草菇多酚氧化酶基因的克隆与表达分析

【目的】解析草菇多酚氧化酶基因家族序列信息,明确其特征和表达模式。【方法】通过转录组测序找出含有酪氨酸酶结构域的基因,并根据搜索得到的序列设计引物,以不同发育时期的草菇 v26 菌株,以及草菇蛋形期外菌膜、菌盖、菌柄等不同组织为材料提取 RNA,经反转录为 cDNA,扩增获得草菇多酚氧化酶基因序列。采用在线生物信息学网站预测草菇多酚氧化酶的理化性质。采用 RT-PCR 的方法,检测草菇不同发育时期和不同组织部位多酚氧化酶的表达模式。【结果】获得 4 个草菇多酚氧化酶基因家族的 CDS 序列,依次命名为 VvPPO1、VvPPO2、VvPPO3、VvPPO4,其中 VvPPO1 CDS 全长 1 596 bp、编码 531 个氨基酸,VvPPO2 CDS 全长 2 685 bp、编码 894 个氨基酸,VvPPO3 CDS 全长 1 593 bp、编码 530 个氨基酸,VvPPO4 CDS 全长2 067 bp、编码 688 个氨基酸。生物信息学分析表明,4 个基因编码的蛋白均含有 2 个铜离子结合区,为亲水性蛋白;RT-PCR 结果显示,4 个基因在草菇发育的菌丝期、原基期、蛋形期、成熟期均有表达,VvPPO1、VvPPO3 和VvPPO4 的表达量在子实体时期高于菌丝期,在蛋形期 VvPPO1 和 VvPPO4 在外菌膜的表达量比在菌柄和菌盖中的表达量高。【结论】在草菇中搜索得到 4 个多酚氧化酶基因,均含有 2 个铜离子结合区,4 个基因在各个发育时期均有表达。     

草菇不同发育时期子实体菌柄细胞形态变化研究

测量了草菇子实体不同发育时期菌柄细胞的长与宽,同时通过对蛋形期菌柄标记,观察了菌柄不同部位的伸长速率,结果显示：菌柄细胞从蛋形期开始伸长,在伸长期的伸长速度显著高于其它发育时期,同时菌柄中上部的细胞伸长远多于菌柄底部细胞的伸长,并决定着整个菌柄的生长。     

猪蛋白编码基因3'UTR中IRPRE1元件的鉴定及其基因特征分析

为鉴定猪全基因组范围内蛋白编码基因3'UTR(3'–untranslated region)中反向重复PRE1(inverted repeated PRE1,IRPRE1)元件,对猪全基因组的22342个蛋白编码基因的3'UTR序列进行重复序列元件的生物信息学分析。结果表明:猪蛋白编码基因的3'UTR序列中短散在重复序列与简单重复序列在重复序列的类别中所占比例较高,分别为27.58%与31.08%;在SINE/t RNA的重复元件中,Pre0_SS和PRE1x元件所占的比例较高,分别为41.83%和37.51%;共有1 094个候选蛋白编码基因的3'UTR中含有IRPRE1元件;GO分析发现这些候选基因主要参与m RNA经由剪接体的剪接、细胞分裂、RNA通过酯交换反应发生的剪接、T细胞激活、RNA剪接、T细胞受体信号通路、对糖苷反应、甘油三酯稳态、外源性凋亡信号通路的正调节及胆固醇合成等生物过程;KEGG pathway分析发现这些候选基因参与了缬草碱、亮氨酸和异亮氨酸降解途径、TNF信号通路、T细胞受体信号通路、RIG–I样受体信号通路、吞噬体、剪接体、胆汁分泌、甲状腺激素合成和凋亡;对3个蛋白编码基因的3'UTR中的IRPRE1元件进行鉴定发现,其在多个组织中广泛表达。     

草菇钙调磷酸酶催化亚基(Vv-CNA)的序列与表达

[目的]分析草菇钙调磷酸酶催化亚基(Vv-CNA)的序列与表达,为进一步探究草菇生长发育及子实体开伞分子调控机理提供参考.[方法]通过生物信息学分析确定Vv-CNA基因的组成及保守结构,将ORF Finder预测的草菇CNA氨基酸序列与从NCBI下载的其他真菌CNA氨基酸序列进行比对,并通过荧光定量PCR检测Vv-CNA基因在草菇不同生长时期的相对表达量.[结果]Vv-CNA基因编码区为2503 bp,包含10个内含子(其中I2、I8、I9和I10存在内含子保留现象),编码610个氨基酸,GenBank登录号KX463514.将Vv-CNA氨基酸序列与动物(人、小鼠)、植物(拟南芥、水稻)和真菌(曲霉、酵母等)的CNA氨基酸序列进行同源比对分析,结果发现Vv-CNA蛋白有3个最保守的结构域,与密褐褶菌(Gloeophyllum trabeum)的亲缘关系最近.Vv-CNA基因在草菇子实体的蛋形期和伸长期高表达,以蛋形期的相对表达量最高.[结论]Vv-CNA基因编码钙调磷酸酶催化亚基,其高表达有利于草菇菌柄的伸长.     

猪繁殖候选基因JERK2的电子克隆与生物信息学分析

利用生物信息学和比较基因组学方法对猪细胞外信号调节激酶2(Extracellular signal-regulated kinase 2.ERK2)基因的结构、表达和功能进行了分析,结果表明:(1)电子克隆获得的猪ERK2基因cDNA全长1 803 bp,包括1 080bp的编码区和200 bp 5'UTR、523 bp 3'UTR,编码合成359个氨基酸的多肽;(2)猪ERK2基因CDS序列与人、小鼠和大鼠的同源性分别为94.6%、91.6%和91.3%,编码合成的猪ERK2与人、小鼠和大鼠之间的同源性也高达99.4%、98.9%和98.9%;(3)猪ERK2蛋白的相对分子质量为41 303.69 Da,不含信号肽,具有ATP结合位点、MAP激酶保守位点和丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性位点等结构域;(4)基于cDNA及EST数据库的检索显示,猪ERK2基因在卵巢、睾丸、肾上腺、眼、肺、淋巴、关节囊、副乳、未成熟的树突状细胞和脂肪细胞等组织和细胞中表达.     

草菇Volvariella volvacea中乳清酸核苷-5’-单磷酸脱羧酶编码基因vv-pyrG的克隆和序列分析

运用简并PCR和基因组步行技术克隆常见食用菌草菇的乳清酸核苷-5’-单磷酸脱羧酶编码基因（vv-pyrG基因）,并运用生物信息学和系统发育学的方法对所获得的基因进行了序列分析。结果显示：vv-pyrG基因的编码区长度为920bp,含有2个长度分别为65bp和54bp的内含子,可以编码1个含有266个氨基酸残基的蛋白质序列。该氨基酸序列经比对分析,显示与裂褶菌（Schizophyllum commune）和灰盖鬼伞（Coprinus cinereus）的OMPDC序列的相同性分别为58％和64％,相似性分别为74％和78％。对24种真菌的OMPDC氨基酸序列进行系统发育分析表明,系统进化树中草菇与灰盖鬼伞、裂褶菌、双色蜡蘑（Laccaria bicolor）和白腐菌（Phanerochaete sordida）聚在一起,在节点上的支持率是97％。     

木薯MADS-box基因克隆及其响应乙烯信号的表达模式分析

利用电子克隆技术从木薯基因组DNA中获得1个MADS-box基因,对其理化性质进行分析,并对该蛋白响应激素信号进行研究.结果表明:该基因含有全长为687 bp的ORF,编码229个氨基酸.通过对该蛋白进行ProtScale程序预测表明,该蛋白可能为亲水性蛋白;理化性质分析表明,该蛋白相对分子量为26.1037 ku,等电点为6.87;跨膜结构域预测表明,该蛋白为非分泌型蛋白;亚细胞定位分析该蛋白可能定位于细胞核;磷酸化位点分析表明该蛋白能被丝氨酸激酶所磷酸化.运用定量PCR对该基因响应乙烯信号的表达模式进行分析,结果表明,该基因能够响应乙烯信号,并在外施乙烯12h时具有最高的表达量.本研究为进一步研究该基因响应乙烯信号影响木薯叶片的生长发育提供研究基础.     

过表达棉花葡萄糖醛酸激酶基因GbGlcAK促进拟南芥细胞伸长

纤维品质改良一直是棉花育种的重要目标。基于纤维不同发育时期的RNA-seq数据，发现1个在海岛棉和陆地棉间差异表达的葡萄糖醛酸激酶基因（glucuronic acid kinase/glucuronokinase，GlcAK）。从海岛棉（Gossypium barbadense）Pima90-53纤维中克隆了GbGlcAK，其ORF为1 101 bp，编码366个氨基酸。GbGlcAK具有GHMP 激酶 N和C结构域，为GHMP超家族成员，属于可溶性非分泌蛋白，与拟南芥GlcAK亲缘关系最近。亚细胞定位结果显示GbGlcAK分布在细胞质中。超表达GbGlcAK的拟南芥叶表皮毛、下胚轴、下胚轴细胞和根的长度较野生型均极显著增加，UDP-D-GlcA代谢相关基因表达量增加，果胶含量显著增加，说明过表达GbGlcAK能够上调UDP-D-GlcA代谢通路相关基因的表达从而提高果胶含量，进而促进细胞伸长，这为进一步研究GbGlcAK在棉纤维发育中的功能提供了参考。     

核桃GAI基因的克隆和序列分析

DELLA蛋白是赤霉素信号传导通路中一类重要的负调节因子。利用RT-PCR技术以香玲核桃叶片为试材,克隆得到核桃DELLA蛋白基因JrGAI。对基因和编码蛋白序列进行分析,结果表明,JrGAI基因开放阅读框(ORF)为1 837 bp,编码612个氨基酸;生物信息学分析表明,JrGAI编码蛋白具有DELLA蛋白的典型结构域;利用BLASTx和DNAMAN软件进行相似性分析发现JrGAI编码蛋白氨基酸序列与其它植物的DELLA蛋白具有较高的同源性,其中与辽宁2号核桃同源性最高,达到99%。核桃JrGAI基因的克隆为其进一步研究应用奠定了基础。     

马铃薯促分裂原活化蛋白激酶激酶基因的电子克隆与生物信息学分析

摘利用电子克隆获得马铃薯促分裂原活化蛋白激酶激酶基因(MAPKK)的cDNA序列,采用生物信息学方法对该基因及其编码蛋白质的一般理化性质、疏水性、三维结构、亚细胞定位和系统进化关系等方面进行预测和分析。结果表明:马铃薯促分裂原活化蛋白激酶激酶基因的cDNA序列全长1 669 bp,包含1个1 074 bp的ORF,编码357个氨基酸。马铃薯MAPKK为一亲水性的细胞质蛋白,α-螺旋、β-股和无规则卷曲是其主要的二级结构,该酶与同为茄科植物番茄、烟草的MAPKK的亲缘关系最近。     

影响农杆菌介导草菇遗传转化的因素研究

以草菇Volvariella volvacea菌株V51为受体材料,用农杆菌Agrobacterium tumefaciens介导法转入抗冷冻蛋白基因(afp),探索不同的转化受体、农杆菌种类、乙酰丁香酮(AS)的浓度、共培养的温度、时间等因素对转化效率的影响,并采用PCR及Southern杂交检测afp基因是否整合到草菇的基因组中.结果表明:以D660 nm为0.15的EHA105为侵染的农杆菌菌株,加入200μmol/L AS进行预培养,侵染菌丝球后转入含有AS为200μmol/L的IMA培养基上,28℃,共培养60 h为最佳转化条件.PCR与Southern杂交结果证明afp基因已整合到草菇的基因组中.     

抑制物对草菇生长的影响

为了解决草菇低产问题,参考同是草腐菌的双孢蘑菇文献,对造成草菇低产因素之一的抑制物采用液体培养,并逐步排除。有目的地将培养料分为A、B、C 3组,经过一个栽培周期后,将3组培养料制备成提取液,并将提取液分为T1、T2、T3、T4处理,分别接草菇菌种,观察生长情况和记录生物质量。结果显示:各组以20 g/L的T1、T2、T3处理均不抑制草菇的生长,各组不处理的提取液(T4)均抑制草菇生长,其中BT4和CT4有未知物生长,各组的生物量均以T3处理的最高;将不同质量浓度梯度的(100、250、500 g/L)CT1处理提取液加到液体培养基中,均不抑制草菇的生长,生物量随着质量浓度的增大而增大;将1 000 g/L CT1和CT2处理加到液体培养基中,均不抑制草菇的生长,生物量以CT1处理的最高;进一步对BT4和CT4的未知物进行分子检测,得到肉座菌属和烟曲霉。说明界定在本栽培环境中影响草菇生长或产量的抑制物为肉座菌属和烟曲霉。     

草菇gpd启动子的克隆及表达载体的构建

从草菇基因组中克隆内源强启动子,为草菇基因工程育种提供启动子元件材料。［方法］采用PCR技术从草菇基因组DNA中克隆gpd启动子片段,利用生物信息学手段对其序列特征和调控元件进行分析,并构建表达载体。［结果］从草菇基因组中克隆出2条特异gpd启动子片段,大小分别为1056和614bp;成功构建了分别以这2条启动子片段驱动的、以gfp基因为报告基因的2个表达载体。［结论］该研究为进一步利用基因工程手段培育品质优良的草菇新菌株奠定了基础。     

TGF-β/Smad信号通路在Follistatin调节鸭骨骼肌卫星细胞增殖过程中的作用机制

【目的】卵泡抑素（Follistatin）能够调节骨骼肌肥大和脂肪沉积,可促进骨骼肌卫星细胞增殖。拟采用体外重组 Follistatin处理增殖期的鸭骨骼肌卫星细胞,阐明TGF-β/Smad信号通路在Follistatin调节鸭骨骼肌卫星细胞增殖过程中的作用机制。【方法】以孵化14 d的鸭胚为试验材料,采用差速贴壁的方法分离骨骼肌卫星细胞,待细胞长到70%-80%时,将培养基换成含有浓度分别为0、1、10、100 ng·mL^-1的Follistatin培养基,继续培养36 h后,采用CCK-8检测骨骼肌卫星细胞增殖情况;使用抗pax7抗体染色,DAPI染核,鉴定骨骼肌卫星细胞;采用real-time qPCR方法检测Follistatin对骨骼肌卫星细胞增殖过程中的标记基因PCNA、生肌因子基因MyoD和TGF-β信号通路中TGF-β、Smad2和Smad3的表达的影响。【结果】在倒置显微镜下观察,传代培养12 h鸭骨骼肌细胞一部分未贴壁呈圆形,一部分贴壁呈梭形。24 h后细胞全部贴壁,细胞略有变长。2 d后细胞继续增多,且呈长梭形。3 d后细胞数目增加,个别细胞融合。4 d后细胞数目进一步增加,细胞变粗,个别细胞融合。5 d后有少量细胞开始分化,细胞进一步融合。Pax7免疫荧光染色分析显示,95%以上的细胞中Pax7呈阳性表达;CCK-8检测细胞增殖分析表明,不同浓度的Follistatin处理鸭骨骼肌卫星细胞后,各处理组细胞增殖均显著高于对照组(P＜0.01),且10 ng·mL^-1 Follistatin处理鸭骨骼肌卫星细胞增殖效果最明显,为最佳处理浓度;与对照组相比,10 ng·mL^-1 Follistatin处理组的MyoD基因表达量显著下降(P＜0.05),PCNA基因表达量显著升高(P＜0.05),Myf5基因表达量显著升高,TGF-β和Smad2基因表达显著升高(P＜0.05),且Smad3基因表达量极限著升高(P＜0.01);Western blotting检测蛋白表达水平结果表明,与对照组相比,TGF-β、Smad2 和Smad3磷酸化水平也显著升高。【结论】10 ng·mL^-1 Follistatin能显著促进鸭骨骼肌卫星细胞增殖,这一过程可通过TGF-β/Smad信号通路实现。使用最佳Follistatin处理浓度能够显著促进鸭骨骼肌卫星细胞增殖,该研究为鸭骨骼肌生长发育调控机理研究奠定分子基础。     

RseB影响溶藻弧菌感染花鲈的能力

为了研究Rse基因缺失对溶藻弧菌感染花鲈能力的影响，评估了花鲈感染后的LD50、定殖能力和免疫响应，结果显示，溶藻弧菌野生株LD50为2.013×105CFU/ml，RseB缺失溶藻弧菌LD50为5.526×105CFU/ml，RseB缺失溶藻弧菌毒力下降2.75倍；溶藻弧菌主要在花鲈的鳃部、肠道、皮肤定殖，RseB缺失溶藻弧菌定殖肠空泡化程度更低，鳃组织结构的损坏程度更低；分别对野生株与RseB缺失溶藻弧菌感染的花鲈头肾组织进行转录组测序，发现与免疫相关的差异表达基因一共有236个，其中包括了122个显著上调的免疫基因和114个显著下调的免疫基因，这些基因大部分显著富集在Th1和Th2细胞分化、B细胞受体信号通路、T细胞受体信号通路等特异性免疫通路上，部分基因显著富集在与细胞凋亡相关的通路以及与炎症相关的NF-kappa B信号通路中。综上结果表明RseB缺失溶藻弧菌能引起宿主细胞的免疫反应且毒力有所降低。     

含绿色荧光蛋白及trp3iar基因的草菇表达载体的构建

分别用限制性内切酶EcoR I和HindIII酶切质粒pBGgHg,将切下的含双孢蘑菇gpd启动子、EGFP基因和35S终止子的碱基序列连接到含Ap抗性的pBSK II上,再将这一段序列切下连接到含kan抗性的pCAMBIA1300载体上,形成中间质粒载体YH2873。用限制性内切酶HindIII分别酶切质粒YH2873和质粒pDB06,将从pDB06切下的trp3iar基因连接到中间质粒载体YH2873上,得到表达载体pSAGF。中间载体pYH2873经限制性内切酶EcoR I和HindIII酶切,电泳后显示1.3 kb的目的片断和9 kb的载体片断,表达载体pSAGF经限制性内切酶HindIII酶切,电泳后显示4 kb的trp3iar基因的目的片断和10 kb的载体片断,进一步测序证明重组质粒连接正确,成功构建了草菇的表达载体pSAGF。     

含绿色荧光蛋白及trp3iar基因的草菇表达载体的构建

分别用限制性内切酶EcoR I和HindIII酶切质粒pBGgHg,将切下的含双孢蘑菇gpd启动子、EGFP基因和35S终止子的碱基序列连接到含Ap抗性的pBSK II上,再将这一段序列切下连接到含kan抗性的pCAMBIA1300载体上,形成中间质粒载体YH2873。用限制性内切酶HindIII分别酶切质粒YH2873和质粒pDB06,将从pDB06切下的trp3iar基因连接到中间质粒载体YH2873上,得到表达载体pSAGF。中间载体pYH2873经限制性内切酶EcoR I和HindIII酶切,电泳后显示1.3 kb的目的片断和9 kb的载体片断,表达载体pSAGF经限制性内切酶HindIII酶切,电泳后显示4 kb的trp3iar基因的目的片断和10 kb的载体片断,进一步测序证明重组质粒连接正确,成功构建了草菇的表达载体pSAGF。     

匍匐翦股颖接种立枯丝核菌后基因表达变化的转录组学分析

【目的】确定匍匐翦股颖(Agrostis stolonifera)接种立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)后基因种类和表达量在转录水平的变化规律,明确草坪草病原菌侵染响应的关键基因。【方法】匍匐翦股颖生长14 d后采用麦粒培养物接种立枯丝核菌,接种3 d后选取感病叶片和未接种叶片提取RNA,进行转录组高通量测序,然后利用生物信息学分析,用Trinity组装匍匐翦股颖转录组,以组装子为参考,以|log2(fold change)|1,q-value0.005为阈值选取感病和健康匍匐翦股颖叶片转录组的差异表达基因,并用i TAK软件分析其转录因子家族及表达变化,与植物R基因库进行blast分析R蛋白分类、利用Mapman软件分析生物胁迫信号通路相关基因的表达变化。【结果】高通量测序得到125 253 092条高质量待分析reads。经Trinity从头组装后,得到466 761条转录本。过半数的转录本长度为700 bp以上,组装结果 N50=1 100 bp。使用CD-HIT选择334 212条转录本(所有转录本的71.60%)作为Unigene,平均长度573 bp,N50=791 bp。接种后植物比接种前植物基因有7 937个上调表达,1 570个下调表达。上调基因中296个,下调基因有142个都可被定义为转录因子,分布在58个转录因子家族中,其中锌指蛋白包含转录因子C2H2最多,有54个,C3H次之,为22个。差异基因中451个可定义为植物R蛋白表达基因,可分为33类,其中包含NBS-LRR结构域的抗病蛋白、LRR受体蛋白激酶、ABC-2类型的转运蛋白、U-box结构域蛋白激酶和热激蛋白这5类基因变化最显著。差异基因中大量上调表达基因可富集在病原识别、活性氧消除、信号传导、细胞凋亡、病程相关蛋白等生物胁迫相关基因类别,下调基因显著富集在植物生长发育相关类别和通路。q RT-PCR验证了随机挑选差异基因的表达量变化,均与RNA-seq分析结果一致,其中包括12个C2H2转录因子基因,10个C3H转录因子基因,以及12个R蛋白基因。【结论】病原菌侵染后,引起匍匐翦股颖大量基因表达变化,其中转录因子、R蛋白以及抗性相关基因多为上调表达,作用为抑制病原菌扩散,而生长发育相关基因表达下调,这些进程共同使匍匐翦股颖产生对立枯丝核菌的先天基础抗性。