紫花苜蓿肽基脯氨酰顺反异构酶基因全长cDNA的电子克隆及同源建模

[目的]研究对紫花苜蓿肽基脯氨酰顺反异构酶基因全长cDNA进行电子克隆及同源建模的方法。[方法]根据物种间同源基因相对保守的特点,利用NCBI数据库,对公共EST数据库进行同源检索筛选和重叠群装配,获得拼接cDNA序列,经过ORFFinder分析后获得相应蛋白质的全长序列,并利用Swiss-Mode服务器预测各原子坐标,进而利用Swiss-PdbViewer生成三维空间模型。[结果]采用该方法成功获得紫花苜蓿肽基脯氨酰顺反异构酶基因的完整cDNA序列,全长为1880bp,mPPI蛋白质编码68AA,分子量约为7829.9Da,理论等电点pI=8.99,原子组成为C338H547N103O103S4,摩尔消光系数280nm处为4595,不稳定系数为42.16,脂肪系数为83.24,总平均亲水性为-0.456。[结论]根据物种间同源基因序列对跨物种间EST数据库进行同源检索筛选和拼接,是基因克隆的一条有效途径。     

冀228纤维均一化全长cDNA文库的构建与鉴定分析

【目的】构建优质陆地棉栽培品种冀228纤维均一化全长cDNA文库,降低纤维中存在的高峰度基因的拷贝数,提高发现纤维发育相关基因随机序列和稀有基因的效率,为公共数据库提供丰富的陆地棉EST资源。【方法】以优质陆地棉冀228开花后8-40 d纤维为材料,将纤维全长cDNA与Gateway供体载体pDONR222重组,构建了棉花纤维的非剪切型全长cDNA原始文库。利用均一化技术获得均一化全长cDNA文库,进而测序获得大量的EST序列。采用生物信息分析手段,对所测EST进行拼接、比对、COG功能注释和GO注释。【结果】构建了优质陆地棉冀228纤维均一化全长cDNA文库,该文库初级文库库容为1.06×10⁷,初级文库的滴度为3.56×10⁶ cfu·mL^-1,平均片段长度为1.2 kb。qRT-PCR检测均一化程度结果表明,棉花2个高峰度表达基因在该文库中的表达量均下降了1 000倍。随机选取2 384个克隆进行单向测序,获得2 169条高质量的表达标签（EST）,拼接成1 745个单一基因（Unigene）;同源比对分析表明,70%的Unigenes与已知功能基因具有较高的同源性。基因进行COG功能分类结果显示,较多的COG功能分类集中在“翻译、核糖体结构和生物转化”、“碳水化合物运输与代谢”和“翻译后修饰、蛋白转移及蛋白伴侣”功能上。根据基因的GO注释结果,参与细胞构成、细胞器和膜构成的基因比例最高,参与细胞过程和新陈代谢等过程的基因比例较高,具有结合和催化功能的基因较多,这些基因可能在棉纤维发育中发挥比较重要的作用。【结论】构建了优质陆地棉栽培品种冀228纤维均一化全长cDNA文库,经文库质量检测、均一化程度检测和随机选取克隆的测序分析结果表明,文库的代表性和重组片段的完整性均达到了分离筛选目的基因的建库要求,整个文库有着很高的非冗余性。构建的cDNA文库具有既能获得与已知序列同源性很高的基因,又能挖掘出优质陆地棉冀228特有的基因或同源序列的作用,能够提高发现纤维发育相关基因随机序列和稀有基因的效率,将为公共数据库提供丰富的陆地棉EST资源。     

正常猪外周血淋巴细胞cDNA文库部分EST序列的电子克隆及验证

【目的】探讨从EST序列电子克隆全长基因序列的有效性,为今后快速克隆和研究免疫相关基因提供新方法。【方法】以正常猪外周血淋巴细胞cDNA文库测序所得的EST序列作为起始材料,应用生物信息库对文库中的部分EST序列进行电子克隆,并用RT-PCR验证其准确性。【结果】电子克隆正常猪外周血淋巴细胞cDNA文库序列,共获得20条片段重叠群（Contigs）,经基因注释,证实其均得到了有效延伸,具有完整开放阅读框（ORF）,其中已知的猪基因序列14条,猪新基因序列6条;从已知猪基因序列和未知猪新基因序列中各抽取1条感兴趣序列（EST contig110和EST contig133）进行全长cDNA预测,发现电子克隆所得序列EST contig110和EST contig133的预期扩增片段（ORF）与实际扩增片段（ORF）基本一致,核苷酸相似性在98.0%以上,氨基酸相似性在93.0%以上。而对EST contig133的ORF序列（猪的60S核糖体蛋白L18a亚基）进行基本特性及结构预测,发现ORF133蛋白为非分泌型蛋白,由6个折叠和6个螺旋结构组成,含有8个不同的磷酸化位点。【结论】从EST序列电子克隆全长基因是可行的,为今后快速克隆和研究免疫相关基因提供了参考。     

A Drosophila complementary DNA resource

Collections of nonredundant, full-length complementary DNA (cDNA) clones for each of the model organisms and humans will be important resources for studies of gene structure and function. We describe a general strategy for producing such collections and its implementation, which so far has generated a set of cDNAs corresponding to over 40% of the genes in the fruit fly Drosophila melanogaster.     

正常猪外周血淋巴细胞cDNA文库部分EST序列的电子克隆及验证

【目的】探讨从EST序列电子克隆全长基因序列的有效性,为今后快速克隆和研究免疫相关基因提供新方法。【方法】以正常猪外周血淋巴细胞cDNA文库测序所得的EST序列作为起始材料,应用生物信息库对文库中的部分EST序列进行电子克隆,并用RT-PCR验证其准确性。【结果】电子克隆正常猪外周血淋巴细胞cDNA文库序列,共获得20条片段重叠群（Contigs）,经基因注释,证实其均得到了有效延伸,具有完整开放阅读框（ORF）,其中已知的猪基因序列14条,猪新基因序列6条;从已知猪基因序列和未知猪新基因序列中各抽取1条感兴趣序列（ESTcontig110和ESTcontig133）进行全长cDNA预测,发现电子克隆所得序列ESTcontig110和ESTcontig133的预期扩增片段（ORF）与实际扩增片段（ORF）基本一致,核苷酸相似性在98.0%以上,氨基酸相似性在93.0%以上。而对ESTcontig133的ORF序列（猪的60S核糖体蛋白L18a亚基）进行基本特性及结构预测,发现ORF133蛋白为非分泌型蛋白,由6个折叠和6个螺旋结构组成,含有8个不同的磷酸化位点。【结论】从EST序列电子克隆全长基因是可行的,为今后快速克隆和研究免疫相关基因提供了参考。     

橡胶树胶乳均一化全长cDNA文库的构建与EST测序分析

 【目的】构建橡胶树胶乳均一化全长cDNA文库,降低胶乳中存在的高丰度表达基因的拷贝数,提高胶乳表达基因的分离鉴定和EST测序分析效率。【方法】以橡胶树无性系热研7-33-97的胶乳为材料,将胶乳全长cDNA与Gateway供体载体pDONR222重组,构建了橡胶树胶乳的非剪切型全长cDNA原始文库,经检测原始文库的滴度为6.0×106 cfu/mL,平均插入片段长度大于1.5 kb,重组率约为100%,全长cDNA比例约为76%;利用基因组DNA饱和杂交技术对胶乳原始cDNA文库进行均一化处理,构建橡胶树胶乳的均一化全长cDNA文库。【结果】胶乳均一化全长cDNA文库的总库容量(总CFU)为1.87×105,重组率大于95%。定量RT-PCR检测表明,橡胶树胶乳2个高丰度表达基因,即小橡胶粒子蛋白(SRPP)和橡胶延长因子(REF)基因,在均一化cDNA文库中的表达量均下降了约1 000倍。【结论】构建了均一化效果良好的橡胶树胶乳全长cDNA文库,并对文库中随机的12 000个克隆进行了测序,获得高质量的有效EST(expressed sequence tag)序列为11 951条,经拼接共获得单一基因(unigene)为3 394个,其中包括片段重叠群(contig)2 061个和单一EST序列(singlet)1 333个。此cDNA文库将可用于橡胶树功能基因组研究、新基因筛选、高通量EST测序以及橡胶树胶乳cDNA芯片的制备。     

The Prediction of Rice Gene by Fgenesh

This study has been carried out to give some scientific reasons for genome annotation, shorten the annotating time, and improve the results of gene prediction. Taking the sequence of the 6th chromosome, which has more length sequences than others, of Oryza sativa L. ssp. japonica cv. Nipponbare as analysis data in this research, the gene prediction of monocots module, rice, has been done by using Fgenesh ver. 2.0, and the predicting results have been explored particularly by bioinformatics methods. Results showed that the number of predicted genes for this chromosome was very close to the number of TIGR annotated genes. The majority of the predicted genes were multi-exon genes which had a percentage of 77.52. Length range was very big in the predicted genes. According to the significant match number, multi-exon genes can be predicted more veracity than single exon genes and the support can be reached up to 100% by TIGR annotation and up to 78% by cDNA. From the angle of predicted exons location of multi-exon genes, the internal exons and last exons had a high support of cDNA. The length of internal exons was relatively short in high （〉95% length, 〉78% similarity） cDNA and/or TIGR annotation support multi-exon genes, but the first exons and last exons were on the reverse. The majority of single exon genes which had more than 95% in length, and 78% in similarity support by cDNA and/or TIGR annotation was relatively short in length. From the angle of exon number, the majority of the multi-exon genes of high （〉 95% length, 〉 78% similarity） cDNA and/or TIGR annotation support had no more than 5 exon number. It was concluded that the rice gene prediction by Fgenesh was very good but needed modification manually to some extent according to cDNA support after aligning the predicting sequence of genes with cDNA database of rice.     

粗山羊草（Ae.tauschii）幼苗和根全长cDNA文库构建及其EST注释与比较分析

 【目的】构建小麦D基因组供体粗山羊草根和叶的全长cDNA文库，探讨利用生物信息学方法分析发掘组织特异性表达基因的可行性。【方法】本研究利用Cap-trapper方法构建全长cDNA文库，利用高通量测序技术获得大批高质量EST序列，在基于Linux系统的本地化生物信息学分析平台上对上述EST进行了电子注释分析。【结果】成功构建了粗山羊草根和叶的全长cDNA文库，测序获得根EST序列6 973条和叶EST 6 616条。利用本地化数据分析平台对其进行功能注释。利用GO-Diff软件，发现了两个文库间表达基因的功能差异，找到组织间表达差异显著的基因和组织内特异性表达的基因。【结论】利用构建的全长cDNA测序获得大量EST序列，通过生物信息学方法挖掘差异表达或特异性表达基因的方法是可行的。     

应用软件Fgenesh预测水稻基因

 【目的】为生物基因组序列注释提供一定科学依据,加快序列注释进度和精确性。【方法】以粳稻日本晴（Oryza sativa L. ssp. japonica cv. Nipponbare）较长的6号染色体的序列为例,采用生物信息学手段,详细探索了Fgenesh（v2.0）对单子叶模式植物水稻基因的预测。【结果】预测的基因数涵盖了注释的基因数且两者相差不大;预测的基因以多外显子基因为主,占总基因的77.52%;预测基因的长度变化幅度很大;从显著匹配数上来看,Fgenesh对多外显子基因预测准确性较高,其中TIGR注释支持度达到100%,cDNA的支持度也在78%以上;从Fgenesh对多外显子基因不同位置的外显子预测来看,居间外显子和末端外显子的cDNA支持度较高;高支持度的多外显子基因中居间外显子的长度较短,而起始外显子和末端外显子较长;高支持度的单外显子基因长度多数较短;从外显子数目上看,高支持度多外显子基因的外显子数目主要集中在5以下。【结论】Fgenesh对水稻基因的预测有较高的准确性,但需要将预测结果与cDNA数据库进行序列比对,根据cDNA的支持情况对预测结果做必要的修订。     

烟草叶片全长cDNA文库构建及EST序列分析

【目的】构建烟草叶片全长cDNA文库并测序,发掘与烟叶发育、代谢和抗逆相关的基因,为进一步研究功能基因奠定基础。【方法】以烟草苗期叶片为试验材料,利用改进的Cap-trapper法构建烟草叶片全长cDNA文库。利用测序技术获得大量的EST序列,采用生物信息分析手段,对所测EST进行拼接和功能注释。【结果】构建了烟草叶片的全长cDNA文库,该文库滴度为1.2×106 pfu•mL-1,平均插入片段在1.4 kb左右。利用该文库测序了5 280个克隆,获得5 233条高质量表达序列标签（EST）,序列拼接出3 922个单一基因;同源比对分析表明,89.7%的基因与已知功能基因具有较高的同源性,这些基因涉及细胞生长、信号转导、翻译合成、抗逆反应和能量代谢等功能;并详细鉴定了部分与烟碱合成和抗病相关的基因。【结论】通过Cap-trapper法成功构建了高质量的烟草幼苗叶片全长cDNA文库;大规模EST测序分析挖掘到大量与烟草幼苗叶片发育、抗逆、抗病、烟碱代谢相关的侯选基因。     

猪脂肪组织表达序列标签(ESTs)的研究

 对猪脂肪组织cDNA文库的2104个克隆进行EST研究,其中563个ESTs在猪种中已有匹配序列,682个在人类及其它物种中可以找到同源序列,376个ESTs为未知新基因,有298个因序列质量差无法做分析,185个在EST库中有同源序列。所分析的376个新ESTs中,其中有159个具有ORF结构,43个具有Poly(A)和CpG特征,这些结果初步显示了猪脂肪组织的功能基因表达特点。     

小麦叶锈菌与TcLr19非亲和互作cDNA文库的EST分析

 【目的】建立小麦叶锈菌与小麦非亲和互作的基因表达数据库,为从分子水平阐明小麦抗叶锈病机制奠定基础。【方法】对叶锈菌诱导的TcLr19小麦叶片cDNA文库随机测序,利用BLASTx对所得序列进行功能注释,按照Bevan的植物基因功能分类标准进行分类。采用RT-PCR技术,以Actin为参照,对2条信号转导相关基因和3条抗病与防御相关基因进行表达分析。【结果】随机对cDNA文库中756个阳性克隆测序,获得649条高质量EST。对EST序列聚类拼接获得472条非重复序列(Unisequence)。功能分类结果表明,25.2%为未知功能蛋白,21.0%与能量代谢基因相关,17.8%与抗病防御基因及信号转导基因相关,其余EST分别与转录、转运、蛋白代谢等功能基因相关。RT-PCR分析结果表明同一基因在叶锈菌侵染后不同时间点的小麦叶片中表达量不一致,且各基因有不同的表达模式。【结论】推测钙转运ATP酶,谷胱甘肽-S-转移酶,蛋白激酶Pti1,NBS-LRR抗病蛋白和分子伴侣DnaJ等参与了小麦与叶锈菌的非亲和互作过程。该cDNA文库可用于了解小麦与叶锈菌非亲和互作过程中的功能基因,为建立研究病原菌基因及小麦抗病基因数据库奠定基础。     

Generation and Analysis of Expressed Sequence Tags （ESTs） from Muscle Full-Length cDNA Library of Wujin Pig

Porcine skeletal muscle genes play a major role in determining muscle growth and meat quality. Construction of a full-length cDNA library is an effective way to understand the expression of functional genes in muscle tissues. In addition, novel genes for further research could be identified in the library. In this study, we constructed a full-length cDNA library from porcine muscle tissue. The estimated average size of the cDNA inserts was 1 076 bp, and the cDNA fullness ratio was 86.2%. A total of 1 058 unique sequences with 342 contigs （32.3%） and 716 singleton （67.7%） expressed sequence tags （EST） were obtained by clustering and assembling. Meanwhile, 826 （78.1%） ESTs were categorized as known genes, and 232 （21.9%） ESTs were categorized as unknown genes. 65 novel porcine genes that exhibit no identity in the TIGR gene index of Sus scrofa and 124 full-length sequences with unknown functions were deposited in the dbEST division of GenBank （accession numbers： EU650784-EU650788, GE843306, GH228978-GH229100）. The abundantly expressed genes in porcine muscle tissue were related to muscle fiber development, energy metabolism and protein synthesis. Gene ontology analysis showed that sequences expressed in porcine muscle tissue contained a high percentage of binding activity, catalytic activity, structural molecule activity and motor activity, which involved mainly in metabolic, cellular and developmental process, distributed mainly in intracellular region. The sequence data generated in this study would provide valuable information for identifying porcine genes expressed in muscle tissue and help to advance the study on the structure and function of genes in pigs.     

Annotation and validation of genes involved in photosynthesis and starch synthesis from a Manihot full-length cDNA library

A full-length cDNA library from leaf and root tissues of cassava (Manihot esculenta) Arg7 and one accession of its wild ancestor W14 (M. esculenta ssp. flabellifolia) has been constructed. The library is comprised of four sub-libraries, containing 32640 recombinant clones, 6028 cDNA clones from their 5′ ends, and 128 clones from the 3′ ends were sequenced. In total, 5013 high-quality expressed sequence tags (ESTs) and 1259 unigenes were obtained. Of these, 746 unigenes were identified by their sequence homologies to ESTs from model plants, and 323 unigenes were mapped onto 114 different KEGG pathways. From these, 24 differentially expressed genes involved in starch metabolism and photosynthesis were identified and five of them were selected to compare their expression level between Arg7 and W14. Notably, Arg7 has a higher net photosynthesis rate in leaves, higher ribulose-1,5-bisphosphate carboxy-lase oxygenase activities in leaves, and higher AGPase activity in roots. This resource is the first EST collection from wild cassava and should be of value for gene discovery, genome annotation and studies of Manihot evolution.     

甘蔗水分胁迫响应相关醛脱氢酶基因的克隆及其表达特征分析

 【目的】筛选并克隆与水分胁迫相关的基因,通过对目的基因的表达分析进一步解析植物的抗旱机制,为甘蔗抗逆育种提供候选基因和理论依据。【方法】应用消减文库技术结合cDNA芯片技术筛选水分胁迫诱导的基因的EST序列,根据筛选到感兴趣的上调表达基因的EST序列,用RACE技术获得SSADH的全长cDNA序列,并通过实时荧光RT-PCR技术对该基因的表达特征进行分析。【结果】通过消减文库技术结合cDNA芯片技术筛选的EST中含有4个推测为基因SSADH 的EST,其在水分胁迫处理的斑茅中均明显上调表达。通过RACE扩增获得甘蔗SSADH全长cDNA序列为1 914 bp,其中5′端非编码区25 bp,开放阅读框为1 581 bp,3′端非编码区306 bp,在1 749处有终止加A信号AATAA。克隆的甘蔗全长cDNA序列进行NCBI比对分析显示,所克隆的甘蔗SSADH全长cDNA与拟南芥（NM_106592.3）的ALDH5F1同源性为73%,表明克隆的cDNA序列可以归为甘蔗的醛脱氢酶家族基因ALDH5F1。通过荧光实时PCR分析SSADH表达表明,该基因参与干旱胁迫下的全程响应,并证明水分胁迫下该基因表达与Ca2+的存在调控关系。【结论】克隆了甘蔗基因SSADH,该基因为一个水分胁迫响应基因;SSADH的植物在体表达与Ca2+存在调控关系。克隆的基因SSADH可用于植物抗逆性调控研究。     

扩展莫尼茨绦虫蛋白激酶C相互作用蛋白(PICK1)基因的克隆及序列分析

[目的]分离和鉴定扩展莫尼茨绦虫(Monieziaexpansa)新基因,为进一步研究该基因的功能奠定基础.[方法]构建扩展莫尼茨绦虫成虫cDNA文库,随机挑取重组阳性克隆进行测序,对部分序列进行引物步移法测序,获取其全长cDNA序列;采用生物信息学等分析技术对该cDNA序列进行开放阅读框(ORF)的寻找、编码氨基酸的推导、核苷酸和氨基酸同源性比较及蛋白质二级结构的初步预测.[结果]获得了1个扩展莫尼茨绦虫新基因蛋白激酶C相互作用蛋白,全长1 527 bp,编码447个氨基酸,CDS预测存在明显的BAR,PDZ结构域.编码蛋白的理论分子质量为50.173 3 ku,等电点为5.22.[结论]获得了扩展莫尼茨绦虫蛋白激酶C相互作用蛋白的全长cDNA序列,为该基因功能的试验性鉴定工作奠定基础.     

扩展莫尼茨绦虫β微管蛋白基因的克隆及序列分析

[目的]从扩展莫尼茨绦虫中克隆β微管蛋白基因,进行序列测定和生物信息学分析,为进一步研究该基因的功能奠定基础.[方法]构建扩展莫尼茨绦虫成虫cDNA文库,随机挑取重组阳性克隆进行测序,对部分序列进行引物步移法测序,获得其全长cDNA序列;采用生物信息学等技术对该cDNA序列进行开放阅读框(ORF)的寻找、编码氨基酸的推导、核苷酸和氨基酸同源性比较以及蛋白二级结构的初步预测.[结果]获得了1个扩展莫尼茨绦虫新基因——β微管蛋白基因,全长1571 bp,编码444个氨基酸,与日本血吸虫的β微管蛋白氨基酸序列具有78.6;的同源性.编码蛋白的理论分子量为49.6 ku,等电点为4.96;1 -4位氨基酸MREI为β微管蛋白转录后调控信号,140～146位GGGTGAG存在一个微管蛋白标志信号片段,在99～106位和391～410位存在两个典型的β微管蛋白保守区;亚细胞定位分析其为细胞的骨架蛋白.[结论]获得了扩展莫尼茨绦虫β微管蛋白基因的全长cDNA序列,为该基因功能的实验性鉴定工作奠定基础.     

软腐病菌诱导的大白菜抑制差减杂交文库构建及分析

利用抑制差减杂交技术构建了软腐欧文氏菌(Erwinia carotovora subsp.carotovora)侵染诱导的结球白菜叶片cDNA文库。文库质量检测表明,差减杂交效率较高,质量较好。随机挑取单克隆进行单向测序,获得1 107条长度大于100 bp、质量较好的ESTs序列。利用DNAstar5.0对上述ESTs进行聚类,共获取753个非冗余EST,包括有564个为单拷贝序列(Singletons)和189个重叠群(Contigs)。所获得的编码功能已知的EST有508个,将这些EST进行功能分类,可以看出所代表的基因参与植物体内的各种代谢反应,其中参与初级代谢和能量代谢的最多(33.3%),其次是参与抗病/防卫反应(12.6%)、再次为参与信号传导(11.4%)和蛋白质合成与加工(9.4%),参与细胞的结构与生长发育、物质运输、转录调控等过程的基因相对较少。RT-PCR分析结果表明,MAPK、SA、ROS等信号通路参与软腐病菌诱导的大白菜抗病防卫反应。