陇东绒山羊KRTAP2-1基因鉴定及其对羊绒性状影响的研究

角蛋白关联蛋白(KAPs)是羊绒纤维的主要结构成分,但尚未在山羊基因组中鉴定出KRTAP2-1基因,本研究以人类KRTAP2-1基因为模板,在山羊基因组中进行同源性搜索,在19号染色体上发现了一个399 bp的开放阅读框。采用聚合酶链反应-单链构象多态性(PCR-SSCP)方法,在249只陇东山羊上检测到7条不同的序列(A-G)。进化树结果表明,这7条序列与人类和绵羊的KAP2-1序列有较高的同源性,表明该序列是山羊KRTAP2-1的7个等位基因。测序结果表明,KRTAP2-1基因中存在12个单核苷酸多态性(SNPs)(5个SNPs位于编码区,7个SNPs位于非编码区),以及c.-61_-63delCTC和c.93_95delCCG两个碱基缺失,其中c.93_95delCCG引起了第32位精氨酸的移码缺失。山羊KAP2-1蛋白含有丰富的半胱氨酸、脯氨酸、苏氨酸和丝氨酸。相关性分析表明,等位基因C的存在与较小的羊绒纤维直径相关(存在:13.4±0.05 μm;缺失:13.6±0.03 μm;P=0.010)。本研究表明,山羊KRTAP2-1基因有丰富的多态性,可作为陇东绒山羊羊绒纤维直径选育的分子标记用于生产实践。     

番茄2个ERF-B1亚族转录因子基因的克隆及其对生物和非生物胁迫响应

为进一步研究番茄ERF转录因子调控植物抗逆的分子机理,本研究以番茄浙杂-301为试验材料,分别克隆获得2个乙烯反应元件结合蛋白基因SlERF83和SlERF109,并对其进行序列及表达分析。结果表明,番茄SlERF83和SlERF109基因分别含有678 bp和669 bp的开放阅读框,编码225和222个氨基酸,各含有1个保守的AP2结构域,属于亲水性蛋白。进化分析表明,这2个ERF转录因子均属于AP2/ERF家族中ERF亚族的B1组。SlERF83和SlERF109三级结构都含有1个α-螺旋和3个β-折叠。酵母单杂交及β-半乳糖苷酶活性测定结果证明SlERF83转录因子可以与GCC-box结合。番茄2个ERF蛋白启动子含有多种逆境相关的顺式作用元件。采用荧光定量PCR检测SlERF83和SlERF109在非生物和生物胁迫下的表达,结果表明,高盐和干旱胁迫下,SlERF83和SlERF109基因的表达均被抑制;水杨酸处理能够诱导SlERF83和SlERF109基因的表达;茉莉酸甲酯处理下SlERF83表达水平提高,SlERF109表达量降低;番茄黄化曲叶病毒侵染下,SlERF83和SlERF109基因的表达均被抑制。SlERF83和SlERF109转录因子可能参与了番茄对生物及非生物胁迫的响应过程。本研究结果为进一步深入开展ERF转录因子调控番茄抗逆分子机制研究提供了一定的理论依据。     

薄壳山核桃CiSULTR2.1基因的克隆与表达分析

为探究薄壳山核桃CiSULTR2.1基因功能及表达特征,以一年生薄壳山核桃实生苗为材料,利用RT-PCR和PCR技术克隆CiSULTR2.1基因全长,利用RT-qPCR技术分析其在不同浓度硒酸盐处理下的表达情况。结果表明,克隆得到1 902 bp的序列,经分析此序列属硫转运蛋白基因CiSULTR2.1全长开放阅读框的cDNA,编码633个氨基酸。CiSULTR2.1蛋白分子质量为68 943.37 Da,为疏水性的非分泌蛋白,无信号肽,结构稳定,二级结构主要由α-螺旋(51.18%)、延伸链(12.64%)和无规则卷曲(31.28%)构成,包含硫转运蛋白典型的Sulfate-transp结构域(PF00916)和STAS结构域(PF01740)。RT-qPCR分析结果表明,CiSULTR2.1在薄壳山核桃幼苗根与叶中均有表达,40、80 μmol·L^-1硒酸盐处理下,12 h出现表达高峰,此后表达量明显下降;而0.5 μmol·L^-1硒酸盐处理下,CiSULTR2.1表达高峰出现时间延后至48 h。硒酸盐浓度过高时,CiSULTR2.1表达量显著下降且低于对照。CiSULTR2.1基因能够快速响应40、80 μmol·L^-1高浓度硒酸盐的诱导,而0.5 μmol·L^-1低浓度硒酸盐需要较长时间才能诱导其高表达。高浓度硒酸盐处理较长时间对植物产生毒性效应,植物对硒酸盐的吸收减少,硒含量降低。本研究结果为薄壳山核桃CiSULTR2.1基因功能及硒吸收机制的研究提供了理论依据。     

中国荷斯坦牛TLR1基因SNPs快速筛查及蛋白功能预测

为探究中国荷斯坦牛Toll样受体1(TLR₁)基因与中国荷斯坦牛乳房炎抗性的关联性,以中国荷斯坦牛为试验对象,构建DNA混合池,采用PCR扩增和直接测序法对中国荷斯坦牛TLR₁基因进行单核苷酸多态性(SNP)检测,从而筛选出对中国荷斯坦牛免疫方面有显著影响的SNPs位点,同时应用在线软件对中国荷斯坦牛TLR₁基因编码的蛋白质进行功能预测。结果表明,中国荷斯坦牛TLR₁基因编码727个氨基酸,组成了一种不稳定的水溶性蛋白,蛋白质二、三级结构均以α-螺旋为主;PCR扩增后,在扩增片段处共发现8个SNPs位点,分别为A⁶¹T-TLR₁、C⁶³²A-TLR₁、C¹⁴⁰⁸T-TLR₁、C¹⁴⁵¹T-TLR₁、A¹⁴⁶¹G-TLR₁、A¹⁴⁷⁵C-TLR₁、G¹⁵⁵⁰A-TLR₁、G¹⁵⁹⁶A-TLR₁,其中A⁶¹T-TLR₁、C⁶³²A-TLR₁、C¹⁴⁰⁸T-TLR₁、A¹⁴⁶¹G-TLR₁、G¹⁵⁹⁶A-TLR₁属错义突变,分别由原来的赖氨酸(Lys)、苯丙氨酸(Phe)、丙氨酸(Ala)、异亮氨酸(Ile)、缬氨酸(Val)突变为甲硫氨酸(Met)、亮氨酸(Leu)、缬氨酸(Val)、缬氨酸(Val)、异亮氨酸(Ile),SNPs位点的等位基因频率在突变前后均存在差异。DNA池结合直接测序技术检测到TLR₁基因8个SNPs位点,可作为中国荷斯坦牛乳房炎的遗传标记进行深入研究;蛋白质功能预测结果表明,有多种与免疫相关的因子几率较高。本研究结果为中国荷斯坦牛在分子领域的抗病育种提供了理论依据。     

高粱SbJAZ1基因克隆与表达分析

JAZ1基因是编码TIFY家族JAZs蛋白的基因之一。为克隆高粱SbJAZ1基因及研究其响应胁迫表达特性,本试验以高粱品种BTx623为研究材料,提取其总RNA,反转录获得cDNA,以cDNA为模板扩增SbJAZ1基因,并对其进行生物信息学、基因表达和原核表达分析。结果显示,SbJAZ1基因全长606 bp,编码201个氨基酸,蛋白质等电点为7.70,分子量大小为21.15 kDa;SbJAZ1与玉米相应同源基因亲缘关系最近,为亲水性蛋白;二级结构中α螺旋占25.37%、延伸链占9.95%、β转角占4.98%,无规则卷曲占59.70%。qRT-PCR分析表明,SbJAZ1在高粱根、茎、芽和叶组织中均有表达,且具有组织表达特异性,在茎中表达量最高;茉莉酸(JA)处理1 h后,SbJAZ1在高粱茎中表达量最高;吲哚乙酸(IAA)和PEG-6000可诱导SbJAZ1的表达。原核表达结果显示,SbJAZ1在大肠杆菌Rosetta(DE3)菌株诱导表达的最佳条件为:温度30℃,异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)浓度0.8 mmol·L^-1。本研究结果为SbJAZ1基因的生物学功能研究提供了基础。     

花生脂磷酸磷酸酶基因家族的克隆与表达分析

为探究脂磷酸磷酸酶(LPP)基因家族在花生中的功能,本研究从花生中克隆得到8个LPP基因,分别命名为AhLPP1、AhLPP2、AhLPP4、AhLPPβ1、AhLPPβ2、AhLPPγ、AhLPPδ、AhLPPε,分别编码335、322、284、228、198、227、403和293个氨基酸,均属于LPPs蛋白质家族。随后对克隆的基因进行序列相似性比对和系统发育分析;同时通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测AhLPP基因在花生不同组织、不同发育时期、5种激素和4类非生物逆境胁迫下的表达情况。结果显示,这些基因与其他植物的LPPs蛋白有较高的相似性,可能参与花生种子油脂的合成。在5种激素与4类非生物胁迫处理下AhLPP2、AhLPPγ、AhLPPε基因均显著诱导表达,其余LPP基因在部分处理下显著诱导表达。本研究为阐明LPP类基因在花生油脂合成和逆境胁迫抗性的功能奠定了理论基础,丰富了花生品种改良的基因资源。     

羊栖菜组分多糖对α-葡萄糖苷酶的抑制作用

为高效利用羊栖菜组分多糖(SFPSⅠ),以SFPSⅠ为原料,α-葡萄糖苷酶作为靶标,研究SFPSⅠ对α-葡萄糖苷酶的抑制作用及其结构的影响,建立具有α-葡萄糖苷酶活性的Caco-2细胞模型,并对Caco-2细胞模型上α-葡萄糖苷酶活性的抑制效果进行研究。结果表明,SFPSⅠ对α-葡萄糖苷酶有明显的抑制作用,使得α-葡萄糖苷酶活力下降一半时的抑制剂浓度,即半抑制(IC₅₀)为0.31 mg·mL^-1。SFPSⅠ对α-葡萄糖苷酶的抑制作用是一个可逆过程,抑制类型为混合型抑制。动力学分析结果表明,SFPSⅠ对α-葡萄糖苷酶的抑制常数(K_i)为0.143 μmol·L^-1。荧光测定结果表明,SFPSⅠ结合会引起α-葡萄糖苷酶三级结构的明显变化。随着SFPSⅠ浓度的升高,其对Caco-2细胞模型上α-葡萄糖苷酶抑制效果越好。本研究结果为进一步探讨和设计新型α-葡萄糖苷酶抑制剂奠定了科学基础,同时也为开发具有降血糖功能的功能性药品与保健品提供了新资源。     

大蒜谷胱甘肽硫转移酶基因AsGST的克隆及其对盐胁迫的响应

为了解大蒜GST基因及其编码的蛋白质的结构特征,分析GST基因在不同组织及盐胁迫条件下的表达特性,采用RT-PCR方法克隆得到大蒜苍山四六瓣GST基因,采用BLAST、DNAMAN、ProtParam、MEGA5、Swiss-Model等生物信息工具分析其序列特征,利用实时荧光定量PCR方法,分析AsGST基因在大蒜根、鳞茎和叶片中的表达差异及其对盐胁迫的响应情况。结果表明,大蒜AsGST基因全长663 bp,编码220个氨基酸,推测蛋白质分子质量为25.58 kDa,理论等电点为6.55,属于tau类GST家族。植物GST的序列相似性较低,但在结构上相对保守。在蛋白的N端含有谷胱甘肽特异结合位点(G位点),C端含有可变性较大的疏水底物结合位点(H位点),在进化关系上AsGST与茄科作物较近。空间结构分析表明,大蒜GST的三级结构由3个β-折叠和11个α-螺旋构成。实时荧光定量PCR显示,苍山四六瓣中GST基因在根中的表达量最高,其次是叶,在鳞茎中的表达量较低,具有明显的组织特异性。盐胁迫处理4 h后,各组织内AsGST基因的表达量均升至最高,说明该基因可响应盐胁迫逆境信号。本研究结果为进一步研究大蒜GST基因的功能奠定了一定的理论基础。     

蓖麻延伸因子基因的克隆与表达分析

为探讨蓖麻延伸因子基因(RcEF-1α)作为参考基因进行相关研究的可行性,以蓖麻雌性花为试验材料,扩增RcEF-1α(GenBank登录号: XM_002518027.3)的编码序列(CDS),并将其亚克隆至原核表达载体pET32a(+)构建成重组载体pET32a(+)-RcEF-1α;将pET32a(+)-RcEF-1α转化至大肠杆菌表达菌株BL21 (DE3)中进行优化表达,表达蛋白经纯化后进行Western blot验证。结果表明,异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷(IPTG)可诱导一个分子量约66 kD的特异蛋白;采用纯化的表达蛋白免疫新西兰白兔制备抗RcEF-1α的多克隆抗血清,用多克隆抗血清进行Western blot验证,发现多克隆抗血清具有针对RcEF-1α的特异性,经ELISA检测,其效价为1∶51 200;以抗血清为一抗,通过Western blot分析RcEF-1α在时空条件一致且正常生长的根、茎、叶、雌花、雄花和果实中的表达量,结果显示,蓖麻各组织中RcEF-1α蛋白质的含量存在显著差异,其中雌花和雄花中的含量显著高于其他组织。RT-qPCR分析结果表明,蓖麻各组织中RcEF-1α mRNA差异不显著。本研究结果为蓖麻功能基因表达分析参考基因的筛选提供了一定的理论依据。     

大肠杆菌对藏羊子宫内膜上皮细胞相关炎性因子表达的影响

为了探究大肠杆菌(Escherichia coli)对藏羊子宫内膜上皮细胞(EECs)相关炎性因子表达的影响,本研究采用组织块贴壁法和酶消化法培养藏羊EECs;用不同感染复数(MOI)进行E. coli感染试验,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)及酶联免疫(ELISA)技术,分析白细胞介素1β(IL-1β)、白细胞介素6(IL-6)、白细胞介素8(IL-8)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)等炎性因子的RNA和蛋白表达水平。结果表明,培养液中加入50 ng·mL^-1表皮生长因子(EGF)能成功培养出藏羊EECs,纯度达到98%以上;E. coli感染试验中,当MOI为1:1时,IL-1β、IL-6和IL-8基因和蛋白的表达量与对照组相比差异不显著,而TNF-α表达量显著升高(P<0.05);当MOI为20:1时,IL-8基因和蛋白的表达量显著升高(P<0.05);当MOI为50:1时,IL-1β、IL-6基因和蛋白的表达量显著升高(P<0.05),而TNF-α表达量与对照组差异不显著(P>0.05)。结果表明,酶消化法可成功培养藏羊EECs;不同MOI E.coli感染后,藏羊EECs中IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α等炎性因子的表达量较对照组均显著升高(P<0.05),它们可作为识别子宫内膜炎病理变化程度的指标。本研究结果为预防子宫内膜炎、提高藏羊的生产性能以及生态养殖提供了理论依据。     

桃PpMADS1的克隆及对类胡萝卜素合成基因的调控研究

为探究桃MADS转录因子基因的序列特征、表达模式及其对类胡萝卜素合成的调控作用,本研究从桃果实中克隆得到一个MADS-box家族基因,命名为PpMADS1。结果表明,PpMADS1的开放阅读框(ORF)为732 bp,编码243个氨基酸,蛋白具有亲水性,稳定性较差,其二级结构以α-螺旋为主要构成元件,且与三级结构相似。亚细胞定位预测显示PpMADS1蛋白定位于细胞核。氨基酸序列分析及系统进化分析结果表明,PpMADS1属于MADS-box转录因子AG亚族,与乌梅亲缘关系最近。实时荧光定量PCR结果表明,PpMADS1基因在芽和叶中几乎不表达,在花和果实中大量表达,黄肉桃品种金丽果实成熟后期PpMADS1表达量显著高于白肉桃品种湖景果实。双荧光素酶试验结果表明,PpMADS1转录因子对PpPSY和PpCHYB启动子具有转录激活作用。因此推测PpMADS1可能通过调控PpPSY和PpCHYB基因表达促进桃果实类胡萝卜素合成。本研究为桃MADS-box转录因子的进一步功能分析奠定了理论基础。     

高粱抗病基因SbSGT1的克隆及原核表达

为探究高粱抗病基因SbSGT1的功能,以高粱BTx623为材料,利用RNA反转录得cDNA,以cDNA为模板扩增出全长SbSGT1基因,并对其进行生物信息学分析。进一步构建pET-28a-SbSGT1重组质粒进行原核表达,并分别对表达菌株、诱导温度以及异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷(IPTG)诱导浓度进行了优化。结果表明,SbSGT1全长1 095 bp,编码364个氨基酸,蛋白理论分子大小约为40.45 kDa,蛋白质等电点为5.0。进化树分析表明,SbSGT1与玉米和水稻的亲缘性较高;蛋白质序列分析表明,SbSGT1蛋白为亲水性蛋白,定位在细胞质中;二级结构预测发现其α螺旋和无规则卷曲占比最高,分别达到43.41%和45.88%。原核表达结果表明,SbSGT1最佳表达菌株为大肠杆菌BL21(DE3),最佳诱导温度和IPTG浓度分别为25℃和0.8 mmol·L^-1。本研究为进一步探究SbSGT1基因在高粱抗病机理中所发挥的生物学功能奠定了基础。     

漂浮型和定生型铜藻中色素的液质联用分析

为探究由气候变化、浅海海水污染加剧等因素造成的铜藻爆发性漂浮增殖现象,明确铜藻的漂浮生长机制,采用高效液相色谱-三重四级杆串联质谱(HPLC-QqQ-MS)技术建立11种色素(岩藻黄素、角黄素、玉米黄质、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b、α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、ε-胡萝卜素、γ-胡萝卜素和 ζ-胡萝卜素)的定性定量分析方法,分析不同地区、不同生态型及不同部位的铜藻中色素的种类和含量。结果表明,共检测到10种色素,其中东极岛漂浮型铜藻中的叶绿素a、叶绿素b和β-胡萝卜素含量显著高于其他地区,而叶黄素、玉米黄质和岩藻黄素含量最低;定生型铜藻的色素总量是漂浮型铜藻的1.6倍;铜藻气囊中含有大量的叶黄素、岩藻黄素、玉米黄质、叶绿素a和叶绿素b等5种色素。本研究建立了快速、灵敏的液相色谱质谱联用定量分析方法,比较分析了不同铜藻中的10种色素种类和含量分布规律,为铜藻的健康、可控利用研究提供了基础数据支撑。     

青海高原油菜蜜稳定同位素产地特征与环境响应机制研究

为探究青海油菜蜜稳定同位素特征及影响因素,本研究利用元素分析-稳定同位素比率质谱(EA-IRMS)建立了油菜蜜总δ¹³C值及其内源蛋白质δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O值的检测方法,分析了青海不同产地、不同年份油菜蜜及其内源蛋白质同位素特征差异,探讨了油菜蜜内源蛋白质稳定同位素与产地环境之间的关系。结果表明,青海省区域内油菜蜜内源蛋白质的δ¹³C值和δ¹⁵N值较稳定,不同产地、不同年份间无显著差异;不同年份油菜蜜内源蛋白质的δ¹⁸O值差异极显著(P<0.01),不同产地油菜蜜内源蛋白质的δ¹⁸O值及δ²H值均存在极显著差异(P<0.01)。在环境影响因素中,油菜蜜内源蛋白质δ¹⁸O值与生产季节降水量呈显著负相关(r=-0.822,P<0.05)。本研究结果为青海高原油菜蜜真实性鉴别与产地溯源研究提供了理论依据与技术支撑。