家蚕drk基因的克隆及生物信息学分析

受体下游激酶( downstream of receptor kinases,DRK)是JAK/STAT信号途径的重要组成成员,在信号传导中发挥重要作用.为了研究家蚕的JAK/STAT途径,本研究通过RT - PCR克隆了家蚕的drk基因(Bmdrk)的cDNA,序列测定结果显示:Bmdrk开放读码框为639 bp,编码212个氨基酸残基.结构分析显示:BmDRK由SH3和SH22种结构域形成了SH3 -SH2 -SH3的结构形式.基于SH3 - SH2 -SH3结构域序列的进化分析指出昆虫DRK蛋白序列高度同源,结构与基本功能相似.DRK在进化过程有侧翼1个SH3结构域丢失的事件发生.研究结果为探讨Bmdrk在JAK/STAT信号途径中的作用方式以及drk基因进化提供了新的线索.     

野桑蚕foxo同源基因的克隆和序列分析

FOX蛋白家族(Forkhead box family,FOX)在昆虫眠性、生长及变态发育等过程中起到重要作用。研究克隆了野桑蚕FOX蛋白家族中的foxo同源基因ORF框及其上下游部分UTR序列,比较了与家蚕同源序列的异同。结果表明野桑蚕foxo基因ORF框长度为1 539 bp,编码512个氨基酸残基。野桑蚕与家蚕foxo基因在核酸序列上存在13处单碱基差异,但两者蛋白序列完全一致。序列分析表明,野桑蚕foxo编码蛋白含有保守的fork-head结构域和FOXO蛋白特有的TAD结构域。进化分析表明,野桑蚕foxo与家蚕亲缘关系最为接近,脊椎动物和昆虫各亚目可按照foxo序列聚为亚群,表明foxo保守性的同时也具有各物种独特的特征。研究在深入开展野桑蚕foxo基因功能分析及其在变态发育过程中的功能研究方面具有一定理论指导意义。     

家蚕糖转运蛋白BmST1基因的克隆与序列分析

糖转运蛋白运输葡萄糖、果糖、半乳糖、木糖等透过细胞膜为机体提供能量.根据GenBank已登陆的其他物种的糖转运蛋白序列与家蚕基因组框架图和EST序列获得家蚕同源糖转运蛋白基因BmST1.基因编码区长1 392 bp(GenBank登录号:FJ373021),编码463个氨基酸,预测蛋白分子质量为51.635 kDa.序列分析显示基因有2个外显子,含有11个跨膜结构域.RT-PCR表明该基因仅在此文所检测的家蚕丝腺中表达.     

家蚕糖转运蛋白BmST5基因的克隆与转录活性检测

根据GenBank已登陆的糖转运蛋白序列与家蚕基因组框架图和EST序列,获得家蚕同源糖转运蛋白基因BmST5。基因编码区长1 527 bp,编码508个氨基酸,预测蛋白分子质量为55.67 kD。序列分析结果显示,该基因有典型的Sugar_tr结构域和12个疏水的跨膜结构域,与体虱等同源蛋白的一致性在50%以上。RT-PCR结果表明,该基因仅在家蚕的马氏管、生殖腺和头中有表达,在中肠、丝腺、血液、体壁和脂肪体中不表达。     

蜜蜂磷酸丙糖异构酶基因(AmTpi)全长cDNA的电子克隆及其验证

用电子克隆的方法获得蜜蜂(Apis mellifera)磷酸丙糖异构酶基因(triosephosphate isomerase,Tpi),对该基因序列进行克隆及生物信息学分析.结果表明,该基因全长1768 bp,具有完整的开放阅读框架(ORF),编码247个氨基酸的蛋白;其编码的氨基酸序列与果蝇(Drosophila melanogaster)、家蚕(Bombyxmori)、黄粉虫(Tenebrio molitor)、按蚊(Anopheles gambiae)、烟蚜夜蛾(Heliothis virescens)的磷酸丙糖异构酶的蛋白序列具有较高的保守性.     

椰子织蛾CSP基因的克隆与序列分析

利用rapid-amplification of cDNA ends(RACE)技术,克隆获得了1条椰子织蛾(Opisina aremosella)的全长化感蛋白基因序列。该基因全长为561 bp,开放阅读框全长为393 bp,3′和5′端非编码序列分别为48、120 bp,编码130个氨基酸,所编码蛋白质的理论分子量为14.8 ku,等电点为5.85。同源性比对分析发现,椰子织蛾化感蛋白基因氨基酸序列有4个保守半胱氨酸位点且与其他昆虫化感蛋白基因在氨基酸的水平上相似性不高。除与棉红铃虫(Pectinophora gossypiella)相似度达71%外,与其他昆虫相比,均低于10%。SignalP预测显示,椰子织蛾化感蛋白基因所编码的前20个氨基酸为信号肽序列(MAMKYLIVLSCVLAAAIVAG)。系统进化树分析结果表明,椰子织蛾化感蛋白与稻纵卷叶螟(Cnaphalocrocis medinalis)、亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)和家蚕(Bombyx mori)化感蛋白1、2、3、4聚为同一族,与家蚕化感蛋白1、2、3、4的进化程度最近。这为深入研究昆虫化学感受蛋白、揭开昆虫与环境化学信息联系的规律奠定理论基础。     

蜜蜂丙糖磷酸异构酶基因及其编码蛋白的生物信息学分析及分子进化研究

运用生物信息学的方法对蜜蜂丙糖磷酸异构酶(AMTPI)基因及其编码蛋白序列进行了初步分析,得到了与基因和蛋白质组学研究相关的一些基本参数.结果表明,AMTPI基因序列由744个碱基组成,编码由247个氨基酸组成的蛋白质.AMTPI总的原子数目为 3 818,分子式为C1 207H1 920N328O359S4,分子量为 26 898.71,等电点pI＝8.04,摩尔消光系数为 34 950,在哺乳动物体内的半衰期为30 h.疏水性分析结果表明AMTPI为亲水蛋白,不稳定参数为27.32,属较稳定蛋白,不含信号肽序列,跨膜结构不明显,亚细胞定位于细胞质.AMTPI具有多种二级结构形式,是典型的(α/β)8结构,在SWISS-MODEL服务器三维建模后,运用ViewerLite 5.0进行序列编辑,获得了AMTPI的三级结构模型.多重比对结果显示,多个物种丙糖磷酸异构酶(TPI)的整体相似度较高,有多个保守结构,可以作为分子进化研究的材料.用MEGA 4.0软件按Minimum evolution方案进行分子系统演化分析,获得了TPI氨基酸序列的分子进化树.     

黄花蒿1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶基因的生物信息学分析

以黄花蒿(Artemisia annua L.)1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶基因(DXR)为研究对象,利用美国国家生物技术信息中心(NCBI)网站及生物信息学软件对碱基分布、氨基酸组成、亲疏水性及编码蛋白结构进行预测,用Clustal W进行多序列比对,用MGEA构建系统发育树,用STRING进行蛋白互作网络分析,研究黄花蒿DXR基因特征并预测分析DXR蛋白结构与功能。结果表明:黄花蒿DXR基因mRNA序列长度为1 419 bp,编码蛋白包含472个氨基酸,等电点为6.15;DXR蛋白为疏水性蛋白,无信号肽,无跨膜结构域。多序列比对及系统发育树分析表明,黄花蒿DXR蛋白与杭白菊DXR(BAE79548.1)的相似度最高,为98%,且处于同一分支,亲缘关系较近。蛋白结构分析显示,α-螺旋、无规则卷曲是黄花蒿DXR蛋白的主要结构元件。互作网络分析显示,黄花蒿DXR在2-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸(2-C-methyl-D-erythritol-4-phosphate,MEP)代谢途径中,可与CMS、DXS、HDS等多个蛋白发生互作。黄花蒿DXR基因在进化过程中相对保守,获得的保守区序列信息为其他物种DXR基因的克隆奠定了基础,深入研究该蛋白酶的结构和功能特征,也为今后提高青蒿素的生物合成量提供理论支持。     

家蚕sirtuin家族基因的鉴定及系统发生与表达芯片分析

【目的】鉴于sirtuin家族基因重要而多样性的功能,从家蚕全基因组中鉴定sirtuin家族基因,并进行基因结构、蛋白结构及其理化性质、基因进化、组织表达芯片分析及在不同组织中的定量表达情况分析,为研究家蚕sirtuin家族基因的功能和推动家蚕模式生物系统化的研究奠定基础。【方法】基于家蚕基因组数据库,通过生物信息学手段,利用比较基因组学方法,鉴定家蚕sirtuin家族成员;开放阅读框（ORF）的预测用ORFfinder进行;使用SIM4进行ORF的内含子和外显子的预测;用GSDS和ExPaSy在线工具分别进行基因结构图和蛋白序列理化性质的预测;用CLUSTAL_X软件进行多序列联配及对其二级结构进行分析,并用ESpript进行二级结构作图;使用SMART在线软件进行蛋白功能域预测;MEGA5.0软件用于系统发生树分析;利用已有的家蚕幼虫5龄第3天的芯片数据进行组织表达分析;利用荧光定量PCR技术检测家蚕sirtuin家族基因在5龄第3天幼虫不同组织中的表达情况。【结果】系统分析鉴定了家蚕中存在的5个sirtuin家族基因（Bmsirt2、Bmsirt4、Bmsirt5、Bmsirt6、Bmsirt7）,共分为4类（I、II、III、IV）。5个基因分布在家蚕5条染色体上,均为单拷贝基因。基因结构分析显示5个基因均为多外显子基因。同源比对和系统进化分析发现家蚕的sirtuin家族基因与类群中其他昆虫的同源基因形成明显的直系同源关系且高度同源,同样不含有sirt3。蛋白结构预测发现家蚕的sirt6与其他物种的sirt6蛋白一样含有两个sir2结构域聚在一起。组织表达芯片分析发现,sirtuin家族基因在多个组织中具有转录活性。荧光定量PCR检测结果显示家蚕的Bmsirt4在脂肪体、丝腺中低表达;Bmsirt5在精巢、中肠中高量表达,在脂肪体、血液、丝腺中低量表达,与芯片数据基本一致。【结论】通过全基因组分析,家蚕共有5个sirtuin家族成员,进化上分为4类,且与其他昆虫高度同源,芯片数据和实时荧光定量 PCR 结果基本一致,分析表明组织表达模式具有多样性。     

家蚕SOCS-2基因的克隆与序列分析

SOCS基因是JAK/STAT信号通路的负调节基因.为了了解家蚕SOCS基因(BmSOCS)的遗传变异与进化,通过电子克隆获得了SOCS cDNA基因序列,结果显示家蚕基因组中至少存在4种BmSOCS基因,BmSOCS -2基因存在可变剪接.通过RT - PCR从家蚕中扩增得到1个BmSOCS -2基因(BmSOCS - 2A),测序结果表明,该792 bp片段含有完整的ORF,由4个外显子组成,编码263个氨基酸残基,分子量为28.8 ku.结构分析显示,BmSOCS - 2A有5个α螺旋结构,存在典型的SH2结构域和SOCS结构域.基因芯片数据分析显示,BmSOCS -2在家蚕雌雄性腺组织中表达量最高.进化分析表明,SOCS以不同种类聚类在一起,表明各种SOCS基因家族在各昆虫物种形成前就已产生.     

两个家蚕CPFL表皮蛋白基因的鉴定与表达分析

昆虫CPFL表皮蛋白是一类重要的结构蛋白。本研究通过生物信息学分析从家蚕基因组中鉴定出2个CPFL基因,命名为BmHCP1和BmHCP2。氨基酸序列分析发现,2个蛋白在羧基末端均具有CPFL表皮蛋白典型的保守结构序列YGW以及重复序列AAH、AAPA、AAPV。进化树分析显示,2个蛋白与鳞翅目昆虫艺神袖蝶(Heliconius erato)和柑橘凤蝶(Papilio xuthus)具有较高同源性。荧光定量PCR分析显示,BmHCP1和BmHCP2存在组织、时相特异性表达,幼虫期在头部、中肠、表皮等组织中表达量较高;蛹期除翅原基、血淋巴、触角和足等组织外均有较高表达量;成虫期在足、触角、翅原基、表皮等组织中表达量较高;蛹期在大多数组织的表达量明显高于幼虫期和成虫期。研究结果为进一步探明家蚕表皮蛋白基因的功能奠定了基础。     

转基因植物中安全标记基因的研究进展

介绍了几种安全标记基因,包括6-磷酸甘露糖异构酶基因、木糖异构酶基因、绿色荧光蛋白基因、葡糖醛酸酶基因、甜菜碱醛脱氢酶基因和谷氨酸-1-半醛转氨酶基因,分析了其应用范围和工作机理,认为可代替传统的抗性标记基因,实现植物转化无害化。     

野桑蚕scalloped同源基因的克隆和序列分析

Hippo通路与昆虫的生长、发育和变态等过程密切相关,在动物不同物种之间高度保守。scalloped基因是Hippo通路元件Yki的偶联因子之一,参与调控基因的表达。克隆了野桑蚕(Bombyx mandarina)scalloped基因的完整开放阅读框(ORF)及其上下游的部分非编码序列。序列联配分析表明,与家蚕相比,野桑蚕scalloped基因序列存在多处的核酸片段缺失、插入及位点差异。结构域分析表明,野桑蚕Scalloped蛋白与家蚕、黑腹果蝇、小鼠和人的蛋白结构类似,均含有完整的TEAD蛋白家族典型TEA结构域和PDB结构域,但野桑蚕编码蛋白缺失蛋白C末端序列。系统发生树分析表明,昆虫Scalloped蛋白与脊椎动物TEF3可能存在共同的起源;家蚕Scalloped在进化中出现晚于野桑蚕且经历较多遗传选择过程。     

家蚕生物钟基因Bmtim2的克隆与序列分析

[目的]为进一步研究家蚕生物钟基因的功能提供依据。[方法]从家蚕品种p50未受精卵提取总RNA,利用快速扩增cDNA末端(RACE)技术克隆家蚕生物钟基因Bmtim2cDNA序列。最后运用实时定量RT-PCR对该基因在家蚕不同发育时期的表达情况进行初步分析。[结果]利用RACE扩增,获得长度为1867bp、包括完整3'非翻译区的家蚕生物钟基因timeless2(Bmtim2)cDNA序列。经推导,获得该基因序列编码的584个氨基酸残基的蛋白质序列。该蛋白序列具有TIM蛋白的C末端保守区,与黑腹果蝇、尖音库蚊的TIM2基因具有近缘进化关系。Bmtim2基因在家蚕生活周期各时点均有表达。[结论]该结果对研究Bmtim2基因在家蚕发育过程的时空表达差异及其与日周节律的关系具有参考价值。     

蝶类分子系统学研究进展

应用DNA序列研究昆虫的系统发育和进化规律已成为当今分子系统学研究的热点，结合国内外最新研究成果对线粒体基因和核基因在蝶类分子系统学中的应用进行系统归纳和总结。主要从线粒体基因(常用分子标记如：16S rDNA、Cyt b、COⅠ、COⅡ、ND5等)以及线粒体基因组、核基因［常用分子标记如：28S rDNA、视蛋白(OPS1)基因、周期(Period)基因、丙糖磷酸异构酶(Tpi)和甘露糖磷酸异构酶(Mpi)基因、延长因子(EF-1α)基因、无翅基因(Wingless)等］、多基因联合等3方面阐述蝶类不同分类阶元系统发育研究的进展。线粒体基因与核基因、多基因联合分析已成为当前蝶类分类和系统关系研究的主要手段，未来更多基因片段将被用于蝶类分子系统学研究，更多的蝶类线粒体基因组全序列将被测序；最后，也探讨了目前分子系统学研究中存在的一些问题。     

松墨天牛葡萄糖-6-磷酸异构酶基因克隆及序列分析

[目的]克隆松墨天牛(Monochamus alteratus)葡萄糖-6-磷酸异构酶(GPI)基因cDNA序列,探究其分子特征,为深入研究松墨天牛GPI的分子功能打下基础.[方法]采用RACE技术克隆松墨天牛GP基因cDNA序列,并对该序列及其编码氨基酸序列进行生物信息学分析.[结果]克隆并鉴定松墨天牛GPI基因,命名为MaGPI(GenBank登录号:KU323592),该基因序列长1038bp,共编码279个氨基酸.同源比对分析发现,松墨天牛与赤拟谷盗(Tribolium castaneum)的同源性最高,达90%,而与其他昆虫的同源性在76%以上.系统发育进化树分析结果表明,松墨天牛与赤拟谷盗在同一分支,与家蚕(Bombyx mori)相隔最远.MaGPI为亲水蛋白,含有5个功能位点:活性位点、变构位点、活性部位盖子和两个多肽结合位点.[结论]明确了MaGPI的核苷酸序列及编码蛋白特征,为进一步研究MaGPI的分子功能提供依据.     

棉铃虫α-微管蛋白基因的克隆、序列分析及表达模式检测

【目的】克隆及序列分析棉铃虫（Helicoverpa armigera）α-微管蛋白基因的cDNA序列,并检测棉铃虫α、β两种微管蛋白基因的表达情况。【方法】以棉铃虫3龄幼虫为试验材料,采用RT-PCR及RACE技术克隆棉铃虫α-微管蛋白基因（HeTubA）,采用荧光定量PCR（QRT-PCR）技术分析棉铃虫α、β-微管蛋白基因在不同生长发育阶段及成虫器官中的表达模式。【结果】克隆得到棉铃虫α-微管蛋白基因（GenBank登录号为JQ069957）。序列分析表明,HeTubA开放阅读框1 353 bp,编码450个氨基酸组成的多肽,氨基酸序列包含多个α-微管蛋白保守区。与其它一些昆虫的一致性分析表明,HeTubA与八字地老虎（Xestia c-nigrum）、柑橘凤蝶（Papilio xuthus）及家蚕（Bombyx mori）的α-微管蛋白氨基酸序列同源性最高,α-微管蛋白基因在长期进化中非常保守。荧光定量PCR表明,棉铃虫α、β-微管蛋白基因不具有生长发育阶段及成虫器官特异性,且二者均在复眼表达高,腹部表达低;HeTubA在末龄幼虫期和蛹期高水平表达,HeTubB在末龄幼虫期和成虫期高水平表达。【结论】成功克隆了棉铃虫α-微管蛋白基因,对2种微管蛋白基因的表达模式进行了检测,进一步进行了蛋白质3D结构的构建,可用于深入研究2种微管蛋白基因的功能及开发新型杀虫剂。     

家蚕Bmugt3基因cDNA序列的克隆、表达与序列分析

【目的】克隆分析家蚕Bmugt 3基因cDNA序列,并对其在家蚕不同组织中的表达进行检测。【方法】以家蚕ak1和873为供试材料,采用生物信息学方法和RT-PCR技术,对家蚕Bmugt3基因cDNA序列进行克隆和组织表达谱研究,并通过XbaⅠ和HindⅢ双酶切重组质粒,将Bmugt 3亚克隆至具有2个反向T7启动子,用于体外诱导合成双链RNA(dsRNA)的L4440载体。【结果】克隆得到了家蚕Bmugt 3基因1675bp的cDNA序列,编码462个氨基酸,编码蛋白的分子质量为52.3ku,等电点6.5;多序列比对显示,Bmugt 3基因缺失了C末端的跨膜结构域;聚类分析结果显示,其与家蚕phenol-UGT基因聚合在同一分支上。Bmugt 3基因主要在家蚕丝腺中表达。【结论】Bmugt 3基因是组织特异性表达基因,可能在家蚕类黄酮素的代谢中起作用。     

家蚕蜕皮激素合成相关的细胞色素P450基因的鉴定分析

【目的】昆虫变态发育的启动主要受前胸腺合成分泌的蜕皮激素所调控,而蜕皮激素的合成是由细胞色素P450基因催化完成。家蚕（Bombyx mori）是一种产丝昆虫,蚕业生产中如果能阻断或延迟家蚕蛹变态发育进程,将有利于改进蚕茧处理工艺,提高蚕丝品质。论文旨在鉴定参与家蚕蜕皮激素合成的细胞色素P450基因,从而为人为遗传调节家蚕变态发育提供靶基因。【方法】基于序列同源性比对,筛选家蚕及其他昆虫中参与蜕皮激素合成的P450基因。利用ClustalW软件,分析昆虫蜕皮激素合成相关P450基因的遗传发生关系。通过全基因组表达芯片数据分析及RT-PCR验证,调查家蚕蜕皮激素合成相关P450基因的时空表达特征。利用RNAi技术分析Cyp314a1表达下调对家蚕变态发育的影响。【结果】家蚕基因组中有4个参与家蚕蜕皮激素合成的P450基因,即Cyp306a1、Cyp302a1、Cyp315a1和Cyp314a1。比较分析显示,这4个蜕皮激素合成相关的P450基因在家蚕及其他昆虫中都是单拷贝,而且每个基因的同源体在遗传发生树上能很好地聚成一类,表明昆虫蜕皮激素合成相关的P450基因及其负责的蜕皮激素合成通路非常保守。时空表达谱分析显示,在家蚕幼虫5龄第3天,Cyp302a1、Cyp315a1和Cyp314a1主要在家蚕幼虫卵巢、精巢和头部等组织器官中高表达;在幼虫-蛹-成虫变态发育进程中,Cyp302a1、Cyp315a1和Cyp314a1主要在蛹变态发育后期表达,其中Cyp314a1分别在上簇、化蛹及羽化前高表达,这与蜕皮激素滴度高峰出现的时期基本一致。Cyp314a1的RNAi导致家蚕不能正常化蛹及雌蛾卵巢发育异常,且降低了蜕皮激素信号通路关键基因HR3及Ftz-f1的表达。【结论】家蚕蜕皮激素合成相关的P450基因在进化上非常保守,其表达水平降低能引起家蚕蛹变态发育受阻,暗示蜕皮激素合成相关P450基因可以用作家蚕变态发育控制的靶标基因之一。     

高温胁迫下桃小食心虫热激蛋白Hsp90和Hsp70基因的克隆及序列分析

桃小食心虫(Carposina sasakii Matsumura)是果树上重要的食心虫类害虫,热激蛋白Hsp90和Hsp70在昆虫抵御温度胁迫反应中具有重要作用。采用RT-PCR方法克隆获得了高温胁迫下桃小食心虫热激蛋白Hsp90和Hsp70基因c DNA部分序列,并对其进行分析,为深入揭示桃小食心虫对环境适应的分子机理提供理论依据。已获得的桃小食心虫热激蛋白Hsp90基因(Gen Bank登录号:KJ139642)序列长420bp,编码139个氨基酸残基,推导的氨基酸序列中含有热激蛋白90家族的一段序列为YSNKEIFLRE的特征序列,并且c DNA序列在N端具有Hsp90基因保守的ATPase结构,该序列与天蚕(Antheraea yamamai)和柞蚕(Antheraea pernyi)等昆虫的氨基酸序列一致性高达99%。已获得的Hsp70-1基因(Gen Bank登录号:KJ139643)和Hsp70-2基因(Gen Bank登录号:KJ139644)序列长均为305bp,编码101个氨基酸残基。Hsp70-1基因推导的氨基酸序列与家蚕(Bombyx mori)的氨基酸序列一致性为94%,Hsp70-2基因推导的氨基酸序列与小菜蛾(Plutella xylostella)和烟草夜蛾(Manduca sexta)等昆虫的氨基酸序列一致性为96%。