太子参NF-Y基因家族鉴定及表达分析

核因子Y(NF-Y)是真核生物中一种重要的转录因子.采用生物信息学方法从太子参转录组数据库中鉴定NF-Y蛋白家族成员,通过转录组数据分析各基因在不同组织中的表达水平,研究NF-Y基因对土壤水分及蔗糖信号的响应.通过对3个转录组数据库的检索,确定了太子参NF-Y蛋白家族的3个亚家族,包含9个PhNF-YA成员,10个PhNF-YB成员及5个PhNF-YC成员,发现PhNF-YA4等9个成员在叶中有较高表达,PhNF-YA3在块根皮部及PhNF-YB3和PhNF-YB8在块根木质部中有较高表达.干旱胁迫可显著上调11个成员的表达,2个成员的表达量随土壤水分含量的上升表现出上调的趋势.大部分基因能够响应蔗糖浓度的变化.这些结果暗示了水分、蔗糖等因子可通过影响器官中NF-Y蛋白的表达,改变植物NF-Y蛋白间的相互作用关系,进而调控器官的形态建成及逆境响应.     

玉米YABBY转录因子家族的特征及表达分析

YABBY基因家族是广泛存在于种子植物中的一类转录因子,参与植物的胚胎发育、侧生器官分化与逆境应答等生物学过程。玉米YABBY转录因子家族含有13个成员,其N端均为锌指结构域,C端为螺旋-转角-螺旋结构域。qRT-PCR表明YABBY家族具有明显的组织特异性,除了ZmYAB1不在雌穗表达外,其余成员在生殖器官中的表达量均明显高于营养器官。ZmYAB5、ZmYAB7、ZmYAB9、ZmYAB13基因整体表达水平比较高,而ZmYAB3、ZmYAB4、ZmYAB8基因则几乎不表达。同时对玉米YABBY基因家族逆境应答反应分析发现：在4℃环境中,ZmYAB1、ZmYAB5、ZmYAB13在处理3 h内下调幅度较大,ZmYAB9在处理24 h时表达量上调;在NaCl处理中,整个家族呈现先上调,然后逐渐下调的趋势,在PEG处理中,整个家族表达量下调。在水杨酸处理中,ZmYAB5、ZmYAB13显著上调,ZmYAB1、ZmYAB6、ZmYAB7、ZmYAB9在处理3 h内上调幅度明显,并随后回落;ZmYAB9在处理超过12 h后出现下调。ABA处理中,ZmYAB1、ZmYAB2、ZmYAB6、ZmYAB9有不同程度的上调,ZmYAB7、ZmYAB10在处理超过6 h后出现明显下调趋势,ZmYAB5、ZmYAB13整体为上调的趋势。研究结果为进一步明确该家族成员的功能奠定了基础。     

玉米肌动蛋白解聚因子ZmADF4基因克隆、转录活性及表达分析

【目的】克隆玉米肌动蛋白解聚因子4（ZmADF4）基因,并对其转录活性和表达模式进行分析,为探究玉米ADF家族基因的功能及调控机制提供参考依据,也为玉米抵抗逆境胁迫研究提供潜在的基因资源。【方法】采用同源克隆技术克隆玉米叶片ZmADF4基因,运用生物信息学软件分析其编码蛋白的理化性质、保守结构域及二、三级结构;通过原生质体瞬时转化进行亚细胞定位;利用酵母自激活分析该基因转录活性,下载RNA-Seq数据分析其在不同组织中的表达特性,并利用实时荧光定量PCR检测其在不同逆境胁迫下的表达情况。【结果】从玉米叶片克隆获得的ZmADF4基因,编码区（CDS）长度为420 bp,编码139个氨基酸残基,蛋白分子量为15.855 kD,理论等电点（pI）为7.66,属于亲水性蛋白,具有典型的植物ADF蛋白家族的保守结构域ADF_gelsolin,主要定位于细胞质中。ZmADF4基因不具有转录自激活效应,且在根、茎、叶、花丝、花药、胚、胚乳和果皮等组织中呈差异性表达,在茎、果皮和叶片中表达量较高。ZmADF4基因对高温胁迫、低温胁迫、高盐胁迫、干旱胁迫及脱落酸处理均有响应,其中高温胁迫下,整体呈上调表达趋势,而低温胁迫和脱落酸处理下,整体呈下调表达趋势,干旱和高盐胁迫下则呈先上调再下调表达的趋势。【结论】ZmADF4基因属于ADF基因家族成员,不仅参与玉米茎、果皮和叶片的生长发育调控,还参与低温、高温、干旱、脱落酸、盐胁迫等逆境响应调控。     

4种壳色菲律宾蛤仔在低氧胁迫下的耐受能力比较研究

菲律宾蛤仔Ruditapes philippinarum对环境中溶氧剧烈的波动有较强的适应能力,为了探讨抗氧化酶和热休克蛋白在蛤蛤恣仔的低氧耐受过程中发挥的作用,以对低氧具有不同耐受能力的4种壳色蛤仔(野生蛤仔、斑马蛤、白蛤、白斑马蛤)为研究对象,比较了在1 mg/L的低氧胁迫条件下其抗氧化酶家族基因成员(TPx、CAT、Mn-SOD、Cu/Zn-SOD)和热休克蛋白家族基因成员(HSP40、HSP75、Vps HSP-1、Vps HSP-2)的表达量变化情况。结果表明:在鳃组织中,野生蛤仔的抗氧化酶基因表现出先升高后恢复的趋势,在胁迫后6 h时表达量达到最高值(P0.05),其他3种壳色蛤仔的抗氧化酶基因表现出先降低后恢复的趋势,在胁迫后6 h时表达量达到最低值(P0.05),斑马蛤的TPx基因表达量在胁迫的各个时间点均显著高于其他3种壳色蛤仔(P0.05);在外套膜组织中,4种壳色蛤仔中的抗氧化酶基因均表现出先升高后恢复的趋势,白蛤TPx基因和白斑马蛤CAT基因表达量在胁迫的各个时间点均显著高于其他3种壳色蛤仔(P0.05);在鳃组织中,斑马蛤和白斑马蛤中热休克蛋白家族基因成员表现出先降低后升高再降低的趋势,分别在24 h、6 h时达到最低值(P0.05),野生蛤仔和白蛤中热休克蛋白家族基因成员表现出先升高后降低的趋势,在胁迫6 h时,白蛤热休克蛋白家族基因成员表达量达到最高值(P0.05),胁迫12 h时,野生蛤仔达到最高值(P0.05);在外套膜组织中,白斑马蛤中热休克蛋白家族基因成员表达量出现先降低后升高的趋势,在胁迫6 h时达到最低值(P0.05),而其他3个壳色蛤仔中热休克蛋白家族基因表达量表现出先升高后降低的趋势,在胁迫6 h时野生蛤仔和白蛤热休克蛋白家族基因成员表达量达到最大值(P0.05),12 h时斑马蛤达到最大值(P0.05),且白蛤HSP40基因表达量在胁迫的各个时间点均显著高于其他3种壳色蛤仔(P0.05)。研究表明,斑马蛤和白蛤的TPx基因可能参与其体内黑色素合成的过程,初步证实了不同壳色蛤仔参与色素合成过程的相关基因在其对低氧的耐受过程中能够发挥重要作用。     

柑橘CitCEP基因家族的鉴定及对逆境和激素的响应

【目的】基于全基因组鉴定分析柑橘CEP基因(CitCEPs)家族成员,了解各成员的分类进化关系,研究各基因成员在不同组织中的表达特异性以及对激素和非生物胁迫的响应,为进一步研究CEP基因家族的生物学功能打下基础。【方法】利用BLASTp基于Phytozome数据库鉴定柑橘CEP家族成员,采用GSDS、Prot Scale Tool、EXPASY、CLUSTALX、MEGA6.0、plant CARE、Cello等软件绘制家族成员基因结构图;分析预测蛋白的相对分子质量与等电点等理化性质;构建系统进化树及亚细胞定位预测等,利用实时荧光定量PCR技术(q RT-PCR)检测柑橘CEP基因家族各成员在‘资阳香橙’(‘Citrus junos Ziyang’)不同处理下的瞬时表达情况。【结果】柑橘CEP基因家族由11个成员组成,其中CitCEP10和CitCEP11含1个内含子,其余成员均无内含子;该基因家族成员均含有SPGV/IGH保守结构域序列,其预测蛋白均为亲水性蛋白,亲水性最强的氨基酸其值为3.711,亲水性最弱的氨基酸其值为-2.778;亚细胞定位预测结果显示该基因家族成员位于细胞不同位置,其中CitCEP1、CitCEP2、CitCEP4、CitCEP5、CitCEP6、CitCEP8定位于细胞外,CitCEP3和CitCEP7在细胞外和线粒体中均存在,CitCEP9位于细胞核中,CitCEP10在细胞质膜上,而CitCEP11位于线粒体和细胞核中;聚类分析发现,该家族成员分布于不同的分支中,分别与拟南芥CEP不同成员聚在一起,表明柑橘CEP成员间具有不同生物功能。表达分析显示,CitCEP2主要在茎、叶和子叶中表达,CitCEP3主要在根和子叶中表达,而CitCEP10和CitCEP11主要在果皮中表达,其余成员在上述组织中表达极低或不表达,体现了不同成员间组织特异性的差异。在干旱条件下,CitCEP2表达下调,CitCEP3、CitCEP10和CitCEP11的相对表达量均逐渐上调;而在盐胁迫下,CitCEP2、CitCEP10的响应模式与其所对应的干旱胁迫类似,CitCEP3和CitCEP11则呈现先升后降趋势。在乙烯(ETH)、脱落酸(ABA)处理下,CitCEP2的表达量明显受到抑制,而在茉莉酸甲酯(Me JA)、水杨酸(SA)、生长素(IAA)、赤霉素(GA3)处理下均表现为先上升、后下降的趋势;在6-苄氨基腺嘌呤(6-BA)、IAA、GA3、ABA处理下CitCEP3也表现出类似趋势。CitCEP10在ETH处理下表达量显著上升,在6-BA、SA、ABA处理下表达量呈现先下降后上升趋势,而在Me JA、IAA、GA3处理中无明显规律。CitCEP11在ETH、Me JA、SA、IAA、GA3、ABA处理下表达均呈现下调趋势,与CitCEP3在ETH、SA处理下的表达模式类似。在6-BA处理下,CitCEP11表达呈现先下降后上升趋势。【结论】从柑橘全基因组上鉴定出了11个CitCEP基因成员,各成员均为亲水蛋白,并含有SPGV/IGH保守结构域,位于细胞中不同位置。在不同逆境和激素处理下,CitCEP2、CitCEP3、CitCEP10和CitCEP11呈现不同程度的响应,而其余成员响应不明显或未响应。推测CitCEP2、CitCEP3、CitCEP10与CitCEP11在柑橘生长发育和逆境响应过程中可能起着重要作用。     

猪全基因组范围ETS基因家族成员的鉴定、进化与表达分析

ETS转录因子家族在动物中广泛存在,参与细胞分化调控、细胞周期控制、细胞调亡等多个生物学过程。文章采用生物信息学方法系统分析猪ETS家族成员进化关系和调控图谱,结合RNA-Seq数据分析其组织表达规律。研究利用Pfam鉴定ETS保守结构域序列检索猪(Sus scrofa)蛋白序列,最终在猪基因组上鉴定得到23个ETS家族基因。分析ETS家族基因、蛋白一级结构和高级结构及亚细胞定位预测。基于最大似然法,构建ETS家族系统发育树发现,可分为11个子家族,子家族成员保守结构域、基因结构、理化性质相似。通过生信分析构建由ETS家族、靶基因和miRNA构成的基因调控网络,筛选出40个"ETS家族基因-miRNA-靶基因"前馈回路。转录表达谱提示ETS家族基因在成年公猪和母猪28种不同类型组织中均有表达,且ETS1基因在免疫组织(淋巴、脾脏)和外周血单核细胞中高表达,SPIC基因在免疫组织(淋巴、脾脏)高表达。研究结果为揭示ETS家族成员生物学功能奠定基础。     

Poly(I:C)刺激下猪肺泡巨噬细胞TLR3基因及其信号通路基因表达变化分析

为了探讨猪肺泡巨噬细胞(3D4/21细胞)在聚肌胞苷酸Poly(I:C)刺激下发生的免疫应答分子机制,通过Poly(I:C)模拟病毒体外刺激3D4/21细胞,分别于不同处理时间(4、8、12、24 h)观察细胞形态变化,并采用qPCR方法检测Toll受体3(Toll-like receptor 3,TLR3)基因及其信号通路相关基因的表达量变化。结果表明,Poly(I:C)能够刺激3D4/21细胞诱导TLR3信号通路相关基因表达量发生变化。试验组TLR3基因和干扰素调节因子3(Interferon regulatory factor 3,IRF3)基因的表达量在4个处理时间均表现为先下调后上调的趋势,两者均在处理24 h时表达量最高,其表达量分别是对照组的2.77倍和1.42倍,TLR3基因在12 h和24 h与对照组相比差异显著(P0.05),IRF3基因在4个处理时间与对照相比均差异不显著;试验组干扰素α(Interferonα,IFNα)基因在4个处理时间中呈现上调趋势,在24 h时表达量最高,其表达量是对照组的2.91倍,且差异显著(P0.05);试验组共刺激分子CD86基因的表达量呈现先上升后下降的趋势,于12 h时表达量最高,表达量是对照组的17.60倍,且差异极显著(P0.01)。因此,猪体内TLR3基因及其信号通路相关基因参与了Poly(I:C)刺激并引起症状的过程,表明TLR3基因及其信号通路相关基因的表达水平对猪病毒性疾病存在一定调控作用。     

东亚飞蝗储存蛋白基因LmiHex-2的克隆与表达分析

昆虫储存蛋白是在昆虫体内普遍存在的一种特异性淋巴蛋白,在昆虫的生长发育过程中发挥着重要作用。为分析东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis储存蛋白基因Lmi Hex-2的结构和时空表达特性,通过RACE技术获得了Lmi Hex-2基因2 171 bp全长c DNA序列,其中开放阅读框2 022 bp,编码673个氨基酸,预测分子量78.79 k Da。序列比对结果显示Lmi Hex-2基因c DNA序列与直翅目蝗总科储存蛋白基因c DNA序列的相似性达到82%~89%。RT-PCR结果显示Lmi Hex-2基因在东亚飞蝗卵和若虫阶段均有表达,5龄6 d时表达量最大;成虫中脂肪体表达量最高。通过贝叶斯法构建的系统发育树显示直翅目储存蛋白为单系群,昆虫血蓝蛋白与昆虫储存蛋白聚为姐妹群,二者均由甲壳纲血蓝蛋白进化而来。     

桃GRAS家族全基因组鉴定与响应UV-B的表达模式分析

【目的】GRAS基因家族成员在调节植物生长发育中发挥着关键作用。通过生物信息学分析GRAS在桃基因组中的分布、结构及进化,研究家族成员在不同组织中的表达特异性及其对UV-B的响应,解析GRAS基因家族的生物学功能。【方法】对设施油桃‘中油5号’(Prunus persica var. nectarina cv. Zhongyou5)补充适量UV-B(Ultraviolet-B)剂量,利用Plant TFDB数据库鉴定桃GRAS基因家族成员。采用Clustal W、MEGA6.0、ProtParam tool、MCScanX、Circos、SMART、NCBI-CDD、ExPASy、GSDS和MEME等软件构建系统进化树,绘制染色体定位图,预测蛋白的相对分子质量与等电点等理化性质等,分析GRAS基因家族成员在不同组织中的表达模式,利用qRT-PCR技术检测桃GRAS在UV-B处理下的表达情况。【结果】从桃全基因组中鉴定出48个GRAS转录因子家族基因,构建系统进化树将这48个成员分为9个亚家族,PpGRAS在桃的8条染色体上呈不均匀分布。对GRAS基因家族进行理化性质分析发现,其蛋白平均长度为590.52 aa,等电点在4.36—7.56。GRAS家族基因结构分析表明,有40个基因不含内含子,8个基因含有1个内含子。保守元件分析显示,GRAS家族包含20个保守元件,其中Motif 2和4在GRAS的家族中高度保守,同一个亚家族成员含有相同的保守元件,其可能具备相似的功能。然而,有些亚家族成员的表达模式不同,这可能与其保守基序之外的序列有关。PpGRAS在不同组织中具有不同的表达模式。叶片中PpGRAS5经UV-B处理后上调表达最显著,而有多达15个基因表达量呈现下调。果实中PpGRAS13经UV-B处理后上调表达,但有9个基因表达下调。韧皮部中,UV-B处理后有14个基因上调表达,而PpGRAS16经处理后在韧皮部中表达下调最明显。【结论】从桃基因组中共鉴定出48个GRAS基因家族成员,分布于8条染色体上;多数PpGRAS能响应UV-B处理,但在不同组织中的表达不尽相同。     

基于不同生长时期香港牡蛎转录组数据分析BMP蛋白家族的表达变化

为探究香港牡蛎(Crassostrea hongkongensis)生长调控关键基因的作用机理,本研究利用转录组高通量测序技术分析骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein, BMPs)家族中的关键差异表达基因在香港牡蛎不同生长时期的表达变化。本研究检测到了5个BMP蛋白家族的基因,并发现BMP1、BMP2、BMP3和BMP7在12M时的表达量低于4M时的表达量,基因时空表达呈下降趋势;而BMP10基因在12M时的表达量高于4M时的表达量,基因时空表达呈上升趋势。研究表明,BMP蛋白家族中的BMP1、BMP2、BMP3、BMP7和BMP10等基因可能参与了香港牡蛎的生长调控过程。     

Measurement of Biological Oxygen Demand （BOD） in Sewage Wastewater Using Modified Inoculums

[目的]分析4个飞蝗亚种间的系统发育关系。[方法]利用PCR扩增技术测定了西藏飞蝗（L.migratoria tibetensis）和东亚飞蝗（L.m.manilensis）细胞色素氧化酶3亚基基因序列（COⅠ1539bp、COⅡ684bp、COⅢ792bp,共计3015bp）,结合GenBank下载的亚洲飞蝗（L.m.migratoria）和非洲飞蝗（L.m.migratorioides）的细胞色素氧化酶3亚基基因序列进行综合分析。以云斑车蝗（G.marmoratus）为外群,通过邻接法、最大简约法和贝叶斯法重建4个飞蝗亚种的分子系统树。[结果]在碱基组成上,A＋T的平均含量为69.57%,4个飞蝗亚种的密码子第3位点A＋T含量最高,其中最高的是COⅠ（达87.6%）;4个飞蝗亚种中核苷酸替换主要发生在密码子第3位,COⅡ的核酸替代率最高,第2位点较为保守,替换率在5.9%～15%之间;COI的起始密码子是特殊的CCG或ACG;4个飞蝗亚种的遗传距离在0.001～0.076之间;飞蝗属中4个亚种之间的系统发育关系为东亚飞蝗和西藏飞蝗亲缘关系最近,亚洲飞蝗与东亚飞蝗、西藏飞蝗亲缘关系次之,非洲飞蝗与其余3个亚种的亲缘关系较远。[结论]该研究可为西藏飞蝗亚种地位的确定提供分子依据。     

蝗虫节律基因pdp的克隆和功能分析

[目的]研究不同条件下蝗虫（Locusta migratoria）节律基因pdp（Pyruvate dehydrogenase phosphatase）的mRNA表达水平,进一步揭示蝗虫节律的分子机制。[方法]通过中国科学院动物研究所内的转录组数据库中找出pdp基因的原型来设计引物,以群居型东亚飞蝗的头部的反转录cDNA为模板,克隆出pdp基因的全序列。把一天24小时等分成八个点,进行定时取样,以qRT-PCR技术进行不同时段pdp基因表达量的测定;并在不同处理条件下,测定pdp基因的表达量。[结果]节律基因pdp在蝗虫的不同处理条件下变化不大。[结论]该研究对了解飞蝗节律规律﹑种族特点及有效防虫具有重要的现实意义。     

基于5个mtDNA基因序列的中国4飞蝗地理种群系统发育关系研究

为确定采集到的中国西藏阿里地区飞蝗的分类地位及其与其他地区飞蝗间的亲缘关系,扩增了中国4个地区飞蝗5个mtDNA蛋白基因共长2 974 bp的片段,基于这5个基因序列和片段全长分别分析了西藏阿里地区与新疆、河北、海南和非洲5个地区飞蝗间的遗传距离和亲缘关系。结果显示,西藏新疆阿里地区飞蝗与新疆、河北地区飞蝗间的亲缘关系明显近于其与海南和非洲地区飞蝗间的关系,文末对西藏阿里地区亚洲飞蝗分布的可能性进行了讨论。     

蝗虫节律基因pdp的克隆及功能分析

[目的]研究不同条件下蝗虫（Locusta migratoria）节律基因pdp（Pyruvate dehydrogenase phosphatase）的mRNA表达水平,进一步揭示蝗虫节律的分子机制。[方法]通过中国科学院动物研究所内的转录组数据库中找出pdp基因的原型来设计引物,以群居型东亚飞蝗的头部的反转录cDNA为模板,克隆出pdp基因的全序列。把一天24 h等分成8个点,进行定时取样,以qRT-PCR技术进行不同时段pdp基因表达量的测定;并在不同处理条件下。测定pdp基因的表达量。[结果]节律基因pdp在蝗虫的不同处理条件下变化不大。[结论]该研究对了解飞蝗节律规律、种群特点及有效防虫具有重要的现实意义。     

Cuticular protein gene LmACP8 is involved in wing morphogenesis in the migratory locust,Locusta migratoria

Cuticular proteins(CPs) are major components of the insect cuticle-associated organs such as integument and wings, although the importance of CPs for wing development and function in hemimetabolous insects remains understudied. In the present study, a wing cuticular protein LmACP8 was identified from Locusta migratoria, which belongs to the RR-2 subfamily of cuticular protein RR consensus(CPR) chitin-binding proteins. LmACP8 was mainly expressed in the wing pads and showed high expression levels before ecdysis of third-, fourth-, and fifth-instar nymphs, with its encoded protein located in the procuticle of wing pads and adult wings. Depletion of LmACP8 by RNA interference markedly reduced the amount of its protein, which consequently caused abnormal wing morphogenesis in the transition from nymph to adult of L. migratoria. We further demonstrated that the abnormal morphogenesis was caused by severe damage of the endocuticle in the wings. LmACP8 was suppressed by 20-hydroxyecdysone(20 E) in vivo, however, its expression was significantly up-regulated after knocking down the hormone receptor gene LmHR39. Thus, the LmACP8 that is negatively regulated by the LmHR39-mediated 20 E signaling pathway is involved in wing development during the nymph to adult transition.     

中华剑角蝗储存蛋白基因的克隆及表达分析

昆虫储存蛋白是昆虫生长发育过程中一种关键的功能性蛋白。为了分析中华剑角蝗(Acrida cinerea)储存蛋白基因 AcHex-2的结构特性和时空表达特性,采用 RACE 技术获得AcHex-2全序列为2 217 bp,编码 673 个氨基酸,预测分子量 78.80 kDa。采用 RT-PCR 方法对该基因的时空表达进行相对表达量分析,结果显示AcHex-2基因在若虫和成虫阶段均表达,进入三龄若虫后表达量明显提高,5龄时达到最高,成虫初期表达量降低;成虫阶段腹部、脂肪体和 12 日龄精巢、卵巢中表达量最高,中肠表达量极低,12日龄成虫在精巢和卵巢中的表达量显著高于5日龄成虫。表明该储存蛋白在整个发育时期和繁殖过程中起重要作用,为进一步探讨储存蛋白的生理功能、作用机制及害虫防治对策提供参考。