偏肿革裥菌研究进展

对白腐菌偏肿革裥菌的命名,培养特性,木质素降解酶系统的活性检测,产酶发酵条件的优化,酶的纯化与酶学性质,对木材和木质素的分解能力,对染料和有毒物质的降解作用,木质素降解酶基因的克隆、结构与表达量分析,转录组构建与差异表达基因分析,转录因子等方面的研究进展进行系统地回顾,为进一步研究与开发偏肿革裥菌提供参考.     

偏肿革裥菌Lg-mnp1基因克隆及表达研究

[目的]研究偏肿革裥菌Lg-mnp1基因的克隆及表达情况.[方法]根据白腐菌锰过氧化物酶（MnP）基因保守序列设计引物,采用PCR、RACE及染色体步移等方法,克隆偏肿革裥菌Lenzites gibbosa CB1的全长MnP1基因（GenBank登录号JQ327834）,进行蛋白序列分析,并通过双酶切的方法获得重组质粒,将该重组质粒电转化至巴斯德毕赤酵母中进行异源表达.[结果]获得偏肿革裥菌Lenzites gibbosa CB1的全长MnP1基因,命名为Lg-mnp1.蛋白序列分析表明Lg-MnP1含有4个二硫键属于短MnP,预测成熟蛋白分子量为35.94kD,pI为4.43.通过双酶切的方法将Lg-mnp1的开放阅读框（ORF）序列连接到pPICZB载体上,获得重组质粒pPICZB/%-mnp1,转化子经PCR验证后,在BMMY培养基中甲醇诱导培养,在未添加血红素的培养液中MnP胞外酶活在72 h达到最高为7 U/L,表明Lg-mnp1已被转化至毕赤酵母中并可诱导表达.[结论]该方法对偏肿革裥菌Lg-mnp1基因的克隆及表达情况进行研究,为偏肿革裥菌Lg-mnp1基因的进一步应用提供了依据.     

偏肿革裥菌降解木质素关键基因挖掘

通过对白腐菌偏肿革裥菌(Lenzites gibbosa)在木质和非木质环境下的转录组进行测序,从而预测和筛选出L.gibbosa与木材降解有关的基因。采用高通量测序技术对木屑和非木屑处理条件下的菌丝样本进行转录组测序。利用eggNOG、GO等数据库注释方法对转录本进行比较分析,预测和筛选出L.gibbosa与木材降解有关的基因。L.gibbosa转录组测序两组试验组分别设置3个生物学重复样本,共得到6个样本42.71 Gb Clean Data,各样品Clean Data平均达到7.11 Gb,各样品的Reads与参考基因组的比对效率在88.51～91.37%。差异表达分析得到差异表达基因1 120个,其中上调370个,下调750个。差异基因被注释到GO数据库的有493个,注释到eggNOG数据库的有857个。eggNOG分析表明,差异基因表达多聚集在翻译后修饰、蛋白质折叠、蛋白分子伴侣;碳水化合物的运输和代谢;能量产生和转化;次生代谢产物的生物合成、运输和分解代谢等功能分类下。GO分析表明,显著性富集与频率较高的生物过程是氧化还原过程、氧化还原酶活性和木质素代谢过程。L.gibbosa降解木材与木质素分解代谢过程(GO:0046274)、氧化还原过程(GO:0055114)和氧化还原酶活性(GO:0016491)等3个基因本体功能类目密切相关。根据基因功能注释的结果得到7个与白腐菌降解木质素相关的重要差异表达基因。     

偏肿革裥菌系统发育与Lg-mnp2和Lg-mnp3基因克隆及结构特征

白腐菌偏肿革裥菌Lenzites gibbosa能分泌降解木质素的锰过氧化物酶(MnPs),为进一步鉴定试验菌株,对菌株L. gibbosa CB1进行了ITS序列(Gen Bank登录号为JF279440)扩增与测序,并进行了基于ITS序列的比对与系统发育分析,结果表明CB1与桦革裥菌L. betulina和栓菌属Trametes等相关白腐菌的亲缘关系较近而聚类在一起,并与24个同种其他菌株的ITS序列覆盖度在85%～97%期间内的相似性都为99%,说明该菌株为偏肿革裥菌。为了获得该菌株多个编码MnP家族的基因,从而为研究MnP基因的表达调控奠定序列结构的基础,根据已知白腐菌MnPs基因保守区和已经扩增出的基因片段设计引物,以L. gibbosa CB1的基因组DNA和总RNA为模板,采用PCR、RT-PCR、RACE及染色体步移等方法,克隆到该菌株编码MnP2和MnP3的全长c DNA和DNA基因(Gen Bank登录号分别为JQ388597、JN571114; JQ411249、JN571116),分别命名为Lg-mnp2和Lg-mnp3。2个基因DNA全长分别为2 869、3 992 bp,都含有6个外显子和5个内含子;其启动子区域都含有TATA-Box、CAAT-Box、AP2、MRE等顺式作用元件,Lg-mnp2还含有AP1,Lg-mnp3还含有HSE;其c DNA基因分别含有50、52 bp的5'UTR,150、249 bp的3'UTR和1098、1 101 bp的完整开放阅读框ORF,分别编码了365、366个氨基酸的蛋白质多肽前体(Gen Bank登录号分别为AFC37493、AFC37494),成熟的Lg-mnp2蛋白含有339个氨基酸,比Lg-MnP1蛋白(Gen Bank登录号为ACO92620)多1个氨基酸;成熟的Lg-mnp3蛋白含有340个氨基酸,比Lg-MnP2蛋白多1个氨基酸。     

偏肿革裥菌C2H2型锌指基因表达分析

C2H2型锌指转录因子在植物、动物和部分真菌的生长发育过程中发挥着重要的作用,但其在偏肿革裥菌(Lenzites gibbosa)中的作用尚不清楚.通过对木屑处理后不同时期的偏肿革裥菌菌丝进行提取和转录组分析,为偏肿革裥菌在营养基质条件下菌丝的生长研究提供支持.运用COG、GO和KEGG数据库进行注释分析,筛选出与偏肿...     

偏肿革裥菌C2H2型转录因子SFP1基因克隆、生物信息学及表达分析

以L.gibbosa菌丝体总RNA反转录的cDNA为模板,通过RT-PCR克隆得到一个C2H2型锌指转录因子的cDNA序列。对该基因进行基因克隆、生物信息学分析,并利用实时荧光定量法对木屑处理下该基因的表达进行分析。通过保守结构域预测与结构分析发现该基因为裂指蛋白1类(SFP1)C2H2型锌指转录因子,具有2个C2H2家族的保守结构域,将该基因命名为Lg-sfp1。该基因CDS全长1 947 bp,编码一个由648个氨基酸组成的亲水性膜内蛋白,蛋白大小为68.27 ku。通过SWISS-MODEL预测的三级空间结构发现两个完整的C2H2结构。木屑处理下Lg-sfp1基因表达比无木屑处理下表达量低,推断木屑促进了L.gibbosa氧化应激反应,当氧化应激反应大量发生时,参与氧化应激反应负调控的sfp1基因表达受到抑制,为后续研究偏肿革裥菌sfp1基因在木材降解,特别是氧化应激反应中的功能提供了理论基础。     

茜素红处理下偏肿革裥菌细胞色素P450基因表达分析

用蒽醌类染料茜素红在0(ck),3(QSH1),7(QSH2),10 h(QSH3)分别处理白腐菌偏肿革裥菌,构建转录组,为研究白腐菌的细胞色素P450(CYP450)基因在脱色降解茜素红机制中的作用提供理论支持。采用高通量测序技术对茜素红处理下的菌丝样本进行转录组测序,利用功能注释筛选出CYP450基因。结果表明:4个转录组共得到26.17 Gb的有效数据,与参考基因组的比对效率为71.23%～73.66%,通过功能注释搜索所有基因,共得到96个CYP450基因。通过ck与QSH1、ck与QSH2、ck与QSH3的分组比较,对所有的CYP450基因进行差异表达筛选。其中,有3个基因(gene₂4255、gene₁8992、gene₇490)在3组对比中都出现。将这3个基因的0～10 h的表达量与茜素红脱色率进行比较,得出这3个基因的表达量与脱色率呈正相关。通过对KEGG通路进行分析,发现gene₂5488被注释到芳香化合物降解通路,初步印证了CYP450基因可能参与了偏肿革裥菌对茜素红染料的脱色。...     

偏肿革裥菌GMC基因家族在木质条件下转录表达分析

为揭示偏肿革裥菌（Lenzites gibbosa）在分解木材过程中葡萄糖-甲醇-胆碱氧化还原酶（Glucosemethanol-choline oxidoreductases, GMCs）基因的功能,采用高通量测序技术对L. gibbosa分解木屑过程中0,3,5,7,11 d的菌丝体进行转录组测序,以Count值与校正后的FPKM值为表达量进行基因筛选。分析基因表达量变化情况及在eggNOG,COG,GO,KEGG,NR,SwissProt和Pfam等数据库中的功能注释结果,通过qPCR验证基因表达量。根据基因注释结果共筛选到23个GMCs基因,表达量变化表明其中有9个是差异基因。功能注释及富集结果表明,L. gibbosa的GMCs至少有6种,分别为纤维二糖脱氢酶、葡萄糖氧化酶、吡喃糖脱氢酶、L-山梨糖1-脱氢酶、醇氧化酶、吡喃糖氧化酶,属于CAZy-AA3家族下的4个亚家族,在木材木质素与综纤维素的降解过程中,它们主要参与能量转运和代谢有关的碳代谢、甲烷代谢、氨基酸代谢和脂质代谢;GMCs与木质素降解过程中H2O2的形成有特定关系,可与FAD结合,将初级醇基氧化形成醛并释放H2...     

红平菇HP1漆酶基因及启动子克隆和序列分析

以优化后的漆酶培养基为基础,将RT-PCR、RACE技术相结合,从红平菇菌株中获得漆酶基因cDNA全长及Genomic DNA全长序列,Genomic DNA大小为2 344 bp。通过对漆酶基因cDNA全长和Genomic DNA全长序列的比较,结果显示该基因包含13个外显子和12个内含子。基因cDNA全长为1 746 bp,其中包含1个完整的ORF,长度为1 590 bp,编码529个氨基酸。序列在氨基酸水平上与桃红侧耳Pleurotus salmoneostramineus的氨基酸序列具有较高的同源性,相似性达97%,与齿耳菌Steccherinum murashkinskyi漆酶氨基酸序列相似性达到72%。通过SEFA-PCR的方法,扩增得到漆酶基因起始密码子上游长1 126 bp的启动子序列。分析表明,该启动子区域上除分布有TATA-box、CAAT-box、AP2等基本的转录起始元件外,还存在多个潜在的顺式作用元件序列位点,包括4个MRE元件、2个CreA热击元件、2个STRE元件、1个NIT2元件、1个HSEs元件、1个XRE异生物质反应元件、4个氮因子结合位点等。不同外源诱导物可以调节红平菇HP1漆酶基因的表达。     

偏肿革裥菌 MnP基因在构巢曲霉中转化方法的建立1）

对已经构建好的携带有白腐菌偏肿革裥菌（Lenzites gibbosa）锰过氧化物酶完整编码序列基因的载体质粒pMDTM18-T/Lg-mnp、以及整合型表达载体质粒pLB01分别双酶切,然后进行连接构建了重组质粒pLB01/Lg-mnp。对构巢曲霉（Aspergillus nidulans）尿嘧啶尿苷营养缺陷体菌株TN02A7进行了制备分生孢子原生质体酶解方法的摸索。结果表明：将溶壁酶、纤维素酶和蜗牛酶3种酶以1∶1∶1的比例混合,能有效地使构巢曲霉的分生孢子形成原生质体。采用PEG/CaCl2介导的原生质体转化方法成功地将L．gibbosa的MnP基因转入到了构巢曲霉中,获得了携带有白腐菌基因的构巢曲霉转化子菌株。     

梨小食心虫actin基因全长cDNA克隆与序列分析

为梨小食心虫其他基因表达调控研究提供内参基因以及actin基因的研究,运用RT-PCR和RACE技术,克隆获得梨小食心虫actin基因全长cDNA序列,并对其进行生物信息学分析。结果表明,该基因cDNA序列全长为1 451bp,其中包括67bp的5′非编码区、253bp的3′非编码区和1 131bp的开放性阅读框,编码376个氨基酸。该蛋白预测分子质量为41.776 8ku,等电点为5.22,氨基酸序列中有6类功能位点,具有actin家族典型特征,与其他昆虫actin氨基酸序列高度同源,达97%~99%。成功克隆梨小食心虫actin基因全长cDNA,该序列已提交GenBank,登录号为KF022227。     

梭梭糖基转移酶基因克隆及序列分析

以梭梭叶片为材料,根据其他植物糖基转移酶基因的保守序列设计引物,采用同源基因克隆及RACE-PCR方法克隆到2个同源的序列,分别命名为HaUGT1和HaUGT2。基因测序结果显示,HaUGT1基因编码区长1 485bp,编码495个氨基酸;HaUGT2基因编码区长1 185bp,编码394个氨基酸。HaUGT1和HaUGT2蛋白具有保守的PSPG基序、UDP-葡萄糖基转移酶结构域,与其他植物中的糖基转移酶蛋白同源性较高。     

甜荞花同源异型基因FeMADS1的克隆和序列结构分析

采用同源克隆方法,并结合RACE技术,从甜荞花芽分离得到1个A类MADS-box基因FeMADS1的cDNA全长,GenBank登录号为KM386627,其cDNA全长1 107bp,包括1个编码234个氨基酸、长为705bp的开放阅读框。序列同源比对和分子系统发生分析表明,其蛋白与拟南芥AGL8(FUL)的相似性最高,属A类MADS-box基因亚家族中的euFUL进化系,含MADS、I、K和C末端4个明显的结构域,并且K结构域包含K1、K2和K3共3个保守的富含疏水氨基酸残基的亚结构域,C末端结构域含FUL型基因2个特有的模体:FUL motif和paleoAP1motfi。     

魔芋GDP甘露糖焦磷酸化酶基因及其启动子的克隆与分析

以花魔芋和白魔芋为材料,通过魔芋5个转录组高通量测序数据库,与拟南芥进行tBlastn比对、拼接,得到魔芋中的GDP-甘露糖焦磷酸化酶基因GMP的推定全长,设计基因特异性引物,克隆得到魔芋GMP基因的部分cDNA序列,长度为1 233 bp,其中基因编码区长度为1 086 bp,编码的氨基酸为361个.在此基础上运用FNPI-PCR技术得到了魔芋GDP-甘露糖焦磷酸化酶基因GMP上游启动子2 116 bp,经生物信息学分析,该序列具有典型的TATA-box、 CAAT-box及与胁迫相关的元件和光应答元件.     

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。     

犬弓首蛔虫MUC-1基因的克隆及序列分析

为研究犬弓首蛔虫(Toxocara canis,T.canis)黏蛋白1基因(Tc-MUC-1)的分子特征,该试验根据犬弓首蛔虫基因组数据库中的Tc-MUC-1基因序列设计引物,通过PCR技术克隆Tc-MUC-1全长基因,并进行多重序列比对和种系发育进化树分析.结果发现该基因全长为531 bp,编码176个氨基酸.功能结构域分析发现Tc-MUC-1蛋白包含1个由11个STSSSSA重复序列构成的Mucin结构域和2个ShKT结构域; GO分析显示具有蛋白质结合和金属离子结合功能;多重序列比对发现Tc-MUC-1与T.canis的其余4个黏蛋白(Tc-MUC-2-Tc-MUC-5)均含有2个由36个氨基酸组成的ShKT结构域;种系发育进化树分析显示Tc-MUC-1与双胃线虫(Pristionchus pacificus; GenBank No. PDM76930)和秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans; GenBank No. NP491509)进化关系较近.     

普通小麦济麦21的LOX1基因cDNA片段克隆及分析

以普通小麦品种济麦21为材料,根据GenBank中已发表的LOX1基因序列设计引物,利用RTPCR技术获得一个小麦LOX1的基因片段,并对该片段进行测序和生物信息学分析。结果表明:克隆到的基因片段为384bp(GenBank登录号JX126806),GC含量为64.84%,推导氨基酸残基为127个,分子质量为11.15ku,等电点(pI)为4.93,与杜伦小麦、大麦、高粱、水稻的同源性分别为99.7%、94.8%、73.7%、56.2%。进化树分析表明,六倍体普通小麦LOX1基因与杜伦小麦LOX1基因(GenBank登录号HM126468)亲缘关系较近,先聚为一支,然后再与大麦的LOX1基因(GenBank登录号L35931.1)、高粱的LOX1基因(GenBank登录号GQ369443)聚为一类,最终与亲缘关系较远的水稻LOX1基因(GenBank登录号EU267789)聚类,这与物种亲缘关系的远近基本一致,表明所得LOX1基因片段可作为研究物种亲缘关系或遗传距离的参考标记之一。     

芸芥果胶酸裂解酶基因的克隆及序列分析

采用RACE技术从芸芥自交亲和系花药中克隆出果胶酸裂解酶(Pectate lyases,PL)基因,全长1 657bp,其完整开放阅读框(Open Read Frame,ORF)为1 371bp,编码456个氨基酸,分子质量51.179ku,等电点9.42。序列比对结果表明,该蛋白与其他植物的PL蛋白具有较高的同源性,因此命名为EsPL。进化树分析表明,芸芥EsPL基因与十字花科芸薹属植物甘蓝型油菜、白菜型油菜的PL基因亲缘关系较近。实时荧光定量PCR结果显示,EsPL在芸芥开花后自交亲和系花药中的表达量显著高于自交不亲和系花药中表达量,该基因可能在芸芥自交亲和性状调控过程中发挥重要作用。     

犬弓首蛔虫abcg-5基因的克隆及序列分析

研究犬弓首蛔虫(Toxocara canis,T.canis)腺苷三磷酸结合盒转运蛋白(ATP-binding cassette transporters, ABC)亚家族G5基因(abcg-5)的分子特征.根据犬弓首蛔虫基因组数据库中的Tc-abcg-5基因序列设计引物,通过PCR技术克隆Tc-abcg-5全长基因,并进行多重序列比对和种系发育进化树分析.结果表明:该基因全长为1 902 bp,编码633个氨基酸.功能结构域分析发现TcABCG5蛋白包含1个ABC转运蛋白结构域和6个跨膜区,同时发现了高度保守的Walker A和Walker B模体. GO分析显示ABCG5具有ATP结合和ATP酶活性.种系发育进化树分析显示TcABCG5与猪蛔虫进化关系较近,与哺乳动物进化关系较远.     

天山雪莲rbcS基因启动子的克隆及序列分析

以天山雪莲(S.involucrata Kar.et Kir.)为材料,根据已获得的天山雪莲1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基基因组序列设计引物,采用热不对称交错PCR(TAIL-PCR)和高效TAIL-PCR(hiTAIL-PCR)扩增到rbcS基因5′上游启动子序列,长为1 668bp。用PlantCare和PLACE软件序列分析表明,该序列具有启动子的基本元件TATA-box、CA AT-box,包含多个胁迫诱导元件,如光诱导元件、赤霉素、低温诱导元件,昼夜节律调控元件等。构建pBI-PsikrbcS-GUS植物表达载体,并成功将其转化进入农杆菌。sikrbcS基因启动子的克隆与分析为进一步研究雪莲1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基基因的表达调控奠定了基础。