棉花粉蚧化学感受蛋白基因的鉴定与进化分析

昆虫化学感受蛋白(chemosensory proteins,CSPs)广泛存在于各种昆虫中,与昆虫识别外界信息密切有关.从棉花粉蚧(Phenacoccus solenopsis Tinsley)转录组数据中分析、获得12条化学感受蛋白基因,分别命名为PsolCSP1-PsolCSP12.这些基因与已报道的其他昆虫CSPs基因序列相似性较高,与双翅目、鳞翅目、膜翅目及半翅目昆虫的化学感受蛋白相似性都在10％～50％之间,说明CSPs序列在物种之间高度保守.研究结果为进一步研究棉花粉蚧CSPs的分子结构和功能奠定了基础.     

昆虫化学感受蛋白研究进展

为了研究昆虫嗅觉系统中化学感受蛋白(CSPs)在昆虫体内所发挥的作用,综述了国内外30年来对CSPs蛋白的研究。发现CSPs蛋白不仅存在于昆虫的嗅觉器官触角中,而且在非嗅觉器官中也被鉴定出来,如在小地老虎的性腺中。CSPs蛋白除了行使嗅觉功能外,还具有抗药性、视觉色素载体、营养吸收、再生和发育等功能。在一些昆虫中,同一种CSPs蛋白在性腺和触角中同时表达,因此具有接受信号和释放信号的双重功能。然而,研究还存在不足,今后还需要研究CSPs参与嗅觉识别的具体过程和发挥的作用,以及CSPs参与提高昆虫抗药性的功能。     

莆田黑鸭MHCⅠ基因外显子2的遗传多态性

以莆田黑鸭为材料,对其主要组织相容性复合体(MHC)Ⅰ基因外显子2进行PCR扩增和DNA测序,分析其遗传多态性及变异特征,为进一步寻求抗病分子提供依据.结果表明,莆田黑鸭MHCⅠ基因外显子2处有丰富的遗传多态性,核苷酸变异以颠换为主,同义替换率大于非同义替换率,总GC含量较高,为59%,其中,密码子第3位的GC含量最高,为82.7%.莆田黑鸭MHCⅠ基因外显子2编码的氨基酸有明显的疏水性,对维持MHC分子的结构和功能具有重要作用.聚类分析结果表明,禽类分支中,莆田黑鸭与家鹅的亲缘关系较近,与鸡的亲缘关系较远.     

莲草直胸跳甲化学感受蛋白CSPs的生物信息学分析

[目的]嗅觉在莲草直胸跳甲Agasicles hygrophila专一性识别寄主植物喜旱莲子草Alternanthera philoxeroides中占有重要地位,以莲草直胸跳甲的化学感受蛋白CSPs为研究对象,对其基因结构与功能进行分析。[方法]采用生物信息学的方法对莲草直胸跳甲CSPs蛋白的理化性质、信号肽、亚细胞定位、跨膜结构、二级结构、高级结构、多序列比对及系统发育树进行了预测和分析。[结果]莲草直胸跳甲CSPs为小分子量水溶性的蛋白质,绝大部分含有信号肽。莲草直胸跳甲CSPs的亚细胞定位绝大部分为胞外,一般不含有跨膜结构。莲草直胸跳甲CSPs的二级结构主要由α螺旋和无规卷曲组成,高级结构由相邻两个半胱氨酸残基之间的二硫键形成4个α螺旋,保持一个疏水的空腔和亲水表面。多序列比对显示莲草直胸跳甲CSPs基本符合昆虫CSPs的保守结构域。系统发育显示莲草直胸跳甲CSPs在种内和种间均具有较高的相似性。莲草直胸跳甲CSPs蛋白具有丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸蛋白激酶的磷酸化位点;含有丝氨酸、苏氨酸蛋白激酶的糖基化位点;含有丝氨酸、苏氨酸、丙氨酸蛋白激酶的乙酰化位点。[结论]本文对深入研究莲草直胸跳甲CSPs的嗅觉反应的功能及分子机制奠定了理论基础,有助于阐释外来种的生态安全风险以及昆虫与植物的协同进化。     

菜粉蝶气味结合蛋白和化学感受蛋白生物信息学分析

气味结合蛋白(odorant-binding proteins,OBPs)和化学感受蛋白(chemosensory proteins,CSPs)在菜粉蝶(Pieris rapae)气味识别的过程中发挥着重要作用。通过本地BLAST等方法在菜粉蝶基因组中找到了推测的OBPs和CSPs蛋白序列,采用多序列比对、半胱氨酸模式序列识别、进化发育树构建等方法,鉴定出了24个PrOBPs和38个PrCSPs基因。其中,PrOBP1-PrOBP17这17个OBPs属于Classic OBPs蛋白家族,PrOBP19-PrOBP24属于Minus-C OBPs蛋白家族。鉴定出的38个PrCSPs都具有鳞翅目CSPs的半胱氨酸模式识别序列。本实验通过对菜粉蝶基因组中OBPs和CSPs基因的查找鉴定,丰富了昆虫OBPs和CSPs基因数据库,可为菜粉蝶气味识别和化学感受相关实验和应用提供参考。     

中华蜜蜂化学感受蛋白基因家族克隆及表达特征分析

【目的】完成中华蜜蜂（Apis cerana cerana）化学感受蛋白（chemosensory proteins,CSPs）基因家族的序列及表达谱鉴定,解析中蜂整个CSPs家族的表达特征与分布规律,为中蜂CSPs的生物学功能研究提供参考。【方法】利用RT-PCR技术扩增,克隆获得中蜂CSPs基因家族全部6条基因序列的开放阅读框（ORF）全长,并利用real-time PCR技术对中蜂所有的CSPs序列在中蜂工蜂不同发育历期及不同器官表达特征进行研究。【结果】新克隆4条基因（Ac-CSP2、Ac-CSP4、Ac-CSP5和Ac-CSP6）的开放阅读框分别为354、387、315和378 bp,分别编码117、128、104和125个氨基酸残基,预测蛋白质分子量分别为13.01、14.61、12.46和14.63 kD,等电点分别为8.86、4.53、9.60和8.71,且均具有4个保守的半胱氨酸残基,均符合昆虫CSPs的一般生化特征。中蜂与意蜂CSPs同源基因家族间具有高达95%—99%的相似性。CSPs在中蜂不同发育时期及器官的表达特征结果显示,Ac-CSP1、2、3、4在卵、幼虫和蛹期几乎不表达,其中Ac-CSP1、2、4在触角中表达量最高,而Ac-CSP3在翅中表达量最高;Ac-CSP5在中蜂各个发育历期的表达量几乎相同;Ac-CSP6蛹期有较高表达,其余时期不表达。【结论】中蜂CSPs基因家族所有6个基因的氨基酸序列与意大利蜜蜂有较高的相似性,但二者各基因的表达谱在整体相似的情况下局部又存在着某些差异,为进一步研究该家族蛋白的生理功能机制奠定了良好基础。     

猎蝽科昆虫线粒体基因组的比较研究

线粒体基因组是系统发育常用的分子标记,本研究旨在对猎蝽科昆虫的线粒体基因组进行比较研究,着重分析基因重排、碱基组成、密码子使用偏好性等特征,并构建基于13个蛋白编码基因的系统发育关系。在GenBank数据库下载猎蝽科11亚科30属代表物种的线粒体基因组序列,通过Geneious 8.0.4抽提各编码基因的序列。利用MEGA 7.0统计碱基组成、氨基酸和核苷酸序列信息位点、起始密码子、终止密码子、相对密码子使用频率（RSCU）等序列基本信息。另外,利用DnaSP 6.0计算蛋白编码基因的非同义替换率（K_a）和同义替换率（K_s）,并通过K_a/K_s值比较基因的核苷酸进化速率。通过jModelTest选择进化模型,在MrBayes 3.2.2软件中构建基于贝叶斯法（BI）的系统发育树。结果表明：猎蝽科线粒体基因组均呈共线性结构,没有发现大面积的基因重排现象,只有部分序列中rrnS和trnT基因编码方向与原始序列编码方向相反,trnR和cytb基因出现多拷贝的现象。猎蝽科线粒体最常使用ATN起始密码子和TAA...     

瓯江彩鲤酪氨酸酶(TYR)基因的选择压力分析

酪氨酸酶是生物体黑色素合成的关键限速酶,黑色斑纹是瓯江彩鲤(Cyprinus carpio var.color)体色的主要特点之一.以瓯江彩鲤的5种体色选育系F5为材料,探讨酪氨酸酶基因5个外显子及其在不同体色间的变异特性和承受选择压力的敏感性.结果发现:酪氨酸酶基因外显子1和外显子5的核苷酸变异率最高,选择性位点最多,易承受到选择压力;5个外显子的非同义替换率(dN)与同义替换率(ds)的比值(ω值)均小于1 (0.10～0.67),表明它们均受到净化选择压力;不同体色瓯江彩鲤的酪氨酸酶基因也均受到净化选择压力(ω=0.12 ～0.23).应用PAML软件中的M2a和M8两种模型检测显示:无黑斑体色瓯江彩鲤所受正向选择压力位点数高于有黑斑体色,但不存在显著差异(P＞0.05);酪氨酸酶基因中的部分氨基酸位点较易受正向选择压力.研究结果表明:瓯江彩鲤酪氨酸酶基因较保守,主要受净化选择作用,当前的人工选育未对酪氨酸酶基因造成显著的选择压力.     

不同物种ATGL基因部分序列的生物信息学分析

[目的]深入了解ATGL基因的遗传多样性以及不同物种ATGL基因间的分子系统进化关系。[方法]应用比较基因组学和生物信息学方法分析了8个物种ATGL基因的遗传多样性和分子系统进化。[结果]32条基因序列共检测到77个多态位点,发现12种单倍型。各物种间核苷酸歧异度和净遗传距离分别在0.005 48~0.197 37和0.004 39~0.197 37。分子系统进化树结果显示,人、猕猴、黑猩猩之间以及挪威鼠和家鼠之间的亲缘关系较近,而狗、牛与家鼠间的亲缘关系较远。人、家鼠和猪的非同义替换位点数明显高于同义替换位点数。各同源ATGL基因的有效密码子数和密码子偏爱指数分别在27.618~38.016和0.643~0.807。[结论]该结果为进一步研究AT-GL基因的生物学功能和确定动物脂肪沉积及肉质性状的候选分子标记提供了基础资料。     

木兰门作物RubisCO大亚基的分子适应性进化研究

分子进化中发生正选择的一个标志是密码子的错义替换（dN,氨基酸替代）比同义替换（dS,氨基酸不变）有更高的替换速率,计算dN与dS之比ω能衡量蛋白质的进化趋势和所受到进化压力的大小。ω=1、〈1和〉1分别说明蛋白质在进化过程中受到中性选择、负选择和正选择。