大豆蚜羧酸酯酶基因AgCarE的克隆、表达及活性分析

【目的】克隆大豆蚜羧酸酯酶基因,了解该酶的分子特性,为研究大豆蚜抗药性机理奠定基础。【方法】利用RT-PCR和RACE技术,克隆了1个大豆蚜羧酸酯酶基因的全长cDNA序列,命名为AgCarE,利用生物信息学软件及网上工具进行序列分析,以pET-21b为载体构建原核表达系统进行表达,并以α-醋酸萘酯溶液为底物进行活性测定。【结果】测序分析表明,羧酸酯酶基因AgCarE（GenBank登录号：JF970181）全长1 946 bp,编码526个氨基酸。羧酸酯酶AgCarE的等电点（pI）为6.08,蛋白活性中心包括3个氨基酸残基（催化三联体）：Ser186、Glu313、His434,5个N-联糖基化位点,具备羧酸酯酶的结构特征,属羧酸酯酶家族（EC: 3.1.1.-）。将该基因编码序列与pET-21b载体重组,经IPTG诱导表达HIS标签融合蛋白、SDS-PAGE分析和Western-blot检测,在大肠杆菌BL21中成功表达约59 kD的AgCarE蛋白,以α-醋酸萘酯为底物,检测表达的羧酸酯酶活性为0.036 mmol/100 μL酶液。【结论】成功克隆、表达了大豆蚜羧酸酯酶蛋白AgCarE,以α-醋酸萘酯为底物,检测表达的羧酸酯酶活性为0.036 mmol/100 μL酶液,有助于进一步了解羧酸酯酶的结构特征及水解作用,为设计研发新型杀虫剂提供可能。     

紫外线胁迫对棉铃虫成虫乙酰胆碱酯酶和羧酸酯酶的影响

为了探讨紫外线胁迫与棉铃虫体内乙酰胆碱酯酶(ACHE)及羧酸酯酶(CarE)活性之间的关系,分析比较了两种酶活性在紫外线照射不同时间(0min,30min,60min,90min)下的变化情况。结果表明:棉铃虫经过紫外线照射不同时间后,体内的AChE活性均有所降低,且在30min时达到显著水平;紫外线照射对棉铃虫体内的CarE活性有一定的抑制作用,紫外线30min、60min和90min CarE活性均显著低于对照。     

羧酸酯酶BioH的克隆表达及其水解活性的定向进化

通过分子克隆手段获得大肠杆菌来源的羧酸酯酶BioH,采用定向进化的方法提高该酶的水解活性以提升其应用价值.通过PCR扩增,从大肠杆菌K12菌株中克隆得到羧酸酯酶BioH基因,目的基因长度为771bp,含256个氨基酸;将其连接到pET30a(+)质粒上并转入BL21(DE3)宿主细胞中,经诱导表达得到所需的目的蛋白,该蛋白分子质量约为28.2ku.野生型的BioH水解对硝基苯丁酸酯(p-NPB)的活性为18U/mg,且该酶具有良好的热稳定性.以p-NPB为底物进行高通量筛选,其水解底物为对硝基苯酚(p-NP),在405nm处有最大吸收峰.挑选出水解活性提高的突变体,并通过2轮定向进化过程,成功筛选到7个水解活性提高的优良突变体,它们的活性分别提高了20%~100%.结构分析表明,突变体的突变位点均分布在远离活性中心的位置.     

羧酸酯酶与棉铃虫对有机磷杀虫剂抗性的关系

以对有机磷杀虫剂敏感的品系(SS) 和抗性的品系(R2) 为试虫材料, 利用生测和生化分析两种方法研究了羧酸酯酶在棉铃虫对有机磷杀虫剂抗性形成中的作用。结果表明: TPP对久效磷、辛硫磷的增效比在R2品系中分别为2.76 和2.46倍, 在SS品系中分别为1.85 和1.48 倍; 两品系羧酸酯酶的Km 和Vm ax之间存在显著的差异, R2 和SS品系羧酸酯酶的米氏常数Km 、Vm ax分别为76.74 μm ol/L、56.29 nm ol/ (m in·m g) 和107.39 μm ol/L、44.40 nm ol/ (m in·m g); 两品系的羧酸酯酶对TPP、久效磷和辛硫磷的抑制反应也不同,三种化合物对SS品系的抑制中量I50分别为39.21,68.80 和0.25 μg/m L, 对R2 品系的I50分别为62.95, 91.05 和0.41 μg/m L。由此认为: 羧酸酯酶解毒代谢活性的增加是棉铃虫对有机磷杀虫剂产生抗性的机理之一。     

稻褐飞虱羧酸酯酶基因的克隆与表达

以稻褐飞虱的cDNA为模板,进行PCR扩增,获得约1 900 bp的DNA片段.通过T-A克隆,将PCR产物插入pMD18-T载体中.再以此重组载体为模板,以羧酸酯酶成熟蛋白基因(cae-M)的特异性引物进行PCR扩增.将cae-M扩增产物和pET28a分别用EcoRⅠ和HindⅢ双酶切,酶切产物纯化后在T4连接酶作用连接成重组表达载体pET28a-cae-M.将pET28a-cae-M转化BL21(DE3),经IPTG诱导和SDS-PAGE分析,可见约62 kD外源蛋白带.蛋白质印迹分析表明,该外源蛋白与6×His融合表达.     

蛇龙珠等酿酒葡萄品种羧酸酯酶基因片段的SNP分析

[目的]利用单核苷酸多态笥(SNP)分析蛇龙珠等酿酒葡萄的单核苷酸多态性及遗传亲缘关系,为今后研究酿酒葡萄的抗性机制以及培育抗病性葡萄提供参考。[方法]以酿酒葡蛇龙珠8个新株系(E01~E08)、品丽珠、赤霞珠为材料,以欧亚种黑比诺为对照,对羧酸酯酶基因(CXEs)片段进行克隆和序列分析,研究蛇龙珠等酿酒葡萄之间的遗传差异。[结果]序列对比显示,该基因片段在编码区和非编码区均存在不同程度的碱基替换。11份葡萄材料的基因片段共发现87个多态性位点,平均74 bp左右的序列长度上能够检测到一个SNP位点,核苷酸多样度(Pi)0.050 76±0.011 49,单倍型多样度(Hd)1.000±0.039,表现出丰富的遗传多样性。3种中性检验方法比较序列变异模式,结果符合中性生化模型。通过聚类分析可将蛇龙珠E02、E03聚为一类,E07、E08聚为一类,其遗传距离和地理距离一致。该序列片段存在一些突变,这些突变能将蛇龙珠8个新株系与其他酿酒葡萄品种明显区分。[结论]CXEs基因片段的突变位点可作为遗传标记,利用SNP方法可分析葡萄的遗传多样性和亲缘关系。     

橘小实蝇羧酸酯酶基因BdCAREB1的克隆及其表达模式解析

【目的】在克隆获得橘小实蝇（Bactrocera dorsalis）1条羧酸酯酶基因全长序列的基础上,解析该基因在橘小实蝇不同发育阶段和组织以及经高效氯氰菊酯饲喂后的表达模式。同时结合之前完成的有关橘小实蝇羧酸酯酶生化特性以及增效剂处理研究结果,综合分析橘小实蝇羧酸酯酶对高效氯氰菊酯作用的应激反应,为明确羧酸酯酶对菊酯类杀虫剂的解毒代谢机制奠定基础。【方法】通过同源序列比对的方法,从橘小实蝇转录组数据中筛选出1条羧酸酯酶基因序列片段,利用cDNA末端快速扩增技术（RACE）扩增得到该基因的全长cDNA序列;应用生物信息学分析软件对该基因的开放阅读框、编码的氨基酸序列、分子量等信息进行预测,并基于最大似然法构建该基因与其他昆虫相关基因序列的系统发育树,阐明其分子生物学特征。此外,分别提取橘小实蝇不同发育阶段以及3龄幼虫的中肠、脂肪体、马氏管和气管等组织的RNA,在内参基因稳定性评估筛选的基础上,运用qPCR的方法解析该基因在不同发育阶段和组织间以及药剂处理后的表达模式。【结果】从橘小实蝇转录组数据库中筛选出1条长度为1 028 bp的羧酸酯酶基因片段,通过对5′端和3′端进行RACE扩增分别得到长度为1 073和625 bp的目的片段,经序列拼接和验证后,确定该基因全长为1 872 bp,完整开放阅读框1 710 bp,编码569个氨基酸,推测其蛋白质分子量为63.3 kD,理论等电点6.38。该基因经序列比对命名为BdCAREB1,GenBank登录号为KF539980。基于最大似然法构建的系统发育树显示,该基因编码的蛋白质与双翅目昆虫的羧酸酯酶具有高度的同源性。分析其在不同发育阶段的表达模式发现,BdCAREB1在3龄幼虫期的表达量最高,其次为成虫期,而在卵期的表达量最低。在橘小实蝇3龄幼虫不同组织间的定量分析结果表明,BdCAREB1在脂肪体中表达水平最高,其次在中肠和马氏管的表达水平较低且接近,而在气管的表达量最低。经饲喂0.33 μg?g-1（药剂/饲料）的高效氯氰菊酯后检测BdCAREB1在整虫及组织间的表达情况发现,该基因在幼虫以及脂肪体中的表达量显著上调。【结论】橘小实蝇BdCAREB1的表达具有发育阶段和组织特异性,在幼虫期和脂肪体的表达量最高,并对高效氯氰菊酯处理表现出明显的应激反应,具有可诱导性。结合此前完成的橘小实蝇羧酸酯酶活性测定及增效剂研究结果,分析该基因很可能参与橘小实蝇对高效氯氰菊酯的解毒代谢。     

烟蚜羧酸酯酶和乙酰胆碱酯酶的体躯分布特征

为了探明烟蚜体躯的酶活性分布特征,对烟蚜羧酸酯酶(CarE)和乙酰胆碱酯酶(AChE)的体躯分布进行了研究。结果表明:成虫的头、胸、腹羧酸酯酶的活性分别为19.80%、40.14%和40.78%;3龄若蚜的头、胸、腹羧酸酯酶的活性分别为13.50%、44.50%和42.00%;4龄若蚜的羧酸酯酶的活性分别为17.51%、41.67%和40.82%。成虫、3龄若蚜和4龄若蚜均以头部的活性最低,并且均极显著低于胸部和腹部(p0.01)。成虫、3龄若蚜和4龄若蚜的头部乙酰胆碱酯酶的活性分别占总活性的32.09%、32.00%和32.05%,并且头部活性显著低于胸部和腹部的活性(p0.05)。     

一株耐热菌的产酶研究及其羧酸酯酶基因的克隆

将一株近海温泉耐热菌ZH1的16S rDNA克隆至pUCm-T载体进行测序,测序结果在NCB I上进行BLAST分析,并构建了系统发育树,将该菌株归属为Geobacillus sp.ZH1.在65℃条件下的产酶定性实验结果表明,该菌株产脂肪酶、木聚糖酶和碱性磷酸酶.以菌株ZH1的基因组DNA为模板,使用羧酸酯酶简并引物进行PCR扩增,将目的基因克隆至pUCm-T载体后进行测序,得到了741 bp的DNA片段.BLAST分析显示,目的基因预测编码羧酸酯酶,包含246个氨基酸.     

甘薯茎线虫乙酰胆碱酯酶基因Dd-ace-1全长cDNA的克隆和序列分析

利用反转录聚合酶链式反应,结合快速扩增cDNA末端(RACE)技术,克隆了甘薯茎线虫乙酰胆碱酯酶基因cDNA Dd-ace-1.该cDNA序列5′端存在反式剪接引导序列SL1,全长2196bp,包含1个1908bp的开放阅读框(GenBank登录号EF583059);在推导出的635个氨基酸残基的前体蛋白中,N端的前24个氨基酸残基为信号肽,随后的611个氨基酸残基是成熟的乙酰胆碱酯酶序列,其预测的相对分子质量为70144.12.在一级结构中,形成催化活性中心的3个氨基酸残基(Ser223、Glu360和His483)、胆碱结合位点Trp(106)以及在亚基内形成二硫键的6个半胱氨酸完全保守;在电鳐(Torpedo californica)乙酰胆碱酯酶分子的催化功能域中存在14个保守的芳香族氨基酸残基,其中10个在甘薯茎线虫乙酰胆碱酯酶中完全保守.该酶的氨基酸序列与南方根节线虫(Meloidogyne incognita)、胎生网尾线虫(Dictyocaulus viviparous)和秀丽小杆线虫(Caenorhabditis elegans)ACE-1的同源性为68.6%、67.2%和66.3%.与其他线虫乙酰胆碱酯酶的聚类分析显示,该乙酰胆碱酯酶(Dd-ACE-1)与其他线虫乙酰胆碱酯酶ACE-1同属一个支系.     

中华稻蝗羧酸酯酶家族基因生物信息学及组织表达特异性分析

【目的】对重要农业害虫中华稻蝗（Oxya chinensis）羧酸酯酶（carboxylesterases,Ces）家族基因进行生物信息学分析,并对部分基因的组织表达特性进行研究,为揭示中华稻蝗Ces基因功能及研发新的分子靶标提供依据。【方法】基于中华稻蝗转录组数据库,通过关键词搜索获得Ces基因序列,采用生物信息学方法进行比对拼接、氨基酸序列推导和开放阅读框分析,选择全长序列构建系统发育树,采用在线软件分析中华稻蝗Ces氨基酸序列结构、理化性质、信号肽和N糖基化位点等特征。采用实时定量PCR技术,通过geNorm 与Normfinder 软件分析4个候选内参基因β-肌动蛋白（β-actin）、延长因子（EF1α）、3-磷酸甘油醛脱氢酶（GAPDH）和核糖体蛋白49（RP49）表达稳定性,筛选中华稻蝗5龄若虫不同组织部位最适内参基因并检测10个羧酸酯酶基因在不同组织部位相对表达量。【结果】从中华稻蝗转录组数据库搜索获得Ces基因cDNA片段180个,经筛选获得28个Ces基因全长序列进行生物信息学分析。推导的氨基酸序列与其他昆虫物种的聚类分析结果显示,中华稻蝗28个Ces分布于4个功能簇中,其中A簇直翅目和部分双翅目昆虫α酯酶（20个）、D簇表皮特异酯酶（2个）、E簇β酯酶（4个）和F簇非鳞翅目保幼激素酯酶（2个）。氨基酸序列分析结果显示,中华稻蝗大部分Ces的等电点（pI）均为偏酸性或弱酸性,pI为4.38-6.84,只有3个Ces的pI值偏碱性。中华稻蝗所有的Ces基因都具有N糖基化位点、N端保守的半胱氨酸残基及氧离子洞,信号肽预测结果表明19个Ces具有完整的信号肽;21个Ces具有典型的催化三联体S-E-H,其余7个Ces催化三联体发生了不同的替换。GeNorm与Normfinder分析结果显示,4个候选内参基因稳定性EF1α=RP49＞β-actin＞GAPDH。选择EF1α作为内参基因,RT-qPCR结果显示10个羧酸酯酶基因在7个不同组织部位均有表达,其中OcCesA1、OcCesA6、OcCesA12、OcCesA14、OcCesA18和OcCesA19在中肠和胃盲囊高表达,此外OcCesA6、OcCesA18和OcCesA19还在马氏管高表达,OcCesA2在后肠高表达。OcCesD1在马氏管表达量最高,脂肪体和表皮次之;OcCesE1在胃盲囊表达量最高;OcCesF2在中肠表达量最高。【结论】基于中华稻蝗转录组数据库获得28个全长Ces基因,聚类分析结果显示,这些基因分布于4个功能簇中,其中分布于A簇的基因数目相对较多,且多在中肠、胃盲囊和马氏管等代谢解毒器官中高表达。研究结果为Ces基因功能的深入探索和中华稻蝗Ces基因分子靶标研发提供了依据。     

小菜蛾不同抗性品系杂交后代羧酸酯酶和乙酰胆碱酯酶的活力分析

本文报道小菜蛾抗澳氰菊酯、抗杀虫双品系的正、反杂交后代的羧酸酯酶和乙酰胆碱酯酶活性,并与其亲本及敏感品系的酶活力进行比较.结果表明:后代正反杂交各代羧酸酯酶和乙酰胆碱酯酶之间没有显著差异;抗溴氰菊酯亲本的乙酰胆碱酯酶的活性略低于正反杂交后代的活性,而羧酸酯酶的活性略高于各正反杂交后代的活性.     

寄主植物对南美斑潜蝇羧酸酯酶及乙酰胆碱酯酶活力的影响

比较了取食不同寄主植物的南美斑潜蝇后代羧酸酯酶和乙酰胆碱酯酶的活力,结果表明：寄主植物对南美斑潜蝇羧酸酯酶和乙酰胆碱酯酶活力影响显著,取食不同寄主植物的南美斑潜蝇后代羧酸酯酶和乙酰胆碱酯酶活力差异显著。     

苎麻UDPGDH基因的cDNA克隆及表达分析

【目的】分离苎麻尿苷二磷酸葡萄糖脱氢酶（UDPGDH）基因。【方法】通过简并引物RT- PCR 结合 RACE 技术和半定量RT-PCR。【结果】成功克隆苎麻Boehmeria nivea (Linn.) Gaud.尿苷二磷酸葡萄糖脱氢酶（UDPGDH）基因cDNA序列,序列长1 837 bp,编码一480个氨基酸的蛋白质（GenBank No.EF178294）。半定量RT-PCR分析显示,UDPGDH在苎麻根、皮、茎和叶组织中均有表达,其表达量为茎＞皮＞叶＞根,相对表达量依次为0.7075,0.3051,0.2651,0.1490。【结论】苎麻UDPGDH与其它植物相应序列具有较高同源性,在苎麻茎中有较高的表达。     

枸杞果胶酯酶基因LbPME克隆及表达分析

以宁夏枸杞(Lycium barbarum L.)'宁杞1号'果实为材料,利用RT-PCR技术,克隆出LbPME的全长序列为1152 bp,包含完整的开放阅读框(ORF),编码有384个氨基酸,蛋白质分子量为42.63 ku,理论等电点9.20;LbPME编码的蛋白包含2个可能的N-糖基化结合位点(Asn46和Asn1...     

松材线虫乙酰胆碱酯酶基因Bx-ace-2的克隆和序列分析

利用RT-PCR和RACE技术克隆了一个松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)乙酰胆碱酯酶基因Bx-ace-2,该基因cDNA全长为2 010 bp,有1 878 bp的开放阅读框(ORF),推测其编码的蛋白有625个氨基酸;Bx-ace-2基因组克隆长为2 192 bp,含有7个内含子.氨基酸序列比对和同源性分析显示:松材线虫Bx-ace-2编码的乙酰胆碱酯酶与已报道的秀丽小杆线虫ACE-1、ACE-3和ACE-4型乙酰胆碱酯酶的相似性为28%～31%,而与秀丽小杆线虫ACE-2及甘薯茎线虫、南方根结线虫、大豆胞囊线虫、马铃薯白线虫和胎生网尾线虫的ACE-2型乙酰胆碱酯酶的氨基酸序列相似性为44%～52%.构建的系统进化树也显示:松材线虫乙酰胆碱酯酶与其他线虫的ACE-2型乙酰胆碱酯酶具有相对更近的遗传距离,因此推测该松材线虫乙酰胆碱酯酶也属于ACE-2型.     

编码棉铃虫化学感受蛋白cDNA的克隆及序列分析

 从棉铃虫触角中克隆了一条全长722bp的cDNA序列，命名为CSPHarm。CSPHarm阅读框全长381bp，编码127个氨基酸残基，推导的氨基酸序列具有昆虫化学感受蛋白的典型特征。CSPHarm与已报道的其它昆虫的化学感受蛋白的氨基酸序列有很高的同源性，因此，CSPHarm是一个编码棉铃虫化学感受蛋白的基因。CSPHarm具有强烈的亲水性，但是在第20～30位的氨基酸组成一个亲脂性的结构，这可能是结合亲脂性气味物质的区域。半定量RT-PCR研究结果显示，CSPHarm在棉铃虫头、胸、腹、足、翅和触角等组织中表达量都很高，在不同组织中的表达量没有明显的区别，在卵、幼虫、蛹和成虫体内也都有表达，在卵中表达量相对较低，在成虫体内表达量较高。     

氟化物对家蚕血液羧酸酯酶及全酯酶活性的影响

为了探讨氟化物对家蚕代谢机制的影响,以家蚕耐氟品种T6和氟化物敏感品种734为研究对象,从5龄起蚕开始分别添食50、100、200、400mg/kg NaF溶液浸泡后的新鲜桑叶,检测家蚕血液中羧酸酯酶(CarE),全酯酶活性的变化.结果表明,734、T6添氟组的CarE活性分别是对照组的73％-88％和72％-81％,734两个低浓度添氟组的CarE活性与对照组和两个高浓度添氟组的差异极显著(P＜0.01),T6各处理组之间的差异不显著.734、T6添氟组的全酯酶活性分别是对照组的89％-97％和73％-92％,734各处理组之间的差异不显著,T6对照组的全酯酶活性仅与最高浓度添氟组差异极显著(P＜0.01).说明氟化物对家蚕血液CarE和全酯酶活性具有一定的抑制作用.