茶树脱水素基因(CsDHN)的克隆及表达分析

脱水素(dehydrins,DHNs)是植物胚胎发育后期丰富蛋白(late embriogenesis abundant protein,LEA)中的一类,与低温、干旱以及盐胁迫等多种逆境反应相关.本研究采用cDNA末端快速扩增(rapidamplification of cDNA ends,RACE)技术从茶树(Camellia sinensis)中获得一种茶树脱水素基因CsDHN (GenBank登录号:FJ436978),序列分析显示,该基因cDNA全长960 bp,编码201个氨基酸,推测编码蛋白质分子量约为21kD,等电点为8.3,属于Y3SK2型脱水素.CsDHN基因有2个外显子和1个内含子.生物信息学预测显示,该脱水素蛋白亲水性强、无信号肽和跨膜区,亚细胞定位于细胞质中.表达特性分析表明,CsDHN在逆境及脱落酸(abscisic acid,ABA)诱导下可上调其转录水平,4℃低温处理下表达量可提高4.2倍,而脱水处理能提高93.4倍,高盐处理能提高17.8倍,CsDHN对脱水、高盐胁迫的响应程度优于低温胁迫.CsDHN在茶树各组织器官中都有表达,其中种子中表达量最高,为叶片的11.2倍.研究表明脱水素基因CsDHN可能在茶树防御非生物逆境胁迫和参与茶树种子成熟脱水的活力保护过程起一定作用,为了解茶树抗逆分子机制提供了一定的理论基础.     

西农萨能奶山羊脂联素受体1基因(AdipoR1)cDNA克隆、表达及功能分析

脂联素(adiponectin)具有改善胰岛素敏感性,调节脂肪酸代谢和参与细胞增殖和分化的功能。本研究参考Gen Bank中已收录的牛(Bos taurus)、小鼠(Mus musculus)和人(Homo sapiens)等物种脂联素受体1基因(adiponectin receptor 1,Adipo R1)序列的同源比对结果,设计和合成PCR扩增引物,采用反转录PCR和RACE技术,分离并克隆了西农萨能奶山羊(Capra hircus)Adipo R1的c DNA序列。结果显示,Adipo R1全长2 032 bp(Gen Bank登录号:HQ846828),包括开放阅读框(open reading frame,ORF)1 128 bp,3’非翻译区(untranslated regions,UTR)719 bp和5’UTR 185 bp,该基因编码375个氨基酸。通过氨基酸序列比对发现,山羊与牛、猪(Sus scrofa)、小鼠和人的Adipo R1相似性较高,均在95%以上。蛋白质结构分析表明,其蛋白质的分子量为42.44 k D,等电点为7.19,含7个跨膜结构域,并且整个序列中不含信号肽。组织表达分析显示,该基因在肺中的表达量最高,小肠次之,在心脏中表达量最低,而其余8个组织中Adipo R1m RNA水平变化则比较平缓;奶山羊乳腺组织中Adipo R1表达量分析表明,Adipo R1的表达量在干奶期和泌乳盛期乳腺组织差异显著(P<0.05)。用不同浓度胰岛素(insulin)和催乳素(prolactin)处理奶山羊乳腺上皮细胞,结果发现,用胰岛素处理乳腺上皮细胞后,Adipo R1的表达量下调,在胰岛素浓度为50 nmo/L时效果最明显(P<0.01);用催乳素处理乳腺上皮细胞后,Adipo R1的表达量上升,在浓度为100 mg/m L时作用最明显(P<0.05),表明该基因在奶山羊乳腺上皮细胞中具有一定的调控作用。本研究为进一步揭示Adipo R1基因在奶山羊乳腺组织中的功能提供基础资料。     

光皮桦miR393及其靶基因在低氮胁迫中的表达分析

为探讨光皮桦低氮胁迫中miR393调控机制,以光皮桦(Betula luminifera)G49-3无性系为材料,分为两组处理,低氮组以含0.03 mmol·L~(-1)NO3-的营养液浇灌,对照组以含15 mmol·L~(-1)KNO3的全营养液浇灌,分别处理1、2、4、21 d,另设一组恢复试验组(Re),低氮处理4 d后重新添加全营养液。探讨miR393及其靶基因(TIR1)与(AFB2)在低氮胁迫下的表达响应。应用RT-PCR和RACE技术克隆了Bl TIR1(Gen Bank登录号:KX771075)和Bl AFB2的c DNA序列(Gen Bank登录号:KX771074),其中Bl TIR1序列全长2 387 bp,编码582个氨基酸,Bl AFB2序列全长2 373 bp,编码572个氨基酸;2个基因预测的氨基酸序列中N端具有F-box保守结构域,5个LRR结构域;运用5'-RACE验证了miR393对预测靶基因Bl TIR1和Bl AFB2的剪切作用及靶作用位点,且靶作用位点均在靶基因中从miR393 5'端起与miR393配对的第10和第11位碱基间;采用RT-q PCR分析了miR393与2个靶基因低氮胁迫时的表达模式,结果表明,miR393a相对表达量最高,可能在低氮胁迫中发挥主要调控作用。在根和叶中,miR393a表达水平在低氮处理前期(2、4 d)受到抑制,而后升高,且在恢复试验组中,miR393a均显著上调,且miR393a与靶基因Bl AFB2在叶中呈显著负相关;在茎中,4 d时miR393a显著上调而在恢复试验组中显著下调。miR393及其靶基因Bl TIR1和Bl AFB2在光皮桦低氮胁迫处理中的表达模式暗示其可能在低氮胁迫响应中发挥调控功能。本研究结果对于阐明光皮桦miR393—Bl TIR1/Bl AFBs在低氮胁迫响应中的调控功能,揭示林木应对低氮胁迫的分子基础具有重要理论意义。     

小麦核糖体蛋白S15a基因(TaRPS15a)的克隆及其在多子房株系中的时空表达分析

为研究40S核糖体蛋白S15a(ribosomal protein S15a,RPS15a)在小麦多子房性状形成过程中的功能作用,以小麦(Triticum aestivum)多子房近等基因系构建的多子房性状SSH-cDNA文库中与RPS15a基因同源的EST序列为信息探针,采用RT-PCR技术从小麦多子房株系幼穗中克隆获得了RPS15a基因的cDNA与DNA序列,分析了该基因在近等基因系间的表达差异及其在多子房株系中不同时期幼穗和同一发育时期不同组织中的表达模式.结果表明,小麦RPS15a基因的cDNA序列(GenBank登录号:HM055513)长为413 bp,编码131个氨基酸;DNA序列(GenBank登录号:HM063421)长为642 bp,含有3个外显子和2个内含子.半定量RT-PCR分析显示,该基因在多子房株系2～4mm幼穗中的表达量高于单子房株系幼穗;在多子房株系不同时期幼穗中的表达量随着幼穗的发育呈现上升趋势,8～9 mm时表达量达到最高;该基因广泛存在于幼根、茎顶端、幼叶和幼穗组织中,在茎顶端表达量高于其他组织.研究推测RPS15a基因的表达上调,可能与小麦多子房性状的发生有关.     

基于转录组测序的枇杷五环三萜合成途径差异基因的分析

枇杷(Eriobotrya japonica)叶是中国传统药用植物资源,五环三萜类化合物(pentacyclic triterpenoids)作为枇杷的主要活性成份具有广泛的药理作用和重要的生物活性,同时也是枇杷三萜类物质的主要组成。经细胞悬浮培养产生的五环三萜类化合物含量远高于原植株。本研究以原植株枇杷叶片、愈伤组织(悬浮培养的必经阶段)、2个富含五环三萜类化合物的调控,共4个样品进行了转录组测序,用生物信息学方法进行Unigene的从头测序拼接,蛋白质功能注释,代谢通路分析。结果共获得123 685个Unigene,平均长度为804.44 bp。三萜合成相关途径中,叶片(样本Ⅰ)分别与培养细胞(样本Ⅱ,样本Ⅲ,样本Ⅳ)的基因表达差异较大,愈伤组织阶段(样本Ⅱ)与富含五环三萜类目标产物的不同调控(样本Ⅲ,样本Ⅳ)之间的基因表达模式相近。在三萜骨架形成和修饰代谢途径中,以样本之间差异基因的交集结合已报道的重要基因进行筛选,从整体上分析了枇杷五环三萜类化合物代谢途径中的关键性酶为乙酰辅酶A酰基转移酶(acetyl-CoA acetyltransferase,AACT),鲨烯合成酶(squalene synthase,SQS),鲨烯环氧酶(squalene monooxygenase,SQE),香树素合酶(amyrin synthase,AS),细胞色素P450(cytochrome P450,CYP450),糖基化转移酶(UDP-glycosyltransferase,UGT),这些酶相关基因或不同家族基因成员的表达水平与目标产物的含量有一定相关性,为进一步深入研究此物种三萜合成途径提供理论依据。同时,枇杷愈伤组织阶段五环三萜类化合物合成途径已经大量开启,是枇杷细胞悬浮培养的重要中间阶段。本研究通过Illumina HiSeq 4000平台,首次利用转录组测序技术对枇杷细胞悬浮培养后五环三萜类活性成分富集的遗传基础进行分析,为进一步完善植物体五环三萜类化合物的合成机制提供理论依据,同时也为枇杷细胞悬浮培养生产萜类物质的人工调控提供基础资料。     

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。     

小鼠Gli-similar-1(Glis1)基因新转录本功能分析

Gli-similar-1(Glis1)是一种在小鼠卵母细胞和受精卵一、二细胞期高表达蛋白,在小鼠胚胎发育中起着重要的作用。本实验以小鼠(Mus musculus)肾为材料,克隆小鼠 Glis1 基因,并构建与绿色荧光蛋白融合表达的真核表达载体 pEGFP-C1-Glis1。研究了 Glis1 蛋白的表达和亚细胞定位,并利用 qPCR 检测过表达 Glis1 对 Oct4、Sox2、c-Myc、N-Myc、Klf4、Nanog、Nrgn 和 Tspan18 等基因表达的影响。结果表明,从小鼠肾中成功克隆到 Glis1 的一个新转录本(GenBank 登录号: JQ043365),其第三个核定位信号缺失 4 个氨基酸,C 端结构域缺失 124 个氨基酸,包括富含脯氨酸结构域全部氨基酸序列。Glis1 定位于细胞核,过表达能够显著上调Tspan18。研究结果表明,Glis1 新转录本与现有转录本亚细胞定位结果一致,其在小鼠胚胎发育和小鼠成纤维细胞重编程过程中可能发挥不同的功能。     

大黄鱼MIPS基因克隆及低温胁迫下的表达分析

肌醇-1-磷酸合成酶(myo-inositol-1-phosphate synthase,MIPS)是生物肌醇代谢调节的关键酶之一,为了解MIPS基因与大黄鱼(Larimichthys crocea)低温胁迫应激响应的相关性,本研究通过cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends,RACE)技术克隆了大黄鱼MIPS基因的cDNA全长、进行了序列分析并检测了其在急性和慢性低温胁迫下的表达变化。结果表明,大黄鱼MIPS基因cDNA(Gen Bank登录号:MG760436)全长为2 599 bp,含1个长度为1 659 bp的开放阅读框,预测编码蛋白含553个氨基酸、分子量为60.5 kD。序列比对显示,大黄鱼与其他硬骨鱼类的MIPS氨基酸序列相似性较高(85.5%~88.4%),均含有4个高度保守核心区。系统进化树中大黄鱼MIPS与其他硬骨鱼类MIPS聚为1个大簇,并与红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)MIPS的进化关系最近。慢性低温胁迫中(12℃缓降至6℃),大黄鱼MIPS基因在鳃、皮肤和心脏组织中均呈现先显著上升后显著下降的趋势(P0.05),在8℃时达到峰值表达量,分别为12℃时的13.71、89.50和50.83倍;脑和肌肉中MIPS表达量在整个胁迫过程中持续升高,6℃时表达量比降温前分别升高了99.89和110.17倍;肠、肾、肝、脾中MIPS表达量则无显著变化(P0.05)。急性低温胁迫(由12℃骤降至8℃并持续胁迫4 h)下,MIPS基因在除肠以外的其他组织均出现显著的表达量上调(P0.05),以脑和肌肉中变化最为显著,分别比胁迫前升高了54.53和32.89倍。急性和慢性低温胁迫实验的结果提示,MIPS基因参与了大黄鱼的低温胁迫应激响应,并可能与大黄鱼的低温适应性有关,脑和肌肉是大黄鱼应对低温胁迫调节中的重要组织。该研究结果为研究大黄鱼MIPS基因的功能及研究大黄鱼低温耐受性、选育耐低温品种提供了参考资料。     

小麦品种小偃22干旱诱导基因及其表达分析

利用抑制消减杂交(SSH)技术构建了小麦(Triticum aestivum)品种小偃22干旱胁迫诱导基因表达的SSH-cDNA文库,从文库中随机挑选插入片段大于400 bp的阳性克隆60个进行测序,去除冗余序列和嵌合序列后,获得了31条高质量表达序列标签(EST)序列(GenBank登录号:ES466737～ES466766,ES466799).进一步采用RT-PCR对其中的胚胎形成晚期富集蛋白基因(LEA)和△1-吡咯啉-5-羧基合成酶基因(P5CS)的表达模式进行了分析.结果表明,获得的EST序列中的26条EST序列具有功能已知的同源基因,这些基因多数不仅与植物的非生物胁迫相关,也与植物的生物胁迫反应相关,表明植物在胁迫反应中有明显的交叉适应性,其中与小麦表达序列高度同源的EST占58%.24条EST序列与功能已知蛋白的同源性较高,主要涉及植物的信号传导、能量代谢、转录调控及防卫反应等.表达模式分析表明,LEA家族蛋白D9在土壤绝对含水量达到4.8%时上调表达,在萎蔫后复水2 h时表达量最高,随着复水时间延长表达量降低并趋于稳定;PSCS基因D16在渍水条件下、严重干旱胁迫下均上调表达,而在可维持生长的水分条件下和严重干旱后复水4 h后表达量急剧下降.序列分析表明,LEA蛋白基因D9与PSCS基因D16均是部分同源基因,暂命名为TaLEA-D9和TaP5CS-D16.     

灯盏花乙素(Scu)对猪肾小管上皮细胞(LLC-PK1)细胞热休克蛋白72(HSP72)及凋亡相关基因表达的影响

灯盏花乙素(scutellarin,Scu)具有清热解毒、扩张心脑血管、改善微循环等作用。通过观察不同浓度Scu对猪肾小管上皮细胞(pig kidney proximal tubular,LLC-PK1)热休克蛋白72(heat shock protein72,HSP72)、B细胞淋巴瘤/白血病-2(B-cellymphoma/leukemia-2,Bcl-2)及Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2associated X protein,Bax)表达的影响,探讨灯盏花乙素提高细胞耐热性的可能机制。将培养的LLC-PK1细胞随机分为37℃空白对照(Ⅰ组),42℃单纯热应激1 h(Ⅱ组),以及分别用不同浓度(1×10-5、1×10-6和1×10-7mol/L)Scu处理并42℃热应激1 h组(分别为Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ组),提取各组细胞总RNA和总蛋白,用实时荧光定量PCR和Western blot分别检测HSP72、Bcl-2和Bax基因及蛋白的表达量。结果显示,与Ⅰ组相比,Ⅱ组LLC-PK1细胞HSP72和Bax的mRNA及蛋白表达量显著升高(P0.05),Bcl-2/Bax mRNA和蛋白比值显著降低(P0.05),Bcl-2 mRNA和蛋白表达量并无显著差异(P0.05)。与Ⅱ组相比,Ⅳ和Ⅴ组LLCPK1细胞HSP72 mRNA和蛋白的表达量均显著升高(P0.05),Ⅲ组无显著差异(P0.05);Ⅳ组细胞Bcl-2 mRNA和蛋白表达量均显著升高(P0.05),Ⅲ和Ⅳ组并无显著差异(P0.05);Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ组Bax mRNA和蛋白表达量均显著降低(P0.05);Ⅳ和Ⅴ组Bcl-2/Bax蛋白比值显著升高(P0.05)。研究结果表明,热应激条件下Scu可诱导LLC-PK1细胞HSP72表达,提高Bcl-2/Bax比值。结果提示,Scu可增强细胞的抗热休克作用。本研究丰富了体外培养细胞热应激反应的理论,为在实践中增加细胞抗热休克能力提供了理论依据。     

香菇低温胁迫应答基因的克隆及其表达分析

用RT-PCR和RACE(rapid amplification of cDNA ends)技术相结合，从香菇(Lentinula edodes)苏香菌株中得到了1个与低温胁迫相关的全长2 432 bp的cDNA，该基因含1个1 962 bp的开放式阅读框，基因组序列分析发现该基因有11个内含子。经数据库同源查找及序列比较，发现该基因编码的氨基酸与青霉菌(Penicillium nordicum)的聚酮合酶和酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)的α-氨基己二酸还原酶分别具有30%、22％的同源性和46%、40%的相似性。表达谱分析表明，当低温胁迫的温差为5 ℃时，该基因即开始表达，但mRNA丰度较低；温差达到10 ℃时，mRNA达到最大表达量；低温胁迫处理后，该基因在菌丝转色前的表达丰度低于转色后的丰度。将该基因初步命名为ICS (gene induced under cold stress, GenBank登录号为DQ211659)，并初步推测该基因可能参与了低温胁迫的信号传导，低温胁迫信号在影响氮代谢后进而诱发子实体的形成。     

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。     

甘蔗抗坏血酸过氧化物酶基因(ScAPX)的克隆及表达分析

抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)是清除活性氧(reactive oxygen species,ROS)的重要酶类.本研究对针刺接种黑粉菌(Sporisorium scitamineum)后的抗、感基因型甘蔗(Saccharum officinarum)进行APX活性测定.结果表明,甘蔗接种黑穗病菌48h内,抗病品种(崖城05-179) APX活性显著高于感病品种(柳城03-182) (P＜0.05).借助电子克隆技术,结合RT-PCR方法,从甘蔗中分离到一个APX基因,并命名为ScAPX(GenBank登录号:KJ7565501).生物信息学分析显示,ScAPX基因全长l 171bp,包含一个1 038 bp的完整开放阅读框,编码345个氨基酸.ScAPX编码的蛋白不含信号肽,推测其为非分泌蛋白,定位于线粒体基质和叶绿体基质中的概率分别为91.1％和88.7％.实时荧光定量PCR检测结果显示,ScAPX在甘蔗根、芽、叶、蔗皮和蔗髓中均有表达,为组成型表达基因,表达量在蔗皮中最高,叶中最低,前者是后者的19.7倍;在外源因子处理后0～48 h,ScAPX基因的表达受水杨酸(salicylic acid,SA)、茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)、过氧化氢(hydrogen peroxide,H2O2)、脱落酸(abscisic acid,ABA)、氯化钠(sodium chloride,NaCl)和聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)诱导,SA、MeJA和H2O2处理后的ScAPX 转录本积累量峰值较外源激素(ABA)和环境(NaCl和PEG)胁迫早.前者的ScAPX转录本变化呈现出胁迫初期积累量增加,达到峰值后又逐步下降的特点;在同样的测试时间(处理后24 h)内,ABA、NaCl和PEG处理后ScAPX转录本在达到峰值后未见下降.虽然在外源胁迫下,ScAPX表达量变化存在明显差异,但其表达均表现出正响应上述外源因子对甘蔗的胁迫.本研究为后续深入鉴定该基因的功能与进一步应用提供基础资料.     

黄芩苷对热应激条件下猪近端肾小管(LLC-PK1)细胞凋亡率及B细胞淋巴瘤-2基因(Bcl-2)和Bcl-2相关X蛋白基因(Bax)表达的影响

为探讨不同浓度黄芩苷对热应激条件下猪近端肾小管细胞(pig kidney proximal tubular cells,LLC-PK1)细胞凋亡率及B细胞淋巴瘤/白血病-2基因(B-cellymphoma-2,Bcl-2)和Bcl-2相关X蛋白基因(Bcl-2 associated X protein,Bax)表达的影响,将培养的LLC-PK1细胞随机分为7个组,Ⅰ组为37℃空白对照组,Ⅱ组为42℃单纯热应激1 h组,Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ组分别为用不同浓度黄芩苷(0.01、0.1、1、10和100μg/m L)处理组后42℃热应激1 h组,运用实时荧光定量PCR和Western blot分别检测Bcl-2和Bax基因及蛋白的表达,流式细胞仪(Annexin V-FITC/PI双染法)检测细胞凋亡率。结果表明,与Ⅰ组相比,Ⅱ组能显著诱导LLC-PK1细胞Bcl-2 m RNA的表达(P0.05),极显著诱导细胞Bax m RNA和蛋白的表达(P0.01),能极显著降低细胞Bcl-2和Bax m RNA和蛋白的比值(P0.01),极显著增加细胞凋亡率(P0.01),但对细胞Bcl-2蛋白的表达无显著影响(P0.05)。黄芩苷处理组与Ⅱ组相比,Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ组LLC-PK1细胞Bcl-2 m RNA的表达量均升高,其中Ⅴ组差异极显著(P0.01),Ⅳ及Ⅵ组差异显著(P0.05),Ⅲ及Ⅶ组差异不显著(P0.05),而细胞Bcl-2蛋白的表达量与Ⅱ组相比均差异不显著(P0.05);同样与Ⅱ组相比,黄芩苷处理的各组细胞Bax m RNA及蛋白的表达量均降低,其中Ⅴ及Ⅵ组差异极显著(P0.01),其余各组差异显著(P0.05);除Ⅲ组外,其他各组细胞Bcl-2和Bax m RNA及蛋白的比值与Ⅱ组相比均显著升高(P0.05),其中Ⅴ组细胞Bcl-2和Bax蛋白的比值差异极显著(P0.01);细胞凋亡率仅有Ⅲ组与Ⅱ组相比差异不显著(P0.05),而Ⅴ及Ⅵ组细胞凋亡率极显著低于Ⅱ组(P0.01),其余的Ⅳ和Ⅶ组显著低于Ⅱ组(P0.05)。一定浓度范围内的黄芩苷(0.1~100μg/m L)可能通过下调热应激条件下LLC-PK1细胞Bax的表达,从而提高Bcl-2和Bax的比值,降低细胞的凋亡率,对细胞起到保护作用。本研究从分子水平研究黄芩苷缓解热应激对猪LLC-PK1细胞的损害作用,可为明确其解热机制提供理论基础,并为其在临床上的应用提供有价值的参考资料。     

丝瓜多酚氧化酶PPO基因家族的克隆与表达分析

多酚氧化酶(PPO)是参与酚类物质氧化的主要酶类之一,在果蔬褐变中发挥重要作用。为探究丝瓜中PPO基因家族的功能,以闽丝3号丝瓜为试验材料,通过转录组测序和RT-PCR方法获得了3个丝瓜PPO基因家族的c DNA序列,依次命名为Lc PPO1(Gen Bank登录号为KM506756)、Lc PPO2(Gen Bank登录号为KR819890)和Lc PPO3(Gen Bank登录号为KX092429);Lc PPO1基因全长2 026 bp,包含一个1 794 bp的ORF,编码598个氨基酸;Lc PPO2基因全长2 071 bp,ORF为1 722 bp,编码574个氨基酸;Lc PPO3基因全长2 189 bp,ORF为1 779 bp,编码593个氨基酸;3个基因均无内含子,其编码的蛋白与甜瓜、黄瓜同源蛋白的相似性较高。生物信息学分析表明,3个基因编码的酶蛋白均无信号肽,无跨膜结构域,为亲水性稳定蛋白,Wolf Psort预测其亚细胞定位于叶绿体。Lc PPO具有PPO蛋白的典型特征,分别具有PPO1-DWL、PPO1-KFDV 2个结构域和一个能够结合2个铜离子(Cu A、Cu B)的中央域酪氨酸酶。实时荧光定量PCR分析显示,Lc PPO家族的3个基因在丝瓜根、茎、叶、花和果实中均有表达。在丝瓜采后储藏期间,3个PPO基因初期表达上调,后期表达量受到抑制;在丝瓜鲜切条件下,Lc PPO1和Lc PPO2基因表达量总体呈先上升后下降趋势,Lc PPO3基因鲜切后表达量均低于采后0h。Lc PPO基因家族基因表达、PPO活性、总酚与丝瓜褐变关系密切,其中Lc PPO1、Lc PPO2在普通丝瓜果肉褐变过程中可能发挥着重要作用。本研究结果为进一步揭示丝瓜褐变的发生机理和丝瓜品种遗传改良奠定了一定的理论基础。     

黄芩苷对热应激犊牛睾丸支持细胞胶质细胞源性神经生长因子(GDNF)和干细胞因子(SCF)表达的影响

黄芩苷(baicalin)具有清热镇静、抑菌抗炎等作用,通过不同浓度黄芩苷对热应激下睾丸支持细胞(sertoli cells,SCs)表达胶质细胞源性神经生长因子(glial cell line-derived neurotrophic factor,GDNF)和干细胞因子(stem cell factor,SCF)的影响,探讨黄芩苷是否可以通过提高SCs的耐热性保护细胞,提高SCF与GDNF的表达。采用二步酶消化法分离犊牛(Bos taurus)睾丸组织获得SCs,4 h差速贴壁纯化,分别采用RT-PCR鉴定标志性基因GDNF和SCF的表达,福尔根染色鉴定细胞形态。选用第3代对数生长期的SCs,通过噻唑蓝(methyl thiazoletetrazolium,MTT)筛选黄芩苷安全使用浓度;设对照组(37℃)、42℃单纯热应激组和42℃热应激加黄芩苷(0.1,1,10和20μg/m L)组;用MTT检测细胞存活率,提取各组细胞总RNA和总蛋白,分别用实时荧光定量PCR(Real-time quantitative PCR,q RT-PCR)和酶联免疫吸附测定(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)检测GDNF和SCF m RNA及其蛋白的表达。结果显示,第3代原代细胞生长良好,RT-PCR检测可见GDNF和SCF m RNA表达,福尔根染色显示有卫星核小体存在,表明分离培养的细胞为SCs。对第3代SCs进行热应激处理,与对照组(37℃)比较,42℃单纯热应激组细胞存活率极显著(P<0.01)下降,GDNF和SCF m RNA(P<0.01)与蛋白(P<0.05)的表达也降低。与42℃单纯热应激组比较,用浓度为1μg/m L(P<0.05)和10μg/m L(P<0.01)黄芩苷作用细胞的存活率升高;浓度在0.1~20μg/m L黄芩苷作用的细胞,其GDNF和SCF m RNA的表达量均极显著(P<0.01)高于42℃单纯热应激组,而在黄芩苷浓度为1μg/m L时,SCF(P<0.01)和GDNF(P<0.05)蛋白表达量高于42℃单纯热应激组,并且基因和蛋白的表达量随着黄芩苷浓度的增加呈现先上升后下降的趋势。结果表明,黄芩苷能提高热应激下SCs的存活率以及GDNF和SCF的表达量。本实验从分子水平研究黄芩苷对SCs的抗热作用,为在实践中增强机体抗热休克能力提供了理论依据。     

桂花15-顺式-ζ-胡萝卜素异构酶基因(Z-ISO)的克隆及表达分析

15-顺式-ζ-胡萝卜素异构酶(15-cis-ζ-carotene isomerase,Z-ISO)可以催化9,15,9'-三顺式-ζ-胡萝卜素异构化生成9,9'-二顺式-ζ-胡萝卜素,Z-ISO基因是植物类胡萝卜素代谢途径中最后一个被鉴定的基因.为克隆桂花(Osmanthus fragrans) Z-ISO基因的ORF序列并研究其表达特征,本研究利用已构建的桂花花瓣转录组数据库中Unigene序列信息,结合PCR技术克隆得到桂花Of Z-ISO1(GenBank登录号:KX120175)和Of Z-ISO2(GenBank登录号:KX120176)基因ORF序列.生物信息学分析表明,Of Z-ISO1和OfZ-ISO2基因均含有长为1 107 bp的ORF,编码368个氨基酸残基.Of Z-ISO1和Of Z-ISO2蛋白均含有6个跨膜螺旋区和3个保守的异构酶功能作用所必需的活性位点(H152、H268和D296).Of Z-ISO1和Of-ISO2与玉米(Zea mays)和拟南芥(Arabidopsis thaliana) Z-ISO1氨基酸序列有较高的相似性,系统进化树分析发现,Of Z-ISO1和Of Z-ISO2与芝麻(Sesamum indicum)Z-ISO亲缘关系最近,聚为同一小支.qRT-PCR结果显示,堰虹桂花序发育过程中,OfZ-ISO1基因在花蕾期花序中表达量较低,铃梗期其表达量急剧增加,初开期表达量保持不变,而盛开期表达量显著下降;Of Z-ISO2基因在花蕾期和铃梗期花序中表达量较低,随后表达量逐渐增加,于盛开期表达量达到最高.在桂花不同花色品种中,丹桂品种堰虹桂花色最深、花瓣类胡萝卜、素总量最高,金桂品种金球桂次之,银桂品种玉玲珑花色最浅、花瓣类胡萝卜素总量最低;总体上铃梗期和初开期时玉玲珑Of Z-ISO1和Of Z-ISO2基因的表达量较高,盛开期3个不同花色品种花瓣中OfZ-ISO1和Ofz-ISO2基因的表达量大致相同.本研究结果表明,桂花花序开放过程中Of Z-ISO1和Of Z-ISO2基因的表达水平对其类胡萝卜素的积累十分重要,不同花色品种类胡萝卜素含量与其Of-ISO1和OfZ-ISO2基因表达量并非正相关.研究结果将为全面揭示桂花呈色机制提供理论基础.     

金龙胆草查尔酮合酶基因(CHS)的克隆及其在花期不同组织的表达量分析

查尔酮合酶(chalcone synthase,CHS)是植物类黄酮化合物合成的第一关键酶。为了获得金龙胆草(Conyza blinii Lévl.)CHS基因,本研究采用快速扩增cDNA末端(rapid-amplification of cDNA ends,RACE)技术克隆得到了金龙胆草CHS基因的DNA和cDNA全长序列,并进行生物信息学分析,通过RTPCR检测该基因在花期不同组织部位中的表达情况并检测对应部位的相对花青素含量。结果表明,获得的CHS基因DNA全长2 098 bp,包括2个内含子;cDNA全长为1 692 bp,含有完整开放阅读框(1 197 bp),编码399个氨基酸,包含查尔酮合酶的标志性序列,命名为CbCHS(GenBank登录号:KJ155749)。序列比对结果显示,金龙胆草CbCHS基因与已报道的其它植物的CHS氨基酸序列具有很高相似性(最高为95%)。半定量RT-PCR结果显示,在叶和茎的表达量最高,相对表达量分别达到87.03%和98.33%,表达量之间没有显著差异(P0.05);在根中CbCHS基因表达量最少,相对表达量仅为9.43%,表达量与其余部位具有显著差异(P0.05)。花青素含量也以茎和叶中最高,根中微量,表明CbCHS基因与花青素的蓄积有一定相关性。本研究首次克隆了金龙胆草CbCHS基因的全长DNA及cDNA序列,研究了其在花期不同组织器官中的表达量差异及与花青素的含量关系,为进一步研究CbCHS基因对金龙胆草黄酮含量的影响及其调控机制提供了基础资料。