青蒿异源基因的遗传转化及青蒿生物合成相关基因的克隆

本论文由三部分内容组成，一、药用青蒿的遗传转化，即根癌农杆菌和发 根农杆菌介导的转化系统的建立及其影响参数的研究。二、青蒿素生物合成的 分子调控。三、倍半萜生物合成相关基因的克隆。 一、药用青蒿的遗传转化。建立了Ri质粒介导和Ti质粒介导的两种转基因系统， 其中Ri质粒介导青蒿转基因系统的建立是国际上首次报道;以GFP基因为报 告基因，首次获得高效表达的青蒿转绿色荧光蛋白基因的丛生芽，并对GFP基 因的表达进行了组织和细胞水平的定位。此外，对影响两种转基因系统的主要 参数进行了较为详细的研究。上述研究为青蒿素生物合成的分子调控奠定了坚 实的基础。 二、青蒿素生物合成的分子调控。为探索提高青蒿植株或组织和器官中的青蒿 素含量，首次以棉花中克隆的杜松烯合成酶和法呢基焦磷酸合成酶的 cDNA 为 目的基因导入青蒿，对青蒿中青蒿素的生物合成进行了分子调控研究的尝试。 通过已建立的两种转基因系统，将从棉花中克隆的杜松烯合成酶和法呢基焦磷 酸合成酶的 cDNA 导入青蒿，获得转基因发根和转基因植株。结果表明，外源 基因的表达能够影响青蒿素的生物合成，其中法呢基焦磷酸合成酶基因的过量 表达能够促进青蒿素的生物合成，提高转基因发根和植株中的青蒿素的含量。 转基因发根F-26系中青蒿素含量最高达3.01 mg/g.DW，与对照相比青蒿素含量 提高3～4倍;转基因植株的青蒿素含量最高达10.08 mg/g.DW，与对照相比， 转基因植株的青蒿素产物提高2～3倍。此外，研究还表明，在转基因的发根C -37株系中，外源杜松烯合成酶基因的导入和表达可能相应地促进青蒿转基因 发根自身的法昵基焦磷酸基因的表达。 三、倍半萜生物合成相关基因的克隆。采用 RT-PCR 技术，从马铃薯 (Solanum tuberosum L.) 幼叶中克隆了 HMGRII 亚基因家族的一个新的成员 HMGR-c2（GenBank accession No．AF 096838Southem）;杂交分析表明，该基因至少以 两个拷贝以上形式存在于马铃薯基因组中;RT-PCR分析表明，HMGR -c2的 表达在幼苗期无组织特异性，广泛地存在于根、茎、叶等组织中。以青蒿001 株系的苗期叶片为材料，构建了青蒿苗期的λgtll cDNA文库，以PCR筛库方 法从青蒿中克隆一个法呢基焦磷酸合成酶cDNA (Artfps2 GenBank accession No． AF136602)和一个HMGR cDNA(GenBank accession No．AF142473);以青蒿 025株系的苗期叶片为材料，构建了青蒿苗期部分质粒文库以 PCR 筛库方法从 青蒿中克隆一个法昵基焦磷酸合成酶 cDNA (Artfpsl GenBank accession No.AF112881);此外，还从青蒿中克隆了倍半萜合成酶的 cDNA 片段(GenBank accession No.AF156854)。其中青蒿倍半萜合成酶基因的克隆是目前国际上本研 究领域最受关注的焦点和难点之一。至此，本研究已将与青蒿素生物合成相关 的三个重要的关键酶基因基本克隆，这无疑将加速青蒿素生物合成的基础和应 用研究的进程。

H-OLE1基因的克隆与功能鉴定及维管组织分化的激素调节

脂肪酸是生物体内普遍存在、具重要生理功能的物质，亦是重要的化工原料。研究脂肪酸生物合成及其调控，既是揭示生命活动基本规律的需要，又具巨大的经济价值。多形汉逊氏酵母(Hansenula polymorpha)是一种甲基嗜热酵母，能合成多聚不饱和脂肪酸，是研究脂肪酸生物合成的理想材料之一。为阐明多形汉逊氏酵母细胞中脂肪酸生物合成途径、关键步骤、调节机理，并利用此系统生产有用脂肪酸，我们开展了不饱和脂肪酸生物合成关键酶基因--△9-脂肪酸去饱和酶基因研究。 以P. angusta IFO 1475的P-OLE1基因为探针，Southern杂交分析，发现在亲缘关系很近的不同种类的甲基嗜热酵母如H. pofymorpha、Pichia angusta、P. pastoris、P. methanolica和Candida boMinii中Δ9-脂肪酸去饱和酶基因的结构多形性。 构建了H. polymorpha CBS 1976染色体Δ9-脂肪酸去饱和酶基因座位的限制性酶切图谱，进而分离了3.4 kb BamHI-XhoI基因片段并进行全序列分析，结果表明这个片段含1个与已克隆的酵母Δ59-脂肪酸去饱和酶基因高度同源的、由1353 bp组成的ORF。推导的H-OLE1多肽具脂肪酸去饱和酶的一些基本特征，如含2个结构域：1个位于N一端、含3个保守的组氨酸簇、具催化功能，另1个位于C-端、参与脱饱和反应中电子传递、类似细胞色素b5。将这个序列申报DDBJ，获得Accession number为：AB024576，推导的蛋白的氨基酸序列的Accession number为：BAA75902。 为验证H-OLE1基因的功能，建立了多形汉逊氏酵母DNA电穿孔实验系统，进行了遗传互补测验。发现完整的H-OLE1基因可互补缺乏Δ59-脂肪酸去饱和酶活性的多形汉逊氏酵母营养缺陷型fadl突变体，却不能互补相应的酿酒酵母olel突变体，而由酿酒酵母GAP表达框架和H-OLE1 ORF组成的嵌合基因可互补上述olel突变体。说明H-OLE1基因编码Δ9-脂肪酸去饱和酶，多形汉逊氏酵母的Δ9-脂肪酸去饱和酶和酿酒酵母的脂肪酸脱饱和系统相亲和，而H-OLE1基因的启动子在异源细胞中没有活性。 为研究H-OLE1基因的转录及其调节规律，通过一系列实验，首次找到了可在研究多形汉逊氏酵母基因表达时用作内标的GAP基因。Northern杂交发现，H-OLE1基因在细胞中以较低水平表达，产生1.5 kb的转录子;基因表达略受不饱和脂肪酸的抑制;在多形汉逊氏酵母HOLE1基因的转录调节中，Choi等在酿酒酵母OLE1基因中发现的脂肪酸调节元件FAR可能不是关键的。 利用基因敲除技术，通过转化H-OLE1∷S-LEU2线性DNA到多形汉逊氏酵母二倍体细胞(fadl／FADl)中，首次构建了多形汉逊氏酵母H-OLE1基因的破坏株。遗传学和分子生物学研究表明，破坏株细胞中线性DNA定位串联多拷贝整合到染色体中并置换了fadl突变部位。利用气相色谱分析了ΔH-OLE1破坏株、fadl-2突变株、野生型菌株及含H-OLE1基因转化子的细胞总脂肪酸，发现多形汉逊氏酵母细胞中除18:0→18:1(Δ9)→18:2(Δ9,12)→18:3(Δ9,12,15)这个脂肪酸去饱和主路外，还可能存在其它几个脱饱和反应与延长反应，如16:1(Δ9)→16:2(Δ9,12)→18:2(Δ11,14);16:1(Δ9)→18:1(Δ11)→18:2(Δ11,15)等。 近年维管组织分化研究进展迅速，取得大量可喜结果，也存在许多不足，如细胞分化调节机理，特别是激素诱导的分子机理研究比较薄弱。为建立研究维管组织分化的理想系统，研究嫁接体发育的激素调节机制，在Parkinson和Yeoman发明的离体茎段嫁接系统的基础上，研究了激素对嫁接体发育特别是维管组织分化的影响。 采用不同的嫁接方法，用试管苗对黄瓜离体茎段自体嫁接、亲和性的黄瓜／黑籽南瓜与不亲和性的黄瓜／绿豆离体茎段嫁接组合进行研究，建立了嫁接过程简单、污染率低的试管苗离体茎段嫁接系统。利用往培养基中添加或不加植物激素研究嫁接体发育，发现通过改变培养基中的植物激素，可使亲和的嫁接体难以形成贯通砧木和接穗的维管束桥，也可诱导非亲和性的嫁接体产生维管束桥。初步研究证明利用植物激素可以克服嫁接不亲和性，这一结果是嫁接基础理论研究的一个重要进展，对揭示嫁接亲和性机制具重要意义。由于黄瓜绿豆嫁接组合中，砧木绿豆是可以固氮的豆科植物，研究结果具有潜在的应用前景。 详细地研究了外源IAA和玉米素(ZT)对黄瓜自体嫁接系统中维管束桥形成时间和数目特别是贯通砧木和接穗的管状分子数的影响。当砧木和接穗培养基中都没有添加植物激素时，嫁接接合部难以产生维管束桥，也难以产生贯通的管状分子。当培养基中添加植物激素时，维管束桥数和贯通的管状分子数随激素浓度和种类的不同而不同。本实验的最佳激素条件是：在接穗培养基中加IAA 1.0 mg／L和ZT 0.25 mg／L，在砧木培养基中加ZT 0.25 mg／L。研究表明在试管苗离体茎段自体嫁接系统中，外源激素是嫁接成功的必要条件。试管苗离体茎段嫁接系统是一个理想的研究植物维管组织分化的新系统。 通过对嫁接体发育期接合部及嫁接体各部分IAA、玉米素及玉米素核苷(Z+ZR)的ELISA分析，发现嫁接接合部维管束的再生受IAA和Z+ZR含量的共同调节;连接接穗和砧木维管束桥的分化比维管束的网联要求更高的IAA水平及LAA(Z+ZR)比率。 上述结果为利用嫁接系统研究维管组织分化机理奠定了基础，使进一步研究嫁接体发育的激素调节机理成为可能。

大蒜、绊根草中重金属抗性分子机制的研究

日益加剧的重金属污染已经危害到了全球的生态环境以及人类健康。在分子水平上阐明植物中的重金属抗性机制并应用于环境修复和绿色农业是植物科学和环境科学以及农业科学的交叉点和新的生长点。为了了解植物重金属抗性的分子机制，我们的研究主要是从重金属抗性植物材料大蒜(Allium sativumL．)和绊根草(Cynodon dactylon)中分离重金属抗性相关基因，并研究它们在重金属抗性机制中的功能。 在高等植物中有迹象表明，一种富含半胱氨酸的低分子量蛋白．类金属硫蛋白 (Metallothioneins Like，MTs Like)和一类具有Y-(Glu-Cys) n-Gly特殊结构的多肽一植物络合素(Phytochelatins，PCs)在重金属抗性机制中占有重要地位。然而人们对于同一种植物中这两种重金属结合肽作用的相互关系还缺乏了解，同时对于MT Like基因以及PCs合酶基因在同一种植物中的表达模式如金属离子专一性、时空表达特点等，还投有文献报道，因此本文将首先以这两个基因为切入点进行研究。 本研究采用RACE的方法，从大蒜中分离得到了类金属硫蛋白(MT-Like)的cDNA序列(GenBank Accession No.AY050510)，PCR和SoutheLrn Blot分析表明，大蒜基因组中不仅存在类金属硫蛋白基因，而且可能以基因家族的形式存在。对获得的MT Like cDNA进行的序列分析及同源性分析表明，大蒜MT Like cDNA含有一个完整的开放阅读框架，编码73个氨基酸，其中12个为半胱氨酸，占氨基酸总数的1 6.4%，并与其他植物如水稻、小麦、紫羊茅草中的类金属硫蛋白基因同源性较高，其中最高达89%。对该基因编码的氨基酸序列和结构分析表明在N-端、c-端结构域中分别含有3个典型的金属硫蛋白的结构模式Cys-Xaa-Cys，属于典型的Type-1类金属硫蛋白。这些Cys-Xaa-Cys特征结构表明大蒜MT Like基因编码的蛋白可以结合二价金属离子。重金属胁迫下大蒜根中MT Like基因在转录水平的表达检测表明，MT Like基因的表达受重金属离子Cu2+、Cd2+的诱导，暗示MT Like基因在大蒜对重金属的抗性中有重要作用。此外，用能谱电镜技术研究大蒜中重金属的积累与分布，以及用组织原位杂交技术分析MT Like基因的表达定位与重金属的积累、转运的关系已在进行之中。 植物络合素也是富含巯基的多肽化合物，在重金属抗性中起重要作用。由植物络合素结构中存在的Y一酰胺键或β-Ala可知PCs不是基因表达的直接产物，而是以GSH为前体的酶促反应产物。目前已知y一谷氨酰半胱氨酸二肽转肽酶(简称为PCs合酶，phytochelatin synthase，PCS)是PCs合成途径的关键酶，编码这一关键酶的基因目前已在小麦、拟南芥菜和裂殖酵母中克隆。由于这一基因在不同物种中的保守性较低，其克隆较困难。本研究通过设计植物络合素台酶基因简并引物，从大蒜中扩增得到了345bp的cDNA序列。序列分析和推测的氨基酸序列同源性比较表明，此序列的翻译产物与已知的植物络合素合酶同源性最高，此cDNA序列应为大蒜植物络合素合酶基因的部分cDNA序列(GenBank Accession No.AF384110)。目前大蒜植物络台素合酶基因的全长序列的扩增，以及这两种与重金属抗性有关的基因(MT Like，PCS)的表达模式仍在研究中。 本文还尝试了利用酵母重金属敏感突变株M379/8功能互补的方法从重金属抗性植物绊根革中分离新的重金属抗性相关基因。构建了用于转化的酵母质粒表达文库，探索了酵母转化体系建立的条件。曾尝试多种转化方法，并对其中的条件进行了优化改进。下一步的工作将集中在合适的酵母突变体的筛选或穿梭表达载体的选择标记基因替换上

水稻I型酪蛋白激酶的分离及生理功能研究

（第二部分的摘要） 酪蛋白激酶在许多物种的细胞分裂及分化过程中都有重要作用。在水稻中，以经过油菜素内酯处理的水稻幼苗为材料，通过cDNA微矩阵的方法得到了一个全长1939bp的基因OsCKI1（Accession number AJ487966）。该基因编码的蛋白产物属I型酪蛋白激酶（CKIs），含463个氨基酸。RT-PCR及Northern blot结果显示，基因OsCKI1在水稻各组织中表现为组成型表达，并且其表达受油菜素内酯（BR）及脱落酸（ABA）的诱导。在大肠杆菌中对该基因进行原核表达，并用表达后的蛋白粗提物进行酶活测定，显示该蛋白产物可磷酸化CKIs的特异性底物酪蛋白。通过构建OsCKI1的反义载体并转化水稻，对该基因的生理功能进行了研究。对转基因植株的纯系表型进行了观察，显示其根部发育异常，表现为具有较短的初生根、侧根及不定根数目少于对照。进一步研究显示初生根的变短是由于细胞延伸受抑制引起的。以CKI的特异性抑制剂，CKI-7处理野生型植株，也对OsCKI1缺失引起的表型进行了确认。值得注意的是，以外源生长素（IAA）处理转基因及经CKI-7处理过的野生型植株，都能恢复根部表型，使其生长正常。对反义植株初生根及次生根的游离生长素含量测定结果显示，OsCKI1可能在IAA的代谢途径中发挥作用。转基因植株的种子在萌发时对ABA及BR的处理都表现为不敏感，暗示该基因可能在各种激素信号转导途径中都有作用。OsCKI1-GFP双元表达载体的亚细胞定位的研究显示该基因主要定位于核中，可能参与了基因表达的调节。同时，以该反义转基因植株为材料，通过cDNA芯片的技术研究了受OsCKI1调节的基因的表达谱，结果显示该基因的缺失的确影响了参与信号转导及激素代谢途径的许多基因的表达。 （第四部分的摘要） 以OsCKI1反义转基因植株对照植株为材料，研究它们处于4℃低温胁迫下的反应情况。植株种子在室温下萌发并生长一段时间后，移入4℃低温下进一步生长。取对照及低温处理后的材料，对其表型进行观察，显示低温下转基因植株初生根生长受抑制程度小于对照，其生长的延缓程度低;相对电导率测定结果显示，经低温处理后，转基因植株相对电导率变化较小，质膜受害程度小;微管观察结果也显示在短期低温处理下对照根部延伸区细胞的皮层微管解聚，而转基因植株其根部延伸区细胞的皮层微管仍能保持正常状态。基因OsCKI1在低温下的表达模式表现为先升高之后又降低，推测其在低温信号的转导途径中发挥作用。通过总结以上结果，我们认为基因OsCKI1的反义转基因植株虽然在短期冷害下具有一定的抗冷能力，但其不具备形成长期稳定的冷适应的能力。

植物对重金属砷和镉胁迫适应的分子机理初探

随着现代工业的发展，重金属污染日趋严重。重金属污染引发的环境和健康问题在许多国家都有报道，我国的重金属污染状况也不容乐观。土壤和水体中的重金属污染可以通过食物链进入人体，对人类健康造成很大的危害，如诱发癌症 和畸胎等。 植物修复是一种利用植物对重金属或有机污染物的超富集能力清除或减低污染的环境生物技术。植物修复的生物学机制的研究为这项技术走向实用化奠定了基础。植物修复近期的进展可能来自于可更有效地富集重金属的植物品种的选择、土壤条件的改善等;但长远看来，植物修复技术的巨大进步将取决于新的可更好地抵抗重金属或降解有机毒物的基因的鉴定和克隆，并通过转基因技术创造一批新的植物品种，如可迅速大量富集重金属的高生物量的用作环境净化的植物，以及可排拒重金属吸收的粮食、蔬菜和水果等作物。 本研究针对砷污染的植物修复机制，以超富集砷的凤尾蕨属植物——蜈蚣草为试材取得了如下进展： 1． 以从砷污染地区采集的蜈蚣草（Pteris vittataL．）为植物材料，利用抑制消减杂交(SSH)分离了经砷诱导处理与其对照间表达有差异的cDNA片段，以期得到与砷富集密切相关的基因。其中筛选到的一个cDNA片段与ABC transporter (ATP-binding cassette transporter)有较高的同源性。通过RACE方法对该基因进行了克隆，并进行了初步的结构和功能分析。结果表明所获得的PvABCTl (Accession No. AY496966)为一全长cDNA，长度为2165 bp，其中开读框架为1791 bp，编码597个氨基酸。该基因所编码的蛋白中含有2个ABC transporter特性结构域，1个ATP-binding cassette和2个ATP/GTP结合位点(P-loop)，没有明显的跨膜区。 2． 对蜈蚣草在砷胁迫下PvABCT1基因的表达模式进行了研究。转录水平分析表明PvABCT1的表达受砷的诱导。进一步通过PvABCTl-GFP融合基因在洋葱细胞中的表达进行亚细胞定位，结果显示该基因可能定位于细胞质中。 3． 为了研究所克隆的PvABCT1基因的功能，本研究构建了PvABCT1的酵母表达载体，把该基因转入因ACR3基因缺失而对砷敏感的酵母突变株。酵母功能互补实验表明PvABCT1不仅不能与ACR3基因功能互补，反而使酵母对砷的敏感性增加，同时酵母细胞中的砷含量较未转化的酵母细胞增加。即在转入PvABCT1后，酵母细胞吸收了更多的砷。这暗示该基因与蜈蚣草中砷的高吸收有关。 针对食品重金属污染问题，本研究探讨了减低蔬菜对重金属吸收的方法及其 作用机理，取得了如下进展： 1．研究了钙离子和镧离子对镉离子胁迫下生菜种子萌发和植株生长的影响，结果表明在种子萌发时外施4 mM CaCI2或0.04 mg/L La(N03)3均可提高生菜对重金属镉的抗性。 2．通过检测0.5 mM CdCl2胁迫下生菜植株中的镉含量以及外施钙离子或镧离子后相应的镉含量，发现4 mM CaCl2可以增加镉胁迫下生菜植株中镉的积累;而0.04 mg/L La(N03)3可以降低镉胁迫下生菜植株中镉的积累。 3．对生菜中植物络合素合酶基因进行了克隆，通过RT-PCR分析以及植物络合素( phytochelatins，PCs)的检测，探讨了外施钙离子或镧离子对镉胁迫下生菜植株中植物络合素合酶基因在转录水平的表达量、植物络合素含量以及镉的积累三者之间的关系。结果表明：4 mM CaCl2可以提高镉胁迫下生菜植株中植物络合素合酶基因在转录水平的表达以及植物络合素的含量，增加镉的积累;而0.04 mg/L La(N03)3虽然同样可以提高植物络合素合酶基因在转录水平的表达以及植物络合素的含量，却能降低镉胁迫下生菜植株中镉的积累。这暗示外施钙离子可以促进用于重金属污染环境修复的植物对重金属的吸收，而外施镧离子可以用于降低叶菜类蔬菜中重金属镉的积累。

Construction, characterization and chromosomal mapping of bacterial artificial chromosome (BAC) library of Yunnan snub-nosed monkey (Rhinopithecus bieti)

We constructed a high redundancy bacterial artificial chromosome library of a seriously endangered Old World Monkey, the Yunnan snub-nosed monkey (Rhinopithecus bieti) from China. This library contains a total of 136 320 BAC clones. The average insert size of BAC clones was estimated to be 148 kb. The percentage of small inserts (50-100 kb) is 2.74%, and only 2.67% non-recombinant clones were observed. Assuming a similar genome size with closely related primate species, the Yunnan snub-nosed monkey BAC library has at least six times the genome coverage. By end sequencing of randomly selected BAC clones, we generated 201 sequence tags for the library. A total of 139 end-sequenced BAC clones were mapped onto the chromosomes of Yunnan snub-nosed monkey by fluorescence in-situ hybridization, demonstrating a high degree of synteny conservation between humans and Yunnan snub-nosed monkeys. Blast search against human genome showed a good correlation between the number of hit clones and the size of the chromosomes, an indication of unbiased chromosomal distribution of the BAC library. This library and the mapped BAC clones will serve as a valuable resource in comparative genomics studies and large-scale genome sequencing of nonhuman primates. The DNA sequence data reported in this paper were deposited in GenBank and assigned the accession number CG891489-CG891703.

Molecular cloning and characterization analysis of immunoglobulin M heavy chain gene in European eel (Anguilla anguilla)

In this study, the immunoglobulin M heavy chain gene of European eel (Anguilla anguilla) was cloned and analyzed. The full-length cDNA of the IgM heavy chain gene (GenBank accession no. EF062515) has 2089 nucleotides encoding a putative protein of 581 amino acids. The IgM heavy chain was composed of leader peptide (L), variable domain (VH), CH1, CH2. Hinge, CH3, CH4, and C-terminus and two novel continuous putative N-glycosylation sites were found close to the second cysteine of CH3 in A. anguilla-H1 and A. anguilla-H2. The deduced amino acid sequence of the European eel IgM heavy chain constant region shared similarities to that of the Ladyfish (Elops saurus). Atlantic salmon (Salmo salar), rainbow trout (Oncorhynchus mykiss), Grass carp (Ctenopharingodon idella), Common carp (Cyprinus carpio), Channel catfish (Ictalurus punctatus), and the orange-spotted grouper (Epinephelus coioides) with the identity of 46.1%, 39.7%, 38.9%, 32.4%, 32.3%, 31.7%, and 30.7%, respectively. The highest level of IgM gene expression was observed in the kidney, followed by the spleen, gills, liver, muscle and heart in the apparently healthy European eels. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

两种线程池的实现和性能评价

线程池被广泛地应用在中间件如Web应用服务器、事务监控器等的实现中。实现线程池的方法主要有半同步/半异步(Half-Sync/Half-Asyn)模式和领导者/跟随者(Leader/Follower)模式。实现了这两种线程池,从理论上分析了它们的性能,并进行了性能实验。实验数据表明Leader/Follower模式具有较高的性能优势。

金环蛇蛇毒丝氨酸蛋白酶抑制剂和三种胡蜂蜂毒的研究

蛇毒和蜂毒是提供药理学活性分子的丰富来源，它们富含肽和蛋白，包括一 些酶类和毒素。 丝氨酸蛋白酶抑制剂广泛存在于动物、植物和微生物体内，参与许多重要的 生理过程，如血液凝集、纤维蛋白溶解、细胞凋亡、发育以及炎症反应和补体活 化等（van Gent D. et al., 2003）。通过凝胶过滤、离子交换和反向高压液相色谱， 我们从金环蛇毒液中纯化得到一种天然的丝氨酸蛋白酶抑制剂，命名为 bungaruskunin。并且从该蛇的毒腺cDNA 文库中克隆到了它的核苷酸序列。 bungaruskunin 预测的前体由83 个氨基酸组成，包括含有24 个氨基酸的信号肽 和含有59 个氨基酸的成熟肽。它与一种由红腹伊澳蛇（Pseudechis porphyriacus） 的cDNA 预测到的丝氨酸蛋白酶抑制剂blackelin 具有最大相似性，达64％。 Bungaruskunin 是一种Kunitz 型的蛋白酶抑制剂，具有一个保守的Kunitz 结构域， 能够抑制胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和弹性蛋白酶。通过对金环蛇毒腺cDNA 文库 的筛选，我们还得到了另外两条β-bungarotoxin B 链，Bungaruskunin 的整体结 构与β-bungarotoxin B 链相似，特别是它们都具有高度保守的信号肽序列。这些 发现强烈地表明蛇毒Kunitz/BPTI 蛋白酶抑制剂与神经毒性的类似物可能起源于 共同的祖先。 肥大细胞脱粒肽是从膜翅目昆虫的毒液中鉴别出的一个小肽家族，是一种具 有潜在的药物治疗作用的诱导活性分子（Xueqing Xu et al., 2006）。来源于蜂类的 缓激肽样的类似物vespakinin 家族是一种具有调节和激素功能的活性成分，与哺 乳动物和两栖动物的缓激肽类似（Nakajima T., 1984）。本研究对三种胡蜂的 毒液进行了一系列的活性检测，发现黑尾胡蜂的蜂毒对白色念珠菌Candida albicans 和金黄色葡萄球菌 Staphylococcus aureus 有抑制作用。凹纹胡蜂和黑尾 胡蜂的蜂毒具有微弱的磷酯酶A2 活性。通过凝胶过滤和反向高压液相色谱，没 有得到相关的活性组分。通过对三种胡蜂毒腺cDNA 文库的筛选，我们得到了2 条来源于黑尾胡蜂的核苷酸序列，Blast 分析表明，其中一条编码类似肥大细胞 脱粒肽，但未克隆到全长，序列比对结果显示其与来源于大胡蜂（Vespa magnifica） 的Mastoparan-like peptide 12c precursor（GenBank accession A0SPI0）的核苷酸序 列相似性达98％（Xueqing Xu et al., 2006）；另一条编码缓激肽类似物，命名为 Hw-bradykinin，序列比对结果显示其与来源于大胡蜂（Vespa magnifica）的 vespakinin-M precursor（GenBank accessionABG75944）的核苷酸相似率达96% (Zouhong Zhou et al., 2006)。

A one-way MOS analog switch

In this paper, a one-way NMOS analog switch featuring a low plug-in consumption is presented. The performances of analog switch, especially the performances of source follower are simulated under different conditions with PSPICE. Simulation results and factors affecting the deviation between input and output are analyzed, some advice on how to reduce the deviation between input and output is given. Ar the end of the paper, voltage relationship between input and output of the analog switch is obtained. Function of first degree, Vout = kVin + V0, is used to approximate the voltage relationship. The simulation results anti the value achieved from the approximation equation are given as well.

有机磷降解菌的分离鉴定及其降解特性研究

从沈阳苏家屯地区长期受有机磷污染的土壤中分离到10株以敌敌畏（DDVP）为唯一碳源生长的细菌，其中降解活性最高的菌株经生理生化鉴定和16SrDNA同源性比较,鉴定为甲基杆菌属(Methylobacterium sp.)，将其命名为DDV-1(GenBank Accession NO. FJ225120)。该菌株最适生长条件： pH 7.0，温度 30℃。 对菌株DDV-1降解性能的研究表明，该菌株降解敌敌畏的最适条件为：pH 7.0，30℃，在此条件下，500 mg/L敌敌畏经过DDV-1菌株代谢5天后，降解率可达74.9%。装液量对菌株生长及降解率影响不大。DDV-1对敌敌畏有较高的耐受度，在初始量浓度为 1 500 mg/L敌敌畏的高浓度下同样能进行降解。敌敌畏的降解速率与起始接种量呈正比。正交设计实验结果表明6个因素对敌敌畏降解率影响的程度依次为C(pH)、D（温度）>B(N源)>E（接种量）>A（C源）>F（DDVP浓度）。 除了敌敌畏，菌株DDV-1还能以甲基异硫磷、辛硫磷、敌百虫、甲胺磷、对硫磷为唯一碳源，对有机磷类农药有广谱降解性。 酶学方面，酶的定位试验表明，菌株DDV-1的有机磷水解酶为胞内酶。该水解酶最适反应条件为：pH 7.0，温度30℃；粗酶液在20-40℃稳定性良好，在pH6.0-9.0都能保持活力，最适产酶碳、氮源分别为葡萄糖和蛋白胨。 在分子生物学方面，通过功能基因扩增，扩增到有机磷水解酶基因（mpd基因）。该片段为818碱基，其与已知的有机磷水解酶基因不具有同源性。 实验室条件下模拟有机磷污染土壤修复的研究表明，农药的初始浓度和接种量对敌敌畏降解影响较大，最适接种量为1000000个细胞/g土壤。

Anti-HER-2-SEC2融合免疫毒素的构建和活性研究

以PCR技术从金黄色葡萄球菌基因组DNA中首次克隆编码成熟SECZ蛋白的全基因sec2。该基因共717bp，编码239个氨基酸，Genbank Accession number：AY450554。构建了SEC2的表达载体pET-28a-sec2，并在大肠杆菌BL21（DE3）中高效表达可溶性rSEC2蛋白。经亲和层析纯化，其纯度在95％以上，平均回收量为每升培养物40mg。纯化的rSEcZ保持了与野生型相当的生物学活性。以限制性核酸内切酶连接技术分别将两个抗人表皮生长因子受体HER-2单链抗体基因通过DNA Linker与sec2融合，构建融合基因b-l-sec2和ml小sec2，并以两种方式表达纯化。以pET-32a表达载体在E，coliAD494（DE3）中以氨基端融合大肠杆菌硫氧还蛋白（TrxA）形式高效表达融合蛋白TRX-B-L-SEC2和TRX-ML-L-SEC2，经亲和层析纯化，并以肠激酶切割得到成熟融合免疫毒素B-L-SEC2和ML-L-SEC2，其纯度在95％以上，平均回收量为每升培养物smg；以构建的新型表达载体pASK-75-EX在E.coliBL21（ED3）中以不溶性包涵体形式表达融合免疫毒素蛋白，经变性、纯化和复性后得到具有生物学活性的融合免疫毒素，其纯度在95％以上，平均回收量为每升培养物30mg。以两种方式制备的融合免疫毒素都保持了SECZ蛋白的免疫原性，都能有效刺激人外周血单个核细胞的增殖，并且都显示出在体外与HER-2过表达的乳腺癌细胞SK-Br-3特异性结合能力，具有显著的靶向性抑瘤作用。用PcR方法扩增了编码TrxA蛋白的基因trxA并克隆至表达载体pET-28a启动子上游，构建了一种在单质粒中利用两个相同的启动子游离共表达硫氧还蛋白与目的蛋白的表达载体。利用该载体可使TrxA与外源蛋白在大肠杆菌BL21（DE3）中以非融合形式高效共表达。共表达的TrxA可明显促进外源蛋白单链抗体ML3.9（scFv-ML）、3一轻基苯甲酸-6-单加氧酶（3HBA）的可溶性表达；并明显减少肠毒素C2（SEC2）、结核杆菌螺旋酶A亚基（GYRA）的包涵体表达。

青稞B组醇溶蛋白基因与上游调控区的克隆及基因表达

高等植物种子胚乳贮藏蛋白是种子发芽时的主要氮源，也是人类和动物食用植物蛋白的主要来源。大麦种子胚乳贮藏蛋白主要是醇溶蛋白（hordeins），占大麦胚乳总蛋白的50–60%。根据大麦醇溶蛋白的大小和组成特点，大麦醇溶蛋白被划分为三种类型：富硫蛋白亚类(B，γ-hordeins)、贫硫蛋白亚类（C-hordeins)以及高分子量蛋白亚类(D-hordeins)。B组和C组醇溶蛋白是大麦胚乳的两类主要贮藏蛋白，它们分别占大麦总醇溶蛋白成分的70–80%和10–12%。遗传分析表明，大麦B、C、D和γ-组醇溶蛋白分别是由位于大麦第五染色体1H（5）上的Hor2、Hor1、Hor3和Hor5位点编码。Hor2位点编码大量分子量相同但组成不同的B组醇溶蛋白（B-hordein）。B-hordein的种类、数量和分布是影响大麦酿造、食用及饲养品质的重要因素之一。为深入了解B-hordein基因家族的结构和染色体组织，探明Hor2位点基因表达的发育调控机制，最终达到改良禾谷类作物籽粒品质的目的，本研究以青藏高原青稞为材料，采用同源克隆法，分别克隆B-hordein基因和启动子，通过原核生物表达验证B-hordein基因功能，并利用实时定量PCR探索B-hordein基因表达时空关系，取得如下研究结果： 1. 以具有特殊B组醇溶蛋白亚基组成的9份青藏高原青稞为材料，根据GenBank中三个B-hordein基因序列（GenBank No. X03103, X53690和X53691）设计一对引物，通过PCR扩增，获得23个B-hordein基因克隆并对其进行了序列分析。核苷酸序列分析表明，所有克隆均包含完整的开放阅读框。有11个克隆都存在一个框内终止密码子，推测这11个克隆可能是假基因。推测的氨基酸序列分析表明，所有大麦B-hordein具有相似的蛋白质基本结构，均包括一个高度保守的信号肽、中间重复区以及C-端结构域。不同大麦种重复区内重复基元的数目有较大差异。青稞材料Z07–2和Z26的B-hordeins仅具有12个重复基元结构，更接近于野生大麦。这些重复基元数目的差异导致了重复区序列长度和结构的变异。这种现象极可能是由于醇溶谷蛋白基因在进化过程中染色体的不平衡交换或复制滑动所造成的。对所克隆基因和禾本科代表性醇溶谷蛋白基因进行聚类分析，结果表明所有来自栽培大麦的B-hordeins聚类成一个亚家族，来自野生大麦的B-hordeins以及普通小麦的LMW-GS聚类成另外一个亚家族，表明这两个亚家族的成员存在显著差异。此外，我们发现B-hordein基因推测的C-末端序列具有一些有规律的特征：即具有相同C-末端序列的B-hordein基因在系统发生树中聚类为同一个亚组（除BXQ053，BZ09-1，BZ26-5分别单独聚为一类外）。这个特征将有助于我们对所有B组醇溶蛋白基因家族成员进行分类，避免了在SDS-PAGE电泳图谱上仅依靠大小分类的局限性。 2. 根据上述克隆的青稞B-hordein基因的5’端序列设计三条基因特异的反向引物，以青稞Z09和Z26的基因组DNA为模板，采用SON-PCR和TAIL-PCR技术分离克隆出8个B-hordein基因的上游调控序列（命名为Z09P和Z26P）。序列分析表明，推测的TATA box位于–80 bp，CAAT–like box位于–140 bp处。此外，Z09P和Z26P中有六个序列在–300 bp处均存在一个由高度保守的EM基序和类GCN4基序构成的胚乳盒(Endosperm Box，EB)，在约–560 bp处存在一个胚乳盒类似结构。而Z09P-2和Z26P-3不存在保守的胚乳盒或其类似结构，预示着这两个启动子所调控的基因表达可能受不同类型反式作用因子的调节，推测该启动子对基因的表达调控具有多样性。 3. 将B-hordein基因的开放阅读框定向克隆到表达载体pET-30a中，将其导入大肠杆菌表达菌株BL21中进行外源基因的诱导表达以验证所克隆基因的功能。结果表明仅含重组子pET-BZ07-2和pET-BZ26-5的BL21细菌有目的表达蛋白产生。在诱导3 h时的蛋白表达量最高；3 mM IPTG诱导的蛋白表达量要高于1 mM IPTG诱导的表达量。这为分离纯化B-hordein蛋白以及进一步研究其对大麦籽粒品质的影响奠定基础。 4. 根据从青稞Z09和Z26中分离克隆的B-hordein基因序列设计一对基因特异的引物，同时，选择大麦α-微管蛋白基因（GenBank no. U40042）为看家基因并设计特异引物，利用实时荧光定量PCR检测了青稞籽粒4个胚乳发育时间段的B-hordein基因表达，荧光定量结果显示：两份材料中B-hordein基因的表达量均随发育过程的进行而逐渐升高。Z09中B-hordein基因在开花后7天开始转录，而Z26开花4天后就有低水平B-hordein的表达，这表明Z26中B-hordein基因可能比Z09表达的较早或者Z09中B-hordein基因表达水平较低以致于不能被检测到。此外，在4个不同的胚乳发育时期中，Z26中B-hordein基因的表达量均高于Z09材料。在开花12天到18天的过程中，Z09和Z26中B-hordein基因的表达水平有一个急剧性的升高。这说明在不同胚乳发育时期，Hor2位点的B-hordein等位基因变异体存在mRNA的差异表达。 Seed endosperm storage proteins in higher plants are the main resources of nitrogen for germinating and plant proteins for human and animals. Barley prolamins (also called hordeins) are the major storage proteins in the endosperm and account for 50–60% of total proteins. Hordeins are classically divided into three groups: sulphur-rich (B, γ-hordeins), sulphur-poor (C-hordeins) and high molecular weight (HMW, D-hordeins) hordeins based on the size and composition. B-hordeins and C-hordeins are two major groups and each respectively account for about 70-80% and 10-12% of the total hordein fraction in barley endosperm. Genetic analysis showed that B-, C-, C-, γ-hordeins are encoded by Hor2, Hor1, Hor3 and Hor5 locus on the chromosome 1H (5). Hor2 locus is rich in alleles that encode numerous heterogeneous B-hordein polypeptides. It is reported that B-hordein species, quantity and distribution are significant factors affecting malting, food and feed quality of barley. To understand comprehensively the structure and organization of B-hordein gene family in hull-less barley and explore the developmental control mechanisms of Hor2 locus gene expression and eventually to better exploitation in crop grain quality improvement, we isolated and cloned B-hordein genes and promotors of hull-less barley from Qinghai-Tibet Plateau by PCR, and testified their expression founction in bacteria expression system and explore their spatial and temporal expression pattern by quantitative real time PCR. Our results are as followed, 1. Twenty-three copies of B-hordein gene were cloned from nine hull-less barley cultivars of Qinghai-Tibet Plateau with special B-hordein subunits and molecularly characterized by PCR, based on three B-hordein genes published previously (GenBank No. X03103, X53690 and X53691). DNA sequences analyses confirmed that the six clones all contained a full-length coding region of the barley B-hordein genes. Eleven clones all contain an in-frame stop codon and they are probably pseudogenes. The analysis of deduced amino acid sequences of the genes shows that they have similar structures including signal peptide domain, central repetitive domain, and C-terminal domain. The number of the repeats was largerly variable and resulted in polypeptides in different sizes or structures among the genes. Twelve such repeated motifs were found in Z07–2 and Z26, and they are close to those of the wild barleys, and it is most probably caused by unequal crossing-over and/or slippage during replication as suggested for the evolution of other prolamins. The relatedness of prolamin genes of barley and wheat was assessed in the phylogenetic tree based on their polypeptides comparison. Our phylogenetic analysis suggested that the predicted B-hordeins of cultivated barley formed a subfamily, while the B-hordeins of wild barleys and the two most similar sequences of LMW-GS of T. aestivum formed another subfamily. This result indicated that the members of the two subfamilys have a distinctive difference. In addition, we found the B-hordeins with identical C-terminal end sequences were clustered into a same subgroup (except BXQ053，BZ09-1 and BZ26-5 as a sole group, respectively), so we believe that B-hordein gene subfamilies possibly can be classified on the basis of the conserved C-terminal end sequences of predicted polypeptide and without the limit of SDS-PAGE protein banding patterns. 2. The specific primers were designed according to the published sequences of barley B-hordein genes from Z09 and Z26. Using total DNA isolated from them as the templates, eight clones (designated Z09Pand Z26P) of upstream sequences of the known B-hordein genes was obtained by TAIL-PCR and SON-PCR. Sequences analysis shows that the putative TATA box was present at position –80 bp and CAAT-like box at position –140 bp. Besides, a putative Endosperm Box including an Endosperm Motif (EM) and a GCN4-Like Motif was found at position –300 bp in six clones, and another Endosperm-like box was found at positon –560 bp. While the Endosperm Box or Endosperm-like box was not found in Z09P-2 and Z26P-3. This may indicate that gene expression drived by the two promtors was probably controlled by different trans-acting factors and the genetic control mechanism of corresponding gene expression may be diverse. 3. The B-hordein genic region coding for the mature peptide was cloned into expression vector pET-30a and transformed into bacterial strain BL21 for identifying gene expression fountion. Protein SDS–PAGE analysis showed that only the transformed lysate with the pET-BZ07-2 and pET-BZ26-5 constructs produced proteins related to B-group hordeins of barley, and the mounts of proteins induced by 3 mM IPTG and 3 h were higher than other conditions. This established a base for isolating and putifying B-hordein and further exploring their effects on barley grain quality. 4. The gene-specific primers of B-hordein genes from Z09 and Z26 were used for the quantification of B-hordein gene expression. The α-tubulin gene from Hordeum vulgare subsp. vulgare (GenBank accession number U40042) was used as a control gene. The result shows the transcription of the B-hordein genes in Z09 was found 7 days after flowering, while the transcription of the B-hordein genes in Z26 was found 4 days after flowering, but at a very low level, and it suggested that the B-hordein genes in Z26 probably expressed earlier than those in Z09, or the B-hordein genes in Z09 expressed at so a lower level than Z26 that it can not detected. In addition, B-hordein genes in Z26 accession showed higher expression levels than those in Z09 in four developing stages. Furthermore, a progressive increase in the expression levels of the B-hordein genes between 12 and 18 days after anthesis was observed in both Z09 and Z26. It implies that the B-hordein allelic variants encoded by Hor2 locus exist the differential expression in mRNA levels of during barley endosperm development.

小麦胚乳蛋白组分和Glu-B3位点基因核心编码区差异与小麦品质关系的研究

小麦加工品质改良已成为我国小麦育种的主要目标之一。特别是我国加入WTO以后，对小麦产品的质量提出了更高的要求，小麦品质改良的任务将更加艰巨和重要，小麦胚乳蛋白是影响小麦加工品质性状的重要因素。因此，深入了解小麦胚乳蛋白对加工品质性状的影响及其分子基础，为品质改良提供理论依据和科学指导，对加速我国小麦品质育种和优质小麦生产具有重要意义。本研究选用在麦谷蛋白5个基因位点(Glu-A1、Glu-B1、Glu-D1、Glu-B3和Glu-D3)上均含不同等位基因的小麦品种99G45和京771及Pm97034和京771杂交F9代共164个麦谷蛋白纯合系，及228个中国推广普通小麦品种和高代育成品系为试材，研究了麦谷蛋白Glu-1和Glu-3位点基因等位变异对籽粒蛋白、湿面筋含量、Zeleny沉降值和SDS沉降值间的关系；本研究还利用小麦A、B和D基因组中低分子量麦谷蛋白亚基（LMW-GS）基因特异引物，通过PCR方法克隆了1个Glu-A3位点和3个Glu-B3位点LMW-GS基因片段，在此基础上分析了不同等位基因对品质造成差异的分子基础；另外，本研究对中国近年推广的部分品种和育成的高代品系资源的多样性进行了分析。现将主要研究结果简述如下： 1. 对来自三个麦区的148份材料的醇溶蛋白组成进行了分析，结果表明，各麦区醇溶蛋白模式具有较大差异。在ω区,A7、B、E、F、G、J、P、Q、S和U仅存在于西南秋播麦区；A3、M、N、R、W和X仅存在于黄淮特种麦区；K仅存在于北方冬麦区；A6是北方冬麦区出现频率最高的带型模式，而西南秋播麦区中D出现的频率最高。ω-区的E、H和M几种模式是以前国内外未曾报道的。且初步确定，这些模式对品质性状具有正效应。至于γ区,A、B、D、E和F在各区均有出现，其中B和E在各区出现的频率都很高，在26.1-39.6％之间。相反，H 仅出现在黄淮特种麦区，J仅限于西南秋播麦区。对于β-区醇溶蛋白，B型模式在所有区中都相当高，而模式A仅存在于第三区.对于α-区，模式A在Ⅲ区而模式D在Ⅱ区出现的频率很高。1BL.1RS易位系在中国小麦品种中出现频率高达41.2％，在I, II和Ⅲ麦区的出现频率分别为 45.5、43.5和35.2%。各生态区模式的差异可能是品种适应不同生态条件和人为选择的结果，但这有待进一步证明。由于醇溶蛋白位点（Gli-1）与LMW-GS位点（Glu-3）紧密连锁，本结果可为下面确定普通小麦LMW-GS等位基因变异所用。 2. 利用Gli-1与Glu-3的紧密连锁，以228个小麦品种/系为材料，首次对中国小麦品种麦谷蛋白亚基的6个位点进行综合分析，研究小麦籽粒蛋白与品质性状间的关系，结果表明6个高分子量（HMW）和低分子量（LMW）麦谷蛋白位点对蛋白质含量的效应大小为，Glu-D1>Glu-B3>Glu-A1=Glu-B1> Glu-A3=Glu-D3；对GMP含量的效应大小为, Glu-A3>Glu-B3>Glu-D1> Glu-B1>Glu-A1>Glu-D3；对湿面筋含量的效应大小为, Glu-B1>Glu-B3= Glu-D3>Glu-A3>Glu-A1>Glu-D1；对Zeleny沉降值的效应大小为, Glu-A1> Glu-B3>Glu-D3>Glu-D1>Glu-B1>Glu-A3；对SDS沉降值的效应大小为, Glu-B3>Glu-A1=Glu-D1=Glu-A3>Glu-D3>Glu-B1。对蛋白含量而言，各位点的最佳组合方式为1、17+18、5+10、Glu-A3e、Glu-B3g、Glu-D3b；对湿面筋含量而言，各位点的最佳组合方式为1、6+8、5+10、Glu-A3d、Glu-B3c、Glu-D3b；对Zeleny沉降值而言，各位点的最佳组合方式为N、17+18、5+10、Glu-A3d、Glu-B3d、Glu-D3b；对SDS沉降值而言，各位点的最佳组合方式为1、7+8、2.2+12、Glu-A3b、Glu-B3g、Glu-D3b。另外，分析了稀有亚基对5+12与2.2+12与品质性状的关系，认为5+12对品质有负效应，2.2+12对品质有正效应。在品质育种时，应对优异组合或优异亚基加以利用。 3. 首次利用重组自交系（RILs）为材料，研究麦谷蛋白亚基表达量与品质性状的关系，通过对重组自交系中各HMW-GS表达量的分析，认为，就单个亚基的表达量而言，7亚基最高；其次为2亚基、5亚基、12亚基和10亚基；亚基9和1的表达量最小；N亚基不表达。对成对出现的亚基对而言，x型和y型亚基的总表达量2+12>5+10>7+9>17+18。就单个亚基与品质性状的关系而言，仅有10亚基的表达量与蛋白含量的相关性达5%的显著水平，2亚基的表达量与湿面筋含量呈负相关，显著水平也达5%，其余单个亚基对品质性状均无显著影响；就x型/y型亚基的比例来看，2/12和5/10对湿面筋含量都有显著的负效应；对某一位点等位基因控制的亚基表达总量来看，2+12对SDS沉降值有显著负效应。另外，本研究得出：2＋12的亚基对的负效应主要体现在2亚基上，且在同一位点上，x型亚基的表达量大于y型。所以推导稀有亚基组合2+10很可能也是劣质亚基。 4. 以 Glu-A1、Glu-B1、Glu-D1、Glu-B3和Glu-D3作为5个因素对99G45/京771和Pm97034/京771杂交后代的蛋白质含量和SDS沉降值进行多因素方差分析。结果表明，Glu-A1和Glu-D3对蛋白含量的加性效应达5％显著水平；Glu-D1 * Glu-D3对蛋白质含量的互作效应也达5%显著水平；其余位点的加性和互作效应对蛋白质含量的影响均不显著。对SDS 沉降值而言，Glu-D1的加性效应最大,贡献率为4.2 % ,达1 %显著水平,其次是Glu-B1位点,贡献率为3.3% ,达5%显著水平。其余位点对SDS 沉降值的加性和互作效应均未达5%显著水平。总体而言, 各位点对蛋白含量的效应大小为Glu-D3 > Glu-A1 > Glu-D1>Glu-B1>Glu-B3；对SDS沉降值的效应大小为Glu-D1>Glu-B1> Glu-D3>Glu-A1> Glu-B3。Glu-D1和Glu-D3位点上等位基因变异对蛋白含量有显著或极显著影响，含Glu-D1d和Glu-D3 GD、Glu-D3 JD基因的株系分别比含Glu-D1a和Glu-D3 PD基因的株系有较高的蛋白含量；在该遗传背景下，麦谷蛋白各基因位点对蛋白含量的效应大小依次排列为：Glu-A1位点1>N；Glu-B1位点7+9>17+18>14+15；Glu-D1位点5+10>2+12；Glu-B3位点GB>JB>PB；Glu-D3位点GB>JB>PB。对SDS沉降值的效应大小依次排列为：Glu-A1位点1>N；Glu-B1位点7+9=17+18>14+15；Glu-D1位点5+10>2+12；Glu-B3位点GB>JB>PB；Glu-D3位点GB>JB>PB。所以，对蛋白含量和SDS沉降值均较好的组合为1，7+9，5+10，GB，GD。 5. 因为GB和PB对品质的效应有显著差异，选取LMW-GS位点特异扩增引物对京771、99G45和Pm97034的Glu-B3位点进行扩增，结果得到三个不一样的扩增片段（Genebank号为DQ539657－DQ539659），得到的基因片段与Genebank中已报道的同类序列高度同源。通过克隆片段组成的分析，发现对Pm97034的序列较京771和99G45段少一个7氨基酸的重复单元，这可能是它较另外两个片段对面筋强度影响小的主要原因；另外，在99G45的序列中，124位处出现L（亮氨酸）代替P（脯氨酸），158位处出现了T（苏氨酸）代换M(蛋氨酸)，这可能是99G45Glu-B3位点序列对SDS沉降值的效应显著优于Pm97034的原因。 6．通过对RILs各位点同普通小麦品种（系）各位点与品质关系的比较，发现对SDS沉降值的效应，各位点在不同研究材料中是不同的，普通小麦中：Glu-B3>Glu-A1=Glu-D1=Glu-A3>Glu-D3>Glu-B1，RILs中：Glu-D1>Glu-B1> Glu-D3>Glu-A1> Glu-B3。利用重组自交系材料（完全排除了1BL/1RS易位干扰）所得到的结果与Gupta and MacRitchie (1994)所得结论一致。进一步证实了1BL/1RS易位对小麦品质的重要影响。对蛋白含量而言，普通小麦品种（系）中，Glu-D1>Glu-B3>Glu-A1=Glu-B1> Glu-A3=Glu-D3，RILs中，Glu-D3 > Glu-A1 > Glu-D1>Glu-B1>Glu-B3，和对SDS沉降值的效应一样，推断在非1BL/1RS易位的情况下，各位点对其效应应为Glu-D3 > Glu-A1 > Glu-D1>Glu-B1>Glu-B3。 对同一位点的等位基因而言，普通小麦和重组自交系中Glu-A1和Glu-D1上的等位基因对品质性状的贡献是一致的，但Glu-B1上的等位基因对SDS沉降值的贡献发生了变化，普通小麦中17+18>7+9，RILs中7+9>17+18，这可能也是1BL/1RS造成的。 Baking quality improved is one of the main object of wheat bread in China. The overall objective of the present studies was to increase the understanding about protein quality in wheat, i.e. to make it possible to improve the production of wheat with desired quality for different end-uses. With the analysis of gluten protein in RILs, 99G45/Jing 771 and Pm97034/Jing, and 228 wheat cultivars or lines in China, the correlations between glutenin compositions and protein content, glutenin macropolymer(GMP), wet gluten content, Zeleny sedimentation value and SDS sedimentation value contentand breadmaking quality were studied. Also a rapid and efficient detection method of geneticpolymorphism at Glu-B3 loci in wheat was established using polymerase chain reaction(PCR).The results obtained were as follows: 1. Cultivated Chinese wheat germplasm has been a valuable genetic resource in international plant breeding. Patterns of gliadin among cultivated Chinese accessions are unknown, despite the proven value and potential novelty. The objective of this work was to analyse the diversity within improved Chinese wheat germplasm. The electrophoretic banding patterns of gliadin in common wheat cultivars and advanced lines were determined by acid-polyacrylamide gel electrophoresis. For 148 leading commercial cultivars and promising advanced lines used in our study, 48 patterns were identified, 29 corresponding to ω-gliadin, 9 to γ-gliadin, 5 to β-gliadin and 5 to α-gliadin. The most frequent patterns were A6 in ω; B in γ; B in β and A in the region of α. 116 band types appeared in the148 samples: 94 accessions had unique gliadin types, and 22 gliadin types while not unique were found in 54 accessions. The gliadin patterns of Chinese wheat cultivars and lines greatly differed from the patterns of wheat lines from other countries. Three patterns, E, J, H, M, N and O in the ω-zone had not previously been reported. Three wheat zones，the Northern Winter Wheat Region, the Yellow and Huai Valley River valleys Winter Wheat Region and the Southwestern Winter Wheat Region，in China showed different frequencies in their gliadin patterns. This information can be used to monitor genetic diversity with Chinese wheat germplasm. 2. To analyse the relationship between the loci and characteristics quality, we utilized the 228 cultivars/lines. The results showed that : For protein content, Glu-D1 >Glu-B3>Glu-A1=Glu-B1>Glu-A3=Glu-D3. For GMP content, Glu-A3>Glu-B3 >Glu-D1>Glu-B1>Glu-A1>Glu-D3. For wet gluten content, Glu-B1>Glu-B3= Glu-D3>Glu-A3>Glu-A1>Glu-D1. For Zeleny sedimentation value, Glu-A1>Glu-B3> Glu-D3>Glu-D1>Glu-B1>Glu-A3, For SDS sedimentation value, Glu-B3>Glu-A1= Glu-D1= lu-A3>Glu-D3>Glu-B1。For protein content, the best combination of 6 loci is (1,17+18,5+10,Glu-A3e, Glu-B3g,Glu-D3b). For wet gluten content, the best combination of 6 loci is (1,6+8,5+10,Glu-A3d,Glu-B3c,Glu-D3b). For Zeleny sedimentation value, the best combination of 6 loci is (N,17+18,5+10,Glu-A3d, Glu-B3d, Glu-D3b). For SDS sedimentation value, the best combination of 6 loci is(7+8,2.2+12,Glu-A3b, Glu-B3g,Glu-D3b)。Additional, we analysed the relationship between the subunits 5+12 and 2.2+12, think that 5+12 was negative for quality, 2.2+12 is postive for quality. It should be effective utilized. 3. It’s the first time to utilize RILs to study the relationship between subunits expression quantity and characteristics quality. The results showed that: For single subunit, the expression quantity of 7 is the highest. Then the 2, 5, 12 and 10. The expression of subunit 9 and 1 is the lowest. Subunit N is not expressed. For subunits, the expression quantity of x type and y type are 2+12>5+10>7+9>17+18. The significant relation of 5% only showed between the expression quantity of subunit 10 and protein content. The relationship between expression quantity of others and characteristic quality was not significant. For x type/ytype, 2/12 and 5/10 is negative relation insignificant level. For the subunit(s) in a loci, Only 2+12 effect SDS sedimentation value negative in significant level. 4. With RILs 99G45/Jing 771 and Pm97034/Jing 771, we found that: The effective of Glu-A1, Glu-D3 and Glu-D1 * Glu-D3 for protein content is significant at 5% level. The effect of other loci for protein wre not significant. For SDS sedimentation value, the effect of Glu-D1is the highest, which contribution is 4.2 % .Then the Glu-B1, contribution is 3.3%. The effect of other loci for SDS sedimentationvalue were not significant. In total, for protein content: Glu-D3 > Glu-A1 > Glu-D1>Glu-B1>Glu-B3; for SDS sedimentationvalue: Glu-D1>Glu-B1> Glu-D3>Glu-A1>Glu-B3. The effect of alleles in Glu-D1 and Glu-D3 loci are significant at 1% or 5%. In Glu-A1, 1>N; Glu-B1, 7+9>17+18>14+15; Glu-D, 5+10>2+12; Glu-B3, GB>JB>PB; Glu-D3, GB>JB>PB. For SDS sedimentation, Glu-A1, 1>N; Glu-B1, 7+9=17+18>14+15; Glu-D1, 5+10>2+12; Glu-B3, GB>JB>PB; Glu-D3, GB>JB>PB. The best combinations for SDS sedimentation value is 1，7+9，5+10，GB，GD. 5. Because of the difference of GB and PB for SDS sedimentation value, we selected the specific primer for LMW-GS loci to amplified the Glu-B3 of Jing771, 99G45and Pm97034. We got 3 amplify fragment (Gene Bank accession number are DQ539657－DQ539659）. We found that the fragment of Pm97034 were deleted a repetitive 7 amino acid domain, which is perhaps the reason effect the gluten strength. Furthermore, in the position 124 of sequence 99G45, L has been replaced with P. Position 158, T replaced M, which may be the reason why the Glu-B3 locus of 99G45 is prefer to Pm97034 when refer to SDS sedimentation value. 6. Comparing the results of RILs and common wheat, we found that perhaps just the1BL/1RS made the difference of loci in different accession.

小麦抗禾谷孢囊线虫（ Heterodera avenae）相关基因的研究

禾谷孢囊线虫严重影响禾谷类作物的产量，在小麦中由禾谷孢囊线虫引起的产量损失可达30-100%。尤其在澳大利亚、欧洲、印度和中东危害严重，目前禾谷孢囊线虫已成为危害我国作物的主要病源。控制禾谷孢囊线虫的方法主要有：作物轮作、杀线虫剂、寄主抗性等等，其中基因工程方法培育抗线虫小麦品种被认为是最经济有效的方法。分离抗禾谷类孢囊线虫基因对揭示抗性基因结构与功能及其表达调控具有重要意义。 尽管小麦是重要的粮食作物，在小麦中已发现的抗禾谷孢囊线虫的基因很少，而比其近缘属如节节麦、易变山羊草、偏凸山羊草中含有丰富的抗源。目前已鉴定出禾谷孢囊线虫抗性位点Cre，并发现了9个禾谷孢囊线虫抗性基因(Cre1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, and R) ，其中只有Cre1和Cre8直接从普通小麦中获得。从节节麦中获得的Cre3基因能最有效的控制线虫数量，其次是Cre1和Cre8。这些基因的克隆对于了解禾谷孢囊线虫抗性机制及进一步的育种应用都是非常关键的。然而，目前为止仅有Cre3基因通过图位克隆的方法从节节麦中被分离得到。该基因已被克隆得到的多数线虫抗性基因一样均属于核苷酸结合位点区（NBS）－亮氨酸重复序列区（LRR）基因家族。目前，已有很多抗性基因被分离，这些已知的NBS-LRR类抗性基因的保守序列为应用PCR的方法克隆新的抗性基因提供了可能。 因此本课题的目的是采用保守区同源克隆、3′RACE 和5′RACE 等方法从抗禾谷孢囊线虫小麦-易变山羊草小片段易位系E10 中克隆小麦抗禾谷孢囊线虫基因全序列，进而通过半定量PCR 和荧光定量PCR 研究该基因的表达模式。同时通过mRNA 差别显示技术和任意引物PCR（RAP-PCR）技术分离克隆植物禾谷孢囊线虫抗性基因及其相关基因，为阐明植物抗病性分子机制以及改良作物抗病性和作物育种提供基础，为通过分子标记辅助育种和基因工程方法实现高效、定向转移抗病基因到优良小麦品种奠定了重要的理论和物质基础。主要研究结果： 1． 本实验根据此前从抗禾谷孢囊线虫材料E-10 扩增得到的与来自节节麦的抗禾谷孢囊线虫Cre3 基因及其他的NBS-LRR 类抗性基因的NBS 和LRR 保守区序列设计了两对特异性引物，从E10 中扩增到532bp 和1175bp 的两个目标条带，它们有一个32bp 的共同序列，连接构成总长为1675bp 的NBS-LRR 编码区（命名为RCCN）。根据RCCN设计引物，利用NBS-LRR区序列设计引物，通过5′RACE 和3′RACE 技术采用3′-Full RACE Core Set(TaKaRa)和5'-Full RACE Kit (TaKaRa)试剂盒，反转录后通过嵌套引物GSP1 和GSP2 分别进行两轮基因特异性扩增，分别将NBS_LRR 区向5′端和3′端延伸了1173bp 和449bp，并包含了起始密码子和终止密码子。根据拼接的得到的序列重新设计引物扩增进行全基因扩增的结果与上面获得的一致。拼接后得到全长2775 bp 的基因序列（记作CreZ, GenBank 号：EU327996）。CreZ 基因包括完整的开放阅读框，全长2775 bp，编码924个氨基酸。序列分析表明它与已知的禾谷孢囊线虫抗性基因Cre3的一致性很高，并且它与已经报到的NBS-LRR 类疾病抗性基因有着相同的保守结构域。推测CreZ基因可能是一个新的NBS-LRR 类禾谷孢囊线虫抗性基因，该基因的获得为通过基因工程途径培育抗禾谷孢囊线虫小麦新品种奠定了基础，并为抗禾谷孢囊线虫基因的调控表达研究提供了参考。 2． 通过半定量PCR和SYBR Green荧光定量PCR技术对CreZ基因的相对表达模式进行了研究。以α-tubulin 2作为参照，采用半定量PCR 分析CreZ 基因在不同接种时期1d, 5d, 10, 15d 的E-10的根和叶的的表达情况。在内参扩增一致的条件下，CreZ 在E-10的根部随着侵染时间的增加表达量有明显的增加，在没有侵染的E-10的根部其表达量没有明显变化，而在叶中没有检测表达，说明该基因只在抗性材料的根部表达。SYBR Green定量PCR分析接种前后E10根部基因CreZ基因的表达水平为检测CreZ基因的表达建立了一套灵敏、可靠的SYBRGreen I 荧光定量PCR 检测方法。接种禾谷孢囊线虫后E10根内CreZ基因的相对表达水平显著高于接种前。随接种时间的延长持续增加，最终CreZ基因的相对表达量达到未接种的对照植株的10.95倍。小麦禾谷孢囊线虫抗性基因CreZ的表达量与胁迫呈正相关，表明其与小麦的的禾谷孢囊线虫抗性密切相关，推测CreZ基因可能是一个新的禾谷孢囊线虫候选抗性基因。 3． 针对小麦基因组庞大、重复序列较多，禾谷孢囊线虫抗性基因及其相关基因的片断难以有效克隆的问题，通过mRNA 差别显示技术及RAP-PCR 技术分离克隆植物禾谷孢囊线虫抗性及其相关基因。试验最终得到154 条差异表达条带，将回收得到的差异条带的二次PCR 扩增产物经纯化后点到带正电的尼龙膜上，进行反向Northern 杂交筛选，最终筛选得到102 个阳性差异点。将其中81 个进行测序，并将序列提交到Genbank 中的dbEST 数据库，分别获得登录号(FE192210 -FE192265，FE193048- FE193074 )。序列比对分析发现，其中26 个序列与已知功能的基因序列同源；有28 条EST 序列在已有核酸数据库中未找到同源已知基因和EST，属新的ESTs 序列；另外27 个EST 序列与已知核酸数据库中的ESTs 具有一定相似性，但功能未知。其所得ESTs 序列补充了Genbank ESTs 数据库，为今后进一步开展抗禾谷类孢囊线虫基因研究工作打下了基础。结合本试验功能基因的相关信息，对小麦接种禾谷孢囊线虫后产生的抗性机制进行了探讨。接种禾谷孢囊线虫后植物在mRNA 水平上的应答是相当复杂的，同时植物的抗病机制是一个复杂的过程，涉及到多个代谢途径的相互作用。 The cereal cyst nematode (CCN), Heterodera avenae Woll, causes severe yieldreductions in cereal crops. The losses caused by CCN can be up to 30-100% in somewheat fields. At present, cereal cyst nematode has become the major disease sourcein China and it also damaged heavily in Australia, Europe, India and Middle East.The damage caused by CCN can be mitigated through several methods, includingcrop rotation, nematicide application, cultural practice, host resistance, and others.Of these methods, incorporating resistance genes into wheat cultivars and breedingresistant lines is considered to be the most cost-effective control measure forreducing nematode populations. Although wheat is an economically important crop around the world, far fewergenes resistant to CCN were found in wheat than were detected in its relatives, suchas Aegilops taucchi, Aegilops variabilis and Aegilops ventricosa. Cloning these genesis essential for understanding the mechanism of this resistance and for furtherapplication in breeding. Because of the huge genome and high repeat sequencescontent, the efficient methods to clone genes from cereal crops, are still lacking. A resistance locus, Cre, has been identified and 9 genes resistant to CCN (designatedCre1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, and R) have been described, in which Cre1 and Cre8 werederived directly from common wheat. The Cre3 locus, which was derived from Ae.tauschii, has the greatest impact on reducing the number of female cysts, followed byCre1 and Cre8. Cloning these genes is essential for understanding the mechanism ofthis resistance and for further application in breeding. However, to this point, only Cre3, a NBS-LRR disease resistance gene, has been obtained through mappingcloning in Ae. tauschii. The majority of nematode resistance genes cloned so far belong to a super familywhich contains highly conserved nucleotide-binding sites (NBS) and leucine-richrepeat (LRR) domains. To date, many NBS-LRR resistance genes have been isolated.The conserved sequences of these recognized NBS-LRR resistance genes provide thepossibility to isolate novel resistance genes using a PCR-based strategy. The aim of the present study was to clone the resistance gene of CCN fromWheat/Aegilops variabilis small fragment chromosome translocation line E10 whichis resistant to CCN and investigate the espression profiles of this gene withsemi-quantitative PCR and real-time PCR. Another purpose of this study is cloningthe relational resistance gene for CCN by mRNA differential display PCR andRAP-PCR. These works will offer a foundation for disease defence of crop andbreeding and directional transferring resistance gene into wheat with geneengineering. Primary results as following: 1．According to the conversed motif of NBS and LRR region of cereal cystnematode resistance gene Cre3 from wild wheat (Triticum tauschlii) and the knownNBS-LRR group resistance genes, we designed two pairs of specific primers for NBSand LRR region respectively. One band of approximately 530bp was amplified usingthe specific primers for conversed NBS region and one band of approximately 1175bpwas amplified with the specific primers for conversed LRR region. After sequencing,we found that these two sequences included 32bp common nucleotide having 1675bpin total, which was registered as RCCN in the Genbank. Based on the conservedregions of known resistance genes, a NBS-LRR type CCN resistance gene analog wasisolated from the CCN resistant line E-10 of the wheat near isogenic lines (NILs), by5′RACE and 3′ RACE.designated as CreZ (GenBank accession number: EU327996) .It contained a comlete ORF of 2775 bp and encoded 924 amino acids. Sequencecomparison indicated that it shared 92% nucleotide and 87% amino acid identitieswith those of the known CCN-resistance gene Cre3 and it had the same characteristic of the conserved motifs as other established NBS-LRR disease resistance genes. 2． Usingα-tubulin 2 as exoteric reference, semi-quantitative PCR and real-timePCR analysis were conducted. The expression profiling of CreZ indicated that it wasspecifically expressed in the roots of resistant plants and its relative expression levelincreased sharply when the plants were inoculated with cereal cyst nematodes. therelative expression level of the 15days-infected E10 is the 10.95 times as that ofuninfected E10,ultimately. It was inferred that the CreZ gene be a novel potentialresistance gene to CCN. 3．We cloned the relational resistance gene for CCN by mRNA differentialdisplay PCR and arbitrarily primed PCR fingerprinting of RNA from wheat whichpossess huge and high repeat sequence content genomes. Total 154 differentialexpression bands were separated and second amplified by PCR. The products werenylon membrane. The 102 positive clones were filtrated by reverse northern dot blotand 81 of those were sent to sequence. The EST sequences were submitted toGenbank (Genbank accession: FE192210 - FE192265, FE193048 - FE193074). Thesequences alignment analysis indicated 26 of them were identical with known genes;28 were not found identical sequence in nucleic acid database; another 27 ests wereidentical with some known ests, but their functions were not clear. These ESTsenriched Genbank ESTs database and offered foundation for further research ofresistance gene of CCN.