一个橡胶树咖啡酸甲基转移酶基因(COMT)的克隆和表达分析

咖啡酸甲基转移酶(COMT)是木质素合成途径的关键酶,在植物抗逆反应中发挥重要作用。本研究基于本实验室已建立的橡胶树(Hevea brasiliensis)胶乳EST数据库,对组装后序列(Contig)检索并设计引物,利用PCR技术克隆到一个橡胶树COMT基因,命名为HbCOMT1(GenBank登录号为GI:443908530)。该基因全长1926bp,由4个外显子和3个内含子组成,编码368个氨基酸,预测蛋白的分子量为40.58kD,等电点为5.46,具有植物O-甲基转移酶的典型特征。系统进化分析显示HbCOMT1蛋白与蓖麻(Ricinus communis)和葡萄(Vitis vinifera)的COMT聚为一组,其他11种植物的COMT则另成一组。基因表达分析显示HbCOMT1在胶乳中的表达量最高,其次是叶片和树皮,花、芽中的表达量较低,种子中几乎不表达。同时,HbCOMT1基因在胶乳中的表达量随割次增加明显上升,显著受伤害诱导,受死皮调控,但对乙烯利应答不明显。本研究首次从橡胶树中克隆了一个COMT基因,了解了其基因结构与表达特性,推测该基因可能参与乳管的胁迫应答和排胶调控,为深入揭示该基因功能提供基础资料。     

Overlap PCR克隆黄牛脂肪特异性磷脂酶A2基因(AdPLA)及其原核表达

脂肪特异性磷脂酶A2基因(adipose-specific phospholipase A2,A dPLA)在脂肪组织甘油三酯水解过程中发挥着重要的调节作用,为了构建黄牛AdPLA基因原核表达系统,本研究通过Overlap PCR方法从黄牛(Bos taurus)基因组DNA中得到了AdPLA基因编码区全长,将其克隆到pGM-T载体上,阳性克隆经测序表明,与NCBI公布的序列(GenBank No.NM_001075280)完全一致.阳性质粒经BamH Ⅰ和HindⅢ双酶切后,将其定向重组到pET28a(+)原核表达载体上,转化感受态大肠杆菌(Escherichia coli) BL21 (DE3)中,用IPTG诱导融合蛋白表达.SDS-PAGE电泳表明,融合蛋白His-AdPLA在大肠杆菌中表达,证明成功构建了AdPLA基因原核表达系统,为进一步研究黄牛AdPLA基因的功能和AdPLA蛋白产品开发提供了依据.     

西农萨能羊胰岛素诱导基因2(INSIG2)的克隆及组织表达分析

胰岛素诱导基因2(insulin induced gene2,INSIG2)是参与脂质形成和代谢调控的重要基因,而山羊乳腺中脂质合成和代谢与乳品质密切相关。为进一步明确它们之间的关系进而为改善山羊乳品风味提供科学支持。本实验以西农萨能羊(Capra hircus)乳腺组织为研究材料,采用RT-PCR技术克隆山羊INSIG2基因,并采用实时荧光定量(RT-qPCR)技术在山羊10个组织中对INSIG2基因进行了组织表达分析。研究获得了915bp的cDNA序列(GenBank登录号:JQ361767),其中编码区678bp,该基因编码225个氨基酸,预测蛋白质分子量为24.8730kD,等电点(pI)为8.77。通过核苷酸和氨基酸序列比对分析发现,山羊的INSIG2与GenBank中牛(Bos taurus)的相似性最高。蛋白质结构分析显示,INSIG2存在6个跨膜螺旋;疏水性分析发现,其N端和C端均具有亲水性;遗传距离分析发现,山羊与牛的亲缘关系最近,其次是猪(Susscrofa)。INSIG2基因的组织表达分析表明,INSIG2基因在10个被检测组织中均有表达,且肺组织中表达量最高,肌肉次之,乳腺组织的表达量居中,心脏组织中最低。研究结果为该基因在山羊乳腺组织中的功能研究提供依据。     

朗德鹅3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A合酶基因(HMGCS1)cDNA克隆及其mRNA在填饲鹅肝组织中表达的研究

本实验旨在获得鹅(Anser anser)3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A合酶基因(HMGCS1)的cDNA序列,观察该基因的表达与填饲鹅肝脏生成胆固醇的相关性。选用填饲28 d朗德鹅作为实验材料,运用RACE方法扩增目的基因的cDNA序列,利用荧光定量PCR技术检测并分析HMGCS1基因在各组织中mRNA的表达,比较填饲28 d后各组织HMGCS1基因表达的变化,同时选用胆固醇试剂盒测定鹅肝中胆固醇的含量。结果显示,HMGCS1基因的cDNA全长为2 947 bp,开放阅读框编码522个氨基酸(GenBank登录号:KF425515)。荧光定量PCR结果显示,该基因在肝脏中表达显著高于其他组织(P0.05)。填饲28 d后,填饲组肝脏胆固醇含量低于对照组(P0.05),该基因在肝脏中的表达显著降低(P0.05)。氨基酸序列分析表明,HMGCS1基因高度保守,与鸭(Anas platyrhynchos)、鸡(Gallus gallus)、鸽子(Columba livia)等家禽同源性较高。该基因特异性地在肝组织中表达,且该基因的表达与肝脏中胆固醇合成呈正相关。本实验结果为进一步研究HMGCS1基因的功能提供了参考资料。     

尼罗罗非鱼β2m基因的克隆、多态性分析及组织表达特征

β2-微球蛋白(β2-microglobulin,β2m)是主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)Ⅰ分子的亚基之一,与MHC-Ioα链非共价结合构成MHC Ⅰ分子.本实验通过反转录PCR(RT-PCR)和cDNA末端快速扩增技术(rapid-amplification of cDNA ends,RACE)克隆了尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus) β2m基因的全长cDNA序列及基因组序列,并对cDNA多态性、mRNA组织分布及感染链球菌后表达的变化进行了分析.结果共获得尼罗罗非鱼2条β2m基因cDNA,全长分别为900和906 bp.两cDNA均包括351 bp的ORF,共编码116个氨基酸残基,还包含68 bp的5'非编码区(5'-UTR)和486(492) bp的3'-UTR.两条cDNA对应各自不同的基因组序列.基因组序列分析发现,β2m基因含3个外显子和2个内含子.尼罗罗非鱼β2m基因推测氨基酸序列与其他物种的β2m基因相似性在39.20％～89.80％之间.β2m基因cDNA多态性分析表明,尼罗罗非鱼中共有2种不同类型的β2m cDNA,每种类型cDNA又有3种不同的亚型.定量PCR分析表明,β2m基因在尼罗罗非鱼脾脏、心脏和肾脏中表达量最高,鳃与肠中的表达量较高,在皮肤和肌肉中的表达量最低.腹腔注射无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)后,尼罗罗非鱼β2mmRNA表达量在4个所检测组织(鳃,肾脏,心脏和脾脏)中均出现了先上升后下降的变化趋势.本实验结果表明,β2m基因可能参与尼罗罗非鱼的免疫应答,在免疫反应中发挥重要功能.本研究有助于进一步了解尼罗罗非鱼的免疫调节机制和更好地理解鱼β2类m的生理功能.     

大黄鱼肿瘤坏死因子受体基因(TNFR)的克隆及其在各组织和副溶血弧菌感染下的表达

肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)与肿瘤坏死因子受体(TNF receptor,TNFR)超家族在机体的先天免疫和获得性免疫方面都发挥重要作用。本研究从本实验室构建的大黄鱼(Larimichthys crocea)EST(expressed sequence tag)数据库中筛选出TNFR(LcTNFR)基因片段,利用SMART-RACE技术克隆出大黄鱼LcTNFR基因cDNA全序列,全长2 016 bp,其中5'非翻译区(untranslated region,UTR)64 bp,3'非翻译区602 bp,开放阅读框(open reading frame,ORF)1 350 bp。ORF编码449个氨基酸(GenBank登录号:KF432416)。预测的蛋白质等电点为5.47,分子量为49.7 kD。对LcTNFR蛋白三维结构进行分析发现,其含有6个α螺旋,不含β折叠。Blast比对分析显示,与斑马宫丽鱼(May landia zebra)的TNFR 10B-like氨基酸序列一致性最高,达74%;与斑马鱼(Danio rerio)卵巢型TNFR一致性较高,达51%;与鲫鱼(Carassius auratus)TNFRⅠ的一致性为47%。鱼类TNFR进化树分析进一步表明,LcTNFR与TNFR 10B-like、TNFRⅠ及卵巢型TNFR聚为一大支。荧光定量PCR结果显示,TNFR基因在大黄鱼各组织中均有表达,在卵巢的表达水平最高,显著高于精巢及其它组织;其次在免疫相关组织脾脏也有较高的表达。副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)感染后的第2天和第4天,LcTNFR基因在大黄鱼脾脏组织中的表达量达到最高,显著高于对照组(P0.05),到第8天逐渐回落到对照组水平。本结果可为大黄鱼免疫学研究及抗病相关分子标记的开发提供参考依据。     

棉花莽草酸/奎宁酸羟基肉桂酰转移酶基因(GhHCT)的克隆、生物信息学分析及表达特性

莽草酸/奎宁酸羟基肉桂酰转移酶(shikimate/quinate hydroxycinnamoyl transferase,HCT)是木质素生物合成途径中影响木质素G/S-单体生物合成的关键酶之一,棉纤维中木质素含量与纤维品质密切相关。本研究以开花后16 d(16 DPA)的棕色棉(Gossypium hirsutum L.)品种新彩棉6号纤维为材料,克隆了1个木质素代谢相关HCT类似基因,命名为GhHCT(GenBank登录号:KF749428)。并通过实时荧光定量PCR技术检测了该基因在棉花不同器官及组织中的相对表达量。序列分析结果表明,该基因的开放读框(open reading frame,ORF)为1 500 bp,编码499个氨基酸。生物信息学分析显示,推定的GhHCT蛋白质相对分子质量为55.2 kD,等电点为5.69。该蛋白氨基酸序列同其他物种HCT蛋白显示出很高同源性(82%～95%)。GhHCT氨基酸序列包含一个HHAAD酰基转移酶功能结构域以及一个BAHD酰基转移酶基因家族的DFGWG区。系统进化树分析显示,GhHCT与槿麻(Hibiscus cannabinus)HcHCT基因有最近的亲缘关系(94.9%)。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测结果显示,GhHCT在新彩棉6号不同组织中都有表达,但在16 DPA的胚珠中表达最高,其次在花和茎中也有较高表达,在叶片中的表达量最低。本研究为进一步研究GhHCT基因的生物学功能及棉纤维中木质素生物合成代谢的作用机制研究提供前期基础资料,同时也为利用基因工程技术对天然彩色棉纤维品质进行遗传改良提供一定的线索及理论依据。     

橡胶树甾醇14α-去甲基化酶基因(HbCYP51)的克隆及机械损伤和外源激素对其表达的影响

甾醇14α-去甲基化酶(sterol 14α-demethylase,CYP51)是细胞色素P450家族的重要成员之一。基于从巴西橡胶(Hevea brasiliensis)胶乳转录组文库分离出的目的基因,利用实时荧光定量PCR方法研究橡胶树在不同机械损伤(割次)中和外施乙烯利和茉莉酸后,其胶乳中Hb CYP51 m RNA表达差异,探讨不同刺激方式和水平对Hb CYP51基因表达的影响。BLAST结果表明,本研究克隆了1个与细胞色素P450相关的基因,该基因与毛果杨(Populus trichocarpa)(90%)和苹果(Malus domestica)(88%)中已报道的CYP51同源性最高,命名为Hb CYP51(Gen Bank登录号:KM203677),含有3个外显子和2个内含子,其c DNA全长2 305 bp,包括1 461 bp的开放阅读框(ORF),推测编码1个含486个氨基酸的蛋白。定量RT-PCR分析表明,胶乳Hb CYP51基因是诱导型表达,并被割胶、乙烯利和茉莉酸调控表达,其中受24 h茉莉酸诱导上调表达最显著(P0.01),首次证明了割胶、乙烯利和茉莉酸可激活Hb CYP51的表达。相关性分析表明,割胶刀次与Hb CYP51基因的表达量和胶乳产量均呈极显著正相关(P0.01),而胶乳产量与Hb CYP51基因的表达量无显著相关。研究结果初步说明,Hb CYP51可能是巴西橡胶的重要防御因子,直接或间接参与对割胶和乙烯利的防御反应。     

大白猪二脂酰甘油酰基转移酶1和2基因(DGAT1和DGAT2)发育性表达特点及其与背膘厚的关联分析

二脂酰甘油基转移酶(acryl CoA:diacylglycerol acyltransferase,DGAT)在细胞甘油脂类的代谢中起着重要的中心作用.本研究应用荧光定量PCR技术,研究了在60、90和120日龄,二脂酰甘油酰基转移酶l和2(DGAT1和DGAT2)基因在大白猪肝脏、皮下脂肪和眼肉中的表达特点,并将组织表达谱与肩部、6～7肋处、胸腰椎接合处和腰荐接合处4个部位的背膘厚进行了关联分析.结果表明,大白猪DGA T1在不同日龄的表达差异均不显著(P＞0.05),但DGA T2在60和90日龄的表达差异极显著(P＜0.01).对不同组织DGA T1和DGA T2的表达量分析,DGAT1表达量在肝脏中最高,皮脂次之;DGAT2表达量在皮脂中最高,肝脏次之;眼肉的DGAT1和DGA T2表达量最低.关联分析结果表明,在肝脏中DGA T1表达量与第6～7肋背膘厚(r=0.71,P＜0.01)和胸腰椎接合处背膘厚(r=0.62,P＜0.01)呈极显著的正相关,在皮脂中DGA T2表达量与前背膘厚呈显著的负相关(r= -0.46,P＜0.05)、与第6～7肋背膘厚呈显著的正相关(r=0.49,P＜0.05).研究结果提示,DGA T2基因在2个日龄的表达以及DGAT1和DGA T2基因在3个组织中的相对表达水平均存在差异,并且与部分背膘厚相关显著,可考虑将DGA T1和DGA T2基因作为大白猪背膘厚选育的候选基因.     

陆地棉GhMYB9基因克隆及结合特性分析

MYB转录因子蛋白普遍存在于植物中,广泛参与植物的生长发育和代谢调控。为研究GhMYB9基因对棉纤维的调控机制,使用PCR方法,从棉花中克隆1个R2R3-MYB基因GhMYB9(Gen Bank登录号:AF336286.1);利用生物信息学方法分析其氨基酸序列;构建酵母表达载体。结果表明,该基因c DNA全长1 145 bp,开放阅读框长795 bp,编码264个氨基酸,预测其蛋白分子量约为29.624 k D,等电点为9.13。推测的氨基酸序列中含有2个高度保守的SANT结构域。GhMYB9基因组包含2个外显子和1个内含子。进化树分析表明,GhMYB9和Gh MYB聚在同一分支(HQ234875.1)。酵母单杂交试验结果表明,GhMYB9转录因子能够特异结合AC顺式作用元件。本研究结果为进一步阐明GhMYB9的生物学功能奠定了基础。     

陆地棉GhSUMO基因的克隆与黄萎病菌诱导表达分析

SUMO化修饰与植物抗病防御、信号转导和耐旱等有着直接的关系。本文以抑制差减杂交（sup—pression subtractive hybridization．SSH）技术获得SUMO的EST为信息探针,对棉花EST数据库进行同源搜索和电子克隆,获得了全长为396bp的SUMO基因编码区cDNA全长,我们将该基因命名为GhSUMO,推测该基因编码95个氨基酸。分别以抗黄萎病陆地棉品种豫棉21号的cDNA和DNA为模板,对该基因进行了PCR扩增验证,测序结果表明,GhSUMO基因序列与电子克隆序列一致,且没有内含子。蛋白序列分析表明,该蛋白具有保守泛素结构域和C端双Gly的断裂／连接位点,以及保守的疏水表面和Ulpl—Smt3互作位点。系统进化分析表明,该蛋白与蓖麻的同源序列表现了最高的相似性,与其它双子叶植物同源序列次之,而与单子叶植物的相似性较低。棉苗接菌后实时定量PCR结果显示,该基因表达量在接黄萎病菌的量48h后明显上调,96h达到未接菌对照的5倍以上。GhsSUMO基因可受黄萎病菌诱导表达,表明该基因在陆地棉抗黄萎病的机制中可能发挥重要作用。     

果梅NAC基因家族的鉴定及组织表达分析

为挖掘果梅中NAC基因成员,探讨其组织表达特异性,本研究采用生物信息学方法鉴定了果梅NAC基因家族,并对其理化性质、染色体分布、亚细胞定位、保守基序、蛋白结构和亚族分类进行预测分析。结果表明,果梅NAC基因家族包含106个NAC基因成员,根据系统发育特征将其分为12个亚族。PmNAC基因在果梅的8条染色体上呈现不均匀分布,多编码酸性氨基酸;大部分NAC蛋白为亲水蛋白,其二级结构多以无规则卷曲为主要构成元件,且三级结构相似;亚细胞定位预测显示,果梅NAC蛋白为典型的核蛋白。选取12个NAC基因家族成员,利用实时荧光定量PCR技术进行组织表达分析,结果表明,12个果梅NAC基因在不同组织中均有表达,但表达差异明显。其中3个基因(PmNAC54、PmNAC32、PmNAC68)在果皮中表达最高,4个基因(PmNAC60、PmNAC95、PmNAC51、PmNAC2)在果肉中表达最高,3个基因(PmNAC31、PmNAC62、PmNAC48)在嫩茎中表达最高,其余2个基因(PmNAC61和PmNAC71)分别在果胚和花芽中具有最高的表达,表达特征的差异表明它们可能具有不同的生物学功能。本研究结果为果梅NAC蛋白的进一步功能分析奠定了一定的理论基础。     

鹅脂联素基因的克隆、序列分析及组织表达

根据GenBank发表的鸡和鸭等物种的脂联素基因序列的同源保守区域,设计了3对特异性引物,以鹅(Anser domeatica)血液基因组DNA为模板,经扩增、测序及拼接得到了部分DNA序列,全长1062bp,包含2个外显子和1个内含子(GenBank Accession No.EU370686)。该基因编码区长738bp,编码245个氨基酸,编码区核苷酸序列及所编码氨基酸序列与鸭的同源性最高,分别为94.85%和95.51%,与鸡的同源性次之,而与哺乳类的同源性较低。蛋白预测的分子量和等电点分别为26603.3D和5.19,与鸡、鸭、人及小鼠的脂联素蛋白相似。半定量PCR结果显示鹅脂联素基因在骨骼肌、脂肪、心脏和肌胃中高度表达,在小肠、腺胃、肾和肺中中度表达,而在肝脏、脾、卵巢和间脑中低度表达。     

不同转化方法获得的转基因棉花外源基因拷贝数分析

转基因植物中外源基因拷贝数是影响其自身表达水平与遗传稳定性的重要因素.本研究旨在比较农杆菌介导法、基因枪轰击法和花粉管通道法等3种常用方法转化同一植物表达载体的转基因棉花(Gossypium hirsutum)中外源基因拷贝数的差异.本文主要采用实时定量PCR技术及相应的PfaffI分析法检测转基因棉花单株拷贝数,并与Southern杂交做了相互验证.实时定量PCR研究结果显示,农杆菌介导法、基因枪轰击和花粉管通道注射法获得的T0代转化体中,外源基因拷贝数为1～2的单株占群体总数的百分比分别为26.2%、60%和42.8%.外源基因拷贝数为3～5的单株比例分别为47.5%、40%和57.1%.另外,农杆菌介导获得的转基因群体中有高达27.3%的单株整合有5拷贝以上的外源基因,而基因枪轰击和花粉管通道注射法获得的转基因群体中没有发现5拷贝以上的转基因单株.研究结果表明,基因枪轰击和花粉管通道注射法均能获得较高比例低拷贝(1～3拷贝)的转化体.本研究结果对棉花转基因育种中转化方法的选择有一定的理论指导意义.     

绵羊GlyCAM-1基因克隆、核苷酸变异及其组织表达分析

糖基化依赖细胞粘附分子(GlyCAM-1)是粘液素(mucin)糖蛋白家族的成员,是乳腺细胞合成的一种乳脂球膜蛋白(MFGMPs)的重要组成部分。GlyCAM-1在乳腺发育和泌乳中发挥着重要作用,为探究该基因的序列特征、核苷酸序列变异和表达特征,以高泌乳量的小尾寒羊(泌乳高峰期和空怀期)和低泌乳量的甘肃高山细毛羊(泌乳高峰期)的乳腺组织为研究对象,利用克隆测序、RT-qPCR、生物信息学等方法克隆绵羊GlyCAM-1基因的编码区,分析GlyCAM-1的理化性质和蛋白质结构,并检测GlyCAM-1基因的组织表达特性。结果表明,绵羊的GlyCAM-1基因CDS区全长465 bp,编码154个氨基酸。测序结果表明,在该基因CDS区检测到7个SNPs,其中2个为同义突变,5个为错义突变。GlyCAM-1二级结构主要以α-螺旋和无规则卷曲为主,延伸链则散布于整个蛋白质结构中。String分析结果表明,GlyCAM-1蛋白与CD34、MadCAM-1都作为L-选择素(L-selectin)的配体发挥作用;RT-qPCR结果表明,GlyCAM-1基因表达具有组织特异性、品种特异性和时空特异性,乳腺、心脏、肝脏、肺脏、脾脏、肾脏、卵巢和背最长肌8个组织中,GlyCAM-1基因只在乳腺和肺脏组织中表达,在其余6个组织中均不表达,其中乳腺中的表达量最高;在泌乳高峰期的乳腺组织中,GlyCAM-1在高泌乳量的小尾寒羊中的表达量显著高于甘肃高山细毛羊(P<0.05);在小尾寒羊的乳腺组织中,GlyCAM-1在泌乳高峰期的表达量极显著高于空怀期(P<0.01)。本研究结果丰富了绵羊基因组数据,为深入研究GlyCAM-1基因的泌乳生物学功能及其机理提供了基础数据。     

香鱼抗凝血酶基因(AT)cDNA的克隆、序列分析及组织表达特征

抗凝血酶(antithrombin,AT)主要抑制凝血酶(thrombin)及其它凝血因子的活性,并具有重要的抗炎活性。本实验从香鱼(Plecoglossus altivelis)肝组织cDNA文库中成功获得了香鱼AT基因的cDNA全序列(EMBL登录号:FN429980)。测序结果表明,香鱼AT基因cDNA全长1487个核苷酸,包含1个大的开放阅读框(ORF),推测编码1个由453个氨基酸组成的蛋白,N端23个氨基酸为信号肽序列。成熟AT具有与哺乳动物AT相似的特征结构,包括:羧基末端附近的丝氨酸蛋白酶活性中心、6个保守的Cys残基形成的3个二硫键结构和4个N-糖基化位点。氨基酸序列分析表明,香鱼AT与大西洋鲑(Salmo salar)AT氨基酸序列同源性最高,为81%。系统进化树分析表明,物种AT的进化关系与目前接受的物种分类关系基本一致,香鱼AT位于鱼类AT簇中,与大西洋鲑、红鳍东方豚(Takifugu rubripes)和斑马鱼(Danio rerio)AT进化相关性最高。AT mRNA在健康香鱼的肝组织中表达量最大,在脾、肾和脑中表达量较低。实时荧光定量PCR结果表明,在鳗利斯顿氏菌(Listone...     

大梅与梅山猪背最长肌正反消减文库的构建及序列分析

为从基因差异表达的角度研究杂种优势的分子机理,构建了差减效率均为210倍的大梅与梅山猪背最长肌正反消减文库。在大梅(被消减)-梅山库中挑选了610个有效克隆,经斑点杂交筛选出48个阳性克隆,测序后经Blastn网上比对揭示了37个基因,其中28个EST是已报道基因的cDNA片段,9个在NCBI数据库中没有同源序列。在梅山(被消减)-大梅挑选了580个有效克隆,经斑点杂交筛选出45个阳性克隆,测序后经Blastn网上比对揭示了34个基因,其中26个EST是已报道基因的cDNA片段,8个在NCBI数据库中没有同源序列。