八眉猪DQA基因编码区多态性及生物信息学分析

采用克隆测序的方法对八眉猪DQA基因编码区进行多态性分析,并利用生物信息学方法预测八眉猪DQA基因的理化特性及其编码产物的结构功能。结果显示:八眉猪DQA基因编码255个氨基酸,编码区序列有14个碱基变异,11个氨基酸变异,外显子2区域表现出丰富的多态性。DQA基因编码产物是一种不稳定的水溶性蛋白,二级结构为混合型,三级结构由α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规则卷曲组成。蛋白质功能预测结果显示,信号转导、受体、胁迫应答、免疫应答和生长因子的几率较高。研究结果为八眉猪的抗病分子育种和经济性状相关基因筛选提供理论依据。     

ssc-miR-486靶基因预测及生物信息学分析

通过对ssc-miR-486进行靶基因预测及生物信息学分析,以探索其影响猪脂肪沉积的作用机制。首先利用实时荧光定量PCR技术对脂肪沉积能力相差较大的莱芜猪和大白猪皮下脂肪组织中ssc-miR-486表达情况进行比较研究,然后利用miRBase、Ensembl、NCBI等数据库及miRanda、PITA、RNAhybrid、Cytoscape、JASPAR、Promoter Scan等软件对ssc-miR-486进行生物信息学分析,包括保守性分析、转录因子结合位点预测、靶基因预测、GO富集分析和KEGG信号通路富集分析。结果表明,ssc-miR-486在脂肪沉积能力较强的莱芜猪皮下脂肪组织中发生显著上调。生物信息学分析结果发现,miR-486在各物种间非常保守,ssc-miR-486启动子区域有SREBP1、SREBP2等多个转录因子结合位点,获得的229个靶基因显著富集于脂质代谢、脂质生物合成、细胞代谢等生物学过程及类固醇生物合成、磷脂肌醇代谢、PPAR等信号转导通路中。结果表明,ssc-miR-486参与了猪脂肪沉积或脂肪代谢的调控,为今后研究脂肪沉积提供基础理论支撑。     

菜心Dof基因克隆、生物信息学分析及表达分析

Dof (DNA binding with one finger)是植物特有的转录因子,在调控植物生长发育和代谢过程中发挥着重要作用。为明确Dof具体的生物学功能,本研究以‘油绿501’菜心为材料,采用同源克隆法获得了Dof全长序列,并对其编码蛋白结构、基因表达模式及其互作蛋白的调控网络进行分析。结果表明：菜心BcDof3;1基因全长624 bp,编码207个氨基酸,其N-端含有保守的Dof锌指结构。系统进化树分析表明,BcDof3;1与白菜BrDof3;1和拟南芥AtDof2的同源关系较近。RT-qPCR结果表明,BcDof3;1在菜心根、茎、叶、花和种子中均有表达,尤其在叶和花中的表达水平最高;其表达水平受氮调控。互作蛋白网络分析表明,BcDof3;1可能通过中性转化酶、淀粉酶、酰胺酶等调控碳氮代谢。研究结果为深入研究Dof在菜心生长发育和碳氮代谢中提供了理论参考。     

猪嵴病毒福建株结构蛋白VP 基因的克隆与生物信息学分析

为丰富猪嵴病毒结构的分子流行病学数据,明确福建株猪嵴病毒结构蛋白VP的特征,研究运用RT-PCR方法设计特异性引物,对猪嵴病毒结构蛋白进行分段扩增后进行克隆测序,并将测序结果进行拼接后进行生物信息学分析。结果表明,所扩增福建株猪嵴病毒含有完整的结构蛋白VP,其基因全长为2529 bp,编码有843个氨基酸,理论等电点为5.34,理论分子质量为89.603 kD,不稳定系数为37.71,最大疏水指数为2.522,最小疏水指数为-2.622。其和XX株猪嵴病毒结构蛋白核苷酸同源性最高,仅为86.7%,与swine/S-1-HUN/2007/Hungary株猪嵴病毒结构蛋白核苷酸同源性最低,为83.7%。从遗传进化上看,猪嵴病毒结构蛋白在遗传进化上呈现2个独立的分支,中国猪嵴病毒分离株在2个遗传分支上均有分布。     

苏钟猪FTO基因的mRNA表达、克隆测序及其生物信息学分析

脂肪肥胖相关基因(FTO)在控制食欲和能量消耗方面具有重要作用。为进一步了解猪FTO基因的结构和功能,以苏钟猪为试验对象,利用RT-PCR方法,分析该基因在苏钟猪5种不同组织(肺脏、肝脏、心脏、背膘和背最长肌)RNA水平的表达谱信息;对苏钟猪FTO基因的编码序列(CDS)进行了克隆测序,并用生物信息学方法分析了苏钟猪FTO蛋白的结构和不同物种间的同源性。结果表明,FTO基因在苏钟猪各组织中的mRNA表达丰度表现为:背膘>心脏>肺脏>肝脏>背最长肌,其中背膘中的表达量显著高于其他组织(P<0.05)。苏钟猪FTO的CDS区发现了8个SNPs,分别为G52A、C523T、G628A、A655G、A810G、A886G、G1002A和A1344G。苏钟猪FTO基因编码一个含505个氨基酸的蛋白,理论等电点为5.23,具有亲水性,不存在信号肽,是非分泌型蛋白,与牛、绵羊、狗等物种的亲缘关系最近。FTO的mRNA表达对苏钟猪的皮下脂肪、心脏、肌肉等组织的脂肪沉积有一定影响,其编码序列中丰富的SNPs可成为苏钟猪肉质改良育种中的重要分子标记。     

苦荞糖转运载体FtSWEETs的鉴定与生物信息学分析

植物SWEET转运蛋白是介导糖类进行跨膜运输的重要载体。本研究基于苦荞转录组测序数据库,筛选到34个FtSWEETs基因。基因序列分析发现,苦荞FtSWEETs基因序列长度为533～2 890 bp,编码氨基酸残基为51～327个。聚类分析发现,苦荞FtSWEETs被归为4类,4个属于类型I,9个属于类型Ⅱ,6个属于类型Ⅲ,11个属于类型Ⅳ。蛋白序列分析发现,29个FtSWEETs的最长开放阅读框(MaxORF)编码蛋白具有跨膜结构域。基于苦荞茎的转录组测序分析,共检测到15个FtSWEETs基因在苦荞幼苗茎中表达,包含11个差异表达基因(DEGs)。其中,4个DEGs在出苗后5 d的茎中高表达,随后急剧下降;4个DEGs在出苗后5～15 d的茎中表达量逐渐下降;1个DEG在出苗后10和15 d的茎中高表达,2个DEGs在出苗后15 d的茎中高表达,推测这可能与它们在不同发育阶段发挥特定功能有关。相关性分析发现苦荞FtSWEETs基因间存在多个显著正相关或负相关关系,说明其可能存在协同或功能互补效应。本研究为进一步探索苦荞糖转运的分子调控机制提供了依据。     

沙棘3-磷酸甘油脱氢酶基因生物信息学及表达分析

沙棘果肉和种子组织中均富含生物活性油。3-磷酸甘油脱氢酶(GPD1)是促进油脂合成前体甘油-3-磷酸(G3P)合成的限速酶。本研究对沙棘HrGPD1基因进行生物信息学分析(氨基酸序列,保守域,亚细胞定位等),及其在沙棘不同组织(果肉和种子)中的表达情况。研究发现:HrGPD1开放阅读框为1 143 bp,编码380个氨基酸,无信号肽和跨膜结构域,存在多个磷酸化位点,定位于质体中,蛋白高级结构以α-螺旋为主,该蛋白序列与桑、梅、烟草和拟南芥的GPD表现出较高的序列相似性。qRT-PCR分析发现,HrGPD1基因在沙棘品系‘新俄3号’成熟种子和果肉中的相对表达量分别为0.52和1.35,与二者的含油率高低规律相一致。这为进一步研究HrGPD1基因在沙棘生物活性油合成过程中的作用机理提供科学依据。     

桑葚MaMYB44基因的克隆与生物信息学分析

本研究对桑葚(Morus alba L. cv.‘Cheongil’) MaMYB44转录因子进行了生物信息学等的研究,首先对桑葚中MaMYB44基因进行克隆。通过生物信息学分析,发现MaMYB44基因长度为720 bp,编码239个氨基酸,分子质量为58 215.61 Da,理论等电点5.10;通过分析桑葚蛋白MaMYB44的疏水性可知,其中的氨基酸呈现疏水性;通过桑葚MaMYB44蛋白进行跨膜区分析表明,Ma MYB44所有氨基酸都在细胞膜外,无跨膜结构,所以并不是跨膜蛋白;即使有信号肽结构的存在,但是螺旋结构并不存在;然后构建植物表达载体,获取阳性质粒,亚细胞定位后显示MaMYB44基因定位于细胞核中;进一步RT-qPCR分析得出结果,MaMYB44基因在茎中的表达量最高,其次是果实、叶、根。可初步推测该基因主要在桑葚茎中表达并行使功能。     

小麦细胞分裂素受体基因TaHK1的生物信息学及表达特性分析

细胞分裂素在植物发育和应对盐渍、干旱等非生物胁迫的过程中均扮演着重要的角色。为了研究小麦细胞分裂素受体基因的功能,利用已知的拟南芥细胞分裂素受体基因AHK4(At2g01830)为参考序列,使用同源克隆的方法从小麦基因组中得到同源性最高的基因TRIAE_CS42_4DS_TGACv1_362760_AA1181940(Ensembl Plants),命名为TaHK1。生物信息学分析表明,TaHK1位于小麦4D染色体上,编码的蛋白由996个氨基酸组成,分子质量为109. 70 ku,等电点为5. 71; TaHK1蛋白二级结构由α-螺旋、无规则卷曲、延伸链和β-转角4种构象组成;亚细胞定位预测该蛋白定位于细胞膜的可能性较大,跨膜结构域预测其具有2个跨膜域;蛋白保守结构域分析发现,TaHK1具有典型的细胞分裂素受体的完整结构域,并且含有87个磷酸化位点。表达谱分析显示,TaHK1在根、茎、叶、雄蕊和小穗等各个组织有广泛表达;此外,TaHK1表达量受低磷胁迫和多种病原菌侵染诱导,而受干旱胁迫抑制,推测其在小麦生长发育、抵御干旱胁迫和病原菌侵染过程中可能发挥重要作用。     

高温胁迫对化学感受蛋白在家蚕中肠与脂肪体中基因表达的影响

通过探讨高温胁迫对家蚕化学感受蛋白基因表达水平的影响,为家蚕高温耐受机理的阐明及耐高温品种选育奠定基础,本实验对BmCSPs基因序列进行聚类分析,并通过荧光定量PCR方法对高温胁迫不同时间后BmCSPs在中肠和脂肪体内的表达情况进行检测.实验结果表明,16个BmCSPs基因依据序列相似性主要聚为2个大类,其中BmCSP...     

镉胁迫对桉树(Eucalyptus)保护酶活性及相关基因表达的影响

为了探讨镉胁迫对桉树保护酶活性及相关基因表达的影响,以‘广林9号’桉三月龄幼苗为材料,用0.1 mmol/L、0.2 mmol/L、0.3 mmol/L CdCl_2溶液(分别对应低,中,高浓度)连续灌根处理15 d后,测定叶绿素和丙二醛(MDA)的含量,检测叶组织过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)的酶活性,分析5类共15个保护酶基因的转录变化。高浓度Cd^2+胁迫下桉树叶片叶绿素含量降低,MDA含量明显升高(p<0.05),SOD、POD、GPX和CAT的酶活性均显著降低(p<0.05)。从APX(ascorbate peroxidase)、BPX (class Ⅲ peroxidases)、CPX (catalase peroxidases)、GPX (glutathione peroxidase)和CAT (catalase) 5类基因家族中的每类选出3个基因进行qPCR分析。Cd^2+胁迫下,15个基因中仅有GPX3、CPX1、CPX2和CAT3的转录被抑制,其他11个基因总体表现出转录水平升高的趋势。设对照植株中同种基因的表达水平为1,中浓度Cd^2+处理后BPX3的转录水平升高到13.9,高浓度Cd^2+处理后CAT2的转录水平升高到38.2。结果表明:Cd^2+胁迫引起保护酶基因的转录水平升高,却抑制了酶活性,导致膜脂过氧化加剧。本研究可为桉树重金属抗性生理的研究提供参考。     

油菜素内酯合成和信号转导基因在马铃薯块茎贮藏期间的表达变化及对萌芽的影响

为探明油菜素内酯BR在块茎萌芽中的作用,建立更有效的种薯催芽调控体系,选择了休眠期不同的3个品种,利用q RT-PCR分析与BR合成、信号转导、调控有关的9个基因在贮藏期间及抑芽处理下的表达模式;同时检测BR类似物24-表油菜素内酯(24-e BL)及其与赤霉素GA3对块茎萌芽的影响。结果表明,涉及BR合成的4个基因表达量均随贮藏时间延长升高,短休眠品种升高的时间点早于中、长休眠品种;信号转导及调控基因中BRI1和CYCD3的变化与合成基因相似,BSK和TCH4的表达量则在中、长休眠期品种中保持恒定。抑芽处理在贮藏前期能刺激这些基因的表达升高,但之后都迅速下降并保持低水平。转录因子BZR1在各品种中以及抑芽处理下均没有明显变化。24-e BL利于块茎解除休眠,但不促进芽的伸长生长,与GA3互配效果更佳,单株块茎增重37.92%~98.41%。结论表明,BR合成和信号转导是块茎从休眠向萌芽转变的必经生理过程,它与GA3互配用于催芽更利于种薯萌芽的整齐、健壮并促进块茎形成。     

核盘菌诱导下甘蓝型油菜防御相关基因表达差异分析

菌核病是油菜主要病害, 至今尚未在油菜及相关植物中找到抗性基因。本研究利用qRT-PCR法比较了抗病品种宁RS-1和感病品种APL01在接种核盘菌后0~48 h内11个防御相关基因的表达差异, 以揭示抗病品种宁RS-1的抗病机制。结果表明, 4个基因(PGIP、Cu/ZnSOD、OXO和GLP)在核盘菌诱导前后抗、感品种内表达量均较高, 且抗病品种的表达量显著高于感病品种, 尤其是PGIP基因, 抗病品种宁RS-1在24 h的表达量为诱导前的170.4倍, 而感病品种仅为诱导前的3.5倍, 该时期抗病品种PGIP的表达量为感病品种的1299.4倍;2个基因(LOX2和PDF1.2)在诱导前后抗、感品种内的表达量均较低, 但抗、感品种间表达量差异显著;5个基因(FeSOD、PAL、EDS1、PR1和EIN3)诱导前后抗、感品种内的表达量均较低, 且抗、感品种间的表达量差异不显著。推测抗病品种宁RS-1对菌核病的抗性可能是由于PGIP的上调表达, 抑制了核盘菌PG蛋白对侵染部位油菜组织细胞壁的降解, 从而抑制了油菜菌核病的发生与蔓延。     

马尾松幼苗PmMADS4基因的克隆及表达分析

MADS-box家族基因编码的转录因子,在植物、动物及微生物的发育过程中起着重要调控作用,本研究从马尾松幼苗转录组测序结果中筛选到1条具有完整开放阅读框的MADS-box基因序列,设计特异性引物并克隆获得该基因,通过生物信息学方法分析该基因的序列特征、编码蛋白的理化特性、结构域以及进化关系等,并应用荧光定量PCR技术分析该基因在马尾松幼苗不同组织中的表达活性。结果表明,克隆得到的MADS-box基因开放阅读框为672 bp,命名为Pm MADS4。Pm MADS4编码223个氨基酸,含有MADS保守域和K-box次级保守域。蛋白质理论分子量为24854.15 kD,理论等电点为7.83;其蛋白质结构主要由大量的α-螺旋(58.74%)和大量随机卷曲(31.84%)构成;亚细胞预测该基因主要在细胞核(43.5%)、线粒体(17.4%)、高尔基体(13.0%)和细胞质(13.0%)中发挥生物学作用。系统进化分析显示,Pm MADS4属于MADS-box家族基因中MIKC型的GMADS分支。组织特异性表达分析发现,Pm MADS4在马尾松幼苗的顶芽和茎中高表达,表达量分别是根部的239倍和123倍;在根部、初生叶和针叶中的表达量相对较低,表明Pm MADS4可能广泛参与马尾松幼苗地上部分分生组织的发育过程。本研究结果为Pm MADS4基因在马尾松幼苗生长发育调控方面的深入研究提供了数据基础。     

溃疡病不同抗性杨树SA和JA信号转导相关基因的差异表达分析

为了探讨抗、感病杨树品种受欧美杨细菌性溃疡病菌(Lonsdalea quercina subsp. Populi)诱导后植物激素相关基因的差异表达规律,为阐明杨树抵抗溃疡病菌的防卫反应机制提供试验依据。筛选了12SA和JA信号转导的相关基因,利用实时定量PCR技术分析了抗病树种‘毛白杨’(Populus tomentosa)和感病树种‘中菏1 号’(P. deltoids cv.‘Zhonghe 1’)在接种溃疡病菌后不同时间段（1、3、6、9 天）各基因的表达动态差异。结果显示,在溃疡病菌胁迫下,基因PR1-1、PR1-2、NPR1-1、NPR1-2、TGA1、TGA2、MYC2-1、MYC2-2 在抗病品种中有更高的表达量,尤其是基因PR1-1、MYC2-1、MYC2-2;基因JAZ1、COI1-1、COI1-2 在抗、感品种接种溃疡病菌后的前期皆为普遍下调表达,但在抗病品种中表达量更低;基因JAZ2 在抗、感品种中的表达量变化不大。该研究初步表明,抗病品种‘毛白杨’对溃疡病的抗性是溃疡病菌诱导了基因PR1-1、PR1-2、NPR1-1、NPR1-2、TGA1、TGA2、MYC2-1、MYC2-2 的上调表达以及基因JAZ1、COI1-1、COI1-2的下调表达,开启了SA和JA信号转导通路的结果。     

花生干旱胁迫响应基因的数字表达谱分析

以抗旱性强的花生品种丰花5号为材料,利用Solexa高通量测序技术对15% PEG处理后的花生叶片cDNA文库进行差异基因表达谱分析。结果表明,转录组基因表达表现出高度的不均一性和冗余性,低于10个拷贝的标签占总标签种类的73.1%,但其表达量只占总标签表达量的9.0%。根据已知序列信息鉴定出935个差异表达基因,其中64.5%下调表达。基因功能分析表明,差异表达基因广泛涉及糖、蛋白、核酸和脂类等生物大分子代谢、能量代谢以及次生代谢过程。在花生干旱响应基因表达谱分析中,发现9个类黄酮代谢相关基因在干旱胁迫下显著上调表达,其中4个编码类黄酮合成酶类,3个编码甲基转移酶,2个编码MYB转录因子。通过半定量RT-PCR对花生苯丙氨酸解氨酶基因(AhPAL)表达分析表明,15%PEG干旱胁迫6 h诱导该基因显著表达。推测类黄酮代谢在花生干旱胁迫响应中起重要作用。     

植物类胡萝卜素生物合成相关基因的表达调控及其在植物基因工程中的应用

类胡萝卜素是人类饮食结构中不可缺少的重要成分,具有多种重要的保健功能,尤其是有些类胡萝卜素,如β-胡萝卜素是合成维生素A的前体,具有抗癌和提高免疫力等功效。类胡萝卜素还广泛用于医药和化妆品工业。迄今为止,自然界中发现的大多数类胡萝卜素都是微量的中间产物,很难直接利用。本文概述了高等植物类胡萝卜素生物合成途径、类胡萝卜素生物合成关键酶基因的克隆,如异戊烯焦磷酸异构酶、牻牛儿牻牛儿基焦磷酸合成酶、八氢番茄红素合成酶、八氢番茄红素脱氢酶、ζ-胡萝卜素脱氢酶、!-番茄红素环化酶、ε-番茄红素环化酶,并对这些关键酶基因的功能进行鉴定。以水稻、油菜、马铃薯和番茄为例,阐明了类胡萝卜素合成关键酶基因在植物基因工程中的应用。将黄水仙的Psy和Lcy-b以及噬夏孢欧文氏菌(Eriwiniauredovora)CrtI基因同时转入水稻,水稻种子内胚乳类胡萝卜素含量得到提高。另外,在油菜、马铃薯和番茄中转入与类胡萝卜素合成相关的基因,类胡萝卜素含量也发生不同程度的提高,基因表达水平也发生变化。阐述了通过基因操作技术只能得到极少量的类胡萝卜素,只有进一步弄清类胡萝卜素代谢途径,提高外源基因在植物中的特异表达,才能合成大量类胡萝卜素,使类胡萝卜素遗传操作技术成功运用于作物品质改良。     

甘蓝型油菜脯氨酸合成相关同源基因的进化和差异表达分析

以异源四倍体甘蓝型油菜(Brassica napus)及其二倍体祖先白菜(B.rapa)和甘蓝(B.oleracea)为对象,研究了脯氨酸合成途径关键酶基因P5CS和OAT的进化命运以及各自不同祖先来源的同源基因的差异表达情况。序列比对和进化分析表明,甘蓝型油菜中P5CS基因和OAT基因和其二倍体祖先的相对应基因高度同源;进化上,和二倍体亲本相比甘蓝型油菜P5CS2基因发生了1个拷贝的丢失,而OAT基因没有基因丢失现象;半定量RT-PCR结果表明,甘蓝型油菜中来自二倍体亲本白菜和甘蓝的P5CS2和OAT同源基因在所有检测器官中均表达,没有发生基因沉默;但是它们可能发生了亚功能化,不同祖先来源的2个P5CS2同源基因存在较弱的偏向性表达,不同器官的同源基因表达模式稍有不同;而OAT基因明显偏向于表达来自于甘蓝祖先的同源基因,OAT的2个同源基因的不同器官表达模式基本一致;盐胁迫处理后,来自于甘蓝的BnaC.P5CS1.d表达量显著高于来自于白菜的Bna A.P5CS1.a,表明盐处理条件下甘蓝型油菜偏向性表达BnaC.P5CS1.d。甘蓝型油菜的脯氨酸合成基因Bna A.P5CS1.a、BnaC.P5CS1.d及Bna A.P5CS2.a、BnaC.P5CS2.c的盐诱导表达模式均基本保持了亲本来源基因的特征。以上结果表明,与二倍体祖先相比,甘蓝型油菜中脯氨酸合成基因序列和表达模式均存在高度保守性,这可能说明了脯氨酸积累在进化上对植物的有利性。     

甘蔗ScHAK10基因克隆及表达分析

为探究甘蔗HAK基因家族中ScHAK10基因的功能及干旱环境下的响应机制,利用同源克隆技术（homologous cloning）从新台糖22号中克隆得到ScHAK10基因的完整编码序列,并对其进行生物信息学分析,同时采用q-PCR技术分析基因在不同组织以及在不同干旱阶段的表达情况。结果表明,ScHAK10基因编码区全长为2 433bp,编码810个氨基酸,相对分子量89.83kD,等电点（pI）为8.46,预测其为疏水碱性蛋白;核苷酸同源性分析表明ScHAK10基因与玉米（Zea mays L.）、高粱[Sorghum bicolor （L.） Moench]等其他作物中HAK基因具有高度的同源性;该蛋白具有跨膜结构域,定位在细胞质膜上。蛋白质二级结构分析发现其主要由α螺旋（38.15%）、扩展长链（19.26%）和无规则卷曲（37.16%）组成;蛋白功能预测显示其与阳离子运输通道相关,有较大的概率显示其介入转录、信号传导、免疫应答等生物活动。qPCR表达分析显示,ScHAK10基因在不同部位都有表达,叶片中的表达量最高,其次为茎,根系中的表达量最低。干旱胁迫下ScHAK10基因受到诱导表达,表达水平根据胁迫程度的加深而呈现出先上调后下降的表达趋势,复水后,基因表达量降低。本研究为进一步阐明甘蔗ScHAK10基因的功能及甘蔗耐旱调控相关分子机制奠定了基础。