牦牛MYL3基因的克隆及组织表达分析

【目的】研究牦牛MYL3基因的结构和表达特征,探究其生物学功能及影响牦牛肌肉生长发育的机制。【方法】以美仁牦牛cDNA为模板,PCR扩增MYL3基因编码区序列(CDS),利用MEGA11软件构建系统进化树,利用生物信息学软件对其编码蛋白进行分析。通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测MYL3基因在心脏、肝脏、脾脏、肺脏（参照）、睾丸、肌肉和脂肪组织中的相对表达量。【结果】牦牛MYL3基因CDS区长600 bp,共编码199个氨基酸,存在1个碱基突变位点,位于第165位(A>T)。系统进化分析结果显示,牦牛与普通牛的亲缘关系最近,与单峰驼的亲缘关系最远。生物信息学分析结果显示,牦牛MYL3蛋白为不稳定的亲水性蛋白,无信号肽,不存在跨膜结构,主要存在于细胞质内,有8个磷酸化位点和2个N 糖基化位点,蛋白的二级结构以α-螺旋为主,主要与调控肌肉生长发育的相关蛋白相互作用。RT-qPCR结果表明,MYL3基因在心脏中的表达量最高,极显著高于其他组织;肌肉中次之,与除心脏外的其他组织存在极显著差异。【结论】MYL3基因可能与牦牛心脏发育有关,对肌肉的生长发育和肉质有一定影响。     

山羊Eda基因的克隆、序列分析及表达

【目的】克隆山羊Eda基因CDS区全序列,并对其进行序列分析,研究Eda基因在毛囊生长周期不同阶段皮肤组织中的表达规律。【方法】以太行黑山羊为研究对象,采集其毛囊生长休止期、生长期和退行期背部皮肤组织,采用RT-PCR技术克隆山羊Eda基因,通过在线软件Blastn进行基因cDNA序列分析,用SMART进行氨基酸序列分析,利用SWISS-MODEL软件进行蛋白质结构分析;以β-actin为看家基因,采用实时荧光定量PCR技术对 mRNA在毛囊生长不同时期皮肤组织中的表达规律进行分析。【结果】太行黑山羊Eda-A1基因CDS区全长1 176 bp,编码391个氨基酸;Eda-A2比Eda-A1少6个碱基（nt1161-1166）,编码389个氨基酸;山羊Eda蛋白氨基酸序列相似性在不同物种间均大于90%。SMART分析表明,CDS编码的蛋白质包含了TNF、跨膜区以及胶原等结构域。SWISS-MODEL软件预测结果表明,Eda-A2与Eda-A1在蛋白质表面结构上存在明显差异。毛囊退行期的皮肤组织中,Eda mRNA表达量最高,且极显著高于毛囊休止期和毛囊生长期（P＜0.01）,毛囊生长期的表达量中等且显著高于休止期（P＜0.05）,毛囊休止期的表达量较低。【结论】Eda基因CDS区在物种间保守性较强,Eda mRNA在毛囊生长周期不同阶段表达量有差异,推测Eda基因对毛囊生长周期的调控有一定影响。     

牛FoxO1基因启动子转录调控分析

为鉴定牛叉头框转录因子1(Forkhead box,FoxO1)的核心启动子区及其关键转录因子,利用PCR扩增牛FoxO1基因的启动子序列,同时设计7个逐段缺失片段引物扩增其启动子逐段缺失片段,进一步将其构建双荧光素酶报告载体并分别转染小鼠C2C12和3T3-L1细胞系,通过检测不同缺失片段荧光素酶报告载体的活性,以确定牛FoxO1启动子的核心区域;使用Genomatix和JASPAR在线软件预测牛FoxO1基因启动子核心区域的关键转录因子,采用定点突变试验在小鼠C2C12细胞系中初步鉴定预测的关键转录因子对FoxO1的转录调控作用。结果表明:1)成功扩增了牛FoxO1的启动子区1 920 bp序列,获得了FoxO1基因启动子序列的7个逐段缺失片段序列;2)经双荧光素酶报告试验进一步证实,牛FoxO1基因核心启动子位于-285/-27区域;3)预测并通过定点突变试验鉴定出MEF2A、KLF4、HOXA5和KLF5转录因子对FoxO1基因的转录活性具有关键调控作用。综上,本研究初步鉴定出牛FoxO1基因启动子核心区(-285/-27)内转录因子MEF2A、KLF4、HOXA5和KLF5对FoxO1基因有重要的转录调控作用,为FoxO1基因对牛肌肉脂肪发育过程中的转录调控机制奠定了一定理论基础。     

甘薯响应蔓割病病原菌侵染的IbWRKY7基因克隆与表达分析

为探究IbWRKY7基因在甘薯响应蔓割病病原菌侵染过程中的表达模式,以高抗蔓割病品种‘鄂薯11’为供试材料,克隆到1个新的WRKY家族基因IbWRKY7,进行生物信息学分析;并对‘鄂薯11’和蔓割病敏感品种‘栗子香’在蔓割病病原菌侵染后IbWRKY7基因的表达模式进行分析。结果显示,IbWRKY7的CDS序列全长为945 bp,编码314个氨基酸;推测其编码不稳定的亲水性蛋白,蛋白分子质量为33.92 kU,pI 9.82,含有1个WRKY七肽保守序列和1个C₂HC型锌指结构。IbWRKY7基因上游2 000 bp的启动子区域内存在多种类型的顺式作用元件,如植物激素应答元件Myb、胁迫响应元件MYC和MYB等。多序列比对及系统进化树分析结果表明,IbWRKY7蛋白与日本牵牛花InWRKY7和三裂叶薯ItWRKY7亲缘关系最近。亚细胞定位预测显示IbWRKY7蛋白定位于细胞核。实时荧光定量PCR结果表明,与蔓割病病原菌侵染0 h相比,侵染2、4、12、24、48、72、96和120 h后,‘鄂薯11’的IbWRKY7基因表达量均显著提高(P<0.05);而‘栗子香’的IbWRKY7基因表达量除侵染24 h外的其他7个时间点均显著高于0 h。侵染2~48 h,‘鄂薯11’的IbWRKY7基因表达量显著高于‘栗子香’。双因素方差分析结果表明,不同品种和侵染时间点的IbWRKY7基因表达量均存在显著差异。综上,甘薯IbWRKY7基因上游2 000 bp的启动子区域含有12种激素应答和胁迫应答相关的顺式作用元件。IbWRKY7具有WRKY家族的典型结构特征,属于第Ⅲ类WRKY蛋白,氨基酸序列与同源物种相似度高,进化上高度保守。IbWRKY7基因受蔓割病病原菌侵染诱导表达,且在不同蔓割病抗性的甘薯品种中表达量差异显著。     

静原鸡AK1基因序列分析及真核表达载体的构建

目的 探究宁夏地方品种静原鸡前期转录组测序筛选出的AK1基因编码蛋白的结构与功能,构建其真核表达载体。方法 根据GenBank上已公布的原鸡AK1基因序列,针对其CDS区设计特异性引物,通过克隆测序对AK1基因CDS区SNPs进行快速筛查,构建AK1基因的真核表达载体,并进行编码区生物信息学功能分析。结果 AK1基因编码区全长585 bp,编码194个氨基酸;AK1蛋白无跨膜结构域,存在2个CpG岛,18个磷酸化位点,10个抗原表位,为稳定的水溶性蛋白,空间结构以α–螺旋和无规则卷曲为主。亚细胞定位结果显示,AK1蛋白主要位于细胞质内;GO富集分析发现,AK1基因同样富集在细胞质中,与亚细胞定位结果一致。基因共表达分析发现,在与AK1互作的基因中,AK1与AMPD1、PKM2基因存在共表达,共表达系数分别为0.116和0.063。成功构建出AK1-pEGFP-N1载体。结论 该研究结果为后续AK1蛋白功能以及AK1作为肌苷酸相关基因的深入研究提供了科学依据。     

洋葱AcSCL4的克隆及其功能分析

【目的】初步探讨AcSCL4在洋葱成花中的功能，为解析洋葱成花分子调控机制提供理论基础。【方法】以长日生态型洋葱品系SB2为试验材料，根据已有的洋葱转录组数据，通过qRT-PCR筛选目的基因AcSCL4后进行基因克隆，并对其进行生物信息学分析；构建AcSCL4基因的过表达载体pB221-3300-AcSCL4并转化农杆菌，采用花序浸染法浸染拟南芥，并对T₃代纯系转基因植株进行表型分析和开花相关基因表达量分析。【结果】洋葱AcSCL4基因CDS长1 515 bp，编码504个氨基酸；AcSCL4蛋白N端高度变异，C端有GRAS结构域。聚类分析发现，AcSCL4与石刁柏和棉花的SCL4蛋白亲缘关系较近。与野生型拟南芥相比，AcSCL4过表达植株表现晚花表型。荧光定量PCR结果表明，与野生型拟南芥相比,AcSCL4过表达植株开花调控基因CO和FT的表达量极显著下降。【结论】AcSCL4通过调控CO及FT基因表达来抑制洋葱开花。     

芦笋AoAMS的表达及编码蛋白与AoTDF1间的互作分析

拟南芥（Arabidopsis thaliana）ABORTED MICROSPORES （AMS）基因是调控绒毡层和花粉壁发育的关键基因。芦笋（Asparagus officinalis）中与AMS同源的基因尚未报道。本研究通过同源比对、系统进化树构建及基因表达量的综合分析,预测了芦笋的AMS候选基因并命名AoAMS;进一步以四倍体‘紫色激情’两性株自交后代中两性株花蕾为材料,通过RT-PCR分别扩增并获取AoAMS及与拟南芥DEFECTIVE IN TAPETAL DEVELOPMENT AND FUNCTION1 (TDF1)同源的基因（ AoTDF1）全长CDS序列,开展AoAMS编码蛋白亚细胞定位,与AoTDF1 间的互作分析及不同性别的芦笋花发育早期的无性别分化期（T1）、性别分化早期（T2）和晚期（T3）的表达分析。结果显示：AoAMS是具细胞核定位特征且与AoTDF1有互作的蛋白;AoAMS基因在雄花和两性花早期T1、T2、T3期发育的花冠、花药绒毡层、以及花粉中均有表达,但在雌花中相应时期及部位均无表达。研究结果表明AoAMS是专一性地在芦笋雄花或两性花中表达,并且可以与AoTDF1形成互作复合物,通过调控绒毡层及花粉正常发育相关基因的表达而在芦笋性别分化中行使促雄的功能。     

草原短尾羊Brachyury蛋白多克隆抗体制备

【目的】克隆草原短尾羊Brachyury基因（即T基因）编码区（CDS）,并制备Brachyury蛋白特异性多克隆抗体,为草原短尾羊短尾表型机制研究提供重要的试验材料。【方法】提取草原短尾羊16 d胚胎的组织RNA,反转成cDNA,以cDNA为模板,采用PCR方法克隆草原短尾羊Brachyury基因CDS全长序列。将Brachyury基因CDS全长序列连接至pEASY-Blunt E1载体,构建原核表达载体pEASY-Blunt E1-Brachyury,并进行Nhe Ⅰ和EcoR Ⅰ双酶切鉴定。将原核表达载体导入RosettagamiB（DE3）大肠杆菌,并进行IPTG诱导表达,对表达产物进行回收纯化。利用纯化后的表达产物免疫6周龄日本大耳白兔,用间接ELISA（iELISA）法测定血清多克隆抗体效价。以制备的多克隆抗体为一抗,采用Western blot法检测草原短尾羊16,20,25和30 d胚胎中Brachyury蛋白的表达水平。【结果】克隆了1 335 bp的草原短尾羊Brachyury基因CDS全长序列,成功构建了原核表达载体pEASY-Blunt E1-Brachyury,表达获得了49.16 ku的重组Brachyury蛋白。成功制备了重组Brachyury蛋白多克隆抗体,抗体效价达1∶1 500,该多克隆抗体可以特异性识别草原短尾羊胚胎中的Brachyury蛋白。草原短尾羊16 d胚胎中Brachyury蛋白的表达量最高。【结论】成功制备草原短尾羊Brachyury蛋白兔血清多克隆抗体,抗体效价为1∶1 500,该多克隆抗体可以特异性识别草原短尾羊胚胎中的Brachyury蛋白。     

斑马鱼ddx27基因对tp53基因的调控作用

为探究斑马鱼ddx27基因对tp53基因表达的影响,根据NCBI网站在线数据库中分析得到的ddx27基因编码序列（coding sequence,CDS）,利用同源重组技术构建斑马鱼ddx27真核表达载体pCMV-3×Flag-ddx27。通过亚细胞定位试验和蛋白质免疫印迹技术验证ddx27基因的表达,并利用双荧光素酶试验验证ddx27基因的过表达对tp53基因转录活性的影响。结果显示,ddx27 CDS区及阳性克隆的电泳片段大小以及测序比对均与预期结果一致。蛋白质免疫印迹显示Ddx27重组质粒可正常表达,且蛋白大小与预测结果一致。亚细胞定位显示Ddx27蛋白表达于HEK293T细胞的细胞核中。而且,过表达pCMV-3×Flag-ddx27真核表达载体能够显著增强 tp53启动子报告基因载体pGL3-tp53-Luc的活性,为对照组的1.8倍（P<0.05）。以上结果表明,斑马鱼pCMV-3×Flag-ddx27真核表达载体构建成功,能够在哺乳动物的细胞核中表达,且ddx27基因可以促进tp53基因的表达。     

牦牛FABP3基因克隆及组织表达谱分析

【目的】 分析牦牛心肌脂肪酸结合蛋白3（FABP3）基因的结构和功能，并检测其在成年牦牛和胎牛中的表达水平，为探究该基因在牦牛育种中的生物学功能提供理论参考。【方法】以美仁牦牛的心脏组织为试验材料，PCR扩增FABP3基因，对得到的编码区序列（CDS）进行生物信息学分析；利用实时荧光定量PCR（RT-qPCR），检测FABP3基因在成年牦牛和胎牛心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏及肌肉组织的表达水平。【结果】牦牛FABP3基因编码区序列长度为402 bp，编码133个氨基酸；蛋白质的高级结构主要是β 转角和延伸链；牦牛FABP3蛋白不存在跨膜区域和信号肽，属于具有一定亲水性的稳定蛋白；牦牛FABP3基因CDS区核苷酸及其编码氨基酸序列的同源性分析显示，FABP3基因在牛属动物中具有一定的保守性；系统进化树分析表明，牦牛与野牦牛和瘤牛的亲缘关系最近，与鸡的亲缘关系最远。RT-qPCR结果显示，FABP3基因在成年牦牛和胎牛的心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏及肌肉组织中均有表达，但在胎牛肝脏、脾脏、肾脏和肌肉中的表达水平显著或极显著高于成年牦牛，在成年牦牛肺脏中的表达水平极显著高于胎牛。【结论】克隆了牦牛FABP3基因，探究了FABP3基因在牦牛中的组织表达规律，为进一步研究该基因在牦牛脂肪沉积中的作用提供了基础数据。     

海岛棉GbHCT基因的表达分析

通过海岛棉基因组数据库和GSDS 2.0在线生物信息学软件,分析GbHCT基因的结构,利用实时荧光定量PCR技术,检测GbHCT基因在海岛棉不同组织和棉纤维不同发育时间的表达量。结果表明,该基因DNA序列长度为1 953bp,开放阅读框长度为1 311bp,编码436个氨基酸,在海岛棉基因组中对应scaffold3453序列,含有1个内含子和2个外显子。GbHCT基因在不同组织和纤维发育不同时期中均有表达,在各个组织中,苞叶和花中表达量最高,在棉纤维不同发育时期开花后5d和25d表达量最强。该基因可能参与棉纤维发育伸长期和次生壁增厚期。为深入研究该基因的功能,构建植物表达载体pEGAD-GbHCT并转入根癌农杆菌,为下一步研究奠定试验基础。     

海岛棉GbTCP5基因沉默和过量表达载体的构建及拟南芥转化

海岛棉具有优良的纤维品质,TCP蛋白参与细胞生长和增殖调控,本研究构建海岛棉GbTCP5基因沉默和过量表达植物表达载体。以GbTCP5基因pGEM-T Easy-GbTCP5质粒为模板进行PCR扩增,并将该基因构建到植物表达载体pCAMBIA3301中,利用冻融法转入农杆菌GV3101菌株,通过农杆菌浸染法转化拟南芥植株,初步证明已获得转化海岛棉GbTCP5基因的拟南芥。利用重叠PCR方法替换拟南芥AtMIR319的成熟链和互补链序列,构建含有amiRTCP5前体的植物表达载体amiRTCP5-pCAMBIA3301,为深入研究海岛棉GbTCP5基因的生物学功能奠定基础,为研究棉花纤维发育机制提供理论依据。     

二穗短柄草DREB1G基因表达模式分析和在拟南芥中的异源过量表达

CBF/DREB基因是一类植物特异性转录因子,通过调控下游抗逆相关基因的表达,在植物逆境胁迫应答过程中发挥重要作用。为了研究新型的禾本科模式植物二穗短柄草DREB基因的功能,克隆BdDREB1G的cDNA序列,分析该基因在各种非生物胁迫条件下的表达,构建过表达载体,获得转基因拟南芥。结果表明:高温、低温和水杨酸胁迫处理显著诱导BdDREB1G的表达,暗示该基因响应高温和低温胁迫。初步观察结果说明,该与野生型拟南芥相比,转基因植株生长发育迟缓。这些为研究该基因响应非生物胁迫的功能奠定基础。     

转GhB301基因棉花抗枯萎病机理研究

为了明确棉花AP2/ERF转录因子基因GhB301在抗枯萎病中的功能,以过表达GhB301转基因棉花纯合株系（OE）与野生型对照YZ-1（WT）为材料接种枯萎病菌,研究接菌后不同棉花材料叶片中防御酶活性变化及抗病相关基因的表达差异。结果显示：接菌后0~7 d,随着接菌时间的延长,棉花叶片中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）、多酚氧化酶（PPO）活性逐渐增高,均呈先增加后降低的变化趋势,但转基因株系中酶活性提高的更快、峰值更高;接种棉花枯萎病菌24 h后,测定各材料中苯丙烷代谢途径（GhPAL5、GhC4H1、GhC3H1、GhHCT1、GhF5H2、GhCCR1）、JA/ET路径（ GhAOC1、 GhAOS1、GhEIN2、GhERF1、GhJAZ1）、SA路径（GhICS1、GhEDS1、GhPAD4、GhNPR1）、PR基因（GhPR1、GhPR2、GhPR4、GhPR5）等抗病相关基因的相对表达量,除GhERF1、GhJAZ1、GhNPR1外其余均在转基因株系中上调表达。推测在棉花中过表达GhB301基因提高了防御酶活性和抗性基因的表达,从而增强棉花对枯萎病的抗性。     

谷子 SWI3基因鉴定及其在盐和干旱胁迫下的表达分析

SWI/SNF染色质重塑因子在植物的生长发育及逆境应答过程中起重要作用。本研究首先通过序列比对，从谷子基因组中鉴定出6个候选SiSWI3基因，分别命名为SiSWI3A、SiSWI3B、SiSWI3C1、SiSWI3C2、SiSWI3D1和SiSWI3D2。然后对上述基因的结构、编码蛋白、启动子元件、亚细胞定位等进行生物信息学分析和预测，结果表明：SiSWI3蛋白都含有SANT Motif，且亚细胞定位预测显示SiSWI3成员主要被定位在细胞核中；SiSWI3基因启动子区域含有大量与光响应、激素类应答、逆境应答、代谢调控等相关的顺式作用元件。最后采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测这些基因在谷子苗期盐胁迫和干旱胁迫下的表达量变化，检测结果表明：SiSWI3基因受盐和干旱不同程度的诱导，说明SiSWI3基因参与谷子苗期盐胁迫和干旱胁迫应答。本研究所得结论为进一步探究SiSWI3染色质重塑因子在抗逆作物谷子的逆境响应中的功能和机制奠定了基础。     

山荆子MbLRK10L1.1基因正调控腐烂病抗性

此前从东北山荆子（Malus baccata）中发现可能参与腐烂病信号响应的WAK基因 MbLRK10L1.1，在此基础上，拟结合生物信息学分析、表达分析和功能验证研究其在腐烂病抗性中的作用机制。结果表明， MbLRK10L1.1响应Valsa mali（Vm)信号，并且在瞬时表达MbLRK10L1.1后，‘烟富6号’果实表面病斑扩散速率明显减小， FRK1（Flg22-induced Receptor-like Kinase 1）、TaNOX（Triticum aestivum NADPH oxidase）、 EDS1（Enhanced disease susceptibility 1）等相关抗病基因均有不同程度的上调表达。表明 MbLRK10L1.1可通过JA、SA、SAR以及PTI等途径正调控果实对腐烂病菌的抗性。     

棉铃虫细胞色素P450家族 CYP6AE14 基因克隆、序列分析及蛋白原核表达

采用同源克隆技术克隆石河子棉区棉铃虫抗性品系的P450家族解棉酚基因 CYP6AE14 。克隆获得的目的基因全长1 581 bp,编码526个氨基酸。序列分析表明,该抗性品系的 CYP6AE14 有1个氨基酸发生突变,即Y25F;其与烟草天蛾的CYP6AE32同源性较高,达60%。利用原核表达载体pET28 a在大肠杆菌中成功表达棉铃虫P450 CYP6AE14 基因,为进一步的基因功能验证奠定基础。     

侵染早期小麦叶锈菌相关基因的筛选及表达分析

为挖掘与叶锈菌萌发及早期侵染相关的关键基因,利用PacBio SMRT和Illumina HiSeq测序技术对叶锈菌夏孢子萌发0、2、4、8、12和24 h的孢子和芽管进行转录组测序,通过全长转录本基因表达差异分析和生物信息学分析进行候选基因筛选,利用qRT-PCR技术对候选基因在不同毒力菌系与小麦的亲和/非亲和互作中的表达模式进行系统分析。结果表明:1)综合分析筛选出差异显著且功能相关的4个候选基因,其中,PTTG_1050为SNARE蛋白的编码基因,可能参与SNARE介导的囊泡运输;PTTG_4765属于ABC转运蛋白基因家族PDR亚族;PTTG_1823属于PKc_Like超基因家族;PTTG_1279为候选分泌蛋白编码基因。2)4个候选基因在侵染早期受到强烈诱导或抑制,且在亲和互作中表达量高于非亲和互作,说明其在叶锈菌的早期侵染和扩展中发挥了重要作用,可能是早期成功侵染的关键基因。     

猪LPAR3基因克隆及其在子宫内膜细胞的表达

【目的】获得猪LPAR3基因完整mRNA及基因结构,研究其启动子活性;探究LPAR3基因在子宫内膜的转录调控及可能影响母猪产仔的机制。【方法】应用5'RACE和3'RACE技术获取LPAR3基因完整mRNA序列;预测5'调控区潜在的启动子转录因子结合位点及CpG岛,构建不同长度的启动子双荧光素酶报告基因重组载体,与pRL-TK质粒共同转染至猪子宫内膜细胞,检测启动子活性;应用RT-qPCR比较LPAR3基因在妊娠第12天的二花脸猪和长大二元猪子宫内膜的相对表达量;应用亚硫酸氢钠修饰后测序比较LPAR3基因在妊娠第12天的二花脸猪和长大二元猪子宫内膜的甲基化状态。【结果】猪LPAR3 mRNA全长为2 127 bp,其中5'UTR和3'UTR的长度分别为202和860 bp,CDS区为1 065 bp。克隆获得包括LPAR3转录起始位点上游3 080 bp (–2 430/+650bp)的5'调控序列,分析预测显示该调控区不存在TATA box,存在GC元件、CPBP及糖皮质激素受体IR3等调控因子结合位点,且在–190/–84和–44/+651 bp处存在2个潜在CpG岛。成功构建9个不同长度的5'缺失报告重组载体并转染猪子宫内膜细胞。双荧光素酶活性检测结果显示,启动子P4(+454/+80 bp)的转录活性最高,其次是P6(–123/+80 bp)。RT-qPCR结果显示,妊娠第12天二花脸猪LPAR3基因在子宫内膜的表达量高于在其他组织的表达量,且极显著高于在妊娠第12天长大二元猪子宫内膜的表达量,LPAR3在2个猪种子宫内膜均处于低甲基化状态且差异不显著。【结论】猪LPAR3 mRNA全长为2 127 bp,妊娠第12天LAPR3基因在二花脸猪子宫内膜表达高于其在长大二元猪子宫内膜的表达,显示LPAR3可能参与了猪早期妊娠并影响产仔数。