miR-106-363基因簇在脊椎动物中的进化分析

microRNA（miRNA）是一类在真核生物体内广泛表达的非编码小分子RNA,在生物体生长、发育以及疾病发生等过程中都起着极其重要的作用。miR-106-363基因簇是一个高度保守的基因簇,编码miR-106、miR-18、miR-20、miR-19、miR-92和miR-363等6个miRNA。本文通过对miRBase数据库检索以及同源搜索的方法在16种脊椎动物中搜索到了miR-106-363基因簇。该miRNA基因簇在高等脊椎动物中高度保守,稳定存在。系统进化树分析表明,miR-106-363基因簇与miR-17-92基因簇有着共同的祖先,且在进化上miR-17-92基因簇有着更早的起源。     

稻瘟菌无毒基因簇的RAPD标记及其SCAR转化

为克隆稻瘟菌无毒基因簇Avr-Pi1、Avr-Pi2和Avr-Pi4a,以RAPD方法对稻瘟菌(Magnaporthe grisea）菌株FJ81278ZB15、GUY11及其F1后代群体进行扩增，得到2个与该无毒基因簇连锁的分子标记P1414700和P1389420 。对2个特异片段进行克隆和测序，并根据序列分别设计2对特异引物，对菌株FJ81278ZB15、GUY11及其F1后代群体进行扩增，扩增结果P1414700 成功转化为SCAR标记SC1414，而P1389420未能成功转化。对分子标记SC1414、P1389420和报道的RPF1.2与无毒基因簇Avr-Pi1、Avr-Pi2和Avr-Pi4a遗传连锁关系进行了分析，结果SC1414、RPF1.2、P1389420与Avr-Pi2的遗传距离分别为5.8、2.2 和4.4 cM；与Avr-Pi1的遗传距离分别为15.9、7.9和5.7 cM；与Avr-Pi4a的遗传距离分别为20.7、12.7 和10.5 cM。     

抗生素FR-008基因簇上游区域的DNA序列分析

链霉菌FR-008产生一种七烯大环内酯类抗生素FR-008，对真菌具有很高的抗菌活性，并对蚊子幼虫有高毒性（袁德军和周启，1990）。负责合成FR-008的基因簇被定位（Hu et al．，1994），有21个基因（共138kb，GenBank accession number AY310323）被确认参与了抗生素FR-008的生物合成以及调节和外运（Chen et al．，2003）。然而，在FR-008基因簇最左端fscO基因上游的基因是否与FR-008抗生素生物合成相关？为此，本研究对FR-008基因簇上游区域进行了序列测定和分析。     

钝齿棒杆菌精氨酸生物合成相关基因簇argCJBDFR的扩增及序列分析

采用PCR方法扩增钝齿棒杆菌精氨酸生物合成基因簇argCJBDFR,其序列长为6080bp,其中含有argJ、argB、argD、argF和argR5个完整的开放阅读框。序列和结构分析表明这5个结构基因编码的氨基酸序列与谷氨酸棒杆菌的相应基因编码的氨基酸高度同源,同源性分别为92%、95%、96%、97.5%和100%。     

转lux基因簇大肠杆菌在小鼠肠道内定植模型的建立

发光细菌携带的lux基因簇能够利用体内脂肪酸分子和氧化还原反应产生自发荧光。本研究将携带lux基因簇的质粒转化到大肠杆菌(Escherichia coli)DH5α感受态细胞中,测定发光大肠杆菌的生长曲线和荧光光谱等生物学特性;同时,利用活体成像系统(IVIS)检测其生物发光活性,并收集对数生长期的发光大肠杆菌,注射到ICR小鼠(Mus musculus)盲肠内,24 h后检测小鼠肠道内微生物的荧光反应。结果显示,转lux基因簇的大肠杆菌能够产生较强的蓝绿荧光,持续发光16 h以上,且在完成肠道注射后能够观测到发光菌的荧光,表明发光大肠杆菌可在不影响小鼠正常生理活动的条件下完成在肠道内的定植。本研究初步建立了大肠杆菌在小鼠肠道内生存变化的实验模型,为进一步监测致病性大肠杆菌在动物肠道内的活动和致病机制的研究提供了新的实验方法。     

野油菜黄单胞菌8004菌株hrp基因簇侧翼序列大片段缺失突变体的构建及表型分析

野油菜黄单胞菌野油菜致病变种（Xanthomonas campestrispv．campestris，简称Xcc），是一类能在全球范围引起十字花科植物黑腐病的γ变形菌纲细菌。该菌有一个长41．7kb的Hrp致病岛，包含41个开放阅读框（0RF）。Hrp致病岛5’端边界为ISl479插入元件，3’端边界为ISl595插入元件。G＋C含量为62．3％，明显低于全基因组64．9％的G＋C含量。根据基因类型，将该致病岛分为三个区段：位于致病岛中心区的hrp基因簇、及其左侧翼的假定基因区段（HGR）和右侧翼的降解酶类基因区段（EGR）。HGR长7．4kb，注释蛋白编码基因6个，全部为功能未知的假定基因。EGR长9．3kh，注释蛋白编码基因8个，其中6个为降解酶类基因。为了鉴定hrp基因簇侧翼序列的功能，采用标记置换的突变方法，将Xcc 8004的hrp基因簇右侧翼EGR片段缺失。该突变体8004△R对寄主植物的致病力比野生型菌株显著降低，而在非寄主植物辣椒ECW-10R上仍能引起过敏反应。该突变体其它的致病相关生化因子，如胞外多糖产量和胞外酶的活力均未受明显影响。实验结果表明EGR区段的缺失不影响三型分泌系统的正常功能，也不影响该菌在基本培养基上的生长，但使Xcc的致病力明显降低，提示Xcc8004菌株hrp基因簇右侧翼序列中存在与致病相关的基因。     

阉割对金华猪肝脏miR-122和miR-378表达量和膻味性状的影响

microRNA是一种小分子RNA,是细胞内复杂而精确的调控网络的组成部分.为了研究阉割对miR-122和miR-378表达量的影响以及miR-122和miR-378对雄烯酮和粪臭素代谢的调控作用,本研究利用荧光定量PCR检测了miR-122和miR-378在不同生长阶段金华猪(Sus scrofa)公猪肝脏中的表达量变化及其在阉割和非阉割公猪体内表达量的差异,利用高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)检测了金华猪皮下脂肪的粪臭素含量,并预测了调控pre-miR-122和pre-miR-378转录的相关转录因子及miR-122和miR-378与雄烯酮、粪臭素代谢相关基因的靶关系.结果发现,miR-122在胚胎期高表达,随着日龄的增加表达量逐渐下降;miR-378在胚胎期高表达,生长期呈现先增后减的态势.阉割后两者的表达量均较同期非阉割组表达下调.并且阉割后皮下脂肪中粪臭素的含量显著下降(P＜0.01).根据研究结果推测,阉割后激素水平的变化通过相关转录因子影响microRNA的表达,直接或间接影响雄烯酮和粪臭素代谢而实现对公猪膻味性状的调控.而在这个调控网络中,microRNA可能发挥了重要作用,为深入研究公猪膻味性状提供了一个新的思路.     

罗汉果查尔酮合成酶基因的生物信息学分析

查尔酮合成酶（chalcone synthase,CHS）是类黄酮生物合成的关键酶,在植物发育、防止UV损伤、抗病和逆境反应中起着重要作用。本研究通过EST测序,获得了罗汉果查尔酮合成酶基因序列（登录号：GU980155）。为了进一步了解罗汉果查尔酮合成酶基因的特征,我们将其与46种植物的查尔酮合成酶基因的核酸序列和氨基酸序列进行比对和进化分析。结果表明,罗汉果查尔酮合成酶基因的核酸序列和氨基酸序列与其它物种的查尔酮合成酶基因均具较高同源性,编码区相似性约为94%。使用PHYLIP和MEGA4分别构建了邻接树、最大似然树和最大简约树,但经bootstrap检验,最优树未能明确罗汉果查尔酮合成酶基因的系统发育地位。以紫花苜蓿查尔酮合成酶的三维结构为参考,利用同源建模的方法预测了罗汉果查尔酮合成酶的三维结构,发现罗汉果查尔酮合成酶具有保守的活性位点和空间结构。     

Brevibacillus brevis B011次级代谢物中抗青枯菌活性物质的纯化鉴定及生物合成基因簇分析

青枯病是世界上最为严重的植物细菌性病害之一，生物防治是防控其危害的热点研究领域，而分泌抑菌活性物质被认为是生防菌抑制病原菌的主要作用机制。本研究在前期筛选到对青枯菌有良好拮抗活性的短短芽孢杆菌B011(Brevibacillus brevis B011)基础上，采用色谱法分离纯化到抗青枯菌的主要活性物质，通过串联质谱和核磁波谱分析方法鉴定了其结构，并根据B011菌株全基因组序列，预测了活性化合物生物合成相关基因及其合成途径。结果表明，B. brevis B011次生代谢物中抑制青枯菌的主效活性物质为伊短菌素A(edeine A)，次效活性物质为N-乙酰基色胺[N-(2-(1H-indol-3-yl)ethyl)acetamide]。这两种化合物对青枯菌的抑制活性为首次报道。基因簇预测结果表明，B011菌株基因组中存在完整的edeine合成基因簇，共包括17个基因，即ede A～ede Q，且基因簇中的基因结构完整，基因序列高度保守。B011基因组中有多个N-乙酰基色胺的生物合成相关基因，包括17个脱羧酶编码基因和54个乙酰转移酶编码基因，可能分别参与色氨酸脱羧反应和色胺的乙酰基转移反应...     

菌寄生真菌黄蓝状菌(Talaromyces flavus)几丁质酶基因的克隆与生物信息学分析

菌寄生真菌的几丁质酶有很强的降解几丁质能力,在控制植物病害方面起着重要的作用.为克隆和研究菌寄生真菌黄蓝状菌(Talaromyces flavus)几丁质酶基因(tfchi1),本研究根据真菌几丁质酶基因的保守序列设计扩增基因中间片段的简并引物,采用RT-PCR、3'-RACE及5+-TAIL的方法获得了该基因的DNA和mRNA序列(GenBank:GU361769,GU361770).tfchi1长为2 561 bp,具有6个内含子,长度分别为129、78、68、65、53和59 bp,包含1 194bp的ORF,编码一个由397个氨基酸组成的蛋白.推导的tfchi1氨基酸序列以及蛋白质结构生物信息学分析表明,该蛋白具有典型的几丁质酶催化区保守序列SXGGW和DGXDXDWE,属于糖苷水解酶18家族几丁质酶,与柄篮状菌(Talaromyces stipitatus ATCC 10500)几丁质酶(XP_002480365)氨基酸序列同源性为96％,分子量为43.47kD,等电点为4.97.该蛋白无信号肽序列,有15个潜在的N-糖基化位点,Tfchi1的二级结构以无规卷曲和α-螺旋为蛋白的主要结构元件,三级结构中有(α/β)8的圆桶形结构.tfchi1转化毕赤酵母(Pichia pastoris )GS 115,酵母工程菌可分泌具几丁质酶活性的表达产物,重组蛋白的分子量与理论值相符.结果说明,本研究已从T.flavus中正确克隆了1个糖苷水解酶18家族几丁质酶基因.     

刺糖多孢菌高产菌株和野生型菌株多杀菌素生物合成基因簇(spn)在发酵过程中的表达分析

多杀菌素(spinosad)作为一种高效、低毒生物杀虫剂,已在农药、兽药、卫生用药等领域得到应用。中国关于多杀菌素的研究起步较晚,进展缓慢,目前仍无法实现产业化生产。本研究旨在分析刺糖多孢菌(Saccharopolyspora spinosa)高产菌株ASAGF73与野生型菌株ATCC49460在发酵过程中多杀菌素合成基因簇(spinosyn biosynthetic gene cluster,spn)的表达变化及差异,初步判断影响多杀菌素合成的关键限速步骤。生物信息学分析表明,spn基因簇含有9个转录子,分别在各转录子中设计引物,进行RTPCR检测其表达情况。结果显示,突变株ASAGF73中多杀菌素的产量提高可能与spn基因簇中部分基因的高表达有关,其中编码聚酮合酶(polyketide synthase,PKS)的基因和参与大环内联桥形成的基因表达量远高于野生型菌株的。在ASAGF73中编码鼠李糖转移酶的spn G基因在发酵前期过量表达,而在后期大量合成多杀菌素时表达减弱,有可能成为多杀菌素合成的限速步骤。本研究初步阐明能够提高多杀菌素产量的分子机制,为构建多杀菌素高产基因工程菌提供参考。     

不同植物LDOX/ANS基因的生物信息学分析

花青素是一类重要的植物次生代谢产物。本文采用生物信息学的方法对已在GenBank上登录的拟南芥、西洋梨、苹果、桃、葡萄、芥菜、菊花新品种和水稻等植物的无色花青素双加氧酶/花青素合成酶(LDOX/ANS)基因的核酸及氨基酸序列、组成成分、导肽、信号肽、跨膜结构域、疏水性/亲水性、蛋白质二级结构、三级结构及功能域等进行预测和推断。结果表明,ORF除了桃和菊花新品种为500bp左右之外,其它几种植物都在1070bp左右,分子量均为4kD左右,理论等电点均低于7,说明LDOX/ANS呈酸性。Glu、Leu和Val是这些植物共有的主要氨基酸。核苷酸同源性比对结果显示,拟南芥LDOX/ANS与其它植物LDOX/ANS的同源性较高;8个物种的LDOX/ANS基因被分为两个大类,单子叶植物水稻LDOX/ANS基因被单独分为一类,其它的均聚成一大类。研究还发现这些植物的LDOX/ANSN端不存在导肽和信号肽,无跨膜结构域,肽链表现为亲水性。蛋白质二级结构中最主要的结构元件是α-螺旋和无规则卷曲,包含一个20G-FeⅡOxy功能结构域。通过此次研究,希望为今后深入研究该类酶的功能和结构特征提供依据。     

杜仲EuFLC1基因克隆与生物信息学分析

以杜仲（Eucommia ulmoides Olive）雄花花芽为材料,依靠实验室构建的杜仲转录组库,采用cDNA末端快速扩增法克隆了3＇端包含完整开放阅读框的745bpcDNA序列。经3＇RACE产物和转录组库中5＇端序列拼接,获得全长为872bp的杜仲FLC的cDNA序列,编码86个氨基酸,命名为EuFLC1。生物信息学分析显示：EuFLC1蛋白分子量约为10.005 kD,理论等电点为10.47,为亲水性蛋白;存在3个可能的磷酸化位点、1个可能的核定位信号和1个可能的核输出信号;不存在跨膜螺旋和信号肽;蛋白二级结构中包含2个α螺旋和4个β折叠,无规卷曲连接α螺旋及β折叠;蛋白三级结构同源建模结果表明,EuFLC1蛋白包含2个互相垂直的α螺旋,α螺旋间有2个处于同一平面的β折叠,蛋白的N端和C端为无规卷曲并伸向整体结构的一侧;是含有MEF2_like型MADS-box结构域的MADS-Box基因。Blastp结果中,与EuFLC1同源性较高的序列有：葡萄的floweringlocus C、小粒种咖啡的MADS-box protein FLC subfamily、巨峰葡萄的flowering locus C-like MADS-box protein,因此认为EuFLC1是杜仲FLC基因。系统发育树表明杜仲与同属唇形类植物的小粒咖啡聚为一支,与APGⅢ分类系统的分类结果一致。该基因为首次从第三纪孑遗植物杜仲中克隆到的MADS-Box基因,为研究MADS-Box基因的演化的提供了一个重要材料,为研究杜仲开花时间的分子调控机制奠定了基础。     

几种经济植物UFGT基因的生物信息学分析

本文根据在GenBank中已登录的葡萄、玉米、水稻、草莓、拟南芥和苹果等植物的类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶基因的核苷酸序列和氨基酸序列,应用生物信息学软件预测了其理化性质、疏水性/亲水性、导肽、跨膜结构、卷曲螺旋结构、二级结构、功能结构域及高级结构,并构建了类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶蛋白家族的系统进化树。结果表明这几种植物的UFGT基因核苷酸序列除葡萄存在2个外显子外,其它植物均存在1个外显子。含量最丰富的氨基酸是Leu、Ala、Gly、Val和Ser等,除葡萄、苹果UFGT属于不稳定类蛋白外,其余均属于稳定类蛋白。进一步研究分析表明,这几种植物UFGT蛋白存在明显的疏水区和亲水区、信号肽、跨膜结构以及卷曲螺旋。二级结构组成上比例相似,并且都由α-螺旋、延伸链和无规则卷曲所组成。它们都存在UDPGT、COG1819和MGT等保守域。除了拟南芥外,其它几种植物都能够通过同源建模建立UFGT蛋白的三维结构。进化分析表明,把它们的UFGT基因分成5个类群,其中3个大类群,另外陆地棉和野芭蕉的UFGT基因分别单独成一类。本工作将为深入研究该蛋白在植物花、果实和叶片等器官颜色变化中发挥的功能,开展生物大分子结构模拟以及药物设计提供抛砖引玉的作用。     

苹果丙二烯氧化物合酶MdAOS的克隆和表达分析

丙二烯氧化物合酶（allene oxide synthase,AOS）是茉莉酸合成途径中第一个特异性的酶。本研究从＂嘎啦＂苹果中克隆了一个AOS的基因序列,将其命名为MdAOS,并对其进行了结构和表达分析。MdAOS基因编码区共有1 605 bp碱基,编码531个氨基酸,等电点为4.92,分子量为134.9 kD。MdAOS属于细胞色素P450基因家族的CYP74A亚类,并具有典型的P450成员特征,其编码的蛋白包含4个保守区域,分别为：Heme-Binding结构域、Ⅰ-Helix区、ETLR基序和PEEF基序。MdAOS蛋白的N末端有典型叶绿体信号肽。同源性分析表明MdAOS与碧桃（Amygdalus persica var.persica f.duplex.）AOS基因的同源性很高,且聚类结果也与双子叶植物聚为一类。实时荧光定量PCR分析结果显示,MdAOS在苹果各组织中均有表达且在茎中表达量最高。MdAOS能响应茉莉酸、水杨酸、脱落酸和乙烯的诱导,并在机械伤处理时表达上调。     

绵羊MXD3基因的生物信息学分析

MAX二聚化蛋白3(MAX dimerization protein 3, MXD3)在肿瘤的增殖、凋亡、侵袭和转移过程中起重要作用,广泛存在于多种动物体内。为探究MXD3基因在绵羊体内的功能,运用生物信息学数据库及其软件,分析了该基因及其编码的产物。结果发现,绵羊MXD3基因总共编码了206个氨基酸残基,所编码的蛋白质分子式为C1000H1650N332O315S6,分子质量为23 556.50 KDa,理论等电点pI为9.32,半衰期为30 h,不稳定指数为88.30。通过基本理化性质分析可知,绵羊MXD3主要在细胞核发挥作用,不属于分泌蛋白,不存在信号肽序列,不存在跨膜结构,是亲水性蛋白。该蛋白的二级结构主要是以无规卷曲、α螺旋组成,而三级结构预测结果与二级结构相符。