鸭早期胚胎发育相关基因消减文库的构建与分析

动物胚胎发育受到多个基因的表达调控,为探索鸭早期胚胎发育的分子机制,本实验构建了鸭早期胚胎发育相关基因的消减文库,筛选与鸭早期胚胎发育相关的候选基因.采集两个不同时段的鸭(Anas platyrhynchos)胚(6和20 h)分别作为驱动组(driver)和实验组(tester),通过由双链特异性核酸酶(designatedduplexspecific nuclease,DSN)介导的消减杂交方法,构建鸭早期胚胎发育相关基因的消减文库,并进行生物信息学分析.结果表明,在构建好的文库中随机挑选216个阳性克隆进行测序,最终共得到54条有效序列,平均长度为1 084 bp.将这些序列在GenBank中进行BLAST比对,其中44条有同源基因,基因注释(geneontology,GO)显示,这些基因与代谢、建立细胞定位、生物调节等各种生物途径相关,它们在鸭早期胚胎发育过程中的不同方面(如神经系统发育、免疫调节、转录调节等)都发挥着非常重要的作用.这些差异表达基因的分离与鉴定,有助于家禽早期胚胎发育的相关研究.     

稻瘟病菌发育cDNA文库构建与表达序列标签分析*

利用稻瘟病菌(Magnaporthegriesa)连续6个发育时期的材料构建了一个混合cDNA文库。文库滴度,重组率和插入片段长度等质量分析表明,构建的文库包含完整的稻瘟病菌基因,可用于病菌基因表达分析。利用该文库获得了7456条5′端表达序列标签(ESTs)(GenBank收录号:(CK909944￣CK913666和CK928583￣CK932582),生物信息分析表明:EST序列拼接出2975个假定独立转录本(TUTs),冗余度为60.1%;从cDNA文库中筛选出大量的低丰度表达基因,约占TUT总数的79.8%,说明在文库中基因组成类型的复杂性较高;在所有TUTs中,功能未知基因约占85.5%,编码ECM33蛋白和疏水蛋白等病菌致病相关的注释基因高丰度表达,进一步表明该cDNA文库反映了病菌侵染和发育过程中基因表达的状况。     

桃果实铜锌超氧化物歧化酶基因PpCuZnSOD的克隆与分析

从已构建的硬肉桃(Prunus persica L.)双久红果实SSH文库中获得4条铜锌超氧化物歧化酶(CuZnSOD)基因的ESTs,通过blast比对和电子克隆后进行了序列拼接和经RT-PCR方法,获得桃果实铜锌超氧化物歧化酶基因PpCuZnSOD全长cDNA序列(GenBank登录号:JX217743).该基因全长665bp,包含一个459bp的ORF(120bp-578bp),编码152个氨基酸,推测蛋白分子量为15.38kDa,理论等电点为5.60.该基因具有典型的高度保守的Cu2+和Zn2+活化中心及特征信号,其氨基酸序列与其他植物的CuZnSOD具有很高的相似性.生物信息学分析结果表明,该蛋白定位于细胞质中,是非跨膜的非分泌性亲水蛋白.二级结构分析结果表明,该蛋白主要由无规则卷曲和延伸链等蛋白质二级结构元件构成,三维结构预测结果显示,PpCuZnSOD有3个转角环和8个折叠构成桶状的活性中心.系统进化分析结果表明PpCuZnSOD与小金海棠(Malus xiaojinensis)sod2同源关系最近,而与荔枝(Lichi chinensis)、龙眼(Dimocarpus longan)和拟南芥(Arabidopsis trifoliate)等亲缘关系较远.QPCR结果表明,PpCuZnSOD在幼果中表达量最高,雌蕊和雄蕊次之,花瓣和叶片中表达量最少;果实成熟前后,PpCuZnSOD在硬肉芽变桃双久红果实中的表达量显著高于软肉桃川中岛白桃中的表达量,表明该基因可能在维持果实质地和硬度方面有一定作用.本研究结果为进一步研究该基因在桃果实成熟软化中的作用奠定了基础.     

松墨天牛幼虫cDNA文库的构建及EST分析

松墨天牛（Monlchamus alternatus Hope）是林业重大害虫。本研究运用SMART技术构建了松墨天牛幼虫cDNA文库,库容量为1.09×10^6,文库滴度为5.45×10^6 pfu/mL,重组率为97.8%,平均插入片段大小约为1 000 bp,构建的文库质量较好。随机选取1 022个克隆进行测序,获得了1 012条表达序列标签（ESTs）,序列在GenBank中登录号为JZ143720～JZ144731。EST序列经过聚类拼接得到411条非重复单一序列,其中216条序列有功能注释。在216条有功能注释的序列中,有181条（83.80%）参与＂分子功能＂,122条（56.48%）参与＂细胞成分＂,168条参与＂分子生物学过程＂（77.78%）。研究结果为克隆和分析松墨天牛新的功能基因奠定了基础。     

草莓半胱氨酸蛋白酶基因(FaCP)的克隆及表达分析

半胱氨酸蛋白酶作为一种重要的水解蛋白酶,参与植物的许多生理过程.采用RT-PCR和RACE技术从草莓(Fragaria×ananassa)中克隆到半胱氨酸蛋白酶基因FaCP (GenBank登录号:JN979371),该基因cDNA全长1 338 bp,包含一个1 062 bp完整的开放阅读框(ORF),编码354氨基酸.生物信息学序列分析表明,FaCP开放阅读框编码的氨基酸序列与其他植物的CP蛋白同源性较高.Real-time PCR分析发现,FaCP基因在草莓果实、叶、根、茎和花萼中都有表达;在果实成熟过程中FaCP表达量逐渐增加,在粉红果最高,红果中略有下降.在草莓叶片中,随着叶片衰老,FaCP基因表达量增加明显.研究结果表明,FaCP可能参与了调控草莓果实的成熟及叶片衰老.     

草莓果实中BG基因的克隆及功能分析

脱落酸(abscisic acid,ABA)能促进草莓(Fragaria×ananassa)果实的发育成熟,葡萄糖苷酶(β-glucosidase,BG)能通过水解ABA葡萄糖酯(ABA glucose ester,ABA-GE),把非活性的ABA转换成有活性的ABA,因此,BG参与果实发育进程.但是目前还没有遗传学证据来揭示BG对果实发育的作用机理.为了研究BG在果实发育中的作用,本实验以草莓品种甜查理为试材,通过PCR分子克隆的方法分离到3个编码BG的基因FaBG1、FaBG2和FaBG3;首先对3个基因进行生物信息学、时空表达分析,以及测定果实内源ABA含量的变化;其次通过分子调控FaBG3基因的表达量影响果实内源BG的活性,分析草莓果实的生理指标以及与ABA信号路径、色素代谢和细胞壁代谢相关基因的表达水平.实验结果表明,BG蛋白含有一个BglB区域,是能水解其他的复合物的特异区域.随着草莓果实的发育成熟,ABA的含量逐渐升高,FaBG1基因的表达量一直很低,FaBG2的表达量呈总体的下降趋势,只有FaBG3的表达量与ABA含量变化相一致.利用RNA干扰技术调低草莓果实中FaBG3基因的表达量也下调了FaBG1和FaBG2的表达量,同时降低了果实中BG的活性,导致果实中ABA含量、果实色素和可溶性固形物含量降低,提高了果实的硬度等生理指标,与生理指标相关的如色素代谢基因查尔酮合酶(chalcone synthase, CHS)、查尔酮异构酶(chalcone isomerase,CHI)、类黄酮-3-羟化酶(flavonoid-3-hydroxy-lase,F3H)、类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶(UDP Glc-flavonoid 3-O-glucosyl transferase,UFGT)和二氢黄酮醇-4-还原酶(dihydroflavo-nol-4-reductase,DFR),果实软化基因果胶甲酯酶(pectin methylesterase,PE)、伸展蛋白(expansin,EXP)、多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase,PG)和果胶酸裂解酶(pectate lyases,PL),果实香味代谢基因醌氧化还原酶(quinone oxidoreductase,QR)、酰基转移酶(alcohol acyltransferase,AT)和ABA信号路径中的基因抗副球菌素蛋白(pyrabatin resistance,PYR)、ABA不敏感体1(ABA insensitive 1,AB11)、ABI3、ABI4和ABI5的表达量等分子指标也出现了不同程度的变化,最后导致了果实延迟成熟.与此相反,FaBG3基因超表达的草莓果实出现了提前着色成熟的现象.果实生理及分子指标的变化可揭示BG调控草莓果实发育进程的机理.     

玉米混合组织的EST文库的构建和部分EST序列的分析

以CLONTEECH的pDNR-LIB质粒为载体,构建了干旱和盐碱共胁迫48h和相应的无胁迫正常生长条件下耐旱玉米(ZeamaysL.)YQ7-96品系的雌雄分化期(12片叶龄)的混合组织(叶、茎和花器)EST文库。该文库容量>2×105个克隆,覆盖了预计的玉米基因组5万个基因的4倍以上。随机对3168个克隆中插入的cDNA进行测序,获得有效序列2098条,其中,2002个克隆中的cDNA进行了5'端测序,96个克隆中的cDNA的进行了5'和3'两端测序。结果表明,3'端测序的96个克隆的cDNA都含有polyA尾巴;进一步对这2098条组装分析,形成168个重叠群(Contig)和1693个单拷贝EST(Singlet),代表了共计1861条独立基因(Unigene);根据GenBank中的玉米EST数据库和BLASTn分析软件进行核苷酸同源性分析,1731条(93.01%)EST的score值大于或等于100,130条(6.99%)的EST的score值小于100,说明这130条属于新的表达基因的序列,有21条可以定位在玉米的不同染色体上;BLASTx分析表明,2098条EST中,1007条(48%)有功能注释信息,1091条(52%)无功能注释信息。该文库中的EST将会对公共数据库中现存的玉米EST数据起到补充作用。     

番茄茸毛相关基因ShMYB1的克隆与表达分析

番茄茸毛具有多种生物学功能,为了探究番茄中控制茸毛的基因,本研究采用cDNA末端快速扩增技术(rapid amplification of cDNA ends,RACE)从野生种多毛番茄(Solanumhabroc haites)LA1777中,获得了一个与茸毛相关的R2R3 MYB Subgroup 9家族新成员EST241733的全长编码区cDNA序列,命名为ShMYB1。经生物信息学分析,克隆的ShMYB1基因长1350bp,编码338个氨基酸。该基因具有保守的R2R3MYB结构域和Subgroup 9特异motif序列。荧光定量PCR结果表明,ShMYB1基因在番茄叶和花中表达量高,在根、茎、果实中没有表达。在不同发育时期的叶片中表达量差异不大,但是在幼花蕾表达量最高,随花蕾的增大,表达量显著降低。在几个番茄茸毛突变体与对应的野生型中,这个基因表达量存在明显差异。推测该基因与番茄表皮茸毛发生和花发育有关。     

番茄乙烯信号转导相关基因剧EIN3（Le-EIL）的克隆和表达

根据拟南芥（Arabidopsis thaliana)、烟草(Nicotiana tabacum)EIN3基因保守区序列设计简并引物，采用RT—PCR扩增从番茄(Lycopersicon esculentum)果实中得到一个486bp的同源片段。以此片段作为探针，从番茄果实cDNA文库中分离到一个拟南芥EIN3的同源基因的cDNA克隆，命名为Le-EIL。该克隆含有一个1845bp的开放阅读框，编码615个氨基酸。经同源分析，它与烟草TEIL基因的同源性为79％，与拟南芥EIN3,EIL2和EIL3的同源性分别为59％、56％、52％、46％。Le-EIL基因表达与番茄果实的成熟及乙烯生成情况具有较强的相关性。在普通番茄果实的不同成熟时期Le—EIL基因都有表达，并且随着成熟度的增加基因表达有明显的增强，在转色期和粉红期Le-EIL基因的表达最强，在全红期后减弱。在转反义ACS基因的转基因番茄果实中，只有开花后60d的果实中Le-EIL基因有微弱的表达，在其它成熟时期均没有表达。     

小麦成株抗条锈性抑制差减杂交文库构建及表达序列标签分析

以成株期抗条锈小麦(Triticum aestivum)品种兴资9104为材料,依照CLONTECH公司PCR-SelectTMcDNA Subtraction Kit方法构建了小麦成株期条锈菌(Puccinia striiformis)诱导的抑制差减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH)cDNA文库。建库质量分析表明,接头连接效率高,插入片段平均300bp,文库质量较好。对文库中随机挑取的96个阳性克隆进行测序,用CAP3软件聚类拼接,得到unigenes41个。与GenBank已知序列进行Blastx分析表明,所得基因主要涉及植物的信号传导、转录调控、能量与代谢、蛋白质合成与代谢、膜转运、细胞生长分化等。利用RT-PCR对3条基因进行分析,明确其在抗病过程中的表达模式。     

番茄乙烯信号转导相关基因EIN3（Le-EIL）的克隆和表达

摘要：根据拟南芥?穴Arabidopsis thaliana ?雪、烟草?穴Nicotiana tabacum ?雪EIN3基因保守区序列设计简并引物，采用RT-PCR扩增从番茄(Lycopersicon esculentum )果实中得到一个486 bp的同源片段。以此片段作为探针，从番茄果实cDNA文库中分离到一个拟南芥EIN3的同源基因的cDNA克隆,命名为Le-EIL。该克隆含有一个1 845 bp的开放阅读框，编码615个氨基酸。经同源分析，它与烟草TEIL基因的同源性为79%，与拟南芥EIN3、EIL1、EIL2和EIL3的同源性分别为59%、56%、52%、46%。Le-EIL基因表达与番茄果实的成熟及乙烯生成情况具有较强的相关性。在普通番茄果实的不同成熟时期Le-EIL基因都有表达，并且随着成熟度的增加基因表达有明显的增强，在转色期和粉红期Le-EIL基因的表达最强, 在全红期后减弱。在转反义ACS基因的转基因番茄果实中，只有开花后60 d的果实中Le-EIL基因有微弱的表达，在其它成熟时期均没有表达。     

苎麻茎皮EST数据库构建及肌动蛋白解聚因子（ADF）和β-tubulin基因时空表达分析

本研究以封行期的苎麻(Boehmeria nivea(L.)Gaud)的茎皮为材料构建cDNA文库.从文库中随机挑选400个克隆测序获得274条有效序列(GenBank登录号为EH041928～EH041933,EH667190～EH667251,ES584534～ES584595和FG588817-FG588960).生物信息学分析表明:拼接出217个假定独立转录本(TUT),冗余度为20.8%.Blast比对结果获得了91条已知功能基因或具推测功能的基因,其余183个ESTs为未知基因.91条具已知或推测功能的ESTs大致分为9类,其中与细胞壁有关的ESTs占5.5%.对与细胞壁有关基因中的肌动蛋白解聚因子(ADF)和β-tubulin基因进行半定量RT-PCR分析,结果显示这两个基因在4个生长期和5个组织中均有表达,在封行期的茎皮高度表达.提示ADF和β-微管蛋白基因的表达具有时空特异性.     

欧李叶片全长cDNA文库的构建和部分克隆的序列分析

采用SMART技术,构建了欧李(Prunus humilis Bunge)品系T8-1叶片全长cDNA文库,原始文库滴度达6.17×10~7 pfu/mL,库容达3.7×10~7,重组率达95%,平均插入片段大小约为1.2 kb.随机挑取400个单克隆进行5'端测序,共获得364个欧李ESTs.绝大部分ESTs的长度在500～1300 bp之间,平均长度为877 bp,其中具有完整ORF结构的序列有221条,占60.71%.通过与NCBI等非冗余核酸数据库和蛋白质数据库进行比对、查询和注释,获得已知功能基因或具推测功能的基因181个(339个ESTs),相似性较低的未鉴定基因5个(9个ESTs),新基因14个(16个ESTs).     

花生茎全长cDNA文库的构建与分析

为挖掘花生茎中重要的功能基因,了解花生茎生长发育的分子机理,以闽花6号为材料,利用SMART技术成功构建了花生茎不同生育时期混合的全长cDNA文库,并对文库的部分序列进行了测序及分析。结果表明,该文库原始库容为1.25×106cfu·mL-1,重组率达100%,插入片段大小为750~2 000 bp,平均插入片段大小为1 000bp,达到文库质量要求。随机挑选50个单克隆进行5'端测序,共获得50条有效序列。通过与NCBI非冗余蛋白质数据库进行比对和注释,获得已知功能基因或具推测功能的基因29个,未知功能基因9个,新基因12个,其中47个(94%)基因为花生未报道的基因。因此,该文库的构建为克隆和研究花生茎部重要表达基因,从分子水平上揭示花生茎的生长发育规律提供了基础。     

黄秋葵MYB转录因子的鉴定及与果实老化关系分析

黄秋葵(Hibiscus esculentus L.)纤维素和木质素的大量积累极易引起果实老化,而植物MYB转录因子参与纤维素和木质素等生物合成与沉积,在次生细胞壁形成中起着重要的调控作用。为研究MYB转录因子在黄秋葵老化中的作用,从黄秋葵果实转录组测序数据库中筛选得到10条功能注释为MYB基因的片段序列,克隆获得了HeMYB4、HeMYB6、HeMYB26、HeMYB28、HeMYB44、HeMYB46、HeMYB59、HeMYB86、HeMY108和HeMYB113的基因全长,分析其核苷酸及编码氨基酸序列特征,同时进行了亚细胞定位、磷酸化位点、功能域、进化等生物信息学分析。结果显示,10个MYB基因均定位于细胞质膜上,具有丰富的磷酸化位点和功能域,与拟南芥等物种中参与纤维素和木质素合成的MYB蛋白亲缘关系较近。通过实时荧光定量PCR分析黄秋葵MYB基因家族的10个基因在果实发育过程、采后常温贮藏期间的表达,结果发现,HeMYB46、HeMYB86、HeMY108的表达量与纤维素含量呈极显著正相关,推测上述基因在黄秋葵果实衰老过程纤维素合成中起重要作用;HeMYB46、HeMYB59的表达量与木质素含量呈极显著正相关,推测其在木质素合成中起到重要调控作用。本研究结果初步明确了黄秋葵MYB转录因子在黄秋葵老化过程中的作用, 为黄秋葵的生产、分子育种等提供了理论基础。     

扇贝性腺和肠组织表达序列标签的初步识别*

构建了扇贝(Placopecten magellanicus)的性腺和肠组织cDNA文库,并对96个克隆进行部分测序,获得82个表达序列标签(ESTs)序列.序列同源性搜索结果表明,72个EST序列与GenBank中的已知序列具有很高的同源性(e<10-8).其中19个序列属于rRNA基因;53个序列分别属于44个不同的基因.在44个基因中,有36个是编码已知功能的蛋白质基因,8个与未知功能的开放阅读框具同源性(假定蛋白);此外,44个基因全部是首次在扇贝中鉴定的基因;基因的功能分类显示,36个已知功能的基因分别属于基因表达与蛋白质合成、细胞结构、物质运输、代谢、细胞调节和信号传导等6大类.     

桃沙红果实α-甘露糖苷酶基因(α-man)克隆及其在软化过程中的表达分析

α-甘露糖苷酶(α-man)是植物体内N聚糖加工的关键酶,在控制果实软化和延长货架期方面起重要作用.明确α-man在桃果实软化中的生理功能及其调控机制对进一步阐明桃果实的成熟软化机理具有重要意义.以商业成熟期桃(Prunus persica)沙红果实为材料,采用RT-PCR和RACE相结合的方法,克隆桃果实中α-man基因全长cDNA,并利用实时荧光PCR定量技术,检测了采后乙烯利和1-methylcyclo-propene(1-MCP)处理沙红果实软化过程中α-man基因的表达差异.结果表明:桃果实α-man基因的cDNA全长长3 491 bp,包含一个3 075 bp完整的开放阅读框,编码1 024个氨基酸(Genbank登录号:JX310861),N端含有NXT/S的糖基化位点,属糖基水解酶38家族.实时荧光PCR定量技术检测发现对照果实在贮藏第2天出现α-man的表达高峰;外源乙烯处理α-man基因表达高峰提前ld出现,且峰值显著高于对照果实;而1-MCP处理可使α-man基因的表达高峰延迟1d,且后期α-man基因的表达受到极显著抑制.据此推断桃果实α-man基因可能受乙烯生成和乙烯信号转导途径的调控,参与桃果实的软化过程.     

利用EST序列鉴定葡萄应答外源赤霉素的基因

为了利用NCBI上大量的葡萄(Vitis viniferaL.)EST序列进行葡萄应答外源赤霉素基因的信息挖掘,通过本地化Blast、Blast2go等工具以及其他生物信息学工具和数据库,对NCBI上经过赤霉素(gibberellins,GA)诱导后的葡萄EST序列进行处理,获得了45条仅在赤霉素处理后表达的无冗余EST序列。Blastx注释结果显示,45条序列中有25条序列注释为假定蛋白或未知蛋白(约占55.6%),14条序列无注释信息(约占31.1%),6条序列(13.1%)注释有推定功能,其中包括整合酶蛋白(EE077049)、SPX结构域基因1(EE085000)、丝氨酸羧肽酶类44蛋白(EE091188)、CHY1(EE092187)、假尿苷合酶/转运蛋白(EE106096)、钾离子通道蛋白(EE108944)。Blast2go分析显示,共有29条序列通过基因本体论(GO)注释180个GO号,分属于分子功能(molecula rfunction)、细胞成分(cellular component)、生物过程(biological process)三大类的不同水平。初步推断,在外源赤霉素对葡萄进行处理后,应答基因主要具有结合活性(46.34%)和催化活性(39.02%)两方面的分子功能。其作用空间分布为整个细胞(44.68%)或者细胞器(40.43%)中,并且主要通过参与细胞生理过程(28.57%)和代谢过程(25.71%)等一系列复杂的生理生化反应完成整个应答过程。为进一步研究赤霉素处理后导致葡萄的基因表达情况提供了基本资料。     

牛体外受精胚胎早期发育差异表达基因的筛选及定量检测

卵母细胞成熟和母源型-合子型过渡过程中,存在大量基因的表达差异,使得应用mRNA差异显示(DDRT-PCR)筛选对胚胎发育起关键作用的基因成为可能。为了解牛卵母细胞成熟过程及体外受精胚胎不同发育阶段相关基因mRNA表达规律,本研究以牛生发泡(GV)期卵母细胞、体外受精获得的8细胞期胚胎和囊胚期胚胎为检测对象,利用mRNA差异显示技术筛选这三个时期mRNA表达差异基因,并用实时定量PCR分析差异基因在这三个时期以及体外成熟卵母细胞中的mRNA丰度。结果成功筛选得到5个差异片段,经测序和GenBank数据库比对分析,检索到与这5个片段有高同源性的已知基因,分别为无机焦磷酸1基因(PPA1)、ErbB2互作蛋白基因(ERBB2IP)、350kD中心体相互作用蛋白基因(CEP350)、核糖体蛋白L27a基因(RPL27A)和Ⅱ类主要组织相容复合物下调因子基因(IK),实时定量PCR检测和SPSS统计分析结果表明,PPA1、ERBB2IP和CEP350mRNA表达量随胚胎发育进程呈不同程度的降低趋势,RPL27AmRNA表达量在囊胚期由降低转为升高,IK的转录物含量在囊胚期前呈波动变化,到囊胚期显著降低。本研究结果为进一步了解卵母细胞成熟对后续胚胎发育的影响以及合子基因组激活机制提供了实验依据。