烟粉虱味觉受体基因BtabGR1和BtabGR2的克隆与表达模式分析

【目的】烟粉虱（Bemisia tabaci）为世界性分布的重要农林入侵害虫,寄主植物种类众多,但对不同寄主植物存在嗜性差异,而味觉受体（gustatory receptor,GR）基因在其取食选择等行为中发挥重要作用。本研究通过克隆烟粉虱味觉受体GR1和GR2基因,明确其在烟粉虱不同发育期和成虫不同组织中的表达特性,为基因功能的深入研究提供依据。【方法】从烟粉虱MED隐种成虫头部转录组中筛选获得味觉受体基因序列,利用巢式PCR技术克隆获得两个味觉受体基因的完整开放阅读框（open reading frame,ORF）序列,两个基因分别命名为BtabGR1和BtabGR2,运用生物信息学软件对其编码氨基酸序列特征、结构域等信息进行预测,基于邻接法构建BtabGR1、BtabGR2与其他半翅目昆虫味觉受体基因的系统进化树,并利用实时荧光定量PCR方法分析两个基因在烟粉虱不同发育期（卵、1—4龄若虫和雌、雄成虫）和雌、雄成虫不同组织（头、胸、腹、足）中的表达情况。【结果】克隆获得BtabGR1和BtabGR2基因序列（GenBank登录号：OL845904和OL845905）,完整开放阅读框为1 287和1 344 bp,分别编码428和447个氨基酸,预测蛋白分子量为 48.54和51.50 kD,理论等电点为8.85和8.74,具有4个和6个跨膜结构域。氨基酸序列比对和系统进化分析结果显示,BtabGR1 和BtabGR2与其他半翅目昆虫GR28b和GR43a-like基因亲缘关系较近。发育期表达谱分析表明,BtabGR1和BtabGR2在烟粉虱的不同发育历期均有表达,其中BtabGR1在成虫中表达量高于其他发育期,而BtabGR2在卵中的表达量最高;组织表达谱结果表明,BtabGR1和BtabGR2在烟粉虱雌、雄成虫不同组织中均有表达,且均在成虫头部高表达。【结论】BtabGR1和BtabGR2具有昆虫味觉受体基因的典型特征,二者均在烟粉虱成虫头部高表达,推测两基因在烟粉虱寄主植物适应过程中发挥重要作用,可作为烟粉虱新型防控措施的潜在靶标。     

青杨天牛触角味觉受体基因的鉴定

[目的]鉴定青杨天牛(Saperda populnea)触角味觉受体基因的种类。[方法]根据青杨天牛触角总RNA的转录组测序结果,结合生物信息学分析方法对其味觉基因进行鉴定,并采用RT-PCR技术测定味觉受体基因在不同组织中的表达量。[结果]共鉴定出青杨天牛味觉受体基因11种,其中4种全长味觉受体基因(SpopGR1、SpopGR3、SpopGR4、SpopGR5)在青杨天牛雌雄触角均有表达,除SpopGR5,另外3个基因均在足表达,SpopGR1和SpopGR4在雌触角、雄触角、头、胸、腹、足和翅这7个部位均有表达,但表达量偏低。[结论]通过与果蝇味觉受体基因建树分析,推测SpopGR7、SpopGR9、SpopGR10可能属于苦味受体家族,行使对苦味的感知功能。该研究有助于在分子水平上加深对昆虫味觉感知系统的理解,为以后采用化学生态手段对青杨天牛进行调控提供依据。     

荔枝椿平腹小蜂触角味觉受体基因的鉴定与表达分析

昆虫具有极其敏锐的味觉感受系统,昆虫的味觉系统对其取食选择、交配和产卵等多种行为反应起到重要的作用。荔枝椿平腹小蜂(Anastatus japonicus)作为膜翅目中一种重要的寄生蜂,具有防治荔枝椿象的作用。研究对荔枝椿平腹小蜂触角进行转录组测序,从数据库进行筛选鉴定得到5个味觉受体基因。借助RT-PCR对荔枝椿平腹小蜂的雌性触角、雄性触角、胸、腹和腿部味觉受体的表达量进行比较,发现Ajap GR58,Ajap GR49和Ajap GR64f在成虫的各组织部位表达量一致并均较低,而Ajap GR38和Ajap GR2的表达量相对较高,同时,Ajap GR38只在雌性触角以及胸部特异性表达,Ajap GR2则是在雌性触角、雄性触角、胸部和腹部均有表达,而腿部却不表达。通过系统发育树可以看出,Ajap GR58和Ajap GR49同源,与DmelGR33a,Dmel GR43a聚在一起,Ajap GR38与Dmel GR28同源,与Dmel GR66a聚在一起,说明Ajap GR58、Ajap GR49以及Ajap GR38处于苦味受体家族中,可能也行使苦味感知功能。Ajap GR64f与Dme GRl5,DmelGR64f同源并与Dmel GR64a聚在一起,同时,Ajap GR2与Dmel GR64a,Dmel GR64b,Dmel GR64c,Dmel GR64f以及Dmel GR5所形成的一类并聚在一起,说明Ajap GR64f和Ajap GR2处于甜味受体家族中,可能也行使甜味感知功能。     

二化螟Halloween家族基因Cyp302a1和Cyp315a1的克隆与时空表达谱分析

[目的]Halloween家族基因参与合成蜕皮激素,调控昆虫发育、繁殖等重要生命过程.二化螟(Chilo suppressalis)是水稻的重要害虫,明确二化螟Halloween家族基因完整序列及表达谱特征,对后续开展二化螟生长发育等调控机制研究具有重要作用.[方法]利用反转录PCR(RT-PCR)和快速扩增cDNA末...     

桔小实蝇非典型气味受体 Orco 基因的克隆与表达谱分析

为探讨非典型气味受体基因Orco的功能,采用RT-PCR和RACE方法克隆获得桔小实蝇Bacto-cera dorsalis(Hendel)Orco受体的全长cDNA序列,命名为Bdor/Orco(GenBank登录号为EU621792)。测序结果表明Bdor/Orco开放阅读框全长1 422bp,编码473个氨基酸残基。对其组成成分、疏水/亲水区域、信号肽、蛋白质二级结构,以及分子进化关系等进行了预测与推断,分析结果表明Bdor/Orco与其他昆虫的Orco具有较高的氨基酸序列一致性,特别是C末端。对该基因在桔小实蝇成虫不同组织和发育时期表达量的荧光定量PCR分析,结果表明Bdor/Orco主要是在桔小实蝇成虫触角中表达,头部(去除触角)、雌虫前足和翅中也有较高的表达;桔小实蝇在各个发育时期的表达水平不同,在刚羽化雌成虫中的表达量最高。     

鸽TLR7基因的克隆、鉴定及表达分析

【目的】克隆鸽Toll样受体(Toll-like receptor 7,TLR7)全基因,预测其主要功能区域并分析在鸽的各种组织中的表达情况.【方法】通过RT-PCR、RACE、相对荧光定量PCR、生物信息学软件分析方法进行研究.【结果和结论】研究发现鸽TLR7基因cDNA全长3 516 bp,ORF全长3 175 bp,编码1 048个氨基酸.其蛋白结构主要由胞外的富含亮氨酸的结构域(LRRs)、跨膜域(TM)和胞内的Toll/白介素-1受体结构域(TIR)3部分构成.鸽TLR7基因编码的氨基酸序列与鸿雁Anser cygnoides、绿头鸭Anas platyrhynchos、鸡Gallus gallus和麻雀Taeniopygia guttata的相似性均高于78%,与哺乳动物的相似性约为60%,与鱼类的相似性低于55%.鸽TLR7基因在小肠、脾脏、肾脏、肝脏中表达量较高,而在大脑、肺脏、气管、心脏、胰腺、肌肉、皮肤中表达量相对较低.该研究克隆了鸽TLR7全基因,并预测其主要功能区域.     

绵羊激活素受体IIB(ActRIIB)基因的克隆、序列分析及原核表达

[目的]旨在克隆绵羊激活素受体IIB(ActRIIB)基因,并构建原核表达载体进行体外表达,为进一步验证功能奠定基础。[方法]以绵羊肝脏组织为材料,以提取总RNA反转录得到的cDNA为模板,利用同源序列克隆技术,对绵羊ActRIIB基因的cDNA全长进行克隆,并对其进行生物信息学分析。再根据克隆序列设计引物,将其与原核表达载体pET41a连接,构建重组表达质粒pET41a-ActRIIB,经IPTG诱导后进行表达鉴定。[结果]扩增获得绵羊ActRIIB基因cDNA全长1 564 bp(Genbank登陆号为:JX422071.1),最大开放阅读框为1 539 bp,共编码512个氨基酸;其氨基酸序列与牛的同源性最高(99.6%),ActRIIB的C末端区域高度同源且属于TGFβ家族。原核诱导表达获得符合预期大小(约92 kD)并带有组氨酸标签序列的ActRIIB重组蛋白。[结论]绵羊ActRIIB基因的克隆和表达为进一步研究其生物学功能奠定了基础。     

绵羊激活素受体 IIB（ActRIIB）基因的克隆、序列分析及原核表达

[目的]旨在克隆绵羊激活素受体 IIB （ActRIIB）基因,并构建原核表达载体进行体外表达,为进一步验证功能奠定基础。[方法]以绵羊肝脏组织为材料,以提取总 RNA反转录得到的 cDNA为模板,利用同源序列克隆技术,对绵羊 ActRIIB基因的 cDNA全长进行克隆,并对其进行生物信息学分析。再根据克隆序列设计引物,将其与原核表达载体 pET41a连接,构建重组表达质粒 pET41a-ActRIIB,经IPTG诱导后进行表达鉴定。[结果]扩增获得绵羊ActRIIB基因cDNA全长1564 bp（ Genbank登陆号为：JX422071.1）,最大开放阅读框为1539 bp,共编码512个氨基酸;其氨基酸序列与牛的同源性最高（99.6%）,ActRIIB的 C末端区域高度同源且属于 TGFβ家族。原核诱导表达获得符合预期大小（约92 kD）并带有组氨酸标签序列的 ActRIIB重组蛋白。[结论]绵羊 ActRIIB基因的克隆和表达为进一步研究其生物学功能奠定了基础。     

大灰象甲非典型气味受体基因SvelOrco的克隆及组织表达谱分析

旨在克隆大灰象甲Sympiezomias velatus的Orco基因,明确其分子特征及其组织表达谱。通过分析成虫触角转录组数据并利用RT-PCR克隆出大灰象甲Orco基因,对大灰象甲Orco蛋白进行结构分析和系统发育分析,并采用qPCR测定Orco基因在大灰象甲成虫不同组织中的表达量。克隆获得大灰象甲Orco基因并命名为SvelOrco(GenBank登录号：OM417062),其开放阅读框长1 449 bp,编码482个氨基酸。预测SvelOrco蛋白的分子质量为53.49 ku,等电点为5.66,主要由α-螺旋和无规则卷曲组成,有7个跨膜结构域。系统发育分析表明大灰象甲与云杉八齿小蠹Ips typographus亲缘关系最近。qPCR结果显示：SvelOrco主要在大灰象甲成虫触角上表达,雄虫触角表达量最高,是雌虫触角表达量的1.22倍,SvelOrco在翅部也有少量表达,在头、胸、腹和足的表达量极低。     

甘蔗乙烯受体基因Sc-ERS的克隆与序列分析

根据已知乙烯受体基因的序列信息,设计1对简并引物和1对特异引物,对甘蔗叶片基因组DNA进行PCR扩增,获得1个甘蔗乙烯受体基因（Sc-ERS）的片段,其大小为4310 bp,包含1个由5个外显子和4个内含子组成的4219 bp大小的完整编码区。Sc-ERS编码区与玉米乙烯受体ERS1基因（AY359578）、水稻乙烯受体ERS1基因（AY043031）编码区的同源性分别为91.4%、61.6%;推导Sc-ERS编码的蛋白包含636个氨基酸残基,与玉米、水稻乙烯受体基因所编码蛋白的氨基酸同源性分别为94.1%、89.4%。其推导蛋白结构分析结果显示,Sc-ERS编码的蛋白和玉米、水稻ERS1所编码的蛋白相同,在N段保守区含有3个跨膜结构,并由3个跨膜结构、GAF结构、HisKA和HATPase_c组成功能域。核苷酸序列分析和蛋白质结构分析结果表明,Sc-ERS基因属于ERS1基因。     

兰州大尾羊脂联素及其受体基因全长cDNA克隆与表达模式分析

为探究脂联素及其受体基因在绵羊中的序列结构及组织表达特异性,以兰州大尾羊为研究对象,利用RACE技术克隆兰州大尾羊脂联素及其受体基因的全长cDNA序列,运用实时荧光定量PCR技术分析脂联素及其受体基因在兰州大尾羊15种组织中的表达规律。结果表明：兰州大尾羊APN、 AdipoR1和 AdipoR2基因的cDNA全长分别为2 101 bp、2 035 bp和1 089 bp,APN基因在肌肉、心脏及皱胃中的表达量显著高于其他组织, AdipoR1和 AdipoR2基因在内脏脂肪与皮下脂肪中的表达量显著高于其他组织。APN和 AdipoR1基因在大肠、小肠、瘤胃及皱胃中均有一定程度的表达,而 AdipoR2基因在其余组织中几乎不表达。     

绵羊Noggin基因的克隆、序列分析与原核表达

根据同源序列克隆原理设计一对引物,以绵羊脑组织总RNA的反转录产物为模板,利用RT-PCR扩增绵羊Noggin基因cDNA全长编码区,克隆到pMD-18T载体。测序验证后,提取pT-Noggin质粒经BamHⅠ和XhoⅠ双酶切回收目的条带,亚克隆到pET41a原核表达载体,转化BL21(DE3)菌,经IPTG诱导表达,SDS-PAGE和Western blot鉴定表达产物。序列分析表明,绵羊Noggin基因的cDNA全长编码区(GenBank登录号为FJ751853)为699bp,编码232个氨基酸,与其他哺乳动物氨基酸序列同源性达到95%以上。SDS-PAGE结果显示,诱导表达的融合蛋白大小为60ku,与预期蛋白大小一致。Western blot检测结果显示,该蛋白为His融合蛋白。说明成功克隆了绵羊Noggin基因的编码区序列,构建了原核表达载体,在大肠杆菌中成功表达出目的融合蛋白。     

中华蜜蜂嗅觉受体基因AcerOR141的克隆与表达分析

[目的]克隆鉴定中华蜜蜂Apis cerana cerana嗅觉受体基因AcerOR141,并对其全长序列和表达谱进行分析,为该基因的功能研究奠定基础。[方法]利用PCR扩增和基因克隆技术获得中华蜜蜂嗅觉受体基因AcerOR141的cDNA全长序列;利用多种生物信息学软件对该基因编码的氨基酸序列进行结构预测、序列比对和进化树分析;利用qRT-PCR技术检测该基因在1、5、10、15、20、25和30日龄工蜂各组织中的表达情况。[结果]AcerOR141 cDNA全长为1 659 bp,ORF序列长度为1 299 bp,编码432个氨基酸,有7个跨膜结构且N端位于胞内,无信号肽,第184～421位氨基酸之间存在一个昆虫嗅觉受体7tm-6 superfamily的保守结构域。序列比对和进化树分析表明,AcerOR141与西方蜜蜂AmelOR141的亲缘关系最近,氨基酸序列一致性高达91%。荧光定量PCR结果显示,AcerOR141 mRNA在工蜂触角和头部的表达较高,且极显著高于其他组织(P0.01);在胸、腹、足和翅膀中仅有微量的表达。[结论]克隆获得AcerOR141的全长cDNA序列,其编码产物具有昆虫嗅觉受体的典型结构特征;明确了该基因在中华蜜蜂成蜂触角和头部中有较高的表达,推测其表达产物为普通嗅觉受体蛋白,可能参与挥发性气味分子的识别过程。     

柑橘大实蝇非典型气味受体基因的克隆、序列分析及组织表达模式

旨在探究柑橘大实蝇(Bactrocera minax)非典型气味受体(odorant receptor co-receptor,Orco)基因的分子特征和组织表达模式,通过对前期获得的柑橘大实蝇成虫转录组数据分析,利用RT-PCR技术克隆柑橘大实蝇Orco基因,并对该基因进行生物信息学分析,采用实时荧光定量PCR技术检...     

大豆脱落酸受体基因家族鉴定、系统发育进化及表达模式分析

[目的]鉴定大豆脱落酸受体基因(GmPYLs)家族成员,并进行系统发育进化及表达模式分析,为深入研究该基因家族在大豆生长发育和非生物胁迫中的作用机制提供理论依据.[方法]以拟南芥PYLs基因(AtPYLs)家族成员序列为参考,从JGI和NCBI数据库鉴定出GmPYLs基因家族成员;利用生物信息学方法对该基因家族的组成、基因结构、保守性、系统进化、启动子区顺式作用元件及其编码蛋白理化性质和结构域等进行全面分析,并基于转录组测序数据,对GmPYLs基因家族成员的表达模式进行分析.[结果]从大豆全基因组序列中鉴定出21个GmPYLs基因,长度为500~4000 bp,分布在15条染色体上,编码蛋白的氨基酸数量为178~267个,分子量为19457.11~29105.43 Da,理论等电点(pI)为4.82~7.23,均为亲水蛋白,但稳定性存在明显差异,主要定位于细胞质中.GmPYLs蛋白的二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主.GmPYLs基因家族成员可分为四大组,同一组成员基因结构及其编码蛋白的氨基酸序列、三级结构、结构域和保守基序(motif)均相似.大豆、拟南芥、苜蓿和水稻的PYLs基因被分为五大类群(Ⅰ~Ⅴ),大豆、拟南芥、水稻和苜蓿的大多数PYLs基因归于Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类群;Ⅳ类群含少量的拟南芥和大豆PYLs基因,而Ⅴ类群仅含少部分苜蓿PYLs基因.拟南芥与大豆直系同源基因对数量多于拟南芥与苜蓿直系同源基因对数量.21个Gm-PYLs基因的启动子序列主要包含响应逆境胁迫、调节生长发育及响应植物激素的顺式作用元件,且所有GmPYLs基因的启动子区至少含有1个植物激素响应元件,其中,以含ABA响应元件的GmPYLs基因数量最多.GmPYLs基因具有组织表达特异性,且品种间的表达模式也存在差异.[结论]GmPYLs基因家族成员在系统发育进化上较保守,其基因组复制事件可能发生在豆科植物分化以后,且大部分GmPYLs基因被保留,在响应非生物胁迫中存在广泛的潜在机制,尤其与激素响应密切相关.     

二化螟P-糖蛋白基因的克隆、序列分析及在阿维菌素处理下的表达模式

【目的】P-糖蛋白是ABC转运蛋白超家族的成员,在异源物质的代谢中起着关键的作用,并且参与了多药耐药性。研究旨在明确二化螟Chilo suppressalis P-糖蛋白与阿维菌素抗性的关系,为有效防治二化螟提供理论依据。【方法】结合二化螟转录组信息,克隆二化螟P-糖蛋白基因,并进行生物信息学分析。设置3种浓度的阿维菌素(LC_(10)、LC_(30)和LC_(50))处理二化螟敏感种群,结合荧光定量PCR技术测定处理后P-糖蛋白基因的表达模式,同时也对比分析二化螟田间抗性种群和敏感种群P-糖蛋白基因的表达差异。【结果】克隆获得了二化螟CsPgp1和CsPgp2 cDNA序列,CsPgp1开放阅读框全长3 780 bp,编码1 259个氨基酸,预测蛋白分子量为137 ku。CsPgp2开放阅读框全长3 939 bp,编码1 312个氨基酸,预测蛋白分子量为144 ku。CsPgp1和CsPgp2都拥有2个跨膜结构域(TMD)和2个核苷酸结合结构域(NBD),符合ABC蛋白全转运体的典型特征。系统发育分析表明,二化螟CsPgp1和CsPgp2分属不同的进化支,分别与亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis的2种P-糖蛋白亲缘关系最近。使用阿维菌素处理二化螟敏感种群4龄幼虫后,CsPgp1和CsPgp2的表达量均显著上调;田间抗性种群的CsPgp1和CsPgp2表达量均显著高于敏感种群。【结论】CsPgp1和CsPgp2可能参与了二化螟对阿维菌素的代谢,可能与二化螟对阿维菌素抗性有关。     

马铃薯StCDPKs基因家族成员鉴定与表达分析

【目的】通过对马铃薯StCDPKs基因家族成员的鉴定与表达模式分析,初步阐明该基因家族在马铃薯胁迫响应中的功能.【方法】用隐马尔科夫模型鉴定马铃薯StCDPKs基因家族成员,MEGA6.0构建StCDPKs蛋白序列的系统进化树,qRT-PCR分析StCDPKs基因在组织特异性和盐胁迫下的表达情况.【结果】本研究共鉴定出27个马铃薯StCDPKs基因家族成员,它们均包含CDPKs蛋白钙离子结合域最保守的结构域EF-hand;其中StCDPK2/421/22/25基因在马铃薯不同组织中表达差异显著,StCDPK8/10/11/18/22基因在盐胁迫下表达量明显升高.【结论】共鉴定获得27个马铃薯StCDPKs基因家族成员,其中StCDPK8/10/11/18/22基因与马铃薯响应盐胁迫相关,研究结果可为进一步阐明马铃薯StCDPKs基因的功能提供基础.     

二化螟线粒体cox1基因的克隆、序列测定和分子系统学分析

[目的]克隆并分析二化螟线粒体细胞色素c氧化酶亚基I基因（cox1）。[方法]利用PCR方法扩增了二化螟线粒体cox1基因,并测定了其全序列。通过检索GenBank数据库获得了其他21种鳞翅目昆虫的cox1序列,并进行了同源性比较和分子系统学分析。[结果]cox1基因编码框包含1531个核苷酸,编码510个氨基酸的蛋白;起始密码子为CGA,终止密码子仅由一个T组成。利用ML方法构建了基于cox1基因编码氨基酸序列的鳞翅目昆虫的分子系统树,发现分子系统树与从形态学角度的系统分类在大方面上是基本一致的,但也略有差异。[结论]为进一步研究cox1基因的表达和应用奠定了基础。     

二化螟线粒体cox1基因的克隆、序列测定和分子系统学分析

[目的]克隆并分析二化螟线粒体细胞色素c氧化酶亚基I基因（cox1）。[方法]利用PCR方法扩增了二化螟线粒体cox1基因,并测定了其全序列。通过检索GenBank数据库获得了其他21种鳞翅目昆虫的cox1序列,并进行了同源性比较和分子系统学分析。[结果]cox1基因编码框包含1531个核苷酸,编码510个氨基酸的蛋白;起始密码子为CGA,终止密码子仅由一个T组成。利用ML方法构建了基于cox1基因编码氨基酸序列的鳞翅目昆虫的分子系统树,发现分子系统树与从形态学角度的系统分类在大方面上是基本一致的,但也略有差异。[结论]为进一步研究cox1基因的表达和应用奠定了基础     

大白菜GID1家族基因鉴定及表达模式分析

GID1蛋白是赤霉素信号转导过程中的重要受体,在调控植物生长发育过程中发挥重要作用。本研究采用生物信息学分析方法对大白菜基因组中GID1家族基因进行鉴定,并对该基因结构、染色体分布、系统进化以及表达模式等进行分析。结果表明,大白菜基因组中含有5个GID1家族成员,分别位于4、5、6、7、9号染色体上,各成员都只含有1个内含子。系统进化结果显示,单子叶和双子叶植物的GID1蛋白明显处于两个不同分支,大白菜GID1家族成员与拟南芥GID1具有更近的亲缘关系。通过表达模式以及启动子顺式响应元件分析发现,大白菜GID1基因不仅参与生长发育调控还可能参与对不同环境因子的响应过程。