棉铃虫HaTO-like基因的克隆、序列分析和表达特征

【目的】克隆和分析了棉铃虫Helicoverpa armigera HaTO-like基因的编码框序列,检测了该基因的时空表达谱以及在棉铃虫感染核型多角体病毒HaSNPV后的转录变化,为深入研究该基因的功能提供理论依据。【方法】本研究利用RT-PCR的方法首次克隆获得HaTO-like基因的全长cDNA序列,通过几种生物信息学软件对该基因的核苷酸序列和氨基酸序列进行了分析,并利用荧光定量PCR技术检测了该基因在棉铃虫不同发育阶段、幼虫组织和成虫组织的表达情况,以及HaSNPV感染对HaTO-like基因表达的影响。【结果】棉铃虫HaTO-like基因cDNA全长为994 bp,开放阅读框为756 bp,编码251个氨基酸,其蛋白序列的N端含有23个氨基酸的信号肽。进一步的序列分析表明棉铃虫HaTO-like与其他昆虫同源蛋白的氨基酸序列一致性不是太高,大概在39%~61%之间,其中与家蚕和脐橙螟在系统进化上关系最近。荧光定量PCR结果表明该基因在棉铃虫的5龄0 h和成虫第1天的的表达量相对较高,在幼虫的头部和表皮内的表达量较其他幼虫组织较高,在成虫的头部和足的表达量也相对较高。而病毒感染则显著地诱导了该基因在棉铃虫幼虫头部和表皮内的表达。【讨论】本研究克隆了棉铃虫HaTO-like基因的全长cDNA序列,分析了该基因的序列特征和表达谱,为进一步阐释该基因的功能奠定理论基础。     

小麦条锈菌PsNCS1基因的克隆及转录表达特征

摘要：【目的】克隆小麦条锈菌神经钙离子感应蛋白基因PsNCS1,分析其在病菌不同发育时期的表达水平。【方法】利用文库筛选和RT-PCR技术克隆PsNCS1的cDNA序列,采用生物信息学技术预测分析该基因编码蛋白的保守结构域及基本特性,构建系统发育树;运用实时荧光定量RT-PCR技术分析PsNCS1在病菌不同生长发育时期的表达水平。【结果】PsNCS1全长cDNA为1007 bp（GenBank登录号GU134621）,开放阅读框为573 bp,编码190个氨基酸,分子量为22.17 kDa, 等电点为4.     

棉铃虫普通气味受体基因HarmOR9和HarmOR29的克隆和组织表达分析

【目的】对棉铃虫Helicoverpa armigera 2个普通气味受体基因的cDNA全长进行分析,明确这两个普通气味受体基因在不同组织中的表达分布,为进一步的功能研究奠定基础。【方法】利用PCR结合RACE技术克隆棉铃虫两条普通气味受体基因的cDNA全长;利用不同的生物信息学软件对序列进行结构预测、序列比对和进化树分析;利用半定量RT-PCR检测其在棉铃虫成虫不同组织中的表达。【结果】获得两条棉铃虫气味受体基因的全长序列,并命名为HarmOR9和HarmOR29（GenBank登录号分别为KJ188252和KJ188253）。序列分析显示,HarmOR9全长1 206 bp,编码401个氨基酸;HarmOR29全长1 188 bp,编码395个氨基酸。选择已报道的鳞翅目昆虫烟青虫Heliothis assulta、家蚕Bombyx mori、烟芽夜蛾Heliothis virescens和棉铃虫的气味受体与本实验克隆得到的两个气味受体基因的编码产物进行序列比对和进化树分析,结果显示这两个气味受体与性信息素受体区别明显,并与其他普通气味受体聚类在一起。半定量RT-PCR的结果显示HarmOR9与HarmOR29都主要在触角中高表达且无雌雄间差异,HarmOR29在其他组织中均不表达;而HarmOR9在雄虫下唇须中有微量表达,在其他组织中均不表达。【结论】本研究从棉铃虫中克隆得到2个气味受体基因HarmOR9和HarmOR29的cDNA全长,其编码产物具有气味受体的典型特征并且属于普通气味受体。明确了这两个气味受体基因都在棉铃虫成虫的触角中高表达,且无雌雄差异,推测其可能参与了棉铃虫普通气味的识别过程。     

棉铃虫羧酸酯酶基因的克隆、序列分析及组织表达

为了从分子水平上研究棉铃虫Helicoverpa armigera (Hübner) 对杀虫剂抗性的产生机理,本文通过RT PCR和RACE方法首次从棉铃虫中肠中克隆了一个羧酸酯酶全长cDNA序列。序列分析表明,该基因包含一个1 794 bp的开放读码框,129 bp的5′UTR和139 bp的3′UTR区域。该基因编码597个氨基酸, 推测编码蛋白质的等电点pI为4.92,分子量为67.1 kD,GenBank登录号为EF547544。通过对氨基酸的同源性分析表明,该羧酸酯酶与斜纹夜蛾Spodoptera litura羧酸酯酶的同源性最高,达60%。半定量RT-PCR分析表明,该基因在中肠组织中表达量最高,在脂肪体和生殖腺中表达量较低,在头部则不表达。推测该羧酸酯酶基因可能主要参与棉铃虫对外源物质的解毒代谢。     

棉铃虫细胞色素P450 CYP9A12基因5′-上游区的克隆及序列分析

细胞色素P450基因CYP9A12的过量表达已被证实与棉铃虫Helicoverpa armigera对拟除虫菊酯的抗性相关。为探明棉铃虫CYP9A12基因的表达调控机理,根据棉铃虫CYP9A12基因cDNA全长的5′-末端核苷酸序列,采用基因组步移方法,获得CYP9A12的5′-上游区序列（总长为3 575 bp）。与cDNA序列进行比对,表明在起始密码子上游3 bp处有一长为2 124 bp的内含子。利用NNPP分析软件预测出转录起始位点,与根据CYP9A12全长cDNA序列推测的结果是一致的。TFSEARCH 1.3软件分析转录因子结合位点的结果显示,该序列不仅包含启动子的核心结构序列——TATA-box和CAAT-box,亦包含多个转录因子结合位点,如GATA-1,CdxA,Dfd等。本研究结果为深入研究棉铃虫CYP9A12的表达调控机制及其参与杀虫剂抗性的分子机理奠定了一定基础。     

草菇漆酶基因vv-lac1和vv-lac6的克隆及异源表达

【目的】克隆草菇漆酶基因vv-lac1和vv-lac6的全长cDNA,证实其编码的蛋白具有漆酶活性,最终建立草菇漆酶基因的异源表达及纯化体系。【方法】利用RACE技术克隆全长cDNA序列,并利用生物信息学技术进行序列分析,在此基础上,去除全长cDNA的编码信号肽的序列并在3'端添加His-tag碱基序列,把修饰后的cDNA片段克隆到表达载体pPIC9K上,并转化到毕赤酵母GS115中进行表达,对重组蛋白利用Ni柱进行分离纯化并以ABTS底物法检测重组蛋白的漆酶活性。【结果】vv-lac1和vv-lac6的全长cDNA的长度分别为1599 bp和1554 bp,且分别含有19和15个外显子;其编码的蛋白的理论分子量分别是57.3 kDa和56.3 kDa,理论等电点分别为4.73和5.62,且都属于分泌型的胞外蛋白;表达出的重组蛋白RBvvlac1和RBvvlac6,其分子量大小约为70 kDa,说明存在翻译后修饰;含有150 mmol/L咪唑的缓冲液对RBvvlac1和RBvvlac6发酵液进行洗脱所得到的蛋白溶液具有最高漆酶活性(333.17 U/L和227.63 U/L)。【结论】草菇漆酶基因vv-lac1和vv-lac6能够编码有活性的漆酶蛋白,本研究建立的异源表达及纯化体系适用于草菇或其它漆酶基因的异源表达与纯化。     

棉铃虫磷酸甘油醛异构酶基因Hatpi 的克隆及分析

棉铃虫Helicoverpa armigera是一种严重危害棉花等经济作物的鳞翅目害虫, 开展分子水平研究对防控害虫将具有重要参考意义。本研究利用RACE（rapid amplification of cDNA ends）技术克隆了棉铃虫磷酸甘油醛异构酶(triosephosphate isomerase)基因Hatpi （GenBank登录号为AY736358）。该基因cDNA全长为1 149 bp, 编码248个氨基酸, 预测等电点为5.82, 分子量为16.4 kD。HaTPI含有磷酸甘油醛异构酶类蛋白的典型(βα)8结构、保守的活性位点（Lys12, His94和Glu165）和小肽序列（AYEPVWAIGTG和GGASLKPEF）等。RT-PCR检测分析发现Hatpi在棉铃虫卵巢、幼虫、蛹、成虫均有表达, 提示该基因可能在棉铃虫的不同发育阶段均起作用。     

棉铃虫硫氧还蛋白类似基因HaTrx-like的分子鉴定和抗逆特征

【目的】克隆棉铃虫Helicoverpa armigera硫氧还蛋白类似基因(Ha Trx-like)的cDNA全长并进行序列分析,研究HaTrx-like基因的时间和空间表达模式以及参与抵抗机械损伤、紫外线照射和极端温度等逆境的特征。【方法】利用RT-PCR的方法扩增得到Ha Trx-like基因的全长cDNA并通过测序进行验证,运用几种生物信息学软件对基因和氨基酸序列进行分析,利用荧光定量PCR检测HaTrx-like基因的时间和空间分布以及4种逆境条件处理后的表达模式。【结果】棉铃虫HaTrx-like基因的c DNA全长为526 bp,其中开放阅读框长度为381 bp,编码126个氨基酸,含有一个保守的氧化还原活性位点CXXC,其氨基酸序列和帝王斑蝶Danaus plexippus以及家蚕Bombyx mori同源物的序列一致性为72%和71%。HaTrx-like基因在幼虫5龄0 h和5龄96 h,蛹期第1天和第5天,以及成虫第1天的表达量相对较高,在幼虫的中肠、马氏管和成虫的肌肉中的表达量相对较高。在机械损伤、紫外线照射、极端低温和高温处理后,该基因的表达均显著地升高。【讨论】获得了棉铃虫HaTrx-like基因的cDNA全长,并初步鉴定该基因为硫氧还蛋白家族成员,其表达水平受到机械损伤、紫外线照射和极端温度的上调,为进一步深入研究昆虫中硫氧还蛋白家族基因的各种生理功能提供理论基础。     

家蚕基质金属蛋白酶基因Bm-MMP的克隆、序列分析及表达研究

基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases, MMPs）家族是一类蛋白水解酶, 能够降解基底膜和细胞外基质中大部分蛋白质。为了研究MMPs对家蚕Bombyx mori基本生理功能的影响, 本文利用RACE和RT-PCR方法, 首次从家蚕蛹中克隆了一个MMP基因的全长cDNA, 命名为Bm-MMP。序列分析表明, Bm-MMP的mRNA存在两个选择性剪切变体, 分别命名为Bm-MMP-V1和Bm-MMP-V2。其中Bm-MMP-V1 cDNA全长为2 257 bp, 包含一个1 686 bp的开放阅读框, 编码561个氨基酸, 预测蛋白质分子量约为62.3 kD; Bm-MMP-V2 cDNA全长为2 188 bp。同源性分析表明, Bm-MMP-V1和Bm-MMP-V2的氨基酸序列与蜡螟Galleria mellonella的Gm1-MMP的氨基酸序列同源性最高, 均为88.8%;与黑腹果蝇Drosophila melanogaster的Dm1-MMP的氨基酸序列同源性, 分别为61.2%和64.3%。将Bm-MMP-V1的编码区连接到表达载体pET28a(+)上, 并在大肠杆菌BL21中进行原核表达, SDS-PAGE和Western blot分析结果表明, 带有6×His标签的融合蛋白被成功表达。半定量RT-PCR分析表明, Bm-MMP-V1和Bm-MMP-V2在4龄眠蚕、熟蚕、吐丝后36及48 h、预蛹中的表达量比5龄中食期与化蛹后的表达量高, 推测该基因与家蚕幼虫蜕皮变态有关;LPS诱导5龄3 d的幼虫, 其Bm-MMP-V1和Bm-MMP-V2在血液中的表达量升高, 推测Bm-MMP可能与免疫相关。本研究为进一步研究Bm-MMP在家蚕体内的作用机制奠定了基础。     

家蚕雌激素相关受体基因的克隆与表达分析

【目的】黑腹果蝇 Drosophila melanogaster 雌激素相关受体（estrogen-related receptor, ERR）通过调节糖酵解过程进而控制果蝇的能量代谢。本研究在克隆家蚕Bombyx mori ERR 基因 (BmERR) 的基础上,对其分子特性和系统演化进行生物信息学分析, 并检测该基因在家蚕生殖腺中的表达,为进一步研究ERR功能奠定基础。【方法】采用PCR技术克隆 BmERR 基因的全长cDNA序列,进行生物信息学分析;利用半定量RT-PCR检测该基因在停食后家蚕幼虫生殖腺中的表达情况。【结果】BmERR 基因全长cDNA序列为1 296 bp,编码431个氨基酸残基;具有ERR蛋白家族典型的结构特征;系统进化分析显示BmERR与其他昆虫ERR氨基酸序列一致性较高;半定量 RT-PCR 检测表明,BmERR 在家蚕上簇到化蛾期间的精巢和卵巢中均有表达,表达具有时期特异性,化蛹第1天达到表达高峰。【结论】本研究首次从鳞翅目昆虫中克隆获得ERR cDNA序列。ERR基因在家蚕生殖腺中表达量无明显性别差异,但具有发育时期特异性。     

棉铃虫过氧化物酶基因HaPOD的克隆和表达分析

【目的】克隆棉铃虫Helicoverpa armigera过氧化物酶基因(HaPOD)并进行序列分析,研究HaPOD基因的时空表达模式以及在极端温度、双氧水处理和HaNPV感染后的基因表达变化模式。【方法】基于转录组测序获得HaPOD基因序列,通过几种生物信息学软件对该基因的核苷酸和氨基酸序列进行分析。采用实时荧光定量PCR技术检测HaPOD基因在棉铃虫体内的时空表达模式及4种逆境处理后的表达变化情况。【结果】序列分析显示该基因开放阅读框长1 332 bp,编码443个氨基酸,含有一个细胞粘附蛋白序列,氨基酸序列与甜菜夜蛾Spodoptera exigua同源物序列一致性为85%,亲缘关系最近。HaPOD基因在5龄以前表达量相对较低,5龄后表达量开始升高,蛹第5天最高。在幼虫头和成虫翅中表达量相对较高。在高温、双氧水和HaNPV感染处理后,该基因表达量显著升高,而在低温处理后表达量显著下调。【结论】本研究克隆得到了棉铃虫HaPOD基因序列并对其进行了分析,其表达量在高温、双氧水和HaNPV感染处理后上调而低温处理后下调,这些结果为进一步研究过氧化物酶在维持氧化还原平衡和抵抗氧化损伤方面的功能奠定基础。     

棉铃虫酚氧化酶原基因的克隆、序列分析和组织表达

利用RT-PCR和RACE方法,获得了棉铃虫Helicoverpa armigera酚氧化酶原(prophenoloxidase,PPO)基因一个亚型cDNA的完整序列。该序列全长2 405 bp,含有一个2 097 bp的开放阅读框,编码一个由698个氨基酸残基组成的蛋白质。推导的氨基酸序列与其他鳞翅目昆虫PPO2基因相应氨基酸序列有较高的同源性(76％～80％),同时该序列具有铜离子结合位点等PPO基因所具有的典型特征。组织特异性表达分析表明,该基因在棉铃虫血细胞、体壁和中肠中均有表达。     

苜蓿夜蛾中肠丝氨酸蛋白酶cDNA的克隆、序列分析及原核表达

【目的】本研究旨在从苜蓿夜蛾Heliothis viriplaca中肠克隆出丝氨酸蛋白酶（serine protease, SP）基因的cDNA序列,测定原核表达后的蛋白经纯化及复性后的活性。【方法】运用RT-PCR和cDNA末端快速扩增方法（rapid amplification of cDNA ends, RACE）克隆苜蓿夜蛾幼虫中肠丝氨酸蛋白酶cDNA全序列,用大肠杆菌Escherichia coli表达系统进行表达。重组蛋白经纯化后,利用梯度透析法进行复性,以BApNA为底物,进行活性测定。【结果】克隆获得的苜蓿夜蛾中肠丝氨酸蛋白酶基因命名为HvSP（GenBank登录号：JX866720）,该基因全长880 bp,开放阅读框长762 bp,编码254个氨基酸,推测分子量和pI值分别为26.9 kDa和9.49。由HvSP推导的氨基酸与鳞翅目昆虫SP氨基酸序列的一致性在52%~95%之间,其中与棉铃虫Helicoverpa armigera SP（GenBank登录号：CAA72962）的氨基酸序列一致性最高,达95%。成功构建重组载体pET21b-HvSP进行原核表达,Western-blot鉴定确定为目的蛋白。蛋白可溶性分析发现重组蛋白为包涵体。在Glycine-NaOH缓冲液中,当pH为10.0时,复性的重组蛋白活性达到最高,为35.74 U/mL。【结论】本研究在苜蓿夜蛾体内获得了一个新的丝氨酸蛋白酶基因,且原核表达后的重组蛋白经过变性、纯化及复性后具有活性。该结果为进一步研究丝氨酸蛋白酶在鳞翅目昆虫体内的生理功能奠定了基础。     

毛头鬼伞真菌具有抗烟草花叶病毒活性的y3基因的克隆及对烟草的转化

【目的】蛋白质Y3具有抗烟草花叶病毒(TMV)活性并由y3基因编码。本文的目的是从真菌毛头鬼伞(Coprinus comatus)中克隆y3基因全长并在植物体中展现其对TMV的抑制活性。【方法】我们利用试剂盒5′-Full RACE Core Set(TaKaRa)扩增了y3基因cDNA5′-端未知序列,通过RT-PCR获得了全长序列,并把该全长序列与CaMV 35 S启动子和NOS终止子一起插入多克隆位点(MCS)构建了植物表达载体pCAMBIA1301-y3,用于农杆菌介导的烟草转化。【结果】y3基因全长534碱基对,包含1个开放阅读框(ORF),编码一条含130个氨基酸残基的肽链(GenBank检索号:GQ859168;EMBL:FN546262)。其cDNA序列和由它推到的氨基酸序列均与已发表的y3基因部分片段有高度相似性(94%)。Northern杂交分析证实了y3基因在转基因烟草中得到表达。接种TMV的转基因植株表现出抗TMV的活性。【结论】我们克隆了y3基因全长并得到了转基因植株。在转基因植株中,由于y3基因的表达改善了植株的抗病毒活性。y3基因的克隆和表达无疑为该基因的进一步研究奠定了基础。     

棉花咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶基因的克隆及表达

根据棉花纤维特异表达cDNA文库分析得到的咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶(CCoAOMT)基因EST序列设计引物,采用RT-PCR技术首次从棉花中克隆了一个CCoAOMT基因,命名为GhCCoAOMT1(GenBank登录号为FJ848871).研究结果表明:GhCCoAOMT1基因cDNA全长960 bp,具有一个753 bp的开放阅读框,5'非编码区为9 bp,3'非编码区为198 bp,编码250个氨基酸,预测分子量约为28.306 kDa,等电点为5.39.利用PCR方法克隆了GhCCoAOMT1基因的基因组序列,长度为1 311 bp,包含5个外显子和4个内含子.氨基酸同源性分析发现,GhCCoAOMT1与来自毛白杨、烟草和苎麻的CCoAOMT同源性较高.半定量RT-PCR检测表明,GhCCoAOMT1基因在棉花各个组织中都有表达,其中茎部的表达量最高,其次表达量依次为根>花瓣>子叶>10 d纤维>雄蕊>胚珠>叶.     

棉铃虫几丁质合成酶1基因的时空表达分析及氟啶脲对其表达的影响

本研究旨在明确棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)几丁质合成酶1(HaCHS1)基因在不同发育时期和不同组织的表达及氟啶脲处理后对该基因表达的影响。利用RT-PCR和RACE技术克隆获得棉铃虫HaCHS1基因,HaCHS1基因全长为5247 bp,其中开放阅读框4698 bp,编码1565个氨基酸,5′非翻译区为168 bp,3′非翻译区为381 bp。预测蛋白的相对分子质量为180.7 kDa,等电点为6.50,HaCHS1具有16个跨膜螺旋和6个N-糖基化位点。RT-qPCR检测结果表明,HaCHS1基因在预蛹期表达量最低,在蛹期第1天表达量最高。HaCHS1基因在头部的表达量最高,其次是表皮,而在中肠、气管、马氏管和脂肪体中的表达量均极低。亚致死浓度(60 mg/L)氟啶脲处理后,棉铃虫HaCHS1基因呈现出“抑制-激活-再抑制”的波动。本研究将为棉铃虫HaCHS1基因功能的研究奠定基础,为基于几丁质合成途径设计新药提供科学的理论依据。