马铃薯GA2ox家族基因响应赤霉素(GA)和低温胁迫表达分析

本研究基于结构域筛选马铃薯(Solanum tuberosum)基因组,获得13个StGA2ox基因家族成员。生物信息学分析结果显示,StGA2ox家族基因分为C19和C20 2个家族,其中C19又分为2个亚族,13个StGA2ox基因不均匀得分布于8条染色体上,其中有5对共线性基因对,7号染色体上有3个基因形成1个串联重复基因簇。此外,StGA2ox启动子区域存在响应低温胁迫、植物激素等多种顺式作用元件。利用实时荧光定量PCR方法分析外源GA₃和低温胁迫处理条件下StGA2ox表达模式,所有StGA2ox基因均能够被外源GA₃诱导表达,其中StGA2ox2、StGA2ox4、StGA2ox8、StGA2ox9和StGA2ox10受低温胁迫诱导表达显著上调,暗示着这5个基因在调节马铃薯低温胁迫耐性中发挥重要功能,可以作为进一步开展马铃薯耐低温研究的候选基因。     

猪HK2基因的克隆及序列分析

为克隆猪己糖激酶2基因,分析其生物功能,采用已报道的人及小鼠HK2的cDNA序列为依据,利用电脑克隆策略获得的ESTs设计引物,扩增新的猪HK2基因cDNA序列。将PCR产物克隆测序,分析获得的核苷酸序列及其编码蛋白的特性,分离的开放阅读框全长2754bp,编码917个氨基酸,与人和小鼠的核苷酸序列同源率分别为90%和87%,与人和小鼠的氨基酸序列同源率分别为96%和94%,利用生物信息学软件分析出此蛋白的理化特性并预测了其蛋白结构,为进一步开展猪HK2基因的结构功能、表达调控的相关研究奠定了基础。     

中间锦鸡儿FAD2基因拷贝数检测及组织表达谱分析

【目的】探索中间锦鸡儿基因组中FAD2基因的拷贝数,分析不同拷贝的表达模式,以期揭示不同拷贝在植物体内的功能分工。【方法】根据中间锦鸡儿(Caragana intermedia)FAD2基因的保守序列设计1对引物SF和SR,利用该引物对PCR扩增制备114 bp的Southern检测探针,探针进行地高辛标记后,采用罗氏Southern杂交试剂盒进行Southern检测。根据中间锦鸡儿3个FAD2基因各自的特异差异序列,分别设计定量PCR引物序列,以actin基因为内参,对中间锦鸡儿的根、茎、叶及不同发育时期(发芽15,25,35 d)种子的cDNA进行定量PCR分析。【结果】中间锦鸡儿FAD2基因至少有4个拷贝,且不同拷贝的表达模式不同。FAD2-2A基因在根和发育中期、后期的种子中低水平表达,在幼嫩的茎、叶以及发育早期的种子中高水平表达;FAD2-1A基因在根中的表达量最低,在种子发育早期、中期大量表达,在幼嫩叶子中表达水平也较高;FAD2-1B基因仅在种子发育中期大量表达,在其他组织及种子其他发育阶段的表达量均保持在本底水平。在不同组织以及种子的不同发育时期,FAD2-1A相对表达量的变化幅度最大,达到了近100倍,FAD2-1B次之,FAD2-2A最小。【结论】结合序列比对分析推测:FAD2-2A基因可能主要负责合成膜脂中的亚油酸,FAD2-1A主要负责种子及叶子贮脂中亚油酸的合成,FAD2-1B负责种子贮脂中油酸的去饱和作用。     

绵羊Noggin基因的克隆、序列分析与原核表达

根据同源序列克隆原理设计一对引物,以绵羊脑组织总RNA的反转录产物为模板,利用RT-PCR扩增绵羊Noggin基因cDNA全长编码区,克隆到pMD-18T载体。测序验证后,提取pT-Noggin质粒经BamHⅠ和XhoⅠ双酶切回收目的条带,亚克隆到pET41a原核表达载体,转化BL21(DE3)菌,经IPTG诱导表达,SDS-PAGE和Western blot鉴定表达产物。序列分析表明,绵羊Noggin基因的cDNA全长编码区(GenBank登录号为FJ751853)为699bp,编码232个氨基酸,与其他哺乳动物氨基酸序列同源性达到95%以上。SDS-PAGE结果显示,诱导表达的融合蛋白大小为60ku,与预期蛋白大小一致。Western blot检测结果显示,该蛋白为His融合蛋白。说明成功克隆了绵羊Noggin基因的编码区序列,构建了原核表达载体,在大肠杆菌中成功表达出目的融合蛋白。     

猪细小病毒YL株序列分析及其 VP2基因原核表达

为对猪细小病毒(porcine parvovirus,PPV)进行分子生物学研究,将该病毒YL株基因组分为4个重叠片段进行PCR扩增,并将扩增产物克隆到pGEM-T载体中,测定病毒基因组全长序列。另外,应用其中1对引物,通过PCR方法扩增出一段包含VP2主要抗原区域的片段,构建重组质粒pET-VP2,IPTG诱导表达。序列分析结果表明,PPV YL株和国内外PPV分离毒株NS1基因核苷酸同源性为97.8%～99.4%,氨基酸同源性为96.7%～99.5%,与国内外主要毒株VP2基因核苷酸同源性为98.7%～99.7%,氨基酸同源性为97.4%～99.8%。进化树分析表明,PPV YL株与BQ株(EU790641)毒株处在同一分支上,遗传距离最近。SDS-PAGE结果显示,表达产物分子质量为56ku,经Western blotting检测具有生物学活性。     

猪PKM2基因的序列分析与组织表达及亚细胞定位

运用RT–PCR技术克隆猪PKM2基因的编码区序列,对该序列进行生物信息学分析,研究PKM2基因的组织表达及亚细胞定位。结果显示:猪PKM2基因CDS全长1 596 bp,编码531个氨基酸;预测其蛋白相对分子质量为5.79×104,等电点为7.96,含有多个磷酸化位点,为稳定蛋白;PKM2蛋白含有丙酮酸激酶家族的barreldomain和alpha/beta domain 2个结构域,其蛋白二级结构中α–螺旋和无规则卷曲占主要类型;猪PKM2蛋白序列在物种间非常保守,系统进化树分析表明,该蛋白与兔的亲缘关系最近;组织表达显示,猪PKM2基因在肾、小肠中相对高表达,而在肝脏与肌肉中相对低表达;亚细胞定位显示,PKM2蛋白在猪3D4/21和PK15细胞中表达于细胞质,而不表达于细胞核。     

草鱼Ⅰ型胶原蛋白α1基因cDNA全序列克隆、组织分布及其生物信息学分析

通过克隆浅色黄姑鱼(Nibea coibor) Ⅰ型胶原蛋白α2 (COL1A2) 基因,分析其分子特征、组织分布及表达差异,为鱼类胶原蛋白代谢机制研究奠定理论基础。

通过cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends,RACE)技术获得浅色黄姑鱼COL1A2基因全长序列,利用生物信息学分析方法对其进行系统分析,探讨其分子特征及组织表达谱。

COL1A2 cDNA序列长5 826 bp,编码1 352个氨基酸。BLAST 同源性比对和系统进化树分析表明：浅色黄姑鱼与大黄鱼(Larimichthys crocea)同属石首鱼科(Sciaenidae),亲缘关系最近,且两者COL1A2的氨基酸序列同源性最高(96.60%)。生物信息学分析显示：COL1A2多肽链包含脊椎动物Ⅰ型胶原蛋白的所有特征,如相同的信号肽、C-前肽和N-前肽结构域以及三重螺旋结构域等。qRT-PCR结果显示：鱼鳔中COL1A2基因的表达显著高于其他组织(P<0.05),且胶原蛋白在不同组织中的分布规律与其一致。

本研究首次克隆了浅色黄姑鱼COL1A2基因(GenBank登录号：MK641513),该基因的组织表达特异性是引起胶原蛋白差异化沉积的原因之一。研究结果有助于深入探究胶原蛋白的生物合成途径及调控机制。

     

牛BMPRⅠA基因cDNA的克隆及组织表达谱分析

【目的】克隆牛BMPRⅠA基因cDNA全长,以进行生物信息学分析和组织表达谱研究。【方法】运用生物信息学方法,结合RT-PCR和SMART RACE技术,对牛BMPRⅠA基因进行cDNA全长克隆和生物信息学分析,并通过RT-PCR方法进行了组织表达谱研究。【结果】克隆得到了牛BMPRⅠA基因4 067 bp的cDNA全长序列,通过核酸序列分析发现,该基因编码532个氨基酸,与人、黑猩猩、小鼠、大鼠、犬和红原鸡在核酸序列上分别有91%,93%,89%,88%,91%和82%的同源性;在氨基酸序列上分别有97%,95%,96%,95%,97%和91%的同源性。通过生物信息学分析发现,牛BMPRⅠA蛋白包含一个信号肽序列和一个跨膜区序列,其成熟蛋白可能位于细胞膜上。在牛卵巢、肝、肌肉、小肠、脂肪、子宫、肾脏、心肌、肺、胰腺、睾丸、乳腺、瘤胃、脾脏、淋巴、胸腺等组织中都检测到有BMPRⅠA基因表达。【结论】牛BMPRⅠA基因是一个功能重要、进化保守的基因,具有广泛的组织表达谱。     

草鱼JAK2基因片段序列的克隆及其组织表达分析

通过实时荧光定量PCR(RT-PCR)法从草鱼肝脏中首次克隆获得草鱼JAK2基因的片段序列。该片段序列长671 bp,编码223个氨基酸,氨基酸序列分析表明草鱼JAK2基因片段与其他物种的相似性在70%～91%之间;系统进化树显示,鱼类的JAK2独立聚成一支,草鱼与斑马鱼聚成一支,与鳜鱼和墨绿凹鼻鲀聚成的一支再聚成一支。实时荧光定量PCR分析表明,草鱼JAK2基因在肝脏、肌肉、脑、心脏、脾脏和肠系膜脂肪组织中均有表达,其中在肝脏组织中表达量最高,显著高于其他组织(P<0.05),其次是肌肉、脑、脾脏和肠系膜脂肪组织,在心脏组织中表达量最低,且显著低于其他组织(P<0.05)。本研究为进一步研究草鱼JAK2基因的结构和功能奠定了基础。研究亮点:JAK2基因在鱼类上的研究报道甚少。本研究首次克隆了草鱼JAK2基因片段序列;且发现JAK2基因在肝脏组织中表达量最高,心脏组织中表达量最低,为草鱼JAK2基因的结构及其信号转导等生理功能的深入研究奠定了基础。     

红花CtMYB-TF1基因的克隆与表达分析

为了探索R2R3-MYB转录因子与植物类黄酮的次生代谢调控之关系,及对植物花青素合成代谢的作用,以红花花瓣为试验材料,采用RT-PCR结合RACE技术,从红花(Carthamus tinctorius)中克隆获得1个全长1 260 bp的调控花青素代谢的 CtMYB-TF1基因。结果表明,该基因序列可编码249个氨基酸,其蛋白质分子质量为28.08 ku;红花CtMYB-TF1蛋白分子式为C_(1220)H_(1930)N_(358)O_(378)S_(13),是一种不稳定的碱性亲水蛋白;由系统进化树分析可知,红花 CtMYB-TF1与葡萄 VvMYBPA1亲缘关系较近;通过RT-qPCR技术对表达体系进行基因表达量的检测分析,红花 CtMYB-TF1基因在花期的各个时期相对表达量均高于红花CtANS基因,并且随着花期的延长红花 CtMYB-TF1基因和CtANS基因的相对表达量也有增高,其中在花期的第5天红花 CtMYB-TF1基因的相对表达量出现峰值,说明 CtMYB-TF1基因对CtANS基因具明显的上调作用,可为构建高产、稳定的红花基因工程改良细胞株提供参考。     

TmFAD2和BnFAD3双基因载体的构建及转化株脂肪酸分析

必需脂肪酸亚油酸(18∶2)和亚麻酸(18∶3)在植物中的合成过程一直备受研究者的关注。本研究利用旱金莲中合成亚油酸的油酸脱饱和酶基因TmFAD2及甘蓝型油菜中合成亚麻酸的亚油酸脱饱和酶基因BnFAD3,在pRD400骨架载体的基础上,构建同时表达TmFAD2和BnFAD3的串联双价载体pSFF。通过农杆菌介导的花序浸蘸法完成pSFF对拟南芥哥伦比亚野生型的转化,观察发现转基因植株的第1对真叶有不同程度的畸形。按照畸形程度将其划分为4个等级,气相色谱分析4个等级叶片及其后代种子中脂肪酸的组成及含量,发现随着畸形程度的增高,叶片和种子中亚麻酸C18∶3含量都呈现降低的趋势。     

矮牵牛海藻糖-6-磷酸合酶基因 PhTPS6的克隆与表达分析

以矮牵牛(Petunia hybrida var.Mitchell)为材料,利用PCR方法克隆得到海藻糖-6-磷酸合酶基因6(TPS6)(Trehalose-6-phosphate synthase 6)的同源基因PhTPS6。生物信息学分析显示:该基因cDNA全长为2 571bp,编码856个氨基酸,推测PhTPS6蛋白的分子式为C4342H6838N1154O1276S48。利用实时荧光定量PCR分析PhTPS6在不同组织、不同处理下的表达特性。结果显示:PhTPS6基因在叶腋中表达量较高,而在叶片中的表达量最低;去顶6h引起PhTPS6的表达量升高至对照的14倍,24h后表达量显著下降。而去顶后施加生长素则抑制去顶对PhTPS6的调控。施加细胞分裂素6h后PhTPS6的表达水平显著上调至对照的16倍,随着处理时间的增加,其表达水平逐渐下降。低温处理12h以及盐胁迫处理12h导致PhTPS6表达量分别上调至对照的18.9倍和21.4倍,且随着时间的增加表达量持续上升。该研究表明PhTPS6在矮牵牛分枝发育及低温和盐胁迫中均具有重要作用。     

楸子S6PDH基因启动子活性鉴定

利用同源PCR技术从楸子(Malus prunifolia)基因组DNA中扩增得到6-磷酸山梨醇脱氢酶(Sorbitol-6-phosphate dehydrogenase,S6PDH)基因的启动子并命名为Mp-S-P。对启动子序列的顺式作用元件进行预测分析发现,Mp-S-P序列中除了含有植物启动子的基本结构元件外,还有多个与胁迫和激素诱导相关的元件。以β-葡萄糖苷酸酶(beta-glucuronidase,GUS)作为报告基因,构建含有pMp-S-P-GUS的融合表达载体并通过根癌农杆菌瞬时转化烟草叶片,然后分析该启动子对不同外界条件的响应。结果表明:低温、水杨酸和赤霉素处理可以提高该启动子的活性,而避光、脱落酸和茉莉酸甲酯可以降低该启动子的活性。     

华山新麦草蔗糖:蔗糖1-果糖基转移酶基因Ph-1-SST的克隆及序列分析

蔗糖:蔗糖1-果糖基转移酶基因1-SST在植物逆境胁迫反应中起重要作用。为了挖掘华山新麦草(Psathyrostachys huashanica Keng)抗非生物胁迫关键功能基因,以华山新麦草叶片为材料,利用RT-PCR结合RACE技术克隆1-SST基因的全长cDNA,命名为Ph-1-SST,登录号为KX761897。通过PCR法扩增其gDNA序列,测序结果表明该基因的gDNA和cDNA序列长度分别为3 344bp和2 001bp,编码666个氨基酸残基,序列结构分析结果表明该基因含4个外显子3个内含子,预测该蛋白相对分子质量为72.9ku,理论等电点为4.87。序列比对显示,该基因与大麦1-SST基因编码蛋白的相似性最高(90%),为糖基水解酶32家族成员。对1-SST氨基酸序列的系统进化树分析显示,Ph-1-SST及其同源蛋白位于不同分支,初步推断此全长cDNA是华山新麦草中编码蔗糖:蔗糖1-果糖基转移酶的一个新基因。结果为作物非生物胁迫改良提供重要基因资源。     

卵形鲳鲹 SST1基因的克隆与组织表达

为了解卵形鲳鲹（Trachinotus ovatus） SST1基因的生物学信息、胚胎发育不同时期的表达水平及其在组织中的表达和分布情况,进而探讨 SST1基因可能的生理功能及作用机制。对卵形鲳鯵基因组（登录号: PRJNA574895）中的 SST1基因（ID:EVM0001630）进行生物信息学分析,并对其在卵形鲳鯵胚胎发育的不同时期及其在幼鱼不同组织中的表达情况进行定量分析。结果表明,卵形鲳鲹的 SST1基因全长1 155 bp,开放阅读框序列长1 104 bp,共编码368个氨基酸,蛋白分子质量为41.42 ku,理论等电点pI为8.47,属于带正电的疏水性蛋白。SST1蛋白无信号肽序列,亚细胞定位主要于细胞质膜,属于膜蛋白,包含17个磷酸化位点,存在7个跨膜结构域,三维结构主体为7段α-螺旋并列扭曲排列成的一柱状结构。序列比对和系统进化树分析显示,卵形鲳鲹与黄尾鰤和高体鰤共聚于一个分支,氨基酸序列同一性分别为98.39%和  98.37%。定量PCR分析结果表明, SST1在卵形鲳鲹胚胎发育的前13个时期微量表达,进入初孵仔期表达量迅速升高。 SST1在卵形鲳鲹幼鱼不同组织中的表达量差异极显著,其中在脑组织中表达量最高,其次是卵巢和精巢,在背鳍、皮肤、肌肉等其他11个组织中的表达量相对较低。说明 SST1在卵形鲳鲹神经内分泌、性腺发育及生殖细胞发生过程中可能发挥着重要作用。     

紫花苜蓿MsUGT73B2基因的克隆及表达

糖基化是植物体蛋白、激素等物质的常见修饰方式,对维持植物正常生长发育具有重要作用,在植物中糖基化反应由糖基转移酶催化。利用蒺藜苜蓿参考序列通过RACE法克隆得到紫花苜蓿基因MsUGT73B2的全长序列,利用生物信息学方法分析其氨基酸序列、二级结构、理化性质等,RT-qPCR分析基因表达情况,构建基因表达载体,研究亚细胞定位。结果表明,MsUGT73B2基因全长1 512bp,编码503个氨基酸,属于稳定的亲水性蛋白,序列比对结果显示其属于UGT家族基因,亚细胞定位于细胞质中。MSOGT73B2主要在紫花苜蓿叶片中表达,且干旱、10μmol/L ABA处理下在2h之前升高,之后下降;在150mmol/L NaCl胁迫处理下表现为4h之前表达水平升高,之后下降的趋势。     

罗布麻查尔酮合成酶基因克隆及序列分析

为了解罗布麻査尔酮合成酶基因具体结构,采用RT-PCR、RACE方法从夹竹桃科植物罗布麻中扩增出CHS基因的开放阅读框,其核苷酸序列长1 170bp,推测的氨基酸序列全长为389个氨基酸残基。核苷酸序列同源性分析结果显示,该cDNA片段与其他植物CHS基因的同源性为78%~81%,表明该基因在进化过程中变异程度较小,整个超基因家族序列高度保守。     

驴 SCD1基因克隆及组织表达规律研究

旨在克隆驴硬脂酰辅酶A去饱和酶（Stearoyl-CoA desaturase-1, SCD1）基因并进行生物信息学分析、检测其在驴不同组织中的表达。设计 SCD1基因引物,PCR克隆得到其CDS序列,然后对 SCD1基因编码产物进行生物信息学预测,同时使用qRT- PCR检测驴心、肝、脾、肺、肾、肌肉、脂肪、乳腺内 SCD1基因mRNA相对表达量。结果显示,驴 SCD1基因CDS长1 080 bp,可编码359个氨基酸,SCD1蛋白质分子质量为41.61 ku,等电点为9.32,不稳定指数为44.16,疏水性总平均值为-0.157,属于不稳定碱性亲水蛋白;SCD1蛋白二级结构主要由α-螺旋（51.25%）和无规则卷曲（42.62%）构成。 SCD1基因在所检测驴组织中均有表达,其中在肝脏中表达量最高,脂肪、乳腺和肺脏中次之,心脏和肌肉中最低（P<0.05）,提示 SCD1在驴肝脏、脂肪和乳腺等组织不饱和脂肪酸的合成过程中发挥重要作用。     

棉铃虫细胞色素P450家族 CYP6AE14 基因克隆、序列分析及蛋白原核表达

采用同源克隆技术克隆石河子棉区棉铃虫抗性品系的P450家族解棉酚基因 CYP6AE14 。克隆获得的目的基因全长1 581 bp,编码526个氨基酸。序列分析表明,该抗性品系的 CYP6AE14 有1个氨基酸发生突变,即Y25F;其与烟草天蛾的CYP6AE32同源性较高,达60%。利用原核表达载体pET28 a在大肠杆菌中成功表达棉铃虫P450 CYP6AE14 基因,为进一步的基因功能验证奠定基础。