松材线虫galectin-1基因的克隆、原核表达和表达模式分析

【目的】galectin-1是凝集素的一种,广泛存在于各种生物体内,在生长发育、免疫调节方面起重要作用。本研究克隆和表达了松材线虫的galectin-1蛋白,并分析了各个龄期的表达量。【方法】设计引物,扩增松材线虫的galectin-1基因,使用双酶切的方法连接p ET-28a载体和目的基因,转化到大肠杆菌DH5α感受态细胞,筛选阳性克隆;在不同温度下,用不同浓度的异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达,Western blot检验蛋白表达情况;采用RT-PCR技术检验松材线虫各个龄期galectin-1基因的表达情况。【结果】由SMART和Predict Protein软件分析可知,该蛋白有2个结构域,并且主要由无规卷曲和β折叠构成;生物学信息分析显示,松材线虫的galectin-1与小卷蛾斯氏线虫的相似性更高;与日本血吸虫相比,线虫能很好地聚集在一个分支上。Western blot检测纯化蛋白大小与查询所得蛋白分子质量一致。RT-q PCR结果显示,以繁殖型2龄松材线虫(L_2)为对照,galectin-1基因在繁殖型3龄(L_3)、繁殖型4龄(L_4)、扩散型3龄(L_(Ⅲ))和扩散型4龄(L_(Ⅳ))松材线虫中的表达量高,尤其是在LⅢ中的表达量最高;雌雄成虫没有显著性差异。【结论】松材线虫的galectin-1基因在p ET-28a原核表达系统中呈可溶性表达,在不同龄期的表达量有差异。本研究为进一步研究松材线虫的galectin-1基因奠定了基础,为松材线虫的防治提供了新的方向。     

麦红吸浆虫幼虫不同滞育时期体内山梨醇含量及山梨醇脱氢酶基因表达水平变化

【目的】本研究旨在明确麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana(Géhin)滞育进程中山梨醇含量及山梨醇脱氢酶基因(SmSDH)mRNA表达水平的变化规律,探讨麦红吸浆虫滞育与山梨醇含量及SmSDH表达水平的关系。【方法】分别采用比色法和实时荧光定量PCR方法,对2013年5月-2014年3月不同时间陕西杨凌养虫圃内麦红吸浆虫滞育前后及滞育期幼虫体内山梨醇含量及SmSDH2a和SmSDH2b mRNA表达水平进行分析。【结果】麦红吸浆虫幼虫滞育前山梨醇含量最高(为9.41μg/mg);滞育期间,12月份含量最高(为8.50μg/mg);滞育解除后山梨醇含量为3.25~3.49μg/mg,显著低于滞育前和整个滞育期(P0.05)。山梨醇脱氢酶基因SmSDH2a及SmSDH2b在滞育进程中mRNA表达水平变化趋势相同,且与滞育强度递减趋势一致,即进入滞育后表达水平显著降低(P0.05)并一直稳定在较低水平,滞育解除后逐渐升高并达到最高。滞育期间,同期不同滞育状态幼虫之间山梨醇含量和SmSDH2a表达水平差异不明显,但裸露幼虫SmSDH2b表达水平始终高于结茧幼虫。【结论】山梨醇和SmSDH参与麦红吸浆虫滞育调控,与滞育维持和解除密切相关。     

基于转录组和基因表达谱的葱蝇分泌组挖掘及其在滞育发育中的可能作用分析（英文）

【目的】昆虫滞育是一种重要的季节性适应生存的环境生理现象,但是调控葱蝇Delia antiqua夏滞育和冬滞育的分子机理却知之甚少。本研究旨在鉴定与葱蝇蛹滞育相关的候选基因。【方法】利用RNA-seq和数字基因表达谱数据,通过生物信息学的方法预测分析葱蝇滞育相关的分泌蛋白,并进行了氨基酸序列相似性、基本理化性质分析;从表达谱中选取12个差异表达基因,利用qRT-PCR验证了它们在非滞育蛹以及夏滞育和冬滞育蛹的不同发育时期的表达特点。【结果】共鉴定出38个在葱蝇夏滞育蛹和冬滞育蛹之间差异表达的可能的分泌蛋白。同源基因注释表明,这些基因可能在气味分子结合、几丁质和脂类代谢、免疫及发育等方面发挥作用,其中脂类和几丁质代谢过程的调节似乎在滞育发育过程起到重要作用。qRT-PCR分析结果表明,12个被选择基因的表达谱与RNA-seq结果相吻合(R=0.862,P=0.001)。【结论】本研究为基于高通量测序的分泌组挖掘及滞育相关基因的鉴定提供了强有力地分析策略。     

伞裙追寄蝇滞育关联基因的转录组学分析

【目的】本研究旨在探讨调控伞裙追寄蝇Exorista civilis滞育的重要关联基因以及代谢途径,为明确该虫在转录组水平下的滞育分子机制提供理论基础。【方法】采用新一代高通量测序平台Illumina HiSeq^TM2000对伞裙追寄蝇非滞育以及滞育的蛹进行转录组测序分析以及生物信息学分析;应用KAAS在线pathway比对分析工具对筛选出的满足padj＜0.05且fold change≥32或padj＜0.05且fold change≤1/32条件的差异表达基因进行KEGG通路富集分析。【结果】根据测序结果,共获取58 050个基因。差异倍数在32倍以上的滞育关联基因(diapause-associated genes, DAGs)有454个,其中406个表达上调,共涉及134条通路,包括氧化磷酸化、柠檬酸循环及其他重要通路;48个表达下调,涉及32条通路。KEGG通路富集分析结果表明,滞育关联基因主要集中在信号转导、内分泌系统、碳水化合物代谢等途径中。【结论】本研究获得的伞裙追寄蝇转录组数据揭示了其滞育调控的重要代谢途径与关联基因。     

麦红吸浆虫热激蛋白基因SmHsp40的克隆及其在滞育进程中和极端温度胁迫下的表达

【目的】麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana是一种典型的专性滞育昆虫,滞育过程中经历酷暑和严寒。本研究旨在探讨麦红吸浆虫热激蛋白基因Hsp40在滞育中的作用。【方法】以麦红吸浆虫滞育前幼虫为材料,利用RT-PCR和RACE技术克隆Hsp40全长cDNA序列;利用生物信息学软件分析该基因及其编码蛋白的特性;采用实时荧光定量PCR技术分析其在滞育不同阶段幼虫及越夏滞育幼虫在短期(≤120 min)极端高温(35～50℃)和越冬滞育幼虫在短期极端低温(0～-15℃)胁迫下的表达模式。【结果】克隆获得麦红吸浆虫Hsp40基因,命名为SmHsp40(GenBank登录号:MH001167),其cDNA全长1 553 bp,开放阅读框长为1 074 bp,编码357个氨基酸,相对分子量为40.87 kD,理论等电点为5.31。推导的氨基酸序列中含有Hsp40蛋白家族典型的J结构域和HPD基序。蛋白序列相似性和系统进化关系分析表明,SmHsp40蛋白与冈比亚按蚊Anopheles gambiae等长角亚目(Nematocera)昆虫Hsp40的相似性最高、亲缘关系最近。麦红吸浆虫滞育不同时期幼虫SmHsp40表达量存在显著差异,进入滞育后表达量上调;滞育进程中,夏季7-8月和冬季12月至翌年1月表达量显著高于其他季节。与未处理的对照相比,40℃处理越夏滞育幼虫和-10℃处理越冬滞育幼虫1 h明显诱导SmHsp40的表达,但超过45℃或低于-15℃极端温度处理诱导效果均不明显。【结论】SmHsp40参与了麦红吸浆虫滞育进程,可能在滞育状态的维持及滞育期间耐热和耐寒能力的调控方面起重要作用。     

35℃下烟青虫夏滞育率、蛹重及代谢速率的变化

【目的】本文旨在研究烟青虫Helicoverpa assulta在高温下的滞育的发生和生理的变化。【方法】高温可以诱导不同龄期的烟青虫进入夏滞育,本实验在35℃,L︰D=16︰8条件诱导3龄、4龄、6龄、预蛹期的烟青虫夏滞育,并比较研究了滞育蛹和非滞育蛹代谢水平的差异。【结果】研究结果发现,在35℃下,烟青虫的3龄、4龄、6龄幼虫与预蛹期的夏滞育率分别为25.96%、25.71%、22.76%、11.31%,3个幼虫期的滞育率显著高于预蛹期滞育率。不同龄期的滞育诱导中,雄性的夏滞育率都明显高于雌性夏滞育率。并且,滞育蛹显著比未滞育蛹重。对滞育蛹和未滞育蛹的失重动态与呼吸代谢速率比较研究,结果发现:夏滞育虫蛹的失重曲线平缓,显著低于未滞育蛹;并且呼吸代谢速率曲线平缓且显著低于未滞育蛹。【结论】研究表明,高温能诱导烟青虫能进入夏滞育,并且夏滞育蛹能通过维持低的代谢水平来度过不利环境,具有一定的生态适应意义。     

携带与未携带松材线虫的松墨天牛转录组差异表达基因分析

【目的】本研究旨在建立携带与未携带松材线虫Bursaphelenchus xylophilus的松墨天牛Monochamus alternatus成虫各组织的转录组数据库,揭示松墨天牛对松材线虫响应的转录组整体表达特征。【方法】以携带和未携带松材线虫的松墨天牛成虫的表皮、气管和脂肪体为材料,采用Illumina HiSeq TM 2000测序平台开展转录组测序,利用Trinity软件对RNA-Seq数据进行从头组装,利用NCBI数据库进行基因注释。通过DEG-Seq分析携带和未携带松材线虫的松墨天牛成虫中的差异表达基因,对上调表达基因进行GO和KEGG代谢途径富集分析,并通过实时荧光定量PCR技术对部分差异表达的基因包括ENV,CDK1,HSP70-C,HSP70,HSP75,DUO,PABPN1和IGFP基因的表达水平进行验证。【结果】测序过滤后共获得55059条单基因簇(unigene),平均长度为1536 bp。将unigene与数据库中的序列进行BLASTX比对,成功注释24354条unigenes,其中4022条unigene在GO数据库中获得注释,6098条unigene在KEGG数据库中获得注释。经过GO与KEGG富集分析显示,松墨天牛成虫携带松材线虫后,差异表达基因主要为与其气管中压力调节、组织与DNA修复、激素响应方面相关的基因。实时荧光定量PCR分析结果显示CDK1,HSP70,HSP75,DUO,PABPN1和IGFP基因的表达量在携带松材线虫的松墨天牛气管中相比未携带松材线虫的松墨天牛气管中的显著上调。【结论】本研究初步阐明松墨天牛携带松材线虫后转录组的整体表达模式,为进一步研究松墨天牛的基因功能及对松材线虫的胁迫响应过程奠定了基础。     

松材线虫与伴生微生物的生态关系

松材线虫是重要的外来有害生物,造成松树大量死亡,带来严重的经济损失和生态破坏.松材线虫与伴生微生物存在密切的生态关系.本文综述了松材线虫伴生微生物的种类及其在松材线虫繁殖和致病过程中的重要生态作用,从微生态系统角度对松材线虫病进行探讨.伴生真菌能为松材线虫提供食物,维持松材线虫次生侵染循环,提高分散型第三龄幼虫在种群中的比例,利于松材线虫侵染扩散;伴生细菌能够提高松材线虫致病性,促进其繁殖,并菌有助于松材线虫降解松萜类物质,从而提高松材线虫的适应性.     

柞蚕蛹解除滞育过程中海藻糖合成酶基因的表达变化

【目的】克隆柞蚕Antheraea pernyi海藻糖合成酶(trehalose-6-phosphate synthase,TPS)基因,并对其进行组织表达分析,探讨该基因在柞蚕滞育蛹解除滞育过程中的表达规律,为阐明柞蚕滞育期间碳水化合物代谢规律与蛹滞育解除的关系提供数据支持。【方法】利用PCR及3'RACE技术从柞蚕幼虫脂肪体组织中克隆得到TPS基因,并进行生物信息学分析;RT-PCR检测该基因在柞蚕幼虫各组织中的表达分布,进一步采用Real-time PCR分析柞蚕滞育蛹解除滞育过程中该基因在脂肪体组织和血淋巴中的表达量变化。【结果】克隆获得柞蚕海藻糖合成酶基因并命名为ApTPS。其开放阅读框长2 487 bp,编码828个氨基酸,蛋白预测分子量为93.19 k D,等电点(p I)4.61;无信号肽,无跨膜区。蛋白质亚细胞定位预测该蛋白定位于细胞质中;蛋白质结构域分析表明,ApTPS有两个保守功能区:TPS(第22-497位氨基酸)和TPP(第532-772位氨基酸)。组织特异性分析表明,ApTPS基因在柞蚕幼虫脂肪体中表达量最高;柞蚕解除滞育过程中,ApTPS在脂肪体和血淋巴中的表达量均有所升高,且显著高于对照组(P0.05),但血淋巴中表达量的升高滞后于脂肪体。【结论】结果提示ApTPS参与了柞蚕蛹滞育中碳水化合物代谢调控并在其中发挥重要作用,与柞蚕蛹滞育解除关系密切。     

麦红吸浆虫3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因SmHMGR的克隆及在滞育与发育变态过程中的表达动态

【目的】3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)是保幼激素(JH)合成途径的限速酶。麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana是一种典型的专性幼虫滞育昆虫。本研究旨在探讨HMGR基因在麦红吸浆虫滞育和发育变态过程中的作用。【方法】通过RT-PCR和RACE技术克隆麦红吸浆虫滞育前幼虫HMGR基因全长cDNA序列;利用生物信息学软件分析HMGR基因核苷酸和其编码的蛋白氨基酸序列特性;采用qPCR技术测定其在麦红吸浆虫滞育不同时期3龄幼虫及不同发育阶段(1-2龄幼虫、预蛹、初蛹、中蛹和后蛹以及雌雄成虫)中的mRNA表达水平。【结果】克隆获得一条麦红吸浆虫HMGR基因全长cDNA序列,命名为SmHMGR(GenBank登录号: MG876766)。该基因全长2 548 bp,其中开放阅读框长2 328 bp,编码775个氨基酸,预测的蛋白分子量为84.16 kD,理论等电点为8.29。序列分析发现该基因编码的蛋白具有HMGR蛋白家族典型的HMG-CoA-reductase-classⅠ催化功能域及其他保守功能基序;序列比对和系统发育分析表明,SmHMGR与达氏按蚊Anopheles darling等长角亚目(Nematocera)昆虫HMGR的相似性最高、亲缘关系最近。SmHMGR在麦红吸浆虫滞育前的3龄早期幼虫中表达量显著升高,进入滞育后一直维持较高水平,并在滞育后静息阶段的当年12月至翌年1月达到最高。SmHMGR在蛹期表达量低于幼虫期,预蛹期表达量最低;在雌成虫中表达量显著高于在蛹和雄成虫中的表达量。【结论】SmHMGR的表达与麦红吸浆虫发育密切相关,可能在滞育诱导、维持及滞育后静息状态的维持及生殖中发挥作用,其表达量的降低可能参与了幼虫到蛹的变态。     

Retro-Tet:一种基于逆转录病毒的诱导性基因表达系统

 Retro Tet基因表达系统是一种新型的高效、稳定、无毒、具有严密开 关功能的可诱导性真核细胞基因表达系统 .该系统兼备了逆转录病毒基因表达系统和Tet off Tet on基因表达系统的优点 ,在稳定表达细胞系的筛选、基因的表达与调控及基因功能研究等方面得到了成功的应用 ,同时也为基因治疗提供了一种理想的基因载体系统     

Rapid divergence in expression between duplicate genes inferred from microarray data

For more than 30 years, expression divergence has been considered as a major reason for retaining duplicated genes in a genome, but how often and how fast duplicate genes diverge in expression has not been studied at the genomic level. Using yeast microarray data, we show that expression divergence between duplicate genes is significantly correlated with their synonymous divergence (K_S) and also with their nonsynonymous divergence (K_A) if K_A ≤ 0.3. Thus, expression divergence increases with evolutionary time, and K_A is initially coupled with expression divergence. More interestingly, a large proportion of duplicate genes have diverged quickly in expression and the vast majority of gene pairs eventually become divergent in expression. Indeed, more than 40% of gene pairs show expression divergence even when K_S is ≤ 0.10, and this proportion becomes >80% for K_S > 1.5. Only a small fraction of ancient gene pairs do not show expression divergence.     

Characterization of a rice gene family encoding root-specific proteins

Two cDNA clones (RCc2 and RCc3) corresponding to mRNAs highly expressed only in root tissues of rice (Oryza sativa L.) seedlings were characterized. Respectively, they encode polypeptides of 146 (14.5 kDa) and 133 amino acids (13.4 kDa) that share high (<70%) sequence similarity with a polypeptide encoded by a cDNA (ZRP3) encoding an mRNA preferentially expressed in young maize roots. Genomic DNA blot analysis revealed that they are members of a small gene family and RCg2, the gene corresponding to RCc2, was isolated. A 1656 bp 5-upstream sequence of RCg2 was translationally fused to a -glucuronidase (GUS) reporter gene and stable introduction of the chimeric construct into rice was confirmed by PCR and genomic DNA blot analyses. Histochemical analysis of transgenic rice plants containing the full-length chimeric gene showed high levels of GUS activity in mature cells and the elongation and maturation zones of primary and secondary roots, and in the root caps, but no GUS activity was detected in root meristematic regions. Surprisingly, high GUS activity was also detected in leaves of the same plants. This raises the possibility that the RCg2 5-upstream element may not be sufficient for the proper spatial control of root specificity in transgenic rice.     

通用真核质粒表达载体的构建

利用真核基因表达调控的原理,以pSV2-dhfr为起始材料,构建了两个通用的真核质粒表达载体pMAML1-dhfr和pMAML2-dhfr,它们包含人巨细胞病毒立即早期启动子/增强子调控元件,由两个转录方向相同或相反的表达单元组成.以荧火虫荧光素酶基因为报道基因,β-半乳苷酶基因为内对照,借助COS-7短暂表达系统,研究了它们对荧光素酶表达的影响,并比较了它们与出发载体pSV2-dhfr的相对强弱.     

表达谱基因芯片

表达谱基因芯片具有高通量、缩微、多参数、平行化等优点.在功能基因组学研究中正发挥越来越重要的作用.就其原理、应用、存在问题及解决策略等进行了综述.     

基因表达系列分析技术的新进展

作为新近建立的研究基因表达的有效工具 ,基因表达系列分析 (SAGE)技术能同时对大量的转录物进行定性和定量分析。它不仅可以显示低丰度的转录物 ,提供基因组表达的完整信息 ,而且可以通过不同状态下基因表达图谱的比较 ,深入了解基因表达的时空性和有序性 ,从而寻找和发现新基因。本文介绍了SAGE的工作原理和方法 ,并着重对其最新的应用与研究进展进行了综述。     

真核基因的快速克隆及表达

以细胞间隙连接蛋白基因Cx26作为目的基因,通过T-A载体介导,构建真核表达重组载体pcDNA3.1( ) /Cx26,重组表达载体转染人鼻咽癌细胞株HNE1,表达Cx26间隙连接蛋白。     

植物实时荧光定量PCR内参基因的特点及选择

实时荧光定量PCR(qRT-PCR)具有灵敏度高、特异性强、重复的动态定量范围和高通量等优点,是进行植物基因表达和转录分析最常用的技术手段之一.选择合适的内参基因是正确运用实时荧光定量PCR分析目标基因表达变化的前提.近年来,大量研究表明,内参基因的选择应取决于研究者的实验条件;随着实验条件的变化,内参基因的选择也随之变化.因此,实时荧光定量PCR结果分析的准确性在很大程度上依赖于所选择的内参基因是否适合.该文从内参基因的选择、常用内参基因的特点、新内参基因的挖掘、应用内参基因组合的优点和内参基因的稳定性评价等几方面进行综述,以期为研究者在实验中选择合适的内参基因提供参考和理论依据.     

农杆菌介导的植物基因转化研究进展

农杆菌介导的植物基因转佛当今植物基因转化的主要方法之一,因而深受关注,本文从农力介导的基因转化机理,植物对农杆菌侵染的反应,转基因植物的遗传表达,以及农杆菌对单子叶植物的转化等方面论述了该领域的最新研究进展,并提出了进一步研究的方向。