水稻端粒酶RNA模板基因候选序列的克隆与鉴定

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水稻是植物转基因中研究较早的模式生物,以其为模型进行的遗传学研究不胜枚举。端粒和端粒酶的研究也已经成为现代医学、遗传学的焦点,不断有研究表明端粒的长度、端粒酶的活性与人的疾病和衰老、干细胞和器官再生有着密切的关联,尤其是端粒酶活性对于癌症诊断的表征具有重要的指导意义。统计发现,关于端粒和端粒酶的研究多集中在动物方向,而植物中的研究较少,只有拟南芥的端粒酶RNA模板相关的TER基因有所报道,该研究在植物中是否具有普遍性还有待进一步验证。由于植物在人工组织培养环境下可直接进入“永生化”,且容易获得端粒酶活性较高的组织材料,在端粒和端粒酶研究中具有极大优势。因而,以水稻作为端粒和端粒酶研究的突破点占据了极大的便利,也具有重要的意义。   本研究旨在建立一套简单易行的水稻端粒酶RNA模板基因候选序列鉴定体系。研究以水稻全基因组为模板,扩增出了水稻端粒酶RNA模板基因候选序列,并借助重叠PCR方法对模板基因序列进行定点突变,扩增得到的野生型序列和突变型序列分别装载到pMD18-T载体中测序鉴定。测序正确的样品经双酶切分别装载到pCambial301载体中并转化农杆菌LBA4404细胞,完成了pCambial301-T突变型、pCambial301-Y野生型穿梭载体的构建。经农杆菌介导,选用不同水稻品种和组织,探索端粒酶RNA模板基因候选序列的鉴定体系。结果显示,用不同水稻品种诱导愈伤组织,差异显著。其中,中花11号可快速诱导出愈伤组织,比广陆矮4诱导时间缩短一半,用成熟胚和幼胚分别诱导愈伤组织,则基本无差异。   利用水稻端粒酶对端粒序列的合成作用,根据水稻不同染色体上的端粒特征设计8对端粒特异引物分别对突变型、野生型、正常愈伤组织进行基因组DNA端粒鉴定。结果表明,引物04q作为上游引物时检测到突变型端粒酶活性高于两个对照组,并且退火温度为60℃时突变型端粒酶活性显著高于野生型和正常反应的端粒酶活性,一定意义上表明待测的水稻端粒酶RNA模板基因对于水稻的端粒酶活力维持具有重要意义。此外,对三组样本进行的端粒酶活性分析也表明突变型端粒酶体外酶促反应产生的ssDNA量显著高于其余两组,与基因组DNA端粒鉴定结果相符。研究中还发现野生型愈伤组织来源的端粒酶可以合成少量的ssDNA,这有可能与端粒的跳跃性或滑动合成有关。   这些均表明该鉴定体系完整、可行,为端粒酶RNA模板候选基因序列的鉴定建立了有效的技术平台和方法。
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