蛹虫草聚酮合酶基因的多样性分析

以蛹虫草的菌丝体为材料,利用基因组挖掘的方式从蛹虫草基因组中获得其聚酮合酶(Polyketide synthase,PKS)基因,对这些PKS基因进行生物信息学分析以推断它们的功能,并检测它们在不同培养基上的表达情况。结果表明:蛹虫草中含有13个PKS基因(CmPKS 1-13),包括2个非还原型聚酮合酶(Non-reducing PKS,NR-PKS),5个部分还原的聚酮合酶(Partial-reducing PKS,PR-PKS),6个高度还原型聚酮合酶(Highly reducing PKS,HR-PKS);聚类分析显示CmPKS 1、CmPKS 3可能参与链格孢吡喃酮(alternapyrone),CmPKS 4可能参与黄曲霉素,CmPKS 5可能参与美伐他汀,CmPKS 6可能参与分生孢子色素,CmPKS 8可能参与伊快霉素的生物合成,其余PKS与生物合成未知化合物的PKS聚为一支;半定量PCR显示CmPKS 7和CmPKS 9在4种培养基上均强烈表达;CmPKS 3、CmPKS 6在4种培养基上微弱表达;CmPKS 10、CmPKS 11和CmPKS 12只在GL培养基上强烈表达,在其余3种培养基上微弱表达;CmPKS 1和CmPKS 4只在GL培养上微弱表达,CmPKS 8仅在GS培养基上微弱表达;CmPKS 2、CmPKS 5和CmPKS 13在检测的培养基中都不表达。本研究为进一步异源表达蛹虫草中的PKS基因及其功能鉴定、具新颖结构聚酮化合物的发掘奠定基础。     

基于中麻黄萌发种子转录组的黄酮类化合物合成途径基因的挖掘

应用新一代高通量测序技术(Illumina Solexa),对中麻黄(Ephedra intermedin)同萌期的种子进行转录组测序,数据重头(denovo)组装后,共获得52 007条Unigene序列,总长为25 043 596 bp。COG功能注释、GO分类及KEGG代谢通路分析后,获得了64 751个GO功能注释,17 701个COG功能注释以及16 942个KEGG注释,并从KEGG通路中找到参与黄酮类化合物合成途径的关键基因片段283个,其中包含了查尔酮合酶基因、细胞色素相关基因和花青素还原酶等基因。中麻黄转录组测序工作的完成,极大地扩充了麻黄的基因资源,为麻黄属植物分子系统进化分析、抗性和药用功能基因的发掘与利用、遗传改良等研究奠定基础。     

盐胁迫下比拉底白刺差异表达基因的转录组分析

[目的]为了挖掘比拉底白刺耐盐相关基因,对其盐胁迫下差异表达基因进行筛选分析。[方法]以比拉底白刺幼苗为材料,用200 mmol·L^-1 NaCl对幼苗处理7 d,并对胁迫处理和对照植株叶片进行转录组测序及生物信息学分析。[结果]有效序列组装共得到应答盐胁迫的168 463条unigenes和196个差异表达基因。通过差异基因GO和KEGG功能聚类,分别获得64个GO功能小类和25条KEGG通路。进一步基因相互作用网络分析发现,转录调控、氧化还原以及抗逆相关基因在比拉底白刺应答盐胁迫中发挥重要作用,其中,筛选到3个重要的节点基因,分别是热激同源蛋白基因、L型凝集素类受体激酶基因和Win类蛋白基因。[结论]本研究获得了盐胁迫下比拉底白刺的差异表达基因及功能注释信息,有助于理解其耐盐的分子机制,为后续开发耐盐分子标记及通过基因编辑改良植物耐盐特性提供了科学依据。     

牡丹花型基因的研究

为研究牡丹花型的分子机理,挖掘调控牡丹雌蕊瓣化的候选基因,揭示牡丹不同花型的分子机理,以牡丹‘黑海撒金’(tree peony ‘HEIHAISAJIN’)和‘璎珞宝珠’(‘YINGLUOBAOZHU’)为材料,采用Illumina Hiseq测序技术进行花瓣的转录组测序,通过序列的拼接、组装和过滤,得到牡丹的转录组;比较‘黑海撒金’和‘璎珞宝珠’中转录本特定基因的表达量,获得差异表达基因;将差异表达基因进行GO功能注释和KEGG代谢通路分类,获得与花发育相关的功能基因。通过de novo的拼接和组装,获得了49 191个unigenes;差异显著性分析得到2 735个差异表达基因(DEGs),其中1 082个为上调基因,1 653个差异表达基因下调。GO功能注释发现,DEGs主要分布在25个功能区,最显著富集的为90 S preribosome。KEGG代谢通路中显著富集的通路有13条,最显著富集的通路为Ribosome。对功能基因进行挖掘和比对,发现与开花相关的ABCDEF模型基因有3个,分别为agamous-like MADS-box protein 65(AGL65), floral homeotic protein APETALA 2(AP2)和EMBRYO SAC DEVELOPMENT ARREST 3(EDA3)。认为利用转录组测序技术,可以分析雌雄蕊发育正常和雌蕊瓣化的不同花型的牡丹花瓣的功能基因。3个ABCDEF模型基因中,AGL65和EDA3为首次在牡丹中发现的花器官发育基因。说明这3个基因很可能是调控牡丹雌蕊瓣化的关键基因,参与牡丹花型的发育。该研究系统地挖掘与花型相关的基因,并发现了新的可能调控牡丹花型基因的成员,不仅为调控牡丹花器官发育挖掘了新的重要功能基因,也为揭示牡丹花型发育的分子机理奠定了重要的基础。     

哈茨木霉天冬氨酸蛋白酶基因SA76的3＇RACE扩增和序列分析

由EST获得全长cDNA对于结构基因组学和功能基因组学都是至关重要的,cDNA末端快速扩增技术RACE是该领域中的重要研究方法.利用BD SMART RACE技术扩增编码分泌天冬氨酸蛋白酶SA76基因的3＇末端,将其与哈茨木霉cDNA文库中的SA76基因的EST序列进行序列拼接,获得2019bp的全长cDNA序列,其开放读码框长1593bp,5＇非编码区266bp,3＇非编码区201bp,编码530个氨基酸,有信号肽.哈茨木霉天冬氨酸蛋白酶基因与玉蜀黍赤霉、粗糙脉孢菌、球毛壳菌天冬氨酸蛋白酶基因的同源性分别为53%, 37%, 36%.利用BD SMART RACE技术首次从哈茨木霉中克隆天冬氨酸蛋白酶基因,为验证SA76基因的功能奠定基础,为进一步研究蛋白酶的作用机制及生物防治功能提供依据.     

油桐种仁cDNA文库的构建及其油体蛋白oleosin基因的生物信息学分析

以木本油料植物油桐为研究对象,通过预实验选择种子成熟过程中脂肪酸转变关键时期,构建油桐种仁cDNA文库,并进行部分测序.初级文库的滴度为1×106pfu·mL-1,重组率为99.7%,插入片段大小为0.5～2.5 kb,平均约1 kb.通过测序获得的功能基因类型主要包括抗性基因、油体蛋白基因、贮藏蛋白基因及种子发育相关基因等,还有大量的未知功能基因和其他基因存在,各类基因的表达丰度不一.着重对首次分离到的油桐油体蛋白oleosin基因序列进行了同源性和蛋白结构预测分析.     

植物中miRNA的研究进展

miRNA是长度约19~25个核苷酸的内源性具有调控功能的非编码单链小RNA分子,可通过识别靶基因的裂解位点,并在转录后水平对靶基因进行裂解,从而对靶基因起负调控,以控制蛋白编码基因的表达,研究表明miRNA在植物的多个生物学过程中发挥重要作用。该研究就miRNA及其靶基因的获得和验证以及在植物中的生物学功能进行总结。     

松材线虫虫体特异表达cDNA文库的构建与分析

松材线虫取食和致病相关基因的鉴定是揭示松材线虫病致病机制的重要研究内容。以松材线虫混合虫体为测试方,线虫卵为驱动方,构建二者差减cDNA文库。文库测序结果经序列拼接、功能注释,共获得松材线虫虫体特异表达的有效EST序列354个,拼接后获得34个重叠群,其中15个重叠群获得明确的功能注释,其中MixC12、MixC25、MixC33分别与过氧化物酶、β-1,4内切葡聚糖酶、锌指家族蛋白有较高的同源性,这些基因被认为与植物线虫的取食和致病性密切相关。RT-PCR分析验证了所获得的差减cDNA的代表性。     

植物多基因转化方法研究进展

近年来,通过转基因技术提高植物的性状、研究基因的功能获得了长足发展,不断出现的多基因转化方法为现代植物基因工程提供了更有效的手段.概述了植物多基因转化的传统方法、双元载体转化法、直接转化法和还处于起步阶段的植物人工染色体法,评论了一些方法在植物多基因转化中的优缺点,探讨了植物多基因转化中存在的植株遗传稳定性和启动子表达稳定性问题.     

美洲黑杨雄性花芽cDNA克隆测序及表达序列标签(ESTs)特性分析

采用SMART技术构建美洲黑杨雄性花芽cDNA文库.随机挑选4 200个克隆进行序列测定,获得原始序列3 092个ESTs,去除插入片段短于150 bp的序列和污染序列后,获得有效ESTs序列3 087个,平均长度515 bp.对聚类后的416个Clusters分别进行单独拼接,得到相应的Contigs和Singletons分别为451和1 104个,并通过与NCBI等核酸数据库进行比对、查询和注释,获得已知功能和未知功能的基因1 015个,无序列相似性的新基因540个.这些数据为进一步研究高等植物花发育提供了一个极有价值的资源.     

林木耐盐碱相关基因与基因工程研究进展

土地盐渍化是一个全球性的资源与生态问题,严重制约当地经济和社会的发展。随着分子生物学的迅速发展,基因工程为林木耐盐碱新品种培育提供了一条新的途径,一批林木耐盐碱相关基因相继被克隆、功能得到定位,并通过遗传转化获得了一些林木耐盐碱转基因株系。文中综述了近10年与林木耐盐碱相关的渗透调节保护基因、功能蛋白基因、调节蛋白基因、抗氧化酶基因等的克隆及其工程应用2方面的研究进展,并对该领域的未来研究重点进行了探讨,以期为相关研究提供参考。     

植物功能基因网络及其应用

功能基因网络既能够衡量基因之间的功能关联关系,也可以预测基因间的直接相互作用,可为未知功能基因的功能注释提供重要信息,本文简要介绍功能基因网络的概念、功能基因关联挖掘的计算方法和实验方法、功能基因网络的分析方法以及在植物和林木中的应用研究进展。随着林木生物信息学大数据的不断增长,功能基因网络将得到更深入的应用。     

超积累型东南景天Sa12F279基因的抗逆表达响应及功能关联分析

[目的]对超积累型东南景天ABC转运蛋白家族成员Sa12F279开展生物信息学分析及表达分析,为探究ABC类转运蛋白在镉、干旱、盐碱等非生物胁迫中的功能提供参考。[方法]通过对超积累型东南景天转录组数据库进行比对分析,获得1个ABC家族成员的基因。通过生物信息学方法分析Sa12F279基因的进化关系、蛋白结构域构成、核心结构域同源比对及在组学数据中相关的互作蛋白分类;借助实时定量PCR技术分析该基因在盐碱、干旱及ABA激素胁迫下根中的表达变化。[结果]通过比对分析获得ABC家族成员Sa12F279基因,该基因的开放阅读框长度为4 497 bp,编码蛋白长度为1 498个氨基酸,相对分子量为167.1 KD,等电点为6.92。进化分析显示:Sa12F279基因与C亚类成员聚为一簇,且在结构域构成上符合ABC家族的保守排布。共表达网络分析显示:Sa12F279与567个基因存在功能上的关联,对这些基因进行功能注释发现,其中39.8%的基因执行代谢相关功能,29.3%的基因与细胞内进程相关,10.2%的基因涉及生物调控,7.1%的基因参与转运活性。对镉胁迫前后转录组数据分析显示,Sa12F2...     

云南干热河谷地区余甘子转录组分析

[目的]对云南干热河谷地区余甘子转录组特征进行描述,旨在为余甘子微卫星标记的开发和功能基因的挖掘提供较全面的背景信息。[方法]采用Illumina Hiseq 4000测序平台对余甘子叶片进行转录组测序,对原始数据进行过滤、de novo组装及聚类去冗余等处理后,再与公共数据库进行比对,对Unigenes进行基本功能注释、CDS预测、TF编码能力预测及R-Gene预测等分析。[结果]本研究共获得10. 52 Gb的Clean reads,Q20、Q30分别为98. 47%、95. 28%。组装并去冗余后获得76 881条Unigenes,平均长度、N50分别为713、1 257 nt。通过与NR、COG、KEGG和Swiss Prot数据库进行比对,44 768条Unigenes获得功能注释。余甘子转录组Unigenes根据COG功能注释信息大致分为25类;按GO功能注释信息划分为生物学过程、细胞组分和分子功能3大类47亚类;参考KEGG注释信息,可归为6大代谢通路、21类代谢途径,其中约3/5为代谢相关通路。根据以上注释结果共检测出42 953个CDS,其余未比对上的Unigenes用ESTScan预测后得到2 058个CDS。同时,预测到56个TF家族以及18种RGene。[结论]本研究获得的余甘子转录组Unigenes序列的组装质量较高、完整性较好、基因丰富、功能多样,极大地扩充了余甘子基因信息库,为今后余甘子乃至叶下珠属植物功能基因挖掘、抗性机理分析、分子标记开发、分子辅助育种等研究提供了重要的基础数据。     

基于转录组分析椰心叶甲啮小蜂复壮和保种种群差异表达基因

为了明确椰心叶甲啮小蜂Tetrastichus brontispae响应种群退化的关键功能基因,通过对比其复壮和保种种群的转录组数据,对差异表达基因进行GO富集分析,并将差异基因在KEGG数据库中进行对比,获得显著性富集的通路注释信息.结果表明:相较于复壮种群,保种种群共有553个差异表达基因,其中206个基因上调表达...     

毛白杨PtCDD基因5′片段的原核表达及功能分析（英文）

根据GenBank中毛白杨钙离子依赖型脱氧核糖核酸酶（PtCDD）基因序列,以毛白杨形成层区域的cDNA为模板,经PCR扩增出该基因上游637 bp的cDNA片段。将该片段与PET-30b（＋）载体连接,构建杨树PtCDD基因片段原核表达载体并进行表达研究,获得大量的PtCDD-（HIS）6融合蛋白。并进一步对该蛋白进行纯化和功能检测。结果表明：PtCDD基因片段能够在大肠杆菌体内表达出具有DNase功能的蛋白,克服了因表达全酶可能强烈降解DNA所带来的不能最终获得表达产物的问题,为今后PtCDD蛋白的抗体制备以及进一步研究奠定了基础。     

毛白杨PtCDD基因5'片段的原核表达及功能分析

根据GenBank中毛白杨钙离子依赖型脱氧核糖核酸酶(PtCDD)基因序列,以毛白杨形成层区域的cDNA为模板,经PCR扩增出该基因上游637 bp的cDNA片段.将该片段与PET-30b( )载体连接,构建杨树PtCDD基因片段原核表达载体并进行表达研究,获得大量的PtCDD-(HIS)6 融合蛋白.并进一步对该蛋白进行纯化和功能检测.结果表明:PtCDD基因片段能够在大肠杆菌体内表达出具有DNase功能的蛋白,克服了因表达全酶可能强烈降解DNA所带来的不能最终获得表达产物的问题,为今后PtCDD蛋白的抗体制备以及进一步研究奠定了基础.     

杨树HSP90基因的克隆及生物信息学分析

【目的】为了揭示热激蛋白90(Heat shock protein 90,HSP90)基因在杨树抗溃疡病中的功能,克隆获得毛白杨HSP90基因的全长序列,以期明确HSP90基因的表达与溃疡病菌侵染间的关系。【方法】采用RT-PCR技术和Gateway克隆的方法,获得了毛白杨的HSP90基因序列,并利用相关软件对该基因编码的蛋白的理化性质、疏水性、结构域、功能及亚细胞定位等进行了生物信息学分析。【结果】毛白杨的HSP90基因序列(NCBI登录号:AGU99972.1)全长为2 100 bp,其中A+T占52.90%,C+G占47.10%,共编码699个氨基酸。毛白杨HSP90基因的生物信息学分析结果显示,该基因编码的蛋白相对分子质量为80.08 kDa,理论等电点为4.96。毛白杨HSP90蛋白主要位于细胞核和细胞质膜中,且在N端含有1个基因保守结构域HATPase_c,可与ATP结合,具有内源ATPase活性,属于HSP90家族,为亲水性蛋白,可能具有离子通道的功能。同时,对毛白杨的HSP90基因进行系统进化分析,发现毛白杨的HSP90基因与毛果杨(gi 539331543)、大豆(gi 358248990和gi 356552478)的亲缘关系较近,而与毛果杨(gi 224124864)的亲缘关系相对较远,说明同一物种的HSP90进化可能有所不同。【结论】首次从毛白杨中成功克隆得到与抗溃疡病相关的HSP90基因,并对其序列和生物学信息进行了分析,为下一步研究HSP90基因在杨树抗溃疡病中的功能奠定基础,也为进一步研究HSP90基因在杨树抗逆胁迫中的生理功能提供了理论支持。     

mRNA差异显示法研究杉木木材形成相关cDNA

利用差异显示法(DDRT-PCR)研究杉木的2个自然变异类型(句容0号及独干杉)木材形成过程中基因表达差异.通过银染后切割回收54个差异条带,经2次扩增和纯化、克隆转化及反向Northern杂交验证后共获得29个阳性克隆.测序后进行比对分析,结果表明:1)Blastn比对(分值＞60)有9个cDNA克隆在GeneBank中找到了相似的功能,分别与核糖体蛋白基因、信号传导功能、泛素蛋白基因、抗性功能、组氨酸磷酸转移蛋白、细胞发生功能及能量代谢相关;2)Blastx比对有12个序列可进行功能推测;3)还有8个cDNA在数据库中未发现匹配信息.这些信息可为杉木木材形成相关基因的分离和克隆提供研究基础.     

Co-rrp基因小干扰RNA载体的构建及烟草中的遗传转化

为研究油茶种子成熟调控蛋白基因的功能,以pCAMBIA1304质粒为载体,根据油茶种子成熟调控蛋白基因的cDNA序列设计了小干扰RNA(Si RNA)序列,构建了油茶种子成熟调控蛋白基因小干扰RNA植物表达载体pCAMBIA1304-si RNA,并借助农杆菌介导叶盘法将pCAMBIA1304-si RNA转化到野生型烟草中,获得了稳定表达的转基因烟草苗。为下一步的油茶种子成熟调控蛋白基因的功能鉴定奠定了基础。