郑麦369 ω-醇溶蛋白基因的克隆及生物信息学分析

以黄淮麦区主推小麦品种郑麦369为材料,利用简并引物和PCR扩增技术对其ω-醇溶蛋白基因进行克隆,获得15条ω-醇溶蛋白核苷酸序列(分别命名为ZM369-1～ZM369-15)。NCBI BLAST分析表明,克隆序列与已知序列的相似度均为82%～99%,推断其为ω-醇溶蛋白基因家族基因。通过FGENESH在线软件预测显示,ZM369-1和ZM369-15具有完整的开放阅读框,分别可编码318,407个氨基酸残基;其余13条序列均因内部提前出现1个或多个终止密码子,推测其为假基因。进一步分析显示,15个基因推导的氨基酸序列均具有ω-醇溶蛋白典型分子结构特征,其中ZM369-15属于未曾报道过的ARP类型,同时在重复区存在1个半胱氨酸残基的插入。此外,在NCBI数据库中没有找到与ZM369-1和ZM369-15相似度高的ω-醇溶蛋白氨基酸序列,推测其为新ω-醇溶蛋白基因。CD免疫肽识别分析表明,免疫肽段Gli-ωt在15条氨基酸序列中均有分布,免疫肽段Gli-ω1只分布于假基因推导得到的氨基酸序列中。系统进化树分析表明,本研究克隆得到的15个基因分别来源于A,D基因组;相同基因组来源的ω-醇溶蛋白基因大都可形成相对集中的分支,表明其具有一定的基因组特异性;相同类型ω-醇溶蛋白基因都能形成相对集中的分支,推测其类型与进化有关。     

郑麦366α-醇溶蛋白基因的克隆及生物信息学分析

为研究优质强筋小麦品种郑麦366α-醇溶蛋白的组成,应用简并引物进行PCR扩增,从郑麦366中扩增得到13条核苷酸序列,其中9条序列推导的氨基酸序列具有完整的开放阅读框。进一步分析显示,克隆的9个基因(分别命名为ZM366-1—ZM366-9)编码的蛋白质均具有α-醇溶蛋白的典型结构特征,根据T-细胞毒性抗原表位数目和多聚谷氨酰胺区特征分别将ZM366-1、ZM366-2定位到6A染色体,ZM366-3、ZM366-4定位到6D染色体,ZM366-5—ZM366-9定位到6B染色体。蛋白质二级结构预测显示,克隆的9个α-醇溶蛋白都仅含有α-螺旋结构,其中B基因组α-醇溶蛋白的α-螺旋含量明显高于其他基因组。同源系统进化树分析表明,克隆的9个α-醇溶蛋白具有明显的基因组特异性。     

小麦‘Fielder’ ω-醇溶蛋白基因及启动子的克隆与序列分析

为研究六倍体小麦中ω-醇溶蛋白基因簇的启动子差异,以普通小麦品种‘Fielder’为试验材料,利用同源克隆的方法,克隆ω-醇溶蛋白基因的编码区和启动子序列,并进行生物信息学相关分析。结果表明:1)共克隆得到11条不同的基因序列(MN441496～MN441506),其中6条(MN441496～MN441497和MN441503～MN441506)编码ARE/Q型ω-醇溶蛋白,5条(MN441498～MN441502)编码SRL型ω-醇溶蛋白。2)ARE/Q型ω-醇溶蛋白基因编码区长度范围在972～1 158bp,SRL型ω-醇溶蛋白基因编码区长度范围在1 303～1 419bp,这种差异主要由中间重复区的Indel类型和数量不同造成。3)ARE/Q型ω-醇溶蛋白基因启动子在-300bp含有1个典型的endosperm box,而SRL型ω-醇溶蛋白基因启动子在-300和-600bp处各含有1个endosperm box。这些ω-醇溶蛋白基因启动子上的差异,可能引起表达水平的差异。     

柱穗山羊草α-醇溶蛋白基因的克隆与序列分析

根据已知的普通小麦α-醇溶蛋白基因序列设计引物,采用PCR方法克隆基因并进行序列分析。从柱穗山羊草Y127中克隆得到1个α-醇溶蛋白基因序列Gli2-Z-2,它具有α-醇溶蛋白基因的典型结构特征,编码区全长939 bp,编码313个氨基酸。氨基酸序列比较显示,Gli2-Z-2在多聚谷氨酰胺区比已报道的α-醇溶蛋白序列有较多的谷氨酰胺残基。     

尾状山羊草α-醇溶蛋白基因的克隆和序列分析

本研究利用一对α-醇溶蛋白基因的特异引物,从小麦近缘植物尾状山羊草Y46中克隆获得5个α-醇溶蛋白基因,与NCBI已提交的α-醇溶蛋白序列进行多重比对分析发现,本研究获得的α-醇溶蛋白基因与已知的小麦及其近缘植物中的α-醇溶蛋白基因序列具有较高的相似性,其编码的氨基酸序列存在一定的多态性;在潜在的致敏性上,在这5个α-醇溶蛋白序列中未发现任何已知的与乳糜泻病相关的抗原表位,这在小麦及其近缘植物中较为罕见;进化分析表明,来自C染色体组中的α-醇溶蛋白与来自M和U染色体组的α-醇溶蛋白具有较近的亲缘关系。     

四川小麦地方品种AS1643中α/β醇溶蛋白基因

用PCR方法从四川小麦地方品种AS1643中克隆到3个α/β-醇溶蛋白基因，即Gli-AS1643-1（GenBank No.DQ166376）、Gli-AS1643-2（GenBank No.DQ166377）和Gli-AS1643-3（GenBank No.DQ166378）。其中，Gli-AS1643-1和Gli-AS1643-2的编码区长度分别为873bp和852bp，可编码270和263个氨基酸残基的成熟蛋白。Gli-AS1643-3由于在编码区内有一个提前终止密码子，为不可编码成熟蛋白的假基因。序列比较显示Gli-AS1643-1、Gli-AS1643-2和 Gli-AS1643-3分别与GenBank中的α/β-醇溶蛋白基因具有较高的一致性，且序列结构非常相似。它们的N-端氨基酸序列与各种α-、β-、γ-和α/β-醇溶蛋白的基本一致，但与ω-醇溶蛋白和低分子量谷蛋白亚基的明显不同。N-端12肽串联重复紧密相关的5个脯氨酸框和类似于微卫星序列编码的2个多聚谷氨酰胺区域。在Gli-AS1643-2的N-端存在腹泻疾病活性序列，C-端含有12型腺病毒感染序列。Gli-AS1643-1、Gli-AS1643-2和Gli-AS1643-3各由6个保守的半胱氨酸残基形成3个分子内二硫键。     

密穗小麦α-醇溶蛋白基因的克隆与序列分析

文章根据已报道的α-醇溶蛋白基因5′上游调控区和编码区的保守序列,设计特异性引物,以5份密穗小麦DNA为模板,用PCR克隆的方法获得了41条α-醇溶蛋白基因编码区部分序列,其中有25条序列中出现了提前终止密码子,不能编码有功能的成熟蛋白,被认为是假基因,占总数的61%。序列比对显示这些基因与α-醇溶蛋白基因具有很高的相...     

华山新麦草α-醇溶蛋白基因的克隆及原核表达分析

 【研究目的】克隆华山新麦草（Psathyrostachys huashanica）的α-醇溶蛋白基因,并对其进行生物信息学分析,构建该基因的原核表达载体,在大肠杆菌中诱导表达融合蛋白。【方法】采用同源克隆法从华山新麦草基因组DNA中分离克隆出α-醇溶蛋白基因并进行序列分析,将克隆的华山新麦草α-醇溶蛋白基因Gli-Ns-5克隆到表达载体pET-28a (+)上,获得重组质粒pET28a-Gli-Ns转化大肠杆菌BL21 (DE3)并诱导表达。【结果】从华山新麦草基因组DNA中克隆了4个α-醇溶蛋白基因：Gli-Ns-2 (FJ713595)、Gli-Ns-3 (GQ139525)、Gli-Ns-4 (GQ139526)和Gli-Ns-5 (GQ139527)。序列分析表明,4条序列具有α-醇溶蛋白基因的典型结构特征,含有8个或9个半胱氨酸残基,序列FJ713595为假基因。利用所构建的大肠杆菌表达载体,经IPTG诱导,华山新麦草α-醇溶蛋白基因Gli-Ns-5(GQ139527)可在原核系统中特异性表达。Western-blot证实融合蛋白可成功表达。【结论】克隆了4个华山新麦草的α-醇溶蛋白基因序列,基因Gli-Ns-5(GQ139527)可在原核表达系统中成功表达,为小麦品质改良提供了新的候选基因。     

粗山羊草醇溶蛋白的遗传多样性研究

【目的】研究79份不同产地粗山羊草(Aegilops tauschii)醇溶蛋白的遗传多样性,为粗山羊草在小麦育种中的进一步开发和利用提供理论基础。【方法】利用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(Acid polyacrylamide gelelectro-phoresis,A-PAGE)技术,分析了79份不同产地粗山羊草醇溶蛋白的谱带类型,并进行聚类分析。【结果】从79份粗山羊草中共检测出70条相对迁移率不同的醇溶蛋白谱带,各谱带出现的频率为1.27%～77.22%,每份材料谱带数为7～19条,平均为12.58条,遗传多样性指数为0.0553～0.3676。根据迁移率大小,在ω、γ、β和α4个区分别存在20,13,21和16种谱带类型。UPGMA聚类分析表明,79份粗山羊草在遗传相似系数(GS)为0.78时,聚为7个主要类群,大部分相同产地的粗山羊草聚为一类,但也有少部分产地相同的材料不全聚为一类。部分来源地不同的材料醇溶谱带完全相同。【结论】79份粗山羊草醇溶蛋白遗传多样性丰富,其醇溶蛋白的谱带类型与材料产地具有一定的相关性,也有少部分表现出一定的差异性,其中醇溶谱带完全相同的材料可能含有相同醇溶蛋白编码基因,其亲缘关系可能较近。     

小麦面筋蛋白基因克隆及序列分析

小麦面筋蛋白是由麦谷蛋白(glutenin)和麦醇溶蛋白(gliadin)组成。面筋蛋白是决定小麦加工品质的物质基础,但同时也是诱发乳糜泻(celiac disease, CD)的主要外在刺激因子。因此,筛选优质面筋蛋白相关基因,对小麦加工品质的分子改良具有重要意义。本研究对优质强筋麦济南17、济麦229以及普通小麦济麦262的低分子量麦谷蛋白(LMW-GS)、α-和γ-醇溶蛋白基因进行克隆,共获得序列23条。经生物信息学分析及氨基酸序列系统比对发现,8条为假基因,6条为醇溶蛋白基因,9条为麦谷蛋白基因。三个品种A、B和D位点LMW-GS分别为i-type、m-type和m-type,且α-醇溶蛋白含有1～2个T细胞毒性抗原表位,γ-醇溶蛋白含有1个T细胞毒性抗原表位。系统比较分析发现,济麦229的B位点LMW-GS的1、7位半胱氨酸(C)的位置组合不同于其他序列,可能对LMW-GS结构和功能有影响。本研究结果为小麦品质的分子改良提供了有用参考。     

斯卑尔脱小麦α-醇溶蛋白基因克隆与序列分析

【目的】进一步了解斯卑尔脱小麦（Triticum spelta L.）α-醇溶蛋白基因序列信息。【方法】根据已知的普通小麦α-醇溶蛋白基因序列设计引物,采用PCR方法,克隆基因并进行序列分析。【结果】从NGB5149中克隆得到两个α-醇溶蛋白基因序列Gli-Spelt-1和Gli-Spelt-2（GenBank登录号分别为DQ234066和DQ234067）。它们具有α-醇溶蛋白基因的典型结构特征,但Gli-Spelt-1是一个假基因。Spelt-Gli-2编码区全长849 bp,编码263个氨基酸。【结轮】氨基酸序列比较显示,Gli-Spelt-1和Gli-Spelt-2与已报道的α-醇溶蛋白序列有较高的一致性。     

小麦光温敏雄性不育系BS237ω-黑麦碱基因克隆及序列分析

为研究小麦光温敏雄性不育系BS237中ω-黑麦碱基因编码区特征，利用同源克隆的方法克隆ω-黑麦碱基因的编码区序列，共得到8条具有完整开放阅读框的基因序列(OK999982～OK999985, OK999987～OK999990),基因编码区长度为1 002～1 074 bp,可编码333～357个氨基酸残基，全部编码RQL型ω-黑麦碱蛋白。NCBI BLAST分析表明克隆序列与已知序列的相似度在91%～100%之间，推断其为ω-黑麦碱基因家族。进化分析表明8个克隆的基因与普通小麦(Triticum aestivum L.)和黑麦(Secale cereale L.)的ω-黑麦碱基因序列具有较高的同源性，说明ω-黑麦碱基因具有一定的基因组特异性。乳糜泻(CD)免疫肽识别分析表明，8个基因中均分布有5种T细胞免疫肽——Gli-ωt(PQQPFPQQ)、DQ2.5-glia-γ5(QQPFPQQPQ)、QQPY、SPQQ和PQQP,且肽段Gli-ωt(PQQPFPQQ)和PQQP存在多个拷贝。本研究结果可为1BL/1RS类型杂交小麦加工品质的分子改良及乳糜泻疾病的预防提供参考。     

高抗白粉病小麦-山羊草新种质TA002的创制和遗传研究

【目的】小麦白粉病是世界范围内对小麦危害最严重的病害之一。培育和推广抗病品种是防治小麦白粉病最经济、有效、安全的途径。偏凸山羊草和柱穗山羊草是普通小麦的近缘物种,蕴藏着丰富的抗病、抗虫、抗逆和优质等优异基因。利用远缘杂交途径,将偏凸山羊草和柱穗山羊草的抗白粉病基因导入普通小麦,培育抗白粉病小麦新种质,为小麦白粉病抗性遗传改良提供新抗源。【方法】通过细胞学分析和结实率调查,明确TA002及其与普通小麦杂种的细胞学稳定性和育性特点。利用十二烷基磺酸钠聚丙烯酰氨凝胶电泳（odium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE）及酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳（acid polyacrylamide gel electrophoresis,A-PAGE）方法,分析TA002的高分子量麦谷蛋白亚基（high molecular weight glutenin subunit,HMW-GS）、低分子量麦谷蛋白亚基（low molecular weight glutenin subunit,LMW-GS）及醇溶蛋白亚基组成;通过白粉病菌分小种接种鉴定,明确TA002对小麦白粉病的抗性及其遗传特点;利用基因组原位杂交（genomic in situ hybridization,GISH）、多色原位杂交（multicolor genomic in situ hybridization,mc-GISH）、多色荧光原位杂交（multicolor fluorescence in situ hybridization,mc-FISH）及分子标记技术,分析明确TA002的染色体组成特点。【结果】TA002染色体数目为42条,它及其与普通小麦的杂种F₁减数第一次分裂中期细胞（pollen mother cells at metaphase I,PMCs MI）均含有21个二价体,减数第一次分裂后期细胞（pollen mother cells at anaphase I,PMCs AI）中的染色体分离均衡,结实率正常。在成株期,TA002、SDAU18及其双亲偏凸山羊草和柱穗山羊草对白粉病均具有良好抗性,而烟农15对白粉病表现髙感。TA002/辉县红F₁、TA002/铭贤169F₁对白粉病菌种E09表现免疫,F₂单株对E09的抗感分离比例符合3﹕1。种子贮藏蛋白分析结果表明,在TA002的醇溶蛋白和谷蛋白中均含有SDAU18的特有亚基,其醇溶蛋白还含有双亲没有的新型亚基。分别以单芒山羊草和尾状山羊草的基因组总DNA为探针,烟农15的基因组总DNA为封阻,对TA002的根尖细胞染色体进行基因组原位杂交,均未检测到杂交信号。同时以不同荧光素标记的乌拉尔图小麦和粗山羊草基因组总DNA为探针,拟斯卑尔脱山羊草基因组总DNA为封阻,对TA002的根尖细胞染色体进行mc-GISH,并利用以不同荧光素标记的寡核苷酸pSc119.2和pTa535对TA002的根尖细胞染色体进行mc-FISH,发现TA002具有完整的A、B和D基因组,但其4A、5A、6B、7B和5D染色体在FISH带型上与亲本烟农15的对应染色体具有显著差异。分子标记检测结果表明,TA002含有来源于偏凸山羊草和柱穗山羊草的遗传物质。【结论】TA002是一个细胞学稳定、农艺性状和育性良好的小麦-山羊草渐渗系,它含有偏凸-柱穗山羊草双二倍体特有的贮藏蛋白亚基及其双亲没有的新亚基,且高抗小麦白粉病,其白粉病抗性受显性单基因控制,该基因可能是来自偏凸山羊草或柱穗山羊草的一个新的白粉病抗性基因。     

细粒棘球蚴RTN4基因的克隆及序列分析

【目的】克隆细粒棘球蚴(Eg)内质网膜蛋白4(Reticulon-4,RTN4)抗原基因,对其序列进行生物信息学分析。【方法】采集感染Eg的绵羊肝脏和肺脏,提取Eg头节总RNA为模板,对RTN4基因进行RT-PCR扩增,将PCR产物克隆到pMD19-T载体后测序,对其核苷酸序列及氨基酸序列进行生物信息学分析。【结果】Eg RTN4cDNA全长654bp,编码217个氨基酸,蛋白质分子质量为25.3ku,等电点为8.83。编码氨基酸序列中含有1个N端酰基化位点、2个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点和4个蛋白激酶C磷酸化位点。经生物信息学软件预测,RTN4蛋白的抗原表位区主要集中在第1-47位、第71-147位和第171-217位区域;含有2个高度疏水区,2个跨膜区,膜外区分别位于第1-47位和第171-217位。【结论】成功克隆了Eg RTN4基因,预测了其编码蛋白抗原的结构和表位。     

山羊无浆体 MSP4全长基因的克隆测序与B细胞抗原表位预测

该试验对重庆忠县感染山羊的无浆体主要表面蛋白4(MSP4)基因进行克隆测序,并对其系统进化、基因型以及推导蛋白的B细胞抗原表位进行分析.结果表明:所克隆的MSP4基因片段大小为870bp,CDS序列全长852bp,编码283个氨基酸,GenBank登录号为HQ840746.该序列与已公布的羊无浆体MSP4(AY702923,HQ456347,HQ661165)同源性最高,均达99.8%.系统发育分析发现,该序列被聚类到羊无浆体群.抗原表位预测表明忠县山羊无浆体MSP4蛋白的优势B细胞抗原表位在N端第77-82(AGTALS),93-98(APSLSG),216-220(TAGLV)和244-249(GSTLAI)4个区段.本研究从分子水平证实重庆存在羊无浆体感染,我国羊无浆体至少有5个基因型,重庆山羊无浆体MSP4蛋白具有4个优势B细胞抗原表位,为羊无浆体病亚单位疫苗的研发提供了参考.     

一个普通小麦γ-醇溶蛋白基因的分子标记

运用生物信息学方法,根据已知的黑麦75Kγ-黑麦碱DNA序列设计引物,对8份不同类型的普通小麦材料进行PCR扩增,均获得一条约400 bp的特异扩增带。对新中长和99L2的扩增带分别进行克隆测序,序列登录号为:DQ432029和DQ432030。分析表明,DQ432029和DQ432030序列完全一致,由377个碱基组成。BLAST分析发现,该序列与普通小麦γ-醇溶蛋白基因的同源性最高,相似性达92%,表明它是一个小麦γ-醇溶蛋白基因。同时,此序列与所有已知γ-醇溶蛋白基因序列存在显著差异,因而可以认为它是普通小麦γ-醇溶蛋白基因家族的一个新序列。所有不同类型的小麦材料都扩出一条同样大小的清晰、明亮带,此扩增带可以作为普通小麦该γ-醇溶蛋白新基因的特异分子标记。     

犬弓首蛔虫enol-1基因的克隆及序列分析

对犬弓首蛔虫烯醇化酶(enolase)基因(enol-1)进行克隆及序列分析,预测其作为抗犬弓首蛔虫疫苗候选抗原的潜力。从犬弓首蛔虫的cDNA中扩增出enol-1基因,连接至pMD18-T载体,并筛选阳性克隆后,测序鉴定。将测序结果正确的核苷酸序列翻译成氨基酸序列,运用生物信息学软件分析enol-1蛋白的结构,预测抗原表位及功能位点,并运用Maximum likelihood(ML)法构建了系统发育树。结果表明:enol-1基因长1 311 bp,可编码437个氨基酸。Enol-1蛋白中包含18个α-螺旋区,7个β-折叠区,10个亲水区域和16个柔性区域,并预测含有9个线性B细胞抗原表位,enol-1蛋白可能具有潜在的免疫原性。并对犬弓首蛔虫enol-1基因进行了克隆及序列分析,为评价enol-1蛋白作为犬弓首蛔虫亚单位疫苗及表位疫苗奠定了基础。     

家蚕醛糖1-表异构酶基因的克隆和序列分析

为研究家蚕半乳糖代谢途径,对家蚕醛糖1-表异构酶基因(aldose 1-epimerase,AEP)进行了克隆和序列分析。结果表明:家蚕基因组中存在单拷贝的醛糖1-表异构酶基因,基因ORF框长度为1017bp,由5个外显子组成,编码由339个氨基酸残基构成的醛糖1-表异构酶蛋白。蛋白序列含有一个aldose 1-epimerase超家族结构域,同源鉴定表明其余果蝇等昆虫的醛糖1-表异构酶具有较高序列一致性。进化分析表明家蚕醛糖1-表异构酶基因较其他昆虫经历了更多的进化选择和事件。本研究为研究家蚕半乳糖代谢提供了一定理论基础。     

牛病毒性腹泻病毒结构蛋白基因的克隆及其B细胞抗原表位的预测

[目的]以免疫信息学和反向疫苗学为理论根据,应用生物信息学相关软件和方法,对BVDV结构蛋白( Structural Protein,SP)的二级结构的不同方面及其B细胞表位进行了预测,综合评价了BVDV结构蛋白的抗原特异性细胞表位,并计算出一些潜在的抗原位点.[方法]利用RT- PCR扩增法获得牛病毒性腹泻病毒结构蛋白序列,通过克隆、测序分析结构蛋白基因的基因组序列和蛋白序列,采用DNAStar Protean软件对结构蛋白的二级结构、可塑性、亲水性、表面可及性及抗原指数等参数进行综合分析,并预测其B细胞的抗原表位分布.[结果]P14、gp48和gp53蛋白含有的细胞优势抗原表位较多,有的甚至有可能成为优势抗原表位或对优势抗原表位有协同作用.[结论]与已鉴定的B细胞抗原表位相比,试验所用方法预测的结果有较高的准确度,是一种较为先进的表位研究方法.