Molecular identification of a taste receptor gene for trehalose in Drosophila

The molecular nature of sweet taste receptors has not been fully explored. Employing a differential screening strategy, we identified a taste receptor gene, Tre1, that controls the taste sensitivity to trehalose in Drosophila melanogaster. The Tre1 gene encodes a novel protein with similarity to G protein-coupled seven-transmembrane receptors. Disruption of the Tre1 gene lowered the taste sensitivity to trehalose, whereas sensitivities to other sugars were unaltered. Overexpression of the Tre1 gene restored the taste sensitivity to trehalose in the Tre1 deletion mutant. The Tre1 gene is expressed in taste sensory cells. These results provide direct evidence that Tre1 encodes a putative taste receptor for trehalose in Drosophila.     

SMEDWI-2 is a PIWI-like protein that regulates planarian stem cells

We have identified two genes, smedwi-1 and smedwi-2, expressed in the dividing adult stem cells (neoblasts) of the planarian Schmidtea mediterranea. Both genes encode proteins that belong to the Argonaute/PIWI protein family and that share highest homology with those proteins defined by Drosophila PIWI. RNA interference (RNAi) of smedwi-2 blocks regeneration, even though neoblasts are present, irradiation-sensitive, and capable of proliferating in response to wounding; smedwi-2(RNAi) neoblast progeny migrate to sites of cell turnover but, unlike normal cells, fail at replacing aged tissue. We suggest that SMEDWI-2 functions within dividing neoblasts to support the generation of cells that promote regeneration and homeostasis.     

荔枝椿平腹小蜂触角味觉受体基因的鉴定与表达分析

昆虫具有极其敏锐的味觉感受系统,昆虫的味觉系统对其取食选择、交配和产卵等多种行为反应起到重要的作用。荔枝椿平腹小蜂(Anastatus japonicus)作为膜翅目中一种重要的寄生蜂,具有防治荔枝椿象的作用。研究对荔枝椿平腹小蜂触角进行转录组测序,从数据库进行筛选鉴定得到5个味觉受体基因。借助RT-PCR对荔枝椿平腹小蜂的雌性触角、雄性触角、胸、腹和腿部味觉受体的表达量进行比较,发现Ajap GR58,Ajap GR49和Ajap GR64f在成虫的各组织部位表达量一致并均较低,而Ajap GR38和Ajap GR2的表达量相对较高,同时,Ajap GR38只在雌性触角以及胸部特异性表达,Ajap GR2则是在雌性触角、雄性触角、胸部和腹部均有表达,而腿部却不表达。通过系统发育树可以看出,Ajap GR58和Ajap GR49同源,与DmelGR33a,Dmel GR43a聚在一起,Ajap GR38与Dmel GR28同源,与Dmel GR66a聚在一起,说明Ajap GR58、Ajap GR49以及Ajap GR38处于苦味受体家族中,可能也行使苦味感知功能。Ajap GR64f与Dme GRl5,DmelGR64f同源并与Dmel GR64a聚在一起,同时,Ajap GR2与Dmel GR64a,Dmel GR64b,Dmel GR64c,Dmel GR64f以及Dmel GR5所形成的一类并聚在一起,说明Ajap GR64f和Ajap GR2处于甜味受体家族中,可能也行使甜味感知功能。     

Geographical Distribution of Bacillus thuringiensis Strains and vip3 Genes in Different Climatic Zones in China

Vegetative Insecticidal Proteins(VIPs),a large family of insecticidal proteins,are produced from Bacillus thuringiensis (Bt) during the vegetative growth stage. VIPs represent the second generation of bio-insecticides that confer a wider insecticidal spectrum and have stronger activity.This work compared the geographical distribution of Bt strains and their vip3 genes in different climatic zones in China, the tropical (Hainan Province), subtropical (Guangxi Province) and temperate zones (Heilongjiang Province). A total of 156 Bt strains were isolated from 841 soil samples in Hainan Province tropical region, 356 Bt strains from 1 420 soil samples in Guangxi Province and 167 Bt strains from 1 010 soil samples in different geographical regions in Heilongjiang Province. Twenty-two out of 156 strains from tropical Hainan Province and two out of 356 from subtropical Guangxi Province were found to express vip3 genes,while vip3 genes were not expressed from temperate zone in Heilongjiang Province.Restriction Fragment Length Polymorphism(RFLP)was used to identify different types of vip 3 genes that were within the same family and three full-length vip3 genes were isolated.The genes cloned from Bacillus thuringiensis strain SL3 expressed in the transformed E.coli BL21 strain. Through SDS-PAGE, 88.6 ku insecticidal protein was expressed. The bioassays used two-instar larva of Lepidoptera insects (Spodoptera exigua and Agrotis ipsilon)were performed.The results of the bioassays showed that the protein strongly inhibited the body weight increasement on Spodoptera exigua and Agrotis ipsilon in a standard bioassay.Taken together,the results indicated that the distribution of Bt strains and vip3 genes had regional preference.Tropical and subtropical regions were the rich resources of Bt strains and vip3 genes compared with temperate region.These results would undoubtedly facilitate the studies of insecticidal proteins and expand the list of the pest-killing candidates to make fully use of the extremely rich microbial resources.The new vip 3 genes isolated in the current study might also help resolve the emerging insecticidal resistance problems.     

拟南芥和水稻UXS基因家族生物信息学分析

以6个拟南芥和6个水稻UXS基因家族序列为目标,对其基因结构、保守结构域、基因表达、系统进化等方面进行了综合分析.结果显示,12个UXS基因均有内含子,除OsUXS1基因仅在愈伤组织中表达外,其余11个基因在根、叶以及愈伤组织均有表达.12个UXS基因编码蛋白均存在较大范围的亲水区,有较强的亲水性.12个蛋白结构保守性...     

水稻DnaJ蛋白的生物信息学分析

DnaJ蛋白是一类很大的蛋白家族,因含有保守的DnaJ结构域而得名。本文对水稻DnaJ蛋白进行了生物信息学分析表明,水稻中共有101个DnaJ蛋白,分为典型的三大类。通过表达证据搜索发现,除了11个基因没有表达证据外,其他基因在水稻中都有表达。此外,对水稻的DnaJ蛋白家族进行了初步的进化分析。     

大白菜GH3基因家族全基因组鉴定及表达分析

生长素酰胺合成酶（GH3）基因家族是生长素早期应答基因家族之一，在植物生长素信号转导过程中发挥重要作用。基于大白菜全基因组数据对大白菜GH3家族进行全基因组鉴定及生物信息学分析，结果表明，在大白菜基因组中共鉴定到45个包含GH3结构域的BrGH3家族成员；BrGH3家族成员编码氨基酸数在286～826之间，分子量介于32.06～90.77 KD之间；系统进化分析将BrGH3家族分为4类；基因结构分析发现该家族成员外显子数为2～10个；蛋白保守基序（motif）分析表明，除了BrGH3.2和BrGH3.18外，BrGH3家族成员都含有10个Motif;41个BrGH3成员在10条染色体上均有分布，4个基因未定位到染色体上；共线性分析发现29个基因参与片段复制事件，存在5个串联重复；启动子顺式作用元件分析表明，BrGH3成员含有大量光、激素、逆境和生长发育等响应元件。基于大白菜结球野生型和不结球平塌突变体结球前期叶片不同部位转录组数据，分析BrGH3差异表达，结果表明，其中BrGH3.28和BrGH3.41基因在大白菜突变体叶片不同部位的FPKM值均高于野生型，为野生型的1.22～4.83倍，且BrGH3基因家族在LF亚基因组中优势表达，初步推测BrGH3基因家族成员参与调控大白菜叶球发育。本研究为进一步研究BrGH3基因家族的功能和大白菜叶球发育机理提供参考。     

转LdOA1基因果蝇品系GSTs基因表达及对溴氰菊酯胁迫响应

舞毒蛾是重要林业食叶害虫,揭示其G蛋白偶联受体介导G蛋白对GSTs的调控,这对于挖掘分子靶标开发新型杀虫剂具有重要意义。本文构建转LdOA1基因果蝇载体,获得表达LdOA1基因果蝇品系,分析了转基因果蝇GSTs基因表达量及对溴氰菊酯胁迫的响应,为明确昆虫OA1基因功能提供理论依据。通过传统的酶切-连接方法构建重组载体pUAST-attB-LdOA1,采用转基因技术构建表达LdOA1基因的纯合果蝇品系,利用PCR技术验证转基因果蝇品系,并运用实时荧光定量RT-PCR技术测定转基因果蝇GSTs Delta家族基因表达量及低浓度溴氰菊酯胁迫对GSTs基因表达量的影响。PCR扩增条带显示转LdOA1基因果蝇品系均能检测到453bp目的基因条带。与非转基因果蝇相比,转LdOA1基因果蝇品系中GSTs Delta家族基因(除GSTd4和GSTd7)均上调表达,为非转基因组1.01~3.27倍。低浓度溴氰菊酯胁迫6h,非转基因果蝇GSTd6和GSTd10基因被显著诱导激活,而其他GSTs基因被显著抑制,抑制率为6.48%~95.84%,胁迫12~72h,GSTs基因(除GSTd1和GSTd10外)均被显著抑制。低浓度溴氰菊酯胁迫转基因果蝇GSTs表达量变化趋势与非转基因果蝇基本一致,但转基因果蝇品系GSTs表达量显著高于非转基因果蝇品系(除12~48h GSTd1和GSTd10),且胁迫6h表达量最大。这些结果表明LdOA1基因可能介导G蛋白信号通路调控下游GSTs Delta亚家族基因表达响应溴氰菊酯胁迫。      

玉米ZmEXO70s基因家族鉴定及苗期耐热性关联分析

【目的】鉴定玉米EXO70s（ZmEXO70s）基因家族成员,分析其遗传变异与玉米耐热性的关联性,为揭示其在玉米耐热方面的功能和分子机制打下基础。【方法】以拟南芥EXO70s（AtEXO70s）基因家族成员序列为参考,利用MaizeGDB和NCBI数据库从玉米全基因组中鉴定出ZmEXO70s基因家族成员,对其进行基因结构及系统进化分析,根据其在系统发育进化树上的位置对其进行系统命名,并基于转录组测序（RNA-Seq）数据分析ZmEXO70s基因家族成员在不同组织及非生物胁迫下的表达模式。最后,鉴定玉米自交群体AM368中ZmEXO70s基因SNP位点,结合玉米AM368群体苗期耐热存活率进行基因家族关联分析。【结果】从玉米全基因组序列中共鉴定出36个ZmEXO70s基因,分布在10条染色体上,长度为228～3726 bp,编码75～1241个氨基酸残基,蛋白分子量为8.6～136.6 kD,理论等电点（pI）介于4.5～9.9,大部分蛋白pI小于7.0。拟南芥、水稻和玉米的EXO70s蛋白被分为9组（A组～I组）,其中ZmEXO70s蛋白在各组中均有分布。大多数ZmEXO70s基因不含内含子,只有少数基因含有内含子,且内含子数量不同。36个ZmEXO70s蛋白共含8种基序（Motif 1～Motif 8）,主要集中在C端,说明这些蛋白端序列较保守,且Motif 1～Motif 8组成Exo70保守结构域。ZmEXO70s基因在不同组织中的表达水平均存在明显差异,其中ZmEXO70B3基因在雄穗、花药、叶片和花丝中高表达,ZmEXO70C1a基因只在雄穗和花药中高表达,ZmEXO70D2b基因在胚乳和萌发种子中低表达,ZmEXO70G1c基因在花丝和萌发种子中低表达。有23个ZmEXO70s基因至少可响应一种非生物胁迫,说明这些ZmEXO70s基因参与非生物胁迫响应过程。ZmEXO70D2a和ZmEXO70E1基因的遗传变异与玉米苗期耐热性具有显著相关性（P≤0.01）。【结论】ZmEXO70s基因家族成员在系统发育进化上较保守,其基因组复制事件可能发生在禾本科植物分化后,且大多数ZmEXO70s基因被保留,仅部分基因被丢失。ZmEXO70s基因可能在非生物胁迫响应过程中发挥重要作用,ZmEXO70D2a和ZmEXO70E1基因可作为调控玉米苗期耐热性重要候选基因。     

飞蝗表皮蛋白Obstructor家族基因的分子特性及基于RNAi的功能分析

 【目的】获得飞蝗（Locusta migratoria）表皮蛋白Obstructor（Obst）家族基因的cDNA序列,并研究其序列特征和mRNA表达特性,探讨其生物学功能,为害虫防治提供新的分子靶标。【方法】采用生物信息学方法搜索飞蝗转录组数据库获得Obst家族基因cDNA片段,并进行BLAST分析得到Obst家族基因的cDNA序列;采用RACE技术扩增该家族基因的3′cDNA序列,拼接后获得全长;SignalP在线软件分析蛋白的信号肽,SMART网站预测其功能域,并使用Mega 5.10软件中Neighbor-Joining方法,与黑腹果蝇（Drosophila melanogasterObst家族基因和赤拟谷盗（Tribolium castaneumCPAP3家族基因（Obst家族基因的同源基因）氨基酸序列进行聚类分析;采用real-time quantitative PCR（qPCR）方法检测LmObst家族基因在5龄若虫不同组织部位和不同龄期体壁的表达情况,绘制表达图谱））;采用RNA干扰（RNAi）技术探讨LmObsts对飞蝗发育的影响。【结果】在飞蝗转录组数据库中搜索得到8个Obst家族基因的cDNA片段,通过NCBI进行BLAST分析显示与赤拟谷盗CPAP3、黑腹果蝇Obst高度同源,属于LmObst家族基因片段,其中5个是全长序列,3个序列缺失3′端;采用RACE技术获得3′末端cDNA序列;将得到的8个LmObst家族基因全长序列进行功能域分析,发现具有Obst家族表皮蛋白的特点,即有1个信号肽与3个几丁质结合域ChtBD2;并与黑腹果蝇、赤拟谷盗同源基因进行进化树的构建,根据进化树分析结果,分别命名为LmObst-A1、LmObst-A2、LmObst-B、LmObst-C、LmObst-D1、LmObst-D2、LmObst-E1和LmObst-E2。qPCR结果显示LmObst-E1和LmObst-E2在前肠和后肠高特异性表达,LmObst-D1在体壁和前肠高表达,其他LmObsts在体壁或外胚层内陷形成的前肠和后肠高表达,在胃盲囊、中肠、马氏管和脂肪体中低表达;LmObst家族基因在5龄若虫不同天数体壁的表达趋势比较接近,在5龄前期高表达,中期降到最低,蜕皮前又上升到高水平。采用RNAi技术研究基因的生物学功能,5龄若虫第5天分别注射dsLmObst,对照组注射等量dsGFP,48 h后检测沉默效率,发现目的基因表达量显著降低;进一步观察发现,注射dsLmObst-E1的5龄若虫80%无蜕皮迹象,在5龄若虫状态下死亡,剩余20% 若虫蜕皮延迟1-2 d,并且蜕至成虫后,16 h内全部死亡;其余注射双链的试虫普遍发生蜕皮延迟1-3 d的现象,但未发现其他可见的异常表型。【结论】获得8个飞蝗LmObst家族基因,所有Obst家族蛋白功能域保守,均有1个信号肽与3个几丁质结合域ChtBD2;LmObsts主要参与飞蝗体壁和前、后肠等外胚层发育来源组织器官的形成。LmObst-E1是飞蝗发育所必需的,该基因沉默可导致飞蝗死亡,其他7个LmObsts的沉默导致飞蝗发育延迟1-3 d,但无致死效应。     

鸡ANP32家族蛋白亚细胞定位及其在免疫器官中的表达特征分析

【目的】明确鸡ANP32家族蛋白的亚细胞定位及在不同月龄鸡免疫器官中的表达特征,为后续研究鸡ANP32家族蛋白与新城疫病毒（NDV）复制及其致病性的关系打下基础。【方法】分别构建鸡ANP32家族基因重组真核表达载体,转染HEK-293T细胞后进行诱导表达,利用Western blotting检测融合蛋白表达情况,并通过荧光观察分析融合蛋白亚细胞定位;同时采用实时荧光定量PCR检测ANP32家族基因在1～6月龄鸡免疫器官（脾脏、胸腺和法氏囊）中的表达水平。【结果】成功构建了鸡ANP32家族基因重组真核表达载体pEGFP-C1-ANP32A、pEGFP-C1-ANP32B和pEGFP-C1-ANP32E,转染HEK-293T细胞后得到正确表达,获得携带EGFP标签的融合蛋白EGFP-ANP32A、EGFPANP32B和EGFP-ANP32E,其分子量分别为60.0、57.9和56.9 k D。亚细胞定位分析结果表明,融合蛋白EGFP-ANP32A、EGFP-ANP32B和EGFP-ANP32E的荧光与细胞核荧光完全重合,即主要定位在细胞核。实时荧光定量PCR检测结果表明,ANP32家族基因...     

谷子GH5基因家族全基因组鉴定和表达分析

糖苷水解酶5(GH5)属于最大的糖苷水解酶家族,在细胞壁合成与降解过程中发挥重要作用。为解读谷子GH5基因家族特性,通过生物信息学方法对谷子进行全基因组扫描,鉴定并分析谷子GH5家族成员。结果表明,谷子具有18个GH5基因(命名为SiGH5-1~SiGH5-18),不均匀分布在8条染色体上。SiGH5蛋白具有保守结构域,叠合比对发现不同物种GH5蛋白结构高度保守。多物种系统发育树分析表明,GH5蛋白具有种属特异性特点。基因结构分析发现,同一分支的GH5蛋白具有相似的基序分布,GH5成员具有外显子改组现象。表达谱分析发现,谷子GH5家族基因属诱导型表达,其中,SiGH5-8、SiGH5-17在谷子各器官和非生物胁迫过程中均具有较高表达量。启动子分析鉴定到大量激素类响应元件,暗示GH5家族成员通过响应植物内源激素发挥调控作用。     

香水文心兰花色相关基因的克隆及表达分析

依据已发布的氨基酸保守序列设计引物,从香水文心兰Oncidium Sharry Baby.红色花萼中克隆得到花色相关基因CHS、ANS、DFR3个结构基因的保守序列,所获保守序列长度分别为611、288、554bp。序列分析表明:这3个结构基因与其他植物来源的花色相关基因均具有较高的同源性,分别为77%～89%、72%～99%和57%～96%。半定量RT-PCR分析表明:3个基因在蕾期或始花期表达量最高,盛花期表达量降低;在红色花萼中有表达,在叶片和黄色唇瓣中均没有表达。     

油棕SAUR基因家族的全基因组鉴定及生物信息学分析

【目的】挖掘并鉴定油棕生长素上调小RNA(SAUR)基因家族成员,并对其进行生物信息学分析,为油棕生长素信号转导机制的研究提供参考。【方法】根据拟南芥SAUR基因序列,在油棕全基因组数据库中同源序列搜索,并利用CDD和Pfam数据库进行SAUR蛋白结构域分析,剔除无保守结构域的序列,最后利用生物信息学软件对油棕SAUR基因家族成员进行可视化分析。【结果】从油棕全基因组中共鉴定出40个SAUR基因家族成员(EgSAUR1~EgSAUR40),有31个基因在油棕14条染色体上呈不均匀分布,其中4号染色体上分布的基因最多为7个;除EgSAUR14和EgSAUR24基因含有2个外显子外,其余38个基因均仅含1个外显子,无内含子。40个EgSAURs蛋白亚细胞定位于细胞核,其二级结构均由α-螺旋、β-转角、无规卷曲和延伸链组成,以无规卷曲和α-螺旋所占比例较高,其中有11个EgSAURs蛋白呈酸性,29个EgSAURs蛋白呈碱性。40个油棕SAUR蛋白被划分为四大类,其中第Ⅰ(除EgSAUR27蛋白外)、Ⅱ(除EgSAUR3和EgSAUR22外)、Ⅲ、Ⅳ类蛋白均有Auxin_inducible保守结构域。40个EgSAURs蛋白共含10种保守基序(Motif),其中Motif 2存在于所有基因成员中。在花中特异表达的EgSAURs基因(EgSAUR4、EgSAUR9、EgSAUR10、EgSAUR24、EgSAUR29、EgSAUR30、EgSAUR32和EgSAUR33)数量最多,其次为根、茎和叶,在中果皮中特异表达的基因数最少。【结论】基因重复和组织表达特异性是油棕SAUR家族基因的两大特点,推测该家族基因对油棕花的生长发育及授粉受精过程发挥调控作用。     

大麦TIFY基因家族成员鉴定及表达分析

【目的】对大麦TIFY基因家族成员进行鉴定及表达分析,为进一步探究TIFY基因家族在大麦生长发育与胁迫响应中的作用机理打下基础。【方法】基于TIFY家族蛋白的保守域特征,利用HMMER从大麦中鉴定TIFY基因家族成员,利用采用生物信息学软件对其理化性质、保守基序、特征结构域、顺式作用元件、基因结构、系统进化及表达模式进行预测分析。【结果】从大麦中鉴定出15个HvTIFYs基因（HvTIFY1～HvTIFY15）,分布于5条染色体上,且大多数基因在染色体上成簇分布。15个HvTIFYs蛋白均具有TIFY家族蛋白的特征结构域（TIFY）,根据所含保守结构域的不同,可分为ZML（4个）和JAZ亚族（11个）,且亲水性蛋白（14个）和偏碱性蛋白（11个）居多,但均定位于细胞核;二级结构相似度较高,均由α-螺旋、β-转角和无规则卷曲组成,除HvTIFY7蛋白外,其余蛋白二级结构所占比排序:无规则卷曲>α-螺旋>β-转角。HvTIFYs基因结构存在明显差异,其中,JAZ亚族11个基因的内含子数为0~6; ZML亚族4个基因的内含子数为6～7个,系统发育进化树上相邻分支的基因具有较相似的基因结构。HvTIFYs基因启动子区域富含光、激素和胁迫等顺式作用元件,种类及分布均呈多样性。5个物种的79条TIFY蛋白分为4个组,恰好与TIFY家族的4个亚族对应,其中,ZML、TIFY和JAZ亚族包含单、双子叶植物的TIFY蛋白,而PPD亚族仅含有双子叶植物的TIFY蛋白。15个HvTIFYs基因在不同组织器官中的表达量存在明显差异,其中HvTIFY1、HvTIFY2和HvTIFY8基因在8个组织中的表达量均较高,HvTIFY10和HvTIFY15基因表达量中等,HvTIFY6基因表达量较低; HvTIFY11基因不表达。15个基因在根的不同组织中对盐胁迫的敏感程度不同。【结论】从大麦中鉴定出的15个HvTIFYs基因存在一定的功能分化,具有明显的组织和时空特异性,推测其在大麦逆境响应和激素调节中具有重要调控作用。     

桃NAC基因家族生物信息学分析

NAC基因家族是最大的植物特有的转录因子家族之一,因在植物发育和逆境应答过程中起着多样的作用而被广泛关注。为进一步进行桃NAC家族基因鉴定、功能分析等研究提供基础信息,采用生物信息学方法预测了桃NAC基因家族成员数目、在基因组骨架上分布、表达模式、假定蛋白质结构和亚族分类。预测结果显示桃NAC基因家族包含115个假定NAC蛋白质,被分为17个亚族,且与拟南芥中NAC家族基因具有一定的相似性;1个NAC基因分布在11号骨架上,其余分布在1～8号基因组骨架上;对一级结构的分析结果显示桃NAC家族蛋白质分子量和氨基酸数目成正相关,绝大多数是亲水氨基酸,各亚族间等电点没有规律;115个蛋白质的二级结构全部以无规则卷曲为主要构成元件,且它们的三级结构大部分相似。在果皮中表达的NAC家族基因数最多,达到75%;在花芽中表达的NAC家族基因数较少,为1%。