细胞色素P450新家族的第一个基因CYP337A1的分子克隆与序列分析

依据家蚕基因组数据,通过BLASTP比对,选择了主要与抗性相关的CYP3集团（clan）中具有完全编码框并含有P450基因特征结构域的1条序列为研究对象,用RT-PCR方法对其进行了克隆.结果表明,该基因ORF为1 467 bp,编码489个氨基酸,推定的蛋白质分子质量为56.60 KDa,等电点为8.64.只有1个内含子,外显子/内含子边界处符合GT-AG规则.与美国棉铃虫的CYP321A、邪恶按蚊的CYP6P9的相似性（identity）相对较高,分别为34%、32%,低于同一家族成员氨基酸相似性应高于40%的规定,从而被细胞色素P450委员会命名为新家族的第一个基因CYP337A1（GenBank登陆号：EF415297）.     

棉铃虫CYP4家族基因片段克隆及序列分析

以5龄实验室品系棉铃虫的总RNA为模板,采用一对昆虫细胞色素P450简并引物,利用反转录—多聚酶链式反应(RT-PCR)扩增并筛选出10个新的长度约450bp的cDNA片段,并对这些序列与GeneBank中已知序列进行相似性分析,初步推测这10个P450基因片段属于CYP4家族的CYP4M和CYP4S2个亚家族。     

大豆GmCYP85A2基因克隆与表达特性分析

【目的】克隆大豆GmCYP85A2基因并进行表达特性分析,为进一步研究GmCYP85A2基因的功能及其对大豆叶柄角的调控机制奠定基础。【方法】以郑豆196作为试验材料,利用同源克隆技术克隆GmCYP85A2基因,对其编码蛋白进行生物信息学分析,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法检测GmCYP85A2基因在大豆植株不同组织（根、茎、叶片、叶柄、花、花芽和豆荚）及不同光照处理时间（0,4,8,12,16,20,24 h）下叶柄中的相对表达量,分析该基因的表达特性。【结果】成功克隆了大豆GmCYP85A2基因,其长1 524 bp,开放阅读框长1 401 bp,编码466个氨基酸;编码蛋白分子质量为53.4 ku,理论等电点（pI）为9.00,具有典型的P450超家族保守结构和蛋白三级结构,亚细胞定位结果表明该蛋白为分泌型蛋白。启动子分析结果表明,该基因转录起始位置ATG上游2 kb的基因组序列含有多个响应光照以及与生长发育、逆境胁迫相关的顺式作用元件。基因表达特性分析结果表明,GmCYP85A2基因主要在花、花芽、豆荚及叶柄中表达,且以花中的表达量最大;在营养生长时期,叶柄中GmCYP85A2的表达量受光照影响而上调,并伴随着叶柄角的变大。【结论】克隆了大豆GmCYP85A2基因,并研究了该基因的表达特性,分析了其在叶柄角调控中的可能机制。     

金纹细蛾细胞色素CYP6家族基因的克隆及表达

【目的】克隆并鉴定金纹细蛾(Phyllonorycter ringoniella)细胞色素CYP6家族基因,并观察氯氟氰菊酯药剂处理后mRNA相对表达量的变化,为金纹细蛾细胞色素CYP6家族基因全长cDNA的获得,以及防止或延缓金纹细蛾抗药性的产生提供理论依据。【方法】以GenBank上公布的CYP6家族基因编码区序列为基础设计并合成简并引物;利用RT-PCR扩增获得序列后在NCBI上进行Blastx对比,根据P450基因命名法进行命名并向GenBank提交序列获得登录号;利用点滴法和qRT-PCR技术,将金纹细蛾3龄幼虫在氯氟氰菊酯(LC50=12.88mg/L)条件下处理24h后,观察其体内细胞色素P450基因的相对表达量。【结果】成功扩增出3个长度分别为415,412和421bp的cDNA片段。同源性分析表明,3条基因序列与CYP6AN5、CYP6B5和CYP6ab氨基酸相似性分别达61%,59%和71%,可将其初步均归类为CYP6家族,并分别命名为phCYP6AN5、phCYP6B5和phCYP6ab,将序列信息提交至GenBank,获得GenBank登录号分别为KJ559411、KJ559412和KJ559413。药剂处理对3种基因发生了不同的诱导或抑制作用,phCYP6AN5基因在受到药剂处理后相对表达量显著上升,而phCYP6B5和phCYP6ab在受到药剂处理后相对表达量显著下降。【结论】成功获得3条金纹细蛾细胞色素CYP6家族基因片段;诱导剂的诱导作用存在一定程度的特异性,对某种或几种P450酶有效应的化合物并不一定诱导其他类型的P450。     

细胞色素P450新家族的第一个基因CYP337A1的分子克隆与序列分析

依据家蚕基因组数据, 通过BLASTP比对, 选择了主要与抗性相关的CYP3集团(clan)中具有完全编码框并含有P450基因特征结构域的1条序列为研究对象, 用RT-PCR方法对其进行了克隆. 结果表明, 该基因ORF为1 467 bp, 编码489个氨基酸, 推定的蛋白质分子质量为56.60 KDa, 等电点为8.64. 只有1个内含子, 外显子/内含子边界处符合GT-AG规则. 与美国棉铃虫的CYP321A、邪恶按蚊的CYP6P9的相似性(identity)相对较高, 分别为34%、 32%, 低于同一家族成员氨基酸相似性应高于40%的规定, 从而被细胞色素P450委员会命名为新家族的第一个基因CYP337A1(GenBank 登陆号: EF415297).     

6种增溶剂对棉铃虫细胞色素P450 O-脱甲基活性的影响

比较了 6种增溶剂对棉铃虫细胞色素P4 5 0O 脱甲基活性的影响。结果表明 ,在匀浆缓冲液中加入Polyoxyethyleneetherw 1,棉铃虫细胞色素P4 5 0的O 脱甲基活性为 37 80U (mOD·min-1·larva-1) ,是对照的 1 34倍 ;经Chaps、胆酸钠、Emulgen 911、Emulgen 913、Triton X10 0增溶处理后 ,O 脱甲基活性分别为 2 2 7,2 7 5 8,9 6 4 ,14 77和 19 86U ,分别是对照的 97% ,98% ,34% ,5 2 %和 70 %。对照中只有 79 2 %的个体能够被检测到活性 ,而在Polyoxyethyleneetherw 1处理中 10 0 %的个体都能够被检测到活性。因此Polyoxyethyleneetherw 1可以作为棉铃虫抗药性生化机理及生化检测、细胞色素P4 5 0分离纯化等方面研究的有效增溶剂。     

辣椒 CaTPS8 基因克隆与表达分析

海藻糖-6-磷酸合酶（Trehalose-6-phosphate synthase, TPS）在植物非生物胁迫响应中起着重要的调控作用。以辣椒品种‘强丰101’为材料,对 CaTPS8 基因进行克隆和表达分析。结果表明,该基因CDS的完整开放阅读框为2 553 bp,编码850个氨基酸。生物信息学分析发现,CaTPS8蛋白的分子质量为96 ku,理论等电点为5.65,不稳定系数为48.09,推测为不稳定蛋白。蛋白结构预测显示CaTPS8蛋白包含Glyco_transf_20和 GT20_TPS两个保守结构域,属于亲水性蛋白,没有跨膜结构和信号肽序列。二级、三级结构预测表明该蛋白的结构主要为α-螺旋和无规则卷曲。系统进化关系分析表明, CaTPS8蛋白与马铃薯和番茄的同源性最高,其相似度分别为87.78%和86.92%,与高粱的同源序列相似度最低,为64.76%。实时荧光定量PCR分析表明, CaTPS8 基因在辣椒花中表达量最高。同时, CaTPS8 基因的表达受到低温的诱导,在处理 3 h时相对表达量最高,约为对照的25倍。此外,IAA、ABA、SA、GA₃和MeJA处理能够抑制 CaTPS8 基因的表达。研究结果为进一步阐明 CaTPS8 基因响应辣椒非生物胁迫的分子机理奠定基础。     

Bacillus sp.C3细胞色素P450CYP102A16酶活性研究

通过异源表达及Ni-NTA亲和层析纯化获得重组Bacillus sp.C3细胞色素P450 CYP102A16蛋白;以CYP102A16纯酶为研究对象,系统研究温度、pH、有机溶剂、表面活性剂、金属和非金属离子等对该酶活性及其稳定性的影响;用还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,NADPH)消减法测定CYP102A16的酶活性.结果表明:CYP102A16的最适反应温度为35℃,最适反应pH为6.5～7.5,该酶在45℃以下、pH 5.0～10.0的范围内稳定;CYP102A16能完全耐受20％二甲基亚砜(dimethylsulfoxide,DMSO)、30％甲醇、10％乙醇和20％丙酮,经10％乙腈、正丙醇和异丙醇处理后残余酶活性在45％以上,经10％正丁醇处理几乎失活;添加低质量浓度氯代十六烷基吡啶(cetylpyridine chloride,CPC) (0.003～0.02 g/L)和聚乙二醇辛基苯基醚(TritonX-100) (0.1～0.2 g/L) 可使CYP102A16酶活性分别提高40％和60％左右,而添加低质量浓度十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulphate,SDS) (0.004～0.008 g/L)对该酶活性无显著影响;1～20 mmol/L K+、20～50 mmol/L Na+、0.05 mmol/LCd2+对CYP102A16酶活性表现出轻微的促进效应,NH4+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、C o2+、Mn2+、Zn2+、Cu2+和乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid,EDTA)均能不同程度地抑制CYP102A16的活性,在离子浓度为1～100mmol/L时抑制效应表现为Ca2+＞ Mg2+＞ NH4+＞ EDTA,抑制作用的大小总体上与离子浓度呈正相关.     

猕猴桃 AcNPR1基因克隆及抗病响应表达分析

为探究猕猴桃 AcNPR1基因在抗病响应中的作用及其在不同抗性猕猴桃品种间抗性差异机制,以高感病品种‘红阳’和抗病品种‘徐香’猕猴桃叶片为材料克隆 AcNPR1基因序列;利用ExPASy-ProtParam tool、MEGA 7.0 等对‘红阳’AcNPR1蛋白的理化性质进行分析、亚细胞定位进行预测、进化关系等进行分析;通过RT-qPCR分析 AcNPR1基因在不同品种猕猴桃植株中的组织表达模式以及病原菌和水杨酸（Salcylic acid,SA）对其诱导表达模式。结果表明, AcNPR1基因开放阅读框1 770 bp（Genbank 登录号MW881148）,编码589个氨基酸,理论等电点6.27,具有典型的BTB/POZ结构域、ANK重复序列、NPR-like等NPR1蛋白保守结构域,AcNPR1蛋白预测定位于细胞核中;蛋白质的二级结构以α螺旋和无规卷曲为主;系统进化显示其与茶树的亲缘关系最为密切,相似性为83.94%。组织特异性分析表明 AcNPR1基因在‘红阳’和‘徐香’品种叶片中的表达水平最高。在丁香假单胞杆菌猕猴桃致变种（Pseudomonas syringae pv.actinidiae,Psa）处理下,抗病品种‘徐香’ AcNPR1基因的相对表达水平在处理0 h后迅速增加,为对照的3.6倍;而高感品种‘红阳’在48 h后显著增加,为对照的2.7倍。在SA+Psa处理下,‘徐香’ AcNPR1基因相对表达水平在24 h内达到最高水平,是对照的7.7倍;‘红阳’在72 h后达到最大值,仅为对照的1.6倍。 ‘徐香’ AcNPR1基因的抗病响应反应早于‘红阳’且更易受SA诱导表达。 AcNPR1基因在猕猴桃抗病胁迫方面具有一定作用,在不同抗性的猕猴桃品种抗病机制中存在差异。     

小立碗藓细胞色素P450基因CYP73A49的克隆与功能分析

本研究克隆了一个小立碗藓（Physcomitrella patens）P450基因CYP73A49,其cDNA全长1629bp,预测编码542个氨基酸。为了进一步研究其生物学功能,利用同源重组技术对CYP73A49基因实施定点突变,成功构建了能诱导其功能缺失的载体,并获得了苔藓的功能缺失突变体。     

基于主成分分析降水量指标预测棉铃虫百株卵量模型研究

棉铃虫是中国棉花主要害虫之一,降水量对其种群数量具重要影响。采用连续10a棉铃虫第2代和第3代的百株卵量与同期降水量指标资料,通过相关系数法筛选出10个预测第2代、第3代棉铃虫的降水量指标,采用主成分分析法建立第2代、第3代棉铃虫百株卵量的特征预测模型。检验结果表明,第2代棉铃虫的预测模型信度较好,历史符合率为70%;而第3代棉铃虫的预测模型信度较差,历史符合率为40%。由于入选因子均为前兆因子,因此,第2代棉铃虫的预测模型可用于区域棉铃虫发生程度的监测和预警研究。     

红花CtMYB-TF1基因的克隆与表达分析

为了探索R2R3-MYB转录因子与植物类黄酮的次生代谢调控之关系,及对植物花青素合成代谢的作用,以红花花瓣为试验材料,采用RT-PCR结合RACE技术,从红花(Carthamus tinctorius)中克隆获得1个全长1 260 bp的调控花青素代谢的 CtMYB-TF1基因。结果表明,该基因序列可编码249个氨基酸,其蛋白质分子质量为28.08 ku;红花CtMYB-TF1蛋白分子式为C_(1220)H_(1930)N_(358)O_(378)S_(13),是一种不稳定的碱性亲水蛋白;由系统进化树分析可知,红花 CtMYB-TF1与葡萄 VvMYBPA1亲缘关系较近;通过RT-qPCR技术对表达体系进行基因表达量的检测分析,红花 CtMYB-TF1基因在花期的各个时期相对表达量均高于红花CtANS基因,并且随着花期的延长红花 CtMYB-TF1基因和CtANS基因的相对表达量也有增高,其中在花期的第5天红花 CtMYB-TF1基因的相对表达量出现峰值,说明 CtMYB-TF1基因对CtANS基因具明显的上调作用,可为构建高产、稳定的红花基因工程改良细胞株提供参考。     

矮牵牛海藻糖-6-磷酸合酶基因 PhTPS6的克隆与表达分析

以矮牵牛(Petunia hybrida var.Mitchell)为材料,利用PCR方法克隆得到海藻糖-6-磷酸合酶基因6(TPS6)(Trehalose-6-phosphate synthase 6)的同源基因PhTPS6。生物信息学分析显示:该基因cDNA全长为2 571bp,编码856个氨基酸,推测PhTPS6蛋白的分子式为C4342H6838N1154O1276S48。利用实时荧光定量PCR分析PhTPS6在不同组织、不同处理下的表达特性。结果显示:PhTPS6基因在叶腋中表达量较高,而在叶片中的表达量最低;去顶6h引起PhTPS6的表达量升高至对照的14倍,24h后表达量显著下降。而去顶后施加生长素则抑制去顶对PhTPS6的调控。施加细胞分裂素6h后PhTPS6的表达水平显著上调至对照的16倍,随着处理时间的增加,其表达水平逐渐下降。低温处理12h以及盐胁迫处理12h导致PhTPS6表达量分别上调至对照的18.9倍和21.4倍,且随着时间的增加表达量持续上升。该研究表明PhTPS6在矮牵牛分枝发育及低温和盐胁迫中均具有重要作用。     

氟铃脲对棉铃虫的毒力及几丁质和几丁质酶的影响

【目的】探讨氟铃脲对棉铃虫的毒性机制,为苯甲酰基脲类农药在农业生产上的应用以及新农药的研发提供科学依据。【方法】以棉铃虫为材料,研究了氟铃脲对棉铃虫的杀虫活性,探讨氟铃脲处理后对棉铃虫几丁质含量和几丁质酶活性的影响,并采用实时定量PCR技术研究了氟铃脲对几丁质酶基因表达的影响。【结果】供试棉铃虫3龄幼虫经氟铃脲直接浸渍处理后,逐渐表现出反应迟钝、非正常蜕皮以及表皮发育异常等中毒症状,最终畸形死亡。氟铃脲处理后96h的LC50值为226.43mg/L,表现出较强的触杀作用以及致畸活性。用氟铃脲120和240mg/L处理72h后棉铃虫3龄幼虫几丁质含量显著降低,并且120mg/L氟铃脲处理72h后显著激活了试虫几丁质酶活性,而亚致死质量浓度(60mg/L)诱导棉铃虫体内几丁质酶活性需要较长的作用时间。实时定量PCR结果表明,氟铃脲(60mg/L)处理后显著抑制了棉铃虫幼虫几丁质酶基因的表达水平。【结论】氟铃脲对棉铃虫具有较强的毒性作用,能够降低棉铃虫虫体几丁质含量,激活棉铃虫几丁质酶活性,几丁质酶的变化可能与氟铃脲对棉铃虫的毒性有关。     

小麦TaSPL17基因的克隆、组织特异性表达及原核表达分析

具有SBP结构域的SPL(SQUAMOSA promoter-binding protein-like)蛋白是一类植物特有的转录因子,在植物的生长发育过程中发挥重要的调控作用。为了进一步研究小麦基因TaSPL17的功能,本研究通过同源克隆的方法,从普通小麦品种‘小偃22’中克隆得到TaSPL17基因全长CDS序列。生物信息学分析表明,该基因开放阅读框长度1 158bp,编码385个氨基酸,理论分子质量40.25ku,理论等电点为9.12。半定量RT-PCR结果显示,TaSPL17在小麦根、茎基部、叶片、幼穗中均有表达,在幼穗和茎基部中表达量最高,根次之,在叶片中表达量最少,表明TaSPL17基因可能与小麦的分蘖和穗部的发育有关。将基因TaSPL17与载体pGEX6P-1连接构建原核重组表达载体pGEX6P-1-TaSPL17,然后将其转入大肠杆菌DH5α并对诱导表达的时间、IPTG浓度、温度进行优化,SDS-PAGE分析表明,融合GST标签的TaSPL17在温度37℃,IPTG浓度为0.4mmol/L,诱导3h后表达量最大,有助于进一步纯化TaSPL17蛋白质。     

海南岛吊罗山杀棉铃虫Bt菌株的筛选

【目的】从海南岛吊罗山原始热带雨林区筛选分离杀棉铃虫Bt菌株,为研发新的防治棉铃虫的生物农药和抗虫转基因棉花奠定基础。【方法】在吊罗山原始热带雨林区不同海拔高度采集253份土壤样品,采用醋酸钠高温处理方法从中分离各类芽孢杆菌,通过显微镜观察鉴定出产伴胞晶体蛋白的苏云金芽孢杆菌(Bt),对伴胞晶体蛋白进行SDS-PAGE电泳和质谱分析,了解其基本特性。并以棉铃虫二龄幼虫为靶标,测定获得的Bt菌株对棉铃虫的杀虫活性。【结果】从253份土壤样品中分离出芽孢杆菌786株,其中产伴胞晶体蛋白的Bt菌株33株,Bt菌株分离率为4.2%。SDS-PAGE电泳和质谱分析表明,分离Bt菌株含有的伴胞晶体蛋白与已发现的毒素蛋白不同,可能为新型晶体蛋白;利用棉铃虫二龄幼虫进行Bt分离株生物活性测定,结果表明有8株Bt菌株对棉铃虫幼虫的致死率为25%~85%。【结论】从海南岛吊罗山原始热带雨林区筛选分离获得8株杀棉铃虫的Bt菌株,这些菌种可能含有新的杀虫晶体蛋白基因。     

茶树己糖激酶基因CsHXK1的克隆与表达分析

己糖激酶(HXK)是植物呼吸和代谢过程中的关键酶之一,不仅催化己糖磷酸化,而且参与植物糖感应和糖信号转导过程,在植物生长发育和逆境响应中发挥重要作用。试验以茶树‘龙井长叶’为材料,克隆获得了茶树己糖激酶基因 CsHXK1的cDNA序列,其包含一个1 488 bp的开放阅读框,编码495个氨基酸,预测蛋白分子质量为53.63 ku,理论等电点为5.96。蛋白序列分析结果显示,CsHXK1含有2个保守的磷酸化激酶域、1个底物结合域和1个ATP结合域,与拟南芥、苹果等HXK1亲缘关系较近。另外, CsHXK1基因启动子区域包含多种与逆境响应和糖信号转导相关的顺式作用元件,如ABA响应元件(ABRE)、脱水响应元件(MYBCORE)及糖信号转导相关元件(SREATMSD)等。qRT-PCR分析结果显示, CsHXK1基因表达受高温、干旱、低温及盐胁迫的诱导,其可能在茶树响应多种非生物胁迫过程中发挥重要作用。     

甜荞花同源异型基因FeMADS1的克隆和序列结构分析

采用同源克隆方法,并结合RACE技术,从甜荞花芽分离得到1个A类MADS-box基因FeMADS1的cDNA全长,GenBank登录号为KM386627,其cDNA全长1 107bp,包括1个编码234个氨基酸、长为705bp的开放阅读框。序列同源比对和分子系统发生分析表明,其蛋白与拟南芥AGL8(FUL)的相似性最高,属A类MADS-box基因亚家族中的euFUL进化系,含MADS、I、K和C末端4个明显的结构域,并且K结构域包含K1、K2和K3共3个保守的富含疏水氨基酸残基的亚结构域,C末端结构域含FUL型基因2个特有的模体:FUL motif和paleoAP1motfi。