温度胁迫对幼体大海马基因转录表达的影响

为探究大海马幼体在高温和低温胁迫条件下基因表达水平的变化规律,采用Illumina平台的PE150测序功能对大海马幼体肝脏进行了转录组测序。对照组、高温胁迫组和低温胁迫组测序数据组装后获得22 513个单基因簇(Unigene),N50为2 223 bp,平均长度为1 122.71 bp。与对照组相比,高温胁迫组共获得14 009个差异表达基因,其中5 543个差异表达基因上调,8 466个差异表达基因下调;低温胁迫组共获得20 030个差异基因,14 016个差异表达基因上调,6 014个差异表达基因下调。差异表达基因经KEGG数据库富集发现,高/低温胁迫均导致大海马体内抗氧化途径相关基因表达(HSP70、HSP90、SOD等)发生显著改变;另外,高温胁迫还造成大海马免疫系统相关基因(PIK3R、Akt、IL-10、TLR等)以及细胞凋亡相关基因(CYCS、CASP9、CASP3等)表达显著改变;低温胁迫造成DNA损伤修复(MSH、DDB2、XRCC2、RAD52、Ogg1、PMS2等)、脂肪酸代谢(StARD7、ApoA4、CYP51、Fadsd6等)和细胞凋亡(P21、P53、BAX等)相关基因显著上调。选择HSP70、Fadsd 6与IL-10等13个差异基因验证,RT-qPCR结果与RNA-Seq测序结果基本一致。本研究结果为深入探究大海马温度应激的调控机制奠定了一定的理论基础,而且有助于预防极端温度对大海马造成损伤。     

家蚕Ras3基因全长cDNA克隆及在感染BmNPV家蚕组织中的表达谱分析

Ras(rat sarcoma viral oncogene homolog)蛋白是GTPase超家族成员之一,该蛋白质可以将细胞外信号传导到不同的细胞,从而调控细胞的吞噬作用、凋亡、抗微生物侵染的酶防御系统等生理过程.运用RACE技术,从家蚕中肠中克隆出一个新的BmRas3基因,该基因cDNA全长987 bp,包含5'UTR(153 bp)、3'UTR(279 bp)和一个编码184个氨基酸残基的ORF(555 bp).BmRas3具有小G蛋白的典型特征,其氨基酸序列中含有3个GTP/GDP结合结构域,1个效应子结合结构域以及1个烯丙基化的CAAX基序.多重比对发现BmRas3与海波斯莫科马属蛾(Hyposmocoma kahamanoa)Rap1、斜纹夜蛾(Spodoptera litura)Rap-1b、烟草天蛾(Manduca sexta)Rap1的序列相似性较高,系统进化分析也显示BmRas3与这些蛋白质的亲缘关系最近.BmRas3在食桑期的表达量高于眠期;在感染BmNPV的家蚕中肠和脂肪体中,BmRas3的表达量有不同程度提高,且与正常对照相比差异显著,暗示BmRas3可能作为免疫活化因子,在家蚕抵抗BmNPV的入侵过程中发挥着重要作用.研究结果为下一步探讨BmRas3对BmNPV感染的应答提供了理论基础.     

滇水金凤CHI基因的克隆及表达分析

【目的】查尔酮异构酶(chalcone isomerase,CHI)是花青素合成途径中的关键酶之一。通过克隆滇水金凤(Impatiens uliginosa) CHI基因并对其进行表达分析,进而探究滇水金凤花色形成及变异机理,为凤仙花花色改良及新品种培育奠定了一定的基础。【方法】利用RT-PCR和RACE技术进行基因克隆,利用DNAMAN和MEGA-X软件对所克隆基因的蛋白序列进行同源性分析和系统进化分析,利用qRT-PCR分析CHI基因的表达模式。【结果】克隆得到滇水金凤CHI基因的2个片段,命名为IuCHI1和IuCHI2,其cDNA全长序列分别为741 bp和636 bp。同源性分析表明,滇水金凤CHI基因的氨基酸序列与茶(ASU87415.1)、橄榄(AEO36936.1)等12个物种的序列同源性达到55.99%。系统进化分析表明,滇水金凤CHI1和CHI2均单独成一枝。表达分析表明,在红色滇水金凤中,2个CHI基因在4个花发育时期的表达量均呈逐渐上升趋势,而在白色滇水金凤中的表达量在第3时期最高,在其它几个时期则相对较少。【结论】推测滇水金凤的2个CHI基因为旁系亲缘关系,其在白色花和红色花的4个花发育时期的表达模式显示出一致性。     

大豆GmGolS基因的原核表达及抗旱性分析

肌醇半乳糖苷合成酶(galactinol synthase,简称GolS)是棉子糖系列寡糖(raffinose family oligosaccharides,简称RFOs)生物合成途径中的关键酶,在植物应对非生物胁迫的过程中发挥着重要作用。通过逆转录(RT)-PCR从大豆叶片cDNA中扩增得到编码肌醇半乳糖苷合成酶的基因GmGolS,再将GmGolS基因构建到原核表达载体pET28上,然后将载体导入大肠杆菌Rosetta(DE3)中,对其进行异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(isopropyl-β-D-thiogalacto pyranoside,简称IPTG)诱导。十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis,简称SDS-PAGE)结果表明,在诱导时间为3 h、IPTG浓度为0.1 mmol/L的条件下,可以获得大量重组蛋白,分子量约为40 ku。对表达GmGolS蛋白的大肠杆菌进行抗旱性分析的结果显示,GmGolS基因在大肠杆菌中的过表达降低了重组菌的生活力,使其对干旱胁迫更加敏感。     

甘薯花青素合成酶(ANS)基因的克隆及其组织表达模式分析

从NCBI数据库中检索得到甘薯ANS序列,利用同源比对在前期转录组数据库中筛选获得同源序列,通过PCR反应克隆出甘薯ANS基因(IbANS)的c DNA全长序列,进而预测和分析IbANS基因的蛋白质序列,同时对其在不同甘薯品种的不同组织进行了实时定量PCR分析。结果表明,该c DNA具有最大开放阅读框(ORF),共1 086个碱基,编码362个氨基酸残基;ANS蛋白为亲水性蛋白质,不存在信号肽;保守结构域预测分析表明,该基因编码的蛋白具有典型的ANS蛋白功能结构域,属于2OG-Fe II_Oxy双加氧酶超家族;系统进化树分析显示,甘薯ANS与三浅裂野牵牛亲缘关系最近;荧光定量PCR结果表明,IbANS在紫心甘薯块根中高表达。研究结果可为进一步阐明IbANS基因在紫心甘薯块根中的形成及累积机制提供理论基础。     

脑心肌炎病毒VP1基因的克隆与原核表达

【目的】为获得重组脑心肌炎病毒VP1蛋白。【方法】利用RT-PCR方法对脑心肌炎病毒的VP1基因进行特异性扩增,并在pEASY-Blunt Zero载体中进行克隆。测序正确后,用Nde I和Hind III对重组质粒进行双酶切,将目的片段连接入原核表达载体pET-30a,提取质粒pET-30a-VP1,将质粒转化进大肠杆菌BL21(DE3)中,IPTG诱导表达和纯化。【结果】重组的结构蛋白VP1以包涵体的形式存在,纯化后获得的重组蛋白,SDS-PAGE和Western blotting双重鉴定,均在31.5kD处出现条带,说明纯化后的蛋白为重组蛋白pET-30a-VP1。【结论】以原核系统成功表达脑心肌炎病毒VP1蛋白,进一步为犬的脑心肌炎病毒的血清学检测奠定基础。     

白背飞虱酚氧化酶原PPO基因特性及其免疫应答

【目的】酚氧化酶（phenoloxidase,PO）是昆虫体内的免疫蛋白,在昆虫体内起重要的调节作用,主要以无活性的酚氧化酶原（prophenoloxidase,PPO）形式存在。本研究在转录组测序获得白背飞虱（Sogatella furcifera）3条PPO序列的基础上,通过分析白背飞虱体内不同SfPPO的发育和组织表达模式,并进一步抑制SfPPO的表达以及病原菌诱导,探讨SfPPO在白背飞虱体内的生物学功能。【方法】以白背飞虱3条SfPPO序列为研究对象,利用生物信息学方法分析其蛋白结构以及与其他昆虫之间的同源性。并以注射绿色荧光蛋白（green fluorescent protein,GFP）的dsRNA作为对照组,通过注射合成的dsSfPPO后采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测基因表达抑制效果;此外,为了探究SfPPO在白背飞虱生长发育和免疫应答方面的作用,利用qRT-PCR检测SfPPO在不同发育阶段及组织中的表达情况,以及注射大肠杆菌（Escherichia coli）和枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）后3个SfPPO的诱导表达情况。【结果】SfPPO1、SfPPO2-1、SfPPO2-2的开放阅读框长度分别为2 079、999、2 070 bp,分别编码692、332、689个氨基酸,预测蛋白分子量分别为79.84、37.67、79.53 kD,等电点分别为6.43、9.56、6.20。生物信息学分析表明,白背飞虱的3个PPO蛋白具有较高的同源性,且与褐飞虱（Nilaparvata lugens）的亲缘关系最近;SfPPO1、SfPPO2-1、SfPPO2-2均在成虫第3天表达量最高,其中SfPPO2-1和SfPPO2-2的发育表达模式相似;SfPPO1和SfPPO2-1在表皮和脂肪体内表达量较高,而SfPPO2-2在翅和脂肪体内表达量较高,在头、足、中肠、马氏管中表达量相对较低;与注射dsGFP组相比,注射靶标基因的dsRNA后都能够显著沉默目的基因的表达,而且当SfPPO2-1表达被沉默后,SfPPO1出现显著高表达,说明不同的PPO之间可能具有补偿功能;大肠杆菌诱导后12 h,SfPPO2-1和SfPPO2-2表达量显著升高,SfPPO1表达量则在诱导24 h后显著升高;枯草芽胞杆菌诱导24 h后,SfPPO1、SfPPO2-1和SfPPO2-2表达量均显著升高。【结论】SfPPO1、SfPPO2-1、SfPPO2-2的表达存在组织和龄期特异性,且在不同菌诱导情况下存在免疫应答差异性。研究结果有助于更加全面、深入地探索白背飞虱酚氧化酶在调控昆虫发育及免疫中的潜在分子机理。     

菠萝酸性转化酶基因家族初步生物信息学及表达分析

酸性转化酶（acid invertase, AIN）在菠萝采后蔗糖降解过程中起着重要作用,基于菠萝全基因组数据库,预测菠萝AIN家族基因并进行生物信息学分析,解析其在采后菠萝不同贮藏温度下的表达变化情况,为阐明AIN基因在采后菠萝果实贮藏特性中的作用奠定基础。以水稻AIN家族基因为探针,在菠萝全基因组中鉴定到2个菠萝细胞壁酸性转化酶基因（cell wall acid invertase, CWIN）和2个液泡酸性转化酶基因（vacuolar acid invertase, VIN）,分别命名为AcCWIN1、AcCWIN2、AcVIN1、AcVIN2,设计编码区引物进行测序验证,并进行生物信息学分析。进化分析结果表明,AcCWIN1、AcCWIN2和AcVIN1、AcVIN2蛋白分别归于细胞壁酸性转化酶和液泡酸性转化酶2个进化支上,且均属于糖基水解酶家族GH32,基因结构、保守域和保守基序均一致。荧光定量分析结果表明,菠萝果肉中AcVIN1和AcVIN2在果实采后贮藏过程中表达量升高,且AcVIN1在发生黑心病的部位大量表达,而AcCWIN1和AcCWIN2在采后贮藏过程中表达量逐渐降低,且随着贮藏温度的升高其表达量降低,预示AcVIN1、AcVIN2较AcCWIN1、AcCWIN2在菠萝采后蔗糖降解和黑心病的发生方面发挥着更为重要的作用。     

胡椒4-香豆酸：辅酶A连接酶Pn4CL基因的克隆及表达分析

根据胡椒4-香豆酸：辅酶A连接酶（4-coumarate:coenzyme A ligase, 4CL）基因的部分序列设计引物,运用RACE方法获得其家族成员的1个全长cDNA,命名为Pn4cl,长度2130 bp,开放阅读框1638 bp,编码545个氨基酸。预测Pn4CL分子量为59.57 kDa,理论等电点为5.70。该基因含有AMP-binding（AMP-binding enzyme）、CaiC[Acyl-CoA synthetase (AMP-forming) /AMP-acid ligaseⅡ]、PLN02246、AFD-class I等结合域,具有植物4CL所共有的保守结构域。系统进化分析表明,Pn4CL与北细辛的同源性最高,同时与木兰分支类植物的4CL聚类在一起,与菊分支的进化距离较近,与蔷薇分支的进化距离较远。亚细胞定位表明,该蛋白定位在细胞膜上。Real-time RT-PCR结果表明,该基因受外援激素SA和MeJA诱导表达,同时接种辣椒疫霉菌后,Pn4CL基因的表达量在抗/感2种胡椒中均出现先增加后减少的现象,并且在抗病种质中表达量较高。研究结果为Pn4CL的功能研究提供了理论依据。     

文心兰HSP70基因的克隆及表达分析

为研究文心兰热激蛋白70基因（命名为OnHSP70）的分子特性及表达特点,以文心兰‘柠檬绿’（Oncidium hybridum ‘Honey Angel’）为材料,采用RT-PCR技术克隆OnHSP70,利用生物信息学方法分析其分子特性,通过qRT-PCR技术分析其在不同组织及不同非生物胁迫处理下的表达特点。生物信息学分析表明：该基因开放阅读框为1944 bp,编码647个氨基酸,翻译的蛋白为稳定蛋白,属于HSP70超家族,其蛋白二级结构由41.11%的α-螺旋、17.77%的延伸链、7.73%的β-转角和33.38%的无规卷曲组成,具有2个高度保守的功能域。聚类分析表明：该蛋白与铁皮石斛和深圳拟兰的HSP70亲缘关系较近。qRT-PCR分析表明：文心兰HSP70在4种不同组织器官中具有表达差异性,在花中的表达量最高;高温处理后基因的表达量明显上升;40 ℃高温胁迫4 h时表达量达峰值;茉莉酸甲酯及水杨酸处理时表达量呈现下调响应。本研究为后期该基因功能研究及提高文心兰对高温的适应性提供理论基础。