中华豆芫菁β-actin基因cDNA的克隆、序列分析及表达量检测

【目的】克隆中华豆芫菁(Epicauta chinensis Laporte)β-actin基因全长cDNA序列,并检测其在相对实时定量研究中作为内参基因的可靠性。【方法】采用RT-PCR和RACE技术扩增中华豆芫菁β-actin基因全长cD-NA序列,利用生物信息学软件对其进行序列分析;并用实时定量PCR方法检测在中华豆芫菁雄性成虫脑、中肠、精巢和脂肪体4种不同组织中及注射刺激和非刺激条件下β-actin基因的表达量。【结果】中华豆芫菁β-actin基因全长1 673bp,其中5′非编码区88bp,3′非编码区455bp,开放阅读框为1 120bp,编码376个氨基酸,推测其编码蛋白分子质量约为93.6ku,理论等电点为5.09,富含6类特定功能位点,其氨基酸序列与其他昆虫的β-actin序列一致性可达97%～99%;实时定量PCR结果显示,该基因在中华豆芫菁不同组织、注射刺激与非刺激情况下表达量无显著差异(P>0.05)。【结论】中华豆芫菁β-actin基因可作为基因表达定量研究中的可靠内参。该基因的cDNA序列已递交GenBank,获得登录号为JQ764814。     

锯角豆芫菁法尼基焦磷酸合酶的cDNA克隆、序列分析及原核表达

【目的】法尼基焦磷酸合酶（farnesyl pyrophosphate synthase,FPPS）是单萜和倍半萜生物合成途径分支点的关键酶,获得芫菁法尼基焦磷酸合酶基因（FPPS）是探究其与斑蝥素生物合成途径关系的基础。论文旨在克隆锯角豆芫菁（Epicauta gorhami Marseul）FPPS,预测该基因及其编码蛋白的结构、性质与功能,并实现其编码蛋白的原核表达。【方法】首先根据已知昆虫FPPS编码蛋白的保守区序列,利用CODEHOP软件设计简并引物,利用RT-PCR获得锯角豆芫菁的cDNA模板,巢式PCR扩增锯角豆芫菁FPPS保守区;随后根据所得的保守区片段设计特异性引物,运用RACE技术分别克隆锯角豆芫菁FPPS 3′和5′端序列;然后根据预测的FPPS开放阅读框（ORF）设计ORF区特异性引物,巢式PCR扩增编码区序列;最后用DNAMAN拼接获得锯角豆芫菁的全长cDNA序列。运用DNAMAN、MEGA 5.05、ProtParam及TargetP 1.1 Server等多种生物信息学软件对该基因全长cDNA序列、Fps系统进化关系及其基本理化性质、FPPS蛋白的亚细胞定位等进行分析;将锯角豆芫菁FPPS与pET28a（+）连接,构建原核表达载体pET28a（+）-EgFPPS并将其转入大肠杆菌（Escherichia coli）BL21（DE3）中,IPTG诱导融合蛋白的原核表达。分别收集不同诱导时间段的菌液,SDS-PAGE检测融合蛋白的表达情况。将高效表达时段收集的菌液超声波破碎后,分离上清及沉淀并进行煮沸处理,SDS-PAGE检测融合蛋白的可溶性;Western Blot印迹杂交验证目的蛋白的表达。【结果】获得锯角豆芫菁法尼基焦磷酸合酶基因FPPS全长cDNA序列,命名为EgFPPS （GenBank登录号KC840040）,序列分析结果表明,该基因全长1 857 bp,其中5′非编码区146 bp,3′非编码区436 bp,开放阅读框1 275 bp,共编码424个氨基酸,其编码的蛋白分子质量约为49.2 kD,理论等电点pI为8.89,预测分子式为C2192H3457N605O632S25,不稳定系数为38.62,总平均亲水系数为-0.429,为疏水的稳定蛋白。序列分析发现,锯角豆芫菁与其他6种昆虫FPPS在氨基酸水平上具有72.56%的同源性,且其近N端具有R**S四肽基序,此外还包含7个异戊烯基转移酶保守区和两个典型的DD**D的天冬氨酸富含区。系统发育树显示锯角豆芫菁与鞘翅目拟步甲科昆虫赤拟谷盗进化关系最近。EgFPPS的亚细胞定位进行预测发现其N端具有一段明显的线粒体靶向肽。原核表达结果表明,该蛋白在终浓度为1 mmol•L-1的IPTG诱导4 h即能实现融合蛋白的高效表达;融合蛋白的可溶性检测表明该蛋白主要以包涵体的形式存在;Western Blot印迹检测也证实大肠杆菌DE3中表达了一个分子量约为49 kD的蛋白质,与预测分子量大小基本一致。【结论】成功从芫菁科昆虫克隆得到FPPS,并成功实现了其编码蛋白的原核表达,为后期探索其在芫菁科昆虫体内斑蝥素生物合成途径中的功能提供理论基础。     

冬季增温对田间小麦光合作用及产量的影响

为从光合方面揭示暖冬现象对小麦产量形成的影响,以扬麦13为材料进行开放式增温试验。在冬季(11月13日-翌年3月14日)设置全天(DN)、白天(D)和夜间(N)3种增温处理,分析不同增温处理下小麦在越冬期和孕穗期的光合参数及产量的变化。结果表明,越冬期DN处理下小麦表观光量子效率、光饱和点和光系统Ⅱ实际光化学效率分别比不增温处理(CK)增加28.21%、16.32%和43.78%。越冬期N和D处理下小麦表观光量子效率、光饱和点、光系统Ⅱ实际光化学效率分别比CK高15.38%、13.67%、81.93%和7.69%、0.99%、1.61%。孕穗期N处理下小麦表观光量子效率、光饱和点和光系统Ⅱ实际光化学效率均达最小值,分别比CK降低3.3%、4.5%和9.7%。越冬期DN和N处理能明显增强小麦的光合作用。不同增温处理均导致小麦孕穗期光合作用减弱,但对千粒重穗粒数和影响不显著,而冬季增温可增加小麦穗数。D和DN处理均有增产作用,N处理则导致减产。     

拟黑多刺蚁mAchR基因发育表达的荧光实时定量RT-PCR检测

【目的】研究毒蕈碱型乙酰胆碱受体(Muscarinic cholinergic receptor,mAchR)在拟黑多刺蚁个体发育中的表达情况,探讨其是否参与拟黑多刺蚁的个体发育行为。【方法】采用SYBRGreenⅠ实时定量RT-PCR方法,检测拟黑多刺蚁卵、幼虫、蛹和成虫个体发育阶段mAchR基因mRNA的相对表达量。【结果】mAchR基因在拟黑多刺蚁整个发育过程及各个品级成虫中均有表达。在卵期mAchR mRNA的表达量较幼虫期和蛹期高,而成虫期的表达量最高,可达卵期的3倍以上。3个成虫品级之间,工蚁的表达量最高,雄蚁和雌蚁的表达量在统计学上差异不显著。【结论】mAchR基因参与了拟黑多刺蚁的发育行为,而其主要功能可能是在调节成虫更为复杂的行为中起作用。