家蚕第二白卵近等基因系差异表达基因的研究

为探索家蚕第二白卵性状相关的功能基因,建立了家蚕正常型黑卵品种菁松A的第二白卵近等基因系,利用抑制消减杂交技术构建了黑卵品系与白卵品系的抑制消减杂交文库,对文库中的高频次检出序列H46利用cDNA末端快速扩增技术明确了其3′末端序列,经半定量RT-PCR和实时定量RT-PCR证明H46序列代表的基因在黑卵和白卵系统中表达水平相差达1833倍,为正常型黑卵上调表达基因。     

家蚕耐氟近等基因系SSH文库的构建及部分差异表达基因的分析

为了获取与家蚕耐氟性状相关的基因信息,利用家蚕耐氟品种T6和氟化物敏感品种733新建立耐氟近等基因系,以回交11代的家蚕耐氟近等基因系群体中的耐氟个体和敏感个体的中肠为材料,构建家蚕耐氟近等基因系抑制消减杂交(SSH)cDNA文库。通过对抑制消减杂交cDNA文库中随机挑选的153个阳性克隆测序和聚类拼接,得到19个重叠群(con-tig)、47个已知功能基因(un igene)和28个未知功能基因。获得的表达序列标签(EST)经BLASTx比对和同源性分析,初步发现这些基因参与家蚕体内物质转运、能量代谢、基因转录、蛋白质合成与降解、蛋白质加工、信号转导、机体免疫防御、细胞结构形成等诸多生物学过程。采用实时定量RT-PCR方法,对部分基因在家蚕耐氟近等基因系群体中的耐氟个体和敏感个体的不同组织的表达进行定量分析,发现磷酸根离子转运蛋白基因、三磷酸腺苷(ATP)合成酶基因、液胞型H+-ATP酶基因、脂肪酶基因以及主要过敏原蛋白基因在耐氟个体的中肠、马氏管、脂肪体组织中的表达量有较明显上调。     

家蚕黄茧近等基因系SSH文库的构建及部分EST序列分析

以家蚕黄茧品系KY(YYCC)和白茧品系C108(+Y+Y+C+C)组配黄茧(C)近等基因系。挑取回交11代的黄茧(C)近等基因系群体中的黄血个体的黄色和浅黄色中部丝腺作为实验材料,构建家蚕黄茧近等基因系抑制消减杂交(SSH)cDNA文库。通过对SSHcDNA文库中随机挑选的104个阳性克隆测序和聚类拼接,得到15个假定基因(contig)、25个已知功能基因(unigenes)和5个未知功能基因(unknown)。获得的表达序列标签(EST)经Blast比对和同源性分析,初步发现这些基因参与家蚕体内能量代谢、基因转录、信号传导、物质转运、细胞生长分裂、细胞结构形成、蛋白质合成与降解、核酸及蛋白质加工、机体防御等诸多生物学过程。分析结果可作为深入研究家蚕茧着色分子机制的基础信息。     

家蚕淡红卵突变体(rep-1)的发现及卵色相关基因MFS的结构分析

在家蚕品种C1(H)中发现了一种新的卵色突变体。该突变体卵色为淡红色,成虫复眼为红色,遗传分析表明该突变性状由1个隐性基因控制,可能与红卵突变基因re互为等位基因,命名为淡红卵突变体(pale red egg,re~p-1)。红卵突变体(re)被认为是MFS(major facilitator superfamily)基因的序列发生了改变,故对re~p-1突变体MFS基因的结构及表达进行分析。与C1(H)卵色正常型品系的MFS基因比较,re~p-1突变体的MFS基因在第6外显子中的一段长59 bp片段被长14 bp的片段所替换,但编码蛋白质的跨膜结构未发生根本改变,而re突变体中MFS基因的结构变化对表达产物的功能有显著影响。此外,利用qRT-PCR检测MFS基因在C1(H)的卵色正常型品系、re~p-1突变体和re突变体3个家蚕品系5龄幼虫各个组织中均有表达,但表达水平存在差异:相较于C1(H)卵色正常型品系和re~p-1突变体,re突变体所有组织中MFS基因的表达量普遍偏低;相较于C1(H)卵色正常型品系,re~p-1突变体的后部丝腺和精巢中MFS基因具有较高的表达量,在其他组织中的表达量无明显差异。上述结果将有助于对re~p-1突变基因定位分析和卵色突变形成机制的研究。     

家蚕单性生殖早期胚胎SSH文库的构建及其序列分析

为了探讨家蚕早期胚胎性别决定的分子机制,以非减数分裂孤雌生殖(AMP)和双精雄核发育(BSA)技术获得的家蚕单一性别早期(2~24 h)发育蚕卵为材料,利用抑制消减杂交(SSH)技术构建了正向和反向抑制消减杂交cDNA文库。在正向与反向抑制消减杂交文库中分别随机选择62个和46个克隆测序,分别获得43种和29种cDNA序列,其中25个为新的cDNA序列。生物信息学分析显示,抑制消减杂交文库中与单性生殖有关的高温、低温、辐射等诱导表达基因出现的频次较高。对部分文库序列进行半定量RT-PCR分析表明,这些基因在两种单性生殖早期发育胚胎中存在差异表达。     

家蚕黄血近等基因系SSH文库的构建及部分EST的序列分析

以家蚕黄血品系KY和白血品系HB构建家蚕黄血近等基因系。用回交18代的家蚕黄血基因(Y)近等基因系群体中的黄血个体和白血个体中肠为材料,构建了家蚕黄血近等基因系抑制消减杂交(SSH)cDNA文库。从该抑制消减杂交cDNA文库随机挑选出46个阳性克隆进行测序,并用CAP3软件聚类拼接,得到4个假定基因(contig)和9个已知功能基因(unigenes)。通过BLAST比对和对所得表达序列标签(EST)的同源分析表明,这些基因主要涉及能量代谢因子、RNA分子水平相关调节因子、酶类、结构蛋白等,由此初步探明了参与黄血基因(Y)协同作用的相关基因表达蛋白的种类和数量,可为进一步研究蚕茧着色的分子机制及通过遗传选择培育天然有色茧品种提供基础信息。     

诱导滞育的温度和光照节律对家蚕滞育激素基因Dh表达的影响

滞育激素(DH)是导致家蚕滞育生理现象出现的关键因素。研究卵期不同温度和光照节律引起家蚕滞育激素基因Dh表达的变化,探讨温度和光照对家蚕滞育调控的机制。催青期25℃持续光照(25LL)条件下,蚕卵中Dh基因mRNA高水平稳定转录;而在15℃持续黑暗(15DD)条件下,蚕卵中只有痕迹量Dh基因mRNA存在;25LL或者20℃、光照与黑暗12h交替(20LD)条件下,胚胎发育至单眼着色后(有效积温2160℃.h以后)Dh基因mRNA转录水平显著上调,与此时期胚胎对诱导滞育的温度和光照节律更加敏感一致。从催青期开始整个世代的保护温度和光照节律,呈现高温25℃显著上调整个胚后时期Dh基因mRNA转录水平,光照上调蛹期与蛾期Dh基因mRNA转录水平,且高温的作用强于光照。5龄第3天幼虫的基因芯片表达谱显示,Dh基因mRNA转录水平存在显著的性别与组织差异,雌蚕多个组织中的Dh基因mRNA转录水平都显著低于雄蚕,卵巢中的Dh基因mRNA只有痕迹量。亲代卵的催青温度与光照节律决定子代卵的滞育性,也影响到Dh基因mRNA的转录水平;但子代卵内Dh基因mRNA转录水平高低不是蚕卵滞育与否的关键。推测家蚕Dh基因表达的性别差异及在早期蚕卵中表达特征与滞育性不一致的现象,可能与Dh基因的前体多肽翻译产物剪切有关。     

家蚕新母性白卵的遗传分析

家蚕基因资源库中归类于茧色单元的保存系03-130,其卵色为白色,蛾复眼亦为白色.杂交试验结果表明,03-130白色卵表现为混合型母性遗传(Ⅲ型),即F1表现雌亲卵色性状,F2蛾区内发生分离,而不是延迟到F3代才发生蛾区间的分离(母性遗传Ⅰ、Ⅱ型);但基因座与母性遗传Ⅰ型卵色突变-第1白卵(w-l)相同,即10-12.7.称之新母性白卵,基因符号:w-1n.     

滞育诱导发生温度与光周期对家蚕垂体同源框激素基因Pitx表达的影响

家蚕垂体同源框激素PITX对滞育激素DH的分泌与作用有直接影响。为了探讨家蚕滞育的信号传导机制,研究了3种典型的滞育发生诱导温度和光周期条件对Pitx基因表达的影响。结果显示,亲代催青期滞育卵诱导发生条件25LL显著上调了蚕卵中Pitx基因表达水平。整个世代持续25LL环境中,3龄前幼虫和成虫体内,Pitx基因的表达水平高于15DD环境中的蚕体;胚后蚕体Pitx基因的表达水平有显著组织差异,幼虫眠中表达水平有下调趋势。子代卵内Pitx基因mRNA的水平变化与亲代诱导所致的蚕卵滞育性差异密切相关,滞育性卵中未检测到母源Pitx基因的mRNA,卵龄12～24h的胚胎发生期则有较高水平的表达,卵龄72h后的滞育发生阶段后只有痕迹量;非滞育性卵中有较高水平的母源Pitx基因mRNA,胚胎发生及发育期,Pitx基因转录水平显著高于滞育性卵;亲代20LD催青条件下所产卵滞育性不稳定,Pitx基因的mRNA水平显著高于滞育性卵,也高于非滞育性卵。亲代卵的孵化温度与光周期决定子代卵的滞育性,也影响到Pitx基因表达水平,子代卵内Pitx基因表达水平高低不是蚕卵滞育与否的关键。     

家蚕Polycomb家族基因BmEsc功能结构域编码序列的克隆及表达分析

Polycomb蛋白(polycomb group proteins,PcG)主要包含PRC1和PRC2 2个核心蛋白质复合体,其中PRC2在靶基因转录抑制起始阶段发挥作用,ESC作为PRC2的一个关键蛋白质,通过参与组蛋白H3K27me3的修饰来抑制基因转录。为了研究家蚕PcG蛋白的功能,克隆了长度为876 bp的家蚕Esc基因(BmEsc)WD40功能结构域编码序列,构建重组表达载体转化大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞后,成功表达并纯化了目的蛋白质,可用于进一步的抗体制备和功能研究。利用实时荧光定量PCR检测BmEsc基因在家蚕不同发育时期的表达特征:非滞育卵中该基因的表达水平在卵期1~5 d相对较高,而滞育卵中该基因在卵期1~2 d的表达量低于非滞育卵,卵期6~9 d的表达量却高于非滞育卵,并保持较稳定水平;该基因在各龄幼虫龄中期的表达量较低,在5龄1~3 d和化蛹前的一段时期表达量较高,在蛹期的表达水平变化不大。初步推测BmEsc可能在家蚕早期胚胎发育、滞育卵中的靶基因沉默以及在幼虫蜕皮前后和化蛹变态前的组织分化过程中发挥重要作用。     

SSH与cDNA芯片技术的联合及其在植物基因差异表达研究中的应用

抑制消减杂交技术(SSH)与cDNA芯片技术是新近发展起来的研究差异表达基因的两种非常有效的方法。近年来,将SSH和cDNA芯片技术结合使用,为分析组织细胞的已知基因表达差异提供了新的手段,也为克隆和鉴定新基因开辟了新的道路,是目前寻找差异表达基因的适用方法。鉴于此,对SSH和cDNA芯片技术的基本原理、两种方法结合使用的操作流程、克隆差异表达新基因的特点,以及在植物基因差异表达方面的应用进行了概述。     

磺胺氯吡嗪处理弓形虫速殖子抑制消减文库的构建和初步分析

为了研究和探索磺胺氯吡嗪抗弓形虫的作用机理,构建磺胺氯吡嗪处理弓形虫的抑制性消减文库.将刚地弓形虫(Toxoplasma gondii)RH株速殖子腹腔注射(10000个/只鼠)感染昆明系小鼠,大量收集并纯化速殖子.用250 mg/mL磺胺氯吡嗪PBS溶液和PBS分别浸泡速殖子,37℃恒温箱孵育2h,分别提取虫体的总RNA和mRNA,以PBS处理的正常虫体cDNA为驱动组,以药物处理虫体cDNA为实验组,构建药物处理前后弓形虫速殖子的抑制性消减文库,对部分阳性克隆进行测序和序列分析.结果显示,提取的虫体总RNA纯度高,合成的双链cDNA经RsaⅠ酶切反应较完全;从消减文库中随机选择100个阳性克隆进行PCR扩增,其插入片段长度在200～750 bp之间,文库的重组率达93％以上;随机挑取30个阳性克隆进行测序,获得11个单一序列,Blast分析显示有7个单一有效EST序列与已知蛋白质相似性较高.结果表明,已成功构建磺胺氯吡嗪处理弓形虫速殖子的抑制性消减cDNA文库,并对部分阳性克隆进行了初步分析,为深入研究磺胺氯吡嗪的抗弓形虫机制和寻找药物作用的关键靶分子奠定了基础.     

家蚕成虫雌雄差异的基因表达分析

研究家蚕成虫雌雄差异的基因表达,可为探究家蚕以及鳞翅目昆虫雌雄差异的分子机制提供线索。利用家蚕全基因组芯片检测家蚕成虫雌雄差异基因表达谱,并采用聚类及功能注释对芯片检测结果进行分析。结果显示有11677个基因在家蚕成虫中表达,其中有3312个基因在雄性个体表达上调,4254个在雌性个体表达上调。雌雄个体中表达上调基因的GO分类比较显示这2类基因在分子伴侣调控、电子载体等功能方面差异较大。在雌雄差异基因的功能注释中发现了与性腺特异性、发育繁殖及选择拼接因子等相关的基因。家蚕成虫存在的与雌雄个体特异相关的差异表达基因,可作为家蚕雌雄个体性别相关的生物遗传学标志。     

家蚕近等基因系感染浓核病毒(BmDNV-Z)前后中肠组织蛋白的差异表达分析

家蚕浓核病毒(BmDNV)是危害家蚕的主要病毒之一。为鉴定与家蚕抗病毒相关的蛋白质,以对BmDNV完全不感染的家蚕品种兰10(L10)为供体亲本,将其抗性基因导入家蚕敏感品种菁松(JS)中,构建抗性近等基因系NIL(BC6F2)。对JS及其近等基因系NIL分别用家蚕浓核病毒镇江株(BmDNV-Z)添毒,二者分别表现为高度敏感和完全不感染。对JS和NIL在病毒感染前后中肠组织蛋白双向电泳(2D-PAGE)图谱中的差异蛋白点进行串联质谱(MALDI-TOF-TOF)分析,共鉴定了41个差异表达的蛋白点,其中有35个蛋白点可能与病毒的诱导相关,有6个蛋白点可能与家蚕的组成抗性相关。鉴定的差异表达蛋白包括糖酵解酶类、能量代谢酶类、参与基因表达的蛋白质以及参与其它细胞功能的蛋白质等。选取10个差异表达蛋白点进行基因表达定量PCR分析,进一步确证了这些蛋白质在JS及其近等基因系NIL之间以及在病毒诱导前后的差异表达。例如:精氨酸激酶在NIL和JS中均可被诱导表达;V-ATP合成酶及热激蛋白HSP70只在NIL中被特异性诱导表达;烯醇化酶在NIL中的表达水平显著高于JS,且不能被病毒感染所诱导,是一个典型的组成抗性相关蛋白。鉴定出的41个差异表达蛋白点有可能参与了家蚕对BmDNV-Z的抗性。     

鸡脾脏组织抑制消减cDNA文库构建及其差异表达基因的分析

为分离与鸡抗病性密切相关的差异表达基因,并进行功能分析,利用抑制性消减杂交技术,以大骨鸡和海兰褐商品代蛋鸡20周龄时的脾脏组织为试验材料构建消减cDNA文库。文库的插入片段集中在600 bp左右,挑取760个克隆进行PCR筛选获得663个阳性克隆,经过点杂交筛选后选择了531个阳性克隆,从中随机挑取100个阳性克隆进行测序。经过同源性比对归并后得到37个差异表达基因或ESTs序列,其中,32个是已知基因,包括一般抗病性或免疫性能、特异抗病相关基因、细胞信号分子、膜蛋白质、转录因子等差异表达基因;5个为功能尚未确定的基因。并对4个可能影响鸡抗病性能的差异表达基因进行了RT-PCR半定量检测鉴定。该试验结果为进一步研究这些差异表达基因在抗病过程中的重要功能及其调控作用机理奠定了基础。