纳帕海高原湿地噬藻体g20基因系统发育多样性分析

【背景】噬藻体是感染蓝藻的病毒,是水生系统的重要组成部分。它们对宿主种群死亡率有重要影响,是控制蓝藻水华生消的潜在因子,对蓝藻群落结构的调控具有重要意义。大量研究揭示了海洋和淡水环境中噬藻体的高度多样性,但目前对高原湿地中噬藻体的多样性知之甚少。【目的】阐明我国纳帕海高原湿地噬藻体g20基因的遗传多样性,为进一步开展高原湿地微生物资源及其生态功能研究提供理论基础。【方法】采集雨季的水体样品,以衣壳蛋白基因g20为标记基因,利用特异性引物Cps1和Cps8对其进行PCR扩增,得到26条不同的g20基因有效序列,并将其与其他生境中g20基因序列进行主坐标分析和系统发育分析。【结果】与其他海洋和淡水的噬藻体序列相比,纳帕海高原湿地中噬藻体的序列与其他稻田序列更为相近;但也存在部分序列单独聚簇,这可能为纳帕海高原湿地中独有的噬藻体类型。【结论】表明该地区的噬藻体较丰富,并具有一定的独特性。     

藻红蓝蛋白裂合异构酶对几种脱辅基藻胆蛋白的催化作用

PecE/PecF是层理鞭枝藻藻红蓝蛋白α亚基(α-PEC)生物合成的裂合异构酶。以4种脱辅基藻胆蛋白为底物,初步研究了PecE/PecF对底物蛋白的催化专一性。结果表明,PecE/PecF可催化藻蓝胆素(PCB)与高度同源的层理鞭枝藻不同亚种的α-PEC脱辅基蛋白的体外重组,也可催化经128位Trp定点突变到Phe而得到的α-PEC脱辅基蛋白的体外重组,但PecE/PecF对PCB与藻蓝蛋白α亚基(α-CPC)脱辅基蛋白的体外重组无催化作用。A-PEC脱辅基蛋白的重组不受表面活性剂Triton X-100的影响,而Triton X-100可改进PCB与α-CPC脱辅基蛋白的重组。     

弯枝藻属rbcL基因的适应性进化分析

为探讨淡水红藻的叶绿体基因及其适应性进化特征,选取弯枝藻属(Compsopogon)及相近外类群的rbc L基因共17条,利用PAML 4.9软件,对弯枝藻属rbc L基因编码蛋白进行生物信息学分析,并分别采用分支模型、位点模型以及分支-位点模型对基因的选择位点进行检测。结果表明,弯枝藻属rbc L基因编码蛋白的二级结构主要由α螺旋和β折叠构成,结构稳定。采用最大似然法构建的系统发育树表明,内类群为单一物种,分为3个小分支,具有一定地理分布规律。在3种进化模型中均未检测到统计上显著的正选择位点,表明绝大多数位点处于负选择压力下。因此,弯枝藻属rbc L基因未发生适应性进化。     

优化培养基增加层理鞭枝藻藻胆蛋白产量

藻胆蛋白(phycobiliprotein)是蓝藻和红藻藻胆体的组成部分,是光合作用集光复合体的组成部分,一般由α和β亚基构成,每个亚基含1～4个辅基色素,从而使藻胆蛋白具有特定的光谱吸收性质。根据这些吸收光谱性质,可以将藻胆蛋白分为:别藻蓝蛋白(APC)、藻蓝蛋白(PC)和藻红蛋白(PE)等,在某些缺乏PE而有异形胞的蓝藻中存在充当PE天线捕光功能的藻红蓝蛋白(PEC)〔1〕。藻胆蛋白可用于天然食用色素、化妆品色素和制药行业,还可作为免疫检测、荧光显微技术和流式细胞荧光测定法技术方面的荧光探针。特别是本工作研究的层理鞭枝藻(简称M.laminosu…     

念珠藻属植物nifH基因的适应性进化分析

念珠藻(Nostoc)固氮过程关键在于固氮酶的催化,而固氮酶复合物中的铁蛋白(NifH)是由高度保守的nifH基因编码的,该基因是进化史上现存最古老的功能基因之一。该研究选取念珠藻属及近缘类群的nifH基因序列共40条,采用最大似然法构建系统发育树;运行PAML4.9软件,对nifH基因编码蛋白进行生物信息学分析,并使用分支模型、位点模型和分支-位点模型检测该基因的选择位点,探讨nifH基因的适应性进化特征。结果表明:(1)最大似然树显示内类群中该研究物种共分为6个分支(A、B、C、D、E和F),其中D和E是2个大的分支,每个大分支中又各包含2个特殊的小分支A、F和B、C,其中F分支包含新疆古尔班通古特沙漠采集到的9株念珠藻,A分支包含F分支及该研究测定序列的4株葛仙米,B分支包含本研究测定序列的4株地皮菜和3株未定种的念珠藻,C分支包含NCBI数据库中下载的5株念珠藻、鱼腥藻序列和本研究测定序列的1株念珠藻。(2)在所分析的3种进化模型中,仅通过分支-位点模型检测出14个统计学上显著的正选择位点,即1F、2S、3S、4T、5A、6F、7F、8I、9S、10C、17I、27Y、29D和31R位点,表明念珠藻属植物的nifH基因发生了适应性变化,分支-位点模型是研究藻类基因适应性进化较好的模型。     

嗜热蓝藻层理鞭枝藻（Mastigocladus laminosus）藻胆体在解离过程中荧光发射光谱和光能传递的研究

研究了层理鞭枝藻胆体在不同浓度磷酸冲溶液中解离过程中荧光发射光谱的变化和光能传递,完整藻胆体的７７Ｋ荧光光谱中只有一个峰,位于６８５ｎｍ,它是末端发射体（核心－膜连接多肽和别蓝蛋白－Ｂ）的荧光峰,部分解离藻胆体的荧光光谱的主峰位移至６５２ｎｍ,次峰位于６８５ｎｍ;６６０ｎｍ为一弱荧光发射肩,它们依次为Ｃ－藻蓝蛋白,末端发射体和别藻蓝蛋白的荧光。严重解离藻胆体的荧光主峰移至６４４ｎｍ;次峰由６８５ｎ     

藻红蓝蛋白裂合异构酶E基因突变体的构建、表达与酶活性检测

通过诱变分别得到PecE的N端,C端和中间位置缺失突变的一系列突变基因的编码产物,测定了这5种缺失蛋白质的酶活性的大小。实验结果显示：来自层理鞭枝藻(M．laminosus,UTEX 1931)的PecE[简称PecE(UTEX 1931)]与来自层理鞭枝藻(M．laminosus,．PCC 7603)的PecE[简称：PecE(PCC 7603)]有81％的同源性。PecE(UTEX1931)／PeeF(PCC 7603)的酶催化活性与PecE(PCC 7603)／PecE(PCC 7603)的酶催化活性相当。PecE(UTEX 1931)的N端缺失22个氨基酸的蛋白质显示出了约20％的催化活性;而N端缺失36个氨基酸、56个氨基酸的蛋白质,C端缺失23个氨基酸的蛋白质和PecE(PCC 7603)中间缺失27个氨基酸的蛋白质均丧失活性,结果对酶的结构以及对酶活性的影响提供了重要信息。     

温度与CO2浓度升高对集胞藻PCC 6803修复UV损伤的关键基因转录量的影响

通过Taqman探针绝对定量法研究了集胞藻PCC 6803在5种不同的环境条件下:(1)25℃+400μmol/mol CO₂,(2)29℃+400μmol/mol CO₂,(3)25℃+800μmol/mol CO₂,(4)29℃+800μmol/mol CO₂,(5)25℃+1200μmol/mol CO₂,其phrA/psbA1/psbA2/psbA3等UV修复基因和16S rRNA基因的转录本拷贝数的变化情况。结果表明:温度与CO₂浓度的升高可以导致集胞藻PCC 6803的psbA2/psbA3基因和16S rRNA转录本拷贝数的大幅减少,说明温室效应将有可能导致蓝藻的UV损伤修复能力与核糖体合成能力的下降;温度升高和CO₂浓度升高对psbA2/psbA3基因和16S rRNA转录本拷贝数的联合作用表现为互相抵消,说明温度升高与CO₂浓度升高的联合作用的机制较复杂,值得深入研究。     

嗜热蓝藻层理鞭枝藻（Mastigocladus laminosus）藻胆体在解离过程中荧光发射光谱和光能传递的研究

研究了层理鞭枝藻藻胆体在不同浓度磷酸缓冲溶液中解离过程中荧光发射光谱的变化和光能传递。完整藻胆体的７７Ｋ荧光光谱中只有一个峰,位于６８５ｎｍ它是末端发射体（核心－膜连接多肽和别藻蓝蛋白－Ｂ）的荧光峰。部分解离藻胆体的荧光光谱的主峰位移至６５２ｎｍ：次峰位于６８５ｎｍ;６６０ｎｍ为一弱荧光发射肩。它们依次为Ｃ－藻蓝蛋白,末端发射体和别藻蓝蛋白的荧光。严重解离藻胆体的荧光主峰移６４４ｎｍ;次峰由６８５ｎｍ移至６８２ｎｍ;６６０ｎｍ荧光发射肩消失。这表明Ｃ－藻蓝蛋白所捕获的光能已不能传递给别藻蓝蛋白,但可传递给末端发射体洞时又表明Ｃ－藻蓝蛋白不仅与别藻蓝蛋白相连接而且还与末端发射体相连接。提出该藻胆体光能传递链如下：核心－膜连接多肽藻红蓝蛋白→Ｃ－藻蓝蛋白→别藻蓝蛋白别藻蓝蛋白－Ｂ     

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。     

The life and death of gene families

One of the unique insights provided by the growing number of fully sequenced genomes is the pervasiveness of gene duplication and gene loss. Indeed, several metrics now suggest that rates of gene birth and death per gene are only 10–40% lower than nucleotide substitutions per site, and that per nucleotide, the consequent lineage‐specific expansion and contraction of gene families may play at least as large a role in adaptation as changes in orthologous sequences. While gene family evolution is pervasive, it may be especially important in our own evolution since it appears that the “revolving door” of gene duplication and loss has undergone multiple accelerations in the lineage leading to humans. In this paper, we review current understanding of gene family evolution including: methods for inferring copy number change, evidence for adaptive expansion and adaptive contraction of gene families, the origins of new families and deaths of previously established ones, and finally we conclude with a perspective on challenges and promising directions for future research.     

成簇基因的时空表达调控

成簇基因具有不同单个基因的特性,同一簇内基因大多有类似的结构,功能以及表达模式,基因之间时空表达模式及表达量高度协调,提示同一簇基因是作为统一整体进行调节的,具有共同的调节机制。基因成簇排列是实现基因时空协调表表达的基础,是遗传信息的一种高级组织形式,具有强大的进化优势,要揭示成簇基因表达调控的基本规律,应从顺式作用元件,反式作用因子,染色质等层次,进行整体的以及多基因相互作用的研究,这些机制的阐     

利用套叠PCR技术进行基因突变和拼接

利用套叠PCR技术（又称重叠区扩增基因拼接法）对hGM-CSF基因内第28位氨基酸处的糖基化位点进行突变和进行人促性腺激素基因,腺苷酸激酶短肽与胰岛素样生长因子－基因三者之间的拼接,结果表明采用该技术能在体外实行有效的基因重组和定点突变,其成功率为100％,这一技术不需要内切酶消化和连接酶处理,技术操作员简单易行,在基因拼接,基因内部突变方面具有良好的应用价值。     

太湖新银鱼m tDNA COII和Cytb基因的克隆与序列分析

设计了5对特异性引物,扩增、拼接并测定出太湖新银鱼线粒体tRNAAsp-COII-tRNALys和tRNAGlu-Cytb-tRNAThr两段基因序列片段。基因定位和序列分析发现,太湖新银鱼线粒体COII基因全序列长度为691 bp,序列AT含量为52.80%,编码230个氨基酸;线粒体Cytb基因序列全长为1141 bp,AT含量为48.90%,它编码380个氨基酸。分别位于线粒体COII和Cytb基因两翼的4个tRNA基因(tRNAAsp、tRNALys、tRNAGlu和tRNAThr)同时被测定出来。将太湖新银鱼与有明银鱼、小齿日本银鱼的同源序列进行比对分析,并基于线粒体COII Cytb基因合并数据的核苷酸和氨基酸两种序列形式,以黑斑蛙为外群,对10种鱼类进行分子系统树的构建,结果一致表明:小齿日本银鱼与有明银鱼的亲缘关系近于太湖新银鱼;鲱科与鲑科的亲缘关系近于银鱼科鱼类;此外在本研究硬骨鱼类的4个科中,白鲟科作为原始而古老的类群,是在系统进化的过程中首先分化出来的一支。     

大豆蛋白编码基因起源与进化

物种基因组成是一个高度动态的进化过程, 其中相对较近起源的种系和物种特异性基因会持续整合到包含古老基因的原始基因网络中。新基因在塑造基因组结构中发挥重要作用, 能提高物种适应性。基因复制和新基因的从头起源是产生新基因及改变基因家族大小的2种方式。目前, 大豆(Glycine max)基因起源时间与进化模式的相互联系很大程度上还未被探索。该研究选择19种具有代表性的被子植物基因组, 分析基因含量动态性与大豆基因起源之间的潜在联系。采用基因出现法, 研究显示约58.7%的大豆基因能追溯到大约1.5亿年前, 同时有21.7%的基因为最近起源的orphan基因。研究结果表明, 与新基因相比, 古老基因受到更强的负选择压并且更加保守。此外, 古老基因的表达水平更高且更可能发生选择性剪切。此外, 具有不同拷贝数的基因在上述特征中也具有明显差异。研究结果有助于认识不同年龄基因的进化模式。     

硫霉素环化酶基因在变铅青链霉菌TK24中的表达及基因定位

将含有硫霉素环化酶基因的重组质粒p6BCl2转化变铅青链霉菌(Streptomyceslividans)TK24,含有p6BCl2的转化子细胞抽提液分别与琉霉素生物合成阻断变株Y,发酵液以及纯化的Y。中间产物经过体外共培养可产生活性物质．化学分析表明与Y,发酵液混合后产生的是硫霉素,与纯化的Y。中间产物混合产生的是一种不稳定的活性物质。说明硫霉素环化酶基因在S.lividans TK24中得到了表达,其产物以Y。中间产物为底物并弥补了Y,中的缺陷。对p6Bcl2中4．5kb外源片段进行了限制酶酶切分析,建立了酶切图谱．利用含硫霉素环化酶基因的S．Lividans TK24转化子体外转化Y,的应用体系,将硫霉素环化酶基因定位在0．9kb Hinc I—Pst I片段上,并证明了硫霉紊环化酶的活性与IPNS同源片段无关。以上实验为进一步研究琉霉素环化酶基因的结构打下了基础。     

基因治疗载体及其基因转移技术的关键问题与研究现状

目前使用的基因治疗载体及其基因转移技术中还没有一种能用于临床并永久有效的基因转移技术 .该文分析了直接体内转移、间接体内转移及其非载体法、病毒载体法、非病毒性生物载体法等基因治疗转移技术存在的一些关键问题 ,并探讨了各问题的解决办法或研究策略以及基因治疗载体研究的发展方向     

植酸酶基因工程菌构建及其生产应用中问题分析

简要分析了植酸酶的生物学特性以及构建植酸酶基因工程菌和酶生产应用中存在的问题,提出了对植酸酶基因的重组改造、载体表达宿主筛选的方法和途径,以求构建高效表达、高活性和高稳定性的酶基因工程菌,促进酶的生产和应用。