基于序列宏基因组学技术的芳香聚酮抗生素的发现

[目的]本文旨在筛选土壤微生物来源的芳香聚酮抗生素。[方法]通过宏基因组学技术,利用基于酮基合成酶基因(KSα)保守序列设计的简并引物筛选土壤宏基因组文库,获得含有芳香聚酮生物合成基因簇的阳性克隆。对阳性克隆质粒测序并通过BLASTx同源比对分析其所包含的芳香聚酮生物合成基因簇。通过接合转移方法将基因簇整合进异源表达宿主白色链霉菌基因组中,培养发酵接合子,利用高效液相色谱技术确定克隆特异性产物并对发酵产物进行抑菌活性检测。[结果]从珠穆朗玛峰土壤宏基因组文库第493号混合文库中扩增得到了1个KSα片段ZF493,蛋白序列分析显示其与酮基合成酶同源,文库筛选得到了含有其对应芳香聚酮生物合成基因簇的阳性克隆cos493。对cos493的测序分析显示其插入片段大小为34 kb,包括酮基合成酶基因(KSα,orf 21)、链长因子基因(KSβ,orf 20)、酰基载体蛋白基因(ACP,orf 19)、环化酶基因(CYC,orf 17和orf 18)、糖基转移酶基因(orf 12)、单加氧酶基因(orf 16)等芳香聚酮合成相关基因。ORF 21与化合物calixanthomycin A聚酮合酶的KSα有67%的相似性,ORF 20与化合物griseorhodin A的KSβ有49%的相似性。通过接合转移使含芳香聚酮合酶基因簇的cos493整合进白色链霉菌宿主基因组中。高效液相色谱分析发酵粗提物发现了2个克隆特异化合物峰,紫外光谱分析显示化合物1在223、296和420 nm处有特征吸收峰,化合物2在214、261和447 nm处有特征吸收峰,特异峰具备芳香聚酮化合物的紫外吸收特征。对发酵粗提物的抑菌活性检测发现,其对金黄色葡萄球菌有抑制作用。[结论]本研究运用基于序列的宏基因组学技术,在链霉菌宿主中表达了来源于土壤微生物的芳香聚酮合酶基因簇并产生了具有抗菌活性的化合物。     

Streptomyces sahachiroi ATCC 33158中Ⅱ型聚酮合酶基因sahA的功能分析

以酮基合酶基因KSa的简并性引物对Streptomyces sahachiroi基因组进行扩增,发现除了已知的阿嗪霉素B生物合成基因簇以外,还存在一个潜在的聚酮合酶(PKS)基因sahA.对sahA编码的氨基酸序列进行同源性比对及进化树分析,结果表明,sahA属于Ⅱ型聚酮合酶基因家族,与合成孢子色素的基因亲缘关系较近.通过单交换中断sahA基因后,链霉菌孢子的颜色由铅灰色变为白色,而产孢时间、孢子的产量以及其抗紫外线的能力都没有变化,对抗生素阿嗪霉素B的产量也没有影响.初步证实这个潜在的Ⅱ型聚酮合酶基因sahA很可能与S.sahachiroi孢子色素的生物合成有关.     

羊草Class Ⅱ几丁质酶基因的克隆及序列分析

[目的]克隆自然生长于黑龙江省盐碱地的羊草ClassⅡ几丁质酶基因并进行序列分析,为进一步研究几丁质酶基因的生物功能和应用奠定了基础。[方法]构建羊草叶片的cDNA文库,对其进行DNA序列测定和分析,并与GenBank中收录的植物几丁质酶基因序列及编码的氨基酸序列进行同源性比较。[结果]在羊草叶片eDNA文库中克隆出1条全长eDNA片段,片段长996bp,其中,可读框768bp,编码255个氨基酸。编码产物在结构上缺乏CBD和C-端延伸区,具有ClassⅡ几丁质酶的结构特征,其氨基酸序列与黑麦和小麦ClassⅡ几丁质酶具有很高的同源性;构建的pQE—LcChi2重组载体经诱导后表达出一个约27KD的蛋白,与推测的pQE-LcChi2基因编码产物大小一致。[结论]LcHi2基因在大肠杆菌中能够表达,是一个具有表达功能的基因。     

棉花黄萎菌聚酮合成酶基因的克隆与序列分析

[目的]探索棉花黄萎菌黑色素合成途径中的相关基因.[方法]通过设计多对引物,对新疆棉花黄萎菌强致病力菌株V592进行了聚酮合成酶基因(PKS)的PCR、克隆和测序,并对所测序列进行基因结构及进化分析.[结果]获得真菌DHN黑色素合成途径中的一个关键酶—聚酮合成酶基因(PKS)的全序列,为6 742bp(登录号:KC422576).序列分析显示,该基因由4个外显子和3个内含子组成,其开放阅读框(ORf)编码2 189个氨基酸;具有Ⅰ型聚酮合成酶基因(PKS I)的结构特征.以KS编码氨基酸序列构建系统关系树,结果表明产生相同多聚酮次生代谢物质的真菌具有相同的进化来源,V592与产生黑色素(melanin)的其他真菌处于相同的进化分支上,而产生其他次生代谢产物的真菌则分别形成不同的进化分支.[结论]PKS基因与棉花黄萎菌黑色素的产生有关.     

6种模式生物热休克蛋白70家族的进化分析

[目的]研究柄海鞘和其他5个物种的热休克蛋白70家族的系统发育关系。[方法]通过在Ensembl中下载与筛选,获得柄海鞘和其他5种生物的热休克蛋白70家族的氨基酸序列,对其进行系统发育树和基因结构分析,并阐明其系统发育关系。[结果]经过筛选,共获得了来自线虫、果蝇、柄海鞘、斑马鱼、家鸡和人类6种生物的热休克蛋白70家族的33个氨基酸序列,其中25个具有明确的基因结构。系统发育分析表明,系统发育树并未完全按照来源物种聚类;6种生物热休克蛋白70的氨基酸序列相当保守,但其内含子插入位点并不整齐,表明热休克蛋白70家族是一个多基因、多结构的家族。[结论]这6个物种均发生了基因复制事件,新产生的基因仅仅是冗余的存在,还是具有新的功能,仍需作进一步的研究。     

富集培养促进宏基因组途径获得聚酮酶基因的研究

进行了富集培养促进宏基因组途径获得聚酮酶基因的研究。结果表明,通过富集培养土壤样品有效提高了红树林土壤高分子量DNA的提取效率,且经分散差速离心(DDC)法预处理并由RH-土壤浸提液富集培养后,可同时检测到放线菌和聚酮化合物合成酶的特征序列,该富集培养样品有助于构建红树林土壤宏基因组BAC文库和聚酮合酶基因的筛选。     

何首乌查尔酮合成酶基因的克隆及序列分析

[目的]克隆何首乌查尔酮合成酶基因并作序列分析。[方法]以cDNA序列的保守区域设计引物,以何首乌 （ Polygonum multiflorum Thunb.）为材料,根据其他植物查尔酮合成酶（Chaleone synthase,CHS）基因eDNA序列的保守区域设计引物,利用RT-PCR和3＇-RACE进行克隆。[结果]从何首乌叶cDNA中克隆出了长度为1258bp的基因片段。序列分析表明,该片段具有典型的CHS基因家族的结构域,为何首乌的CHS基因片段,命名为PmCHS。将得到的序列提交GenBank,序列号为FJ601685。对获得的PmCHS的氨基酸序列进行比较分析,发现PmCHS含有Phe215,推测其能够催化聚酮的合成反应。何首乌CHS与其他植物CHS的氨基酸序列的进化分析表明,其与同为蓼科的虎杖和掌叶大黄的同源性较近。[结论]何首乌查尔酮合成酶基因的成功克隆为蓼科植物中蒽醌的基因工程等研究打下了良好的基础。     

温泉土壤宏基因组文库构建及普鲁兰酶筛选

[目的]构建温泉土壤宏基因组文库并进行普鲁兰酶活性筛选,以期获得高活力、耐高温的新型普鲁兰酶基因.[方法]采用间接法提取温泉土壤样品中宏基因组DNA,经Sephadex G200（含2％ PVPP）凝胶柱和电洗脱两步纯化后,扩增16S rRNA序列,通过序列比对和系统发育进化树分析温泉土壤微生物的多样性;然后以pCC1FOS为载体构建温泉土壤宏基因组文库,并对所获得的宏基因组文库进行活性筛选.[结果]利用宏基因组技术提取温泉土壤样品中微生物的基因组DNA,构建了一个约含1 146个克隆的温泉土壤16S rRNA文库,经遗传进化分析,发现温泉土壤样品中的大部分微生物未被研究过,主要来源于厚壁菌门（Firmicutes）,其次为恐球菌—栖热菌门（Deinococcus-Thermus）和变形杆菌门（Proteobacteria）.用提取获得的宏基因组DNA成功构建了温泉土壤微生物宏基因组Fosmid文库,文库约含2.7万个克隆,平均插入片段长度为40.0 kb,文库外源DNA总容量为1.2×10^9bp;通过活性筛选共获得9个可表达普鲁兰酶活性的克隆.[结论]宏基因组文库技术是获取极端环境微生物新酶的有效手段,可为进一步挖掘普鲁兰酶的应用潜力及研究其耐热机理奠定基础.     

青鳉的一种PABP基因电子克隆及其鉴定

[目的]克隆分析青鳉的一种脚基因。[方法]利用生物信息学手段克隆了青鳉的一种PABP基因的全长cDNA序列,并对其序列进行了分析。[结果]该eDNA序列包含780bp的开放阅读框,编码259个氨基酸。氨基酸序列同源性和进化的分析表明,青鲋的PABP蛋白与半滑舌 鳎ePABP2具有较高的同源性。[结论]所获得的青鲋的脚基因与其他物种的ePABP2基因同源。     

烟草(云烟87)NBS-LRR类同源抗病基因克隆及分析

[目的]克隆并分析烟草NBS-LRR类抗病基因的同源序列(RGAs),为采用同源克隆技术挖掘烟草抗病基因提供理论参考.[方法]从基于NBS-LRR类抗病基因保守序列设计的简并引物中筛选扩增效果较好的引物用于扩增烟草RGAs,采用DNAMAN 6.0翻译成氨基酸序列,并与已知的其他植物抗病基因进行聚类分析.[结果]克隆获得6条与参比抗病基因具有高度同源性的烟草RGAs,大小在500 bp左右,但仅有4条RGAs具有连续的开放阅读框(ORF)及编码NBS功能结构域的核苷酸序列,命名为TRGA-87-1~TRGA-87-4.这4个烟草RGAs编码的氨基酸序列均含有NBS类抗病蛋白的多个典型保守基序,与已知的多种植物抗病基因编码的氨基酸序列均具有较高的相似性,其中,与烟草相关抗病基因编码的氨基酸序列相似性最高,为97.00%~100.00%,与其他植物的抗病基因编码氨基酸序列相似性为29.00%~53.00%,这些序列可分为3个亚类,其中TRGA-87-2与烟草N和亚麻L6聚为一类(TRGAⅠ),属于TIR-NBS-LRR类;TRGA-87-3和TRGA-87-4与水稻Xa-1和番茄Mi聚为一类(TRGAⅡ),属于non-TIR-NBS-LRR类,TRGA-87-1与拟南芥RPM1聚成一类(TRGAⅢ),属于non-TIR-NBS-LRR类.[结论]同源扩增技术可用于烟草中抗病基因的克隆、功能分析及定位等研究.     

野桑蚕中肠组织cDNA文库的构建及丝氨酸蛋白酶基因片段的克隆与序列分析

[目的]构建野桑蚕中肠组织cDNA文库并分离其丝氨酸蛋白酶基因。[方法]利用TaKaRa公司生产的cDNA Library Construction Kit构建了野桑蚕中肠组织的cDNA文库,并采用测序法克隆分析丝氨酸蛋白酶基因cDNA。[结果]经鉴定,文库的滴度达6.2×105pfu/ml,文库插入片段的平均大小为1.2 kb左右。从文库的测序结果中获得了野桑蚕丝氨酸蛋白酶基因片段(登录号:EU672968),序列分析结果显示:该基因片段由854个核苷酸组成,编码284个氨基酸残基。通过对该基因片段编码的氨基酸和其他10种昆虫的丝氨酸蛋白酶基因编码的氨基酸的同源性分析,发现该氨基酸序列与其他丝氨酸蛋白酶具有一定的同源性。[结论]该基因的发现对于研究家蚕和野桑蚕对外来入侵物的抗性具有重要意义。     

抑制消减杂交技术筛选鹅产蛋期差异表达基因

[目的]鉴定筛选鹅产蛋与就巢差异表达基因。[方法]应用抑制消减杂交技术构建鹅产蛋与就巢鹅卵巢组织双向cDNA文库,获得差异表达基因。[结果]从双向文库随机挑选单菌落进行PCR验证,结果表明文库质量良好。选取654个阳性克隆进行测序分析,获得641条表达序列标签（ESTs）。对ESTs进行去除载体序列、质量检测、聚类及拼接,经Blast比对,有166条ESTs找到与之匹配的同源序列,其中92个是功能基因。[结论]比较就巢与产蛋SSH文库,发现产蛋特异性基因文库中参与物质能量代谢、细胞防御的基因较多,而在就巢SSH库中参与细胞凋亡、信号转导及细胞结构的基因出现频率较高。该结果对进一步研究鹅卵泡发育及繁殖力分子标记筛选打下了基础。     

棉铃虫多核衣壳型多角体病毒fp25K基因的克隆及分析

[目的]克隆棉铃虫多核衣壳型多角体病毒(HearMNPV) fp25 K基因,为深入研究杆状病毒的进化机制提供依据。[方法]通过半补齐法建立HearMNPV的质粒基因组文库,对插入片段进行鉴定和序列分析获取HearMNPV fp25 K基因。[结果]HearMNPV fp25 K基因的读码框由588个核苷酸组成,编码195个氨基酸;该基因上游具有晚期调控保守序列ATAAG,是一个晚期表达基因;HearMNPV fp25 K存在5个α-螺旋,8个β-折叠;HearMNPV与蓓带夜蛾核型多角体一致性最高,达97.0%,与舞毒蛾多核衣壳型多角体的FP’同源性最低,仅为19.3%。HearMNPV与GroupⅠNPVs、GroupⅡNPVs及GVs的fp25K同源基因间氨基酸平均相似性分别为55.6%、69.4%和29.3%,推测其与Ⅱ类NPVs的亲缘关系较近。[结论]该研究为杆状病毒分子进化、生物防治奠定了基础。     

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     

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。     

香蕉类受体蛋白激酶基因的克隆及杂交鉴定(英文)

[目的]克隆鉴定香蕉类受体蛋白激酶基因。[方法]以香蕉果实cDNA噬菌体文库为材料,筛选出香蕉类受体蛋白激酶基因阳性噬菌体库,对该基因进行克隆和序列分析,并通过原位杂交方法对其进行鉴定。[结果]试验克隆到1个长度为1698bp的香蕉果实类受体蛋白激酶基因,编码563个氨基酸序列。经过Southern杂交证实该基因来自香蕉基因组,是1个多拷贝基因。[结论]该研究结果为进一步研究香蕉类受体蛋白激酶基因在香蕉果实中的功能奠定了基础。     

白羽王鸽泛素(UB)基因的生物信息学分析

[目的]对白羽王鸽泛素基因的cDNA序列进行相关分析。[方法]运用相关生物信息学软件对该基因eDNA序列进行分析和预测,编码蛋白的理化性质及二级结构。[结果]生物信息学分析结果表明,白羽王鸽泛素基因编码区长度为1037bp,编码的多肽由76个氨基酸残基组成,相对分子质量为34．368kD,理论等电点为6．94,二级结构中α-螺旋占24．6％,无规则卷曲占43．3％。B延伸链占32．1％。[结论]通过白羽王鸽泛素基因相关生物学信息分析,为进一步研究泛素基因在白羽王鸽机体内的作用奠定了基础。     

香蕉钙调神经磷酸酶B亚基样蛋白基因MaCBL1的克隆及序列分析

[目的]为香蕉钙调神经磷酸酶B亚基样蛋白基因MaCBL1调控机理的研究奠定基础。[方法]根据在香蕉果实抑制缩减文库中获得的一个CBL基因片段,采用PCR方法克隆了MaCBL1基因全长cDNA序列并对其进行了初步的生物信息学分析。[结果]MaCBL1基因cDNA序列全长1 078 bp,编码213个氨基酸残基。多重序列比对结果显示,MaCBL1推导的氨基酸序列与其他植物来源的CBL基因的氨基酸序列同源性较高。遗传进化分析表明MaCBL1与其他植物如杨树、甘蓝、沙冬青、棉花和水稻的CBL基因的亲缘关系较近,并在同一个进化枝上。[结论]该研究为进一步研究香蕉钙调神经磷酸酶B亚基样蛋白对香蕉生长发育、果实的成熟调控及对各种逆境反应的调控提供了依据。     

鲤脑组织cDNA文库的构建及鉴定

用Gubler—Hoffman法构建了耐低温鲤Cyprinuscarpio脑组织全长cDNA文库,经测定库容量为5．7×10^5cfu／mL,文库的重组率接近95％,平均插入片段长度为1500bp,符合文库保存和筛选实验的要求。同时,根据鲤与低温相关的消减eDNA文库中低温下特异表达基因的片段序列,设计了PCR引物,并在此eDNA文库中进行PCR检测和序列测定。使用BLAST软件将测序的10个cDNA序列同GenBank等数据库进行比对,结果显示,8个阳性克隆有相关同源性,2个克隆为功能未知的基因,全长率接近75％。     

稻田土壤细菌宏基因组文库构建

为了从土壤宏基因组文库中筛选获得具有微生物农药活性的化合物及其基因簇,本研究构建了稻田土壤细菌宏基因组文库.采用直接裂解法提取土样DNA并对其纯化,之后RFLP-PCR分析土样DNA中细菌16S rDNA 基因的多样性,最后以提纯的土壤DNA为外源片段,以Fosmid载体构建了土壤宏基因组文库.提取纯化后的DNA片段大于23kb,RFLP-PCR分析土样DNA具有丰富的遗传多样性,构建获得的土样宏基因组文库约含10 000个克隆子,文库容量为3.56×10(8)bp.本研究掌握了构建土壤宏基因组文库的方法,构建的宏基因组文库可为后续的文库筛选以及获得绿色环保的微生物农药奠定了基础.