家蝇攻击素(Attacin)基因的克隆与表达

通过同源克隆策略并结合cDNA末端快速扩增(RACE)技术,克隆到了编码家蝇攻击素(Attacin)基因的全长cDNA序列(GenBank登陆号：AY460106),并对相应的氨基酸序列进行了序列比对,对系统关系等进行了生物信息学分析。家蝇Attacin的cDNA全长778bp,其中包括627bp的开放式读码框(ORF),44bp的5’末端非编码区(5’UTR)和107bp的3’末端非编码区(3’UTR),相应的蛋白产物含208个氨基酸,与其他双翅目昆虫的Attacin具有很高的相似性,约50％-70％。以邻接法(Neighbor-Joining,NJ)所构建的系统关系表明,家蝇的Attacin与其他双翅目昆虫的Attacin起源于共同的祖先。应用半定量RT-PCR的方法,研究家蝇幼虫在受到外源刺激后Attacin基因的表达,结果表明,在家蝇幼虫体内Attacin基因呈诱导型表达,表达水平随诱导时间和诱导源的不同而变化。     

家蝇溶菌酶2基因的克隆及其性质研究

溶菌酶(lysozyme)作为抗菌肽重要一员,在昆虫先天免疫系统中起着重要作用.本文通过家蝇EST序列筛选并结合RACE技术克隆了家蝇Musca domestica的lysozyme 2基因(Md-lysozyme 2,MdL2)全长516 bp的cDNA序列.MdL2包含429 bp的开放阅读框,编码142个氨基酸残基,推导的氨基酸序列N端包括加个氨基酸残基的信号肽,成熟肽由122个氨基酸残基组成,理论分子量为13.89 kD,理论等电点为6.45,有8个半胱氨酸组成4对分子内二硫键.实时荧光定量PCR结果显示大肠杆菌和金黄色葡萄球菌分别刺激后,家蝇幼虫体内MdL2基因的表达模式发生了非常相似的变化.在刺激3～12 h表达下调,12～24 h出现一个短暂的恢复,在刺激24 h后表达又开始下调.不同组织定量PCR结果表明MdL2表达量在肠和血细胞中较高,而在表皮和脂肪体中较低.MdL2成熟肽编码序列被克隆人pET-DsbA表达载体,并转化大肠杆菌后得到高效表达.     

优雅蝈螽水溶性和类膜结合型海藻糖酶编码cDNA的鉴定及其在体内的表达

海藻糖酶是一种二糖水解酶,催化海藻糖转换为葡萄糖,为昆虫包括发育、壳多糖合成及飞翔代谢在内的多种生理过程所必需。尽管某些昆虫的海藻糖酶基因已被鉴定,但优雅蝈螽的海藻糖酶编码序列尚未见报告。本研究采用RACE结合多重PCR技术,分离鉴定优雅蝈螽的水溶性海藻糖酶（GgTre1）和类膜结合型海藻糖酶（GgTre2-like）的全长编码序列（cDNA）,包括携带不同长度3′-非翻译区（3′-UTR）的3个GgTre1 cDNA 亚型（GenBank：No.KY400001-KY400003）和3个GgTre2-like cDNA 亚型（GenBank：No.KY400004-KY400006）。 3个GgTre1 cDNA序列分别为2 107,2 021和1 914 bp,具有相同长度的5′-UTR（33 bp）,但3′-UTR 长度不同,分别为322,248和129 bp。GgTre1-2 cDNA含1 740 bp,编码579 个氨基酸残基组成的多肽链,分子量为67.29 kD;与之不同,根据cDNA演绎的GgTre1-1和GgTre1-3序列较GgTre1-2多4个氨基酸残基,多肽链的分子量为67.88 kD。3个GgTre2-like cDNA（GgTre2-like-1,-2和-3）序列全长分别为2 491,2 460 和2 381 bp。5′-UTR 均为284 bp,3′-UTR 分别为398,367和285 bp。GgTre2-like cDNA开阅读框为1 809 bp,编码602 氨基酸残基组成的多肽链,分子量为67.88 kD。实时定量PCR, 分析GgTre1和GgTre2-like基因在雌、雄个体（各20个）的组织特异性表达。结果显示,GgTre1 在卵巢和附腺表达量最高;GgTre2-like 主要在卵巢表达,在雄性肌肉和马氏管的表达量高于其他组织。上述结果表明,本研究从优雅蝈螽分离到3′-UTR长度不同的3个水溶性和3个类膜结合型海藻糖酶cDNA序列。结果还提示,GgTre1 在各组织的表达差异较大,而GgTre2-like 在各组织的表达相对稳定。不同长度3′-UTR的GgTre1 和 GgTre2-like 亚型的存在,以及不同长度的3′-UTR在翻译过程中的特殊作用,尚待今后研究证实。     

Identification of the gene MdSOD3 and its role in resisting heavy metal stress in housefly (Musca domestica)

超氧化物歧化酶(SOD)是一种重要的抗氧化酶,在昆虫抗氧化保护过程中起着重要作用.本研究通过RTPCR技术鉴定了家蝇Musca domestica MdSOD3基因(GenBank登录号为JQ408979),cDNA序列817 bp,开放阅读框534 bp,推导的多肽序列含有177个氨基酸.同源性分析及NJ法系统分析表明MdSOD3与其他物种的Cu/ZnSOD关系较近.荧光定量PCR检测该基因在家蝇幼虫脂肪体、肠、表皮和血细胞中不存在差异表达;在受到不同浓度重金属Cd2+刺激时,MdSOD3基因呈诱导性表达,5 mmol/L时表达量最高.通过RNAi策略技术成功敲低MdSOD3表达水平.将RNA干扰60h的幼虫置于5 mmol/L Cd2+处理24h后死亡率明显升高,并且出现中毒表象.NBT活性染色检测到体外重组表达的MdSOD3具有明显的酶活性.结果提示MdSOD3基因可能在家蝇抗逆防御过程中起着重要作用.     

家蝇MdSOD3基因的鉴定及其在抵抗重金属胁迫中的作用

超氧化物歧化酶（SOD）是一种重要的抗氧化酶, 在昆虫抗氧化保护过程中起着重要作用。本研究通过RT-PCR技术鉴定了家蝇Musca domestica MdSOD3基因(GenBank登录号为JQ408979), cDNA序列817 bp, 开放阅读框534 bp, 推导的多肽序列含有177个氨基酸。同源性分析及NJ法系统分析表明MdSOD3与其他物种的Cu/ZnSOD关系较近。荧光定量PCR检测该基因在家蝇幼虫脂肪体、 肠、 表皮和血细胞中不存在差异表达; 在受到不同浓度重金属Cd²⁺刺激时, MdSOD3基因呈诱导性表达, 5 mmol/L 时表达量最高。通过RNAi策略技术成功敲低MdSOD3表达水平。将RNA干扰60 h的幼虫置于5 mmol/L Cd²⁺处理24 h后死亡率明显升高, 并且出现中毒表象。NBT活性染色检测到体外重组表达的MdSOD3具有明显的酶活性。结果提示MdSOD3基因可能在家蝇抗逆防御过程中起着重要作用。     

家蝇Denfensin-1基因的克隆、诱导表达及启动子活性分析

【目的】鉴定一种新的家蝇Musca domestica防御素基因, 并分析其功能。【方法】从家蝇转录组数据库中鉴定了1条新的防御素基因cDNA序列, 并将其命名为家蝇防御素1 (Md-defensin-1)基因Mdde-1。利用生物信息学网站、 软件预测其结构等信息。以实时荧光定量PCR技术研究该基因的表达模式, 并且利用基因步移技术获得了启动子序列, 同时采取细胞转染技术验证Mdde-1启动子活性。【结果】该序列包含一个276 bp的开放阅读框, 编码91个氨基酸残基。推导的氨基酸序列N端包括1个23个氨基酸残基的信号肽和1个28个氨基酸残基的前肽。成熟肽由40个氨基酸残基组成, 含有1个典型的CSαβ基序。实时荧光定量PCR结果显示, 家蝇2龄幼虫受金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus (G+)刺激后Mdde-1表达明显上调, 而大肠杆菌Escherichia coli (G^-)刺激后表达下调;Mdde-1在家蝇幼虫受到热激时呈上调表达。为进一步研究其调控机制, 克隆了Mdde-1启动子, 并证明了该启动子具有活性。【结论】据此认为Mdde-1是一种新的家蝇防御素, 并且在免疫革兰氏阳性菌方面发挥重要作用; 同时我们首先证明了Mdde-1的启动子具有活性。本研究为进一步研究家蝇防御素的作用机制奠定了基础。     

荒漠昆虫小胸鳖甲抗菌肽Attacin基因的克隆及低温表达模式分析

昆虫在低温冷驯化过程中会发生很多基因表达的改变, 从转录组层面上开展广泛的研究有助于全面认识昆虫对冷响应的分子机制。为了对荒漠昆虫小胸鳖甲Microdera punctipennis的 4℃低温转录组数据中一个上调表达的Attacin基因（MpAttacin1）进行深入了解并分析其对低温诱导的响应情况, 本研究通过生物信息学分析对该基因进行了鉴定, 并利用实时荧光定量PCR对其在低温下的mRNA水平进行了检测。结果表明： 获得的MpAttacin1 cDNA长度为523 bp, 包含一个456 bp的开放阅读框和67 bp的5′端非翻译区。MpAttacin1编码含有151个氨基酸残基的多肽, N端含有17个氨基酸的信号肽序列。同源性分析表明, 其氨基酸序列与其他鳞翅目、 双翅目和鞘翅目昆虫的抗菌肽Attacin具有30%~40%的一致性。以邻接法（neighbor-joining, NJ）构建的系统进化树表明, 小胸鳖甲Attacin1与其他鞘翅目昆虫的Attacin起源于共同的祖先, 属于Attacin_C超家族。实时荧光定量PCR分析结果显示, 在4℃与-4℃低温胁迫时, MpAttacin1基因的转录都呈现先升高后降低的应激反应趋势, 但在对低温的响应时间和强度上有所不同。在4℃处理5 h和9 h后, MpAttacin1的表达量分别为对照组的2.3和3.8倍, 而在-4℃处理7 h和9 h后, 分别为对照组的2.4和1.5倍。这些研究表明, 除已知的抗菌功能外, Attacin在昆虫的低温适应过程中可能也发挥着重要的作用。     

家蝇C-型凝集素的克隆与功能分析

【目的】从家蝇Musca domestica中克隆一种C-型凝集素(C-type lectin)基因,并分析其在家蝇免疫过程中的功能。【方法】根据家蝇转录组信息,克隆了一条C型凝集素基因,将其命名为Mdlectin-C1。构建Mdlectin-C1的原核表达载体,在大肠杆菌Escherichia coli中表达并纯化r Mdlectin-C1蛋白,制备多克隆抗体。利用实时定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)及Western blot技术对家蝇不同发育阶段和细菌感染前后Mdlectin-C1的表达水平进行检测。运用RNAi技术敲低家蝇1龄幼虫Mdlectin-C1基因表达,然后进行细菌刺激并观察幼虫存活率变化。【结果】Mdlectin-C1 c DNA包含一个546 bp完整开放阅读框,编码181个氨基酸残基,所推导多肽N端包含由21个氨基酸残基组成的信号肽,成熟肽中含有一个保守的碳水化合物识别结构域(carbohydrate-recognition domain,CRD)。qRT-PCR及Western blot结果显示,家蝇从1龄幼虫到蛹的发育过程中,Mdlectin-C1表达量逐步上升,蛹期达到最大值。在革兰氏阴性菌大肠杆菌E.coli和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus刺激后,家蝇2龄幼虫Mdlectin-C1均上调表达,并分别在36和3 h时达到最高值。利用RNAi技术成功敲低Mdlectin-C1表达。对Mdlectin-C1基因敲低的1龄幼虫进行细菌刺激,敲低实验组幼虫存活率显著低于正常对照组。【结论】Mdlectin-C1可能参与家蝇抗菌免疫应答,并在此过程中具有重要作用。     

斜纹夜蛾蜕皮响应基因E75D的克隆、 原核表达分析及microRNA作用位点预测

E75是昆虫蜕皮级联反应中的早期转录因子之一。本研究运用RT-PCR和RACE技术, 首次获得了斜纹夜蛾Spodoptera litura E75D基因, 命名为Sli-E75D (GenBank 登录号： JQ266225), 其开放阅读框全长1 836 bp, 编码611个氨基酸残基, 3′非翻译区全长为358 bp, 同时获得其5′非翻译区共341 bp。经核苷酸序列比对分析, E75在鳞翅目昆虫间保守性较高, 尤其3′非翻译区具有高保守性, 但由于启动子不同, E75异构体mRNA 5′端序列存在差异; 经氨基酸序列比对, Sli-E75D与棉贪夜蛾Spodoptera littoralis、 烟草天蛾Manduca sexta、 家蚕Bombyx mori E75D的一致性分别为98.4%, 79.3%和76.5%。基于E75 3′非翻译区的高保守性, 利用PITA和RNAhybird程序预测了最有可能调控鳞翅目昆虫E75基因的3种miRNAs： miR-14, miR-33和miR-87。构建pET28a-Sli-E75D表达载体, 分别转化BL21(DE3)和Transetta(DE3)菌株, 检测大肠杆菌Escherichia coli稀有密码子对E75D原核表达的影响, SDS-PAGE结果显示, 转化Transetta(DE3)菌株的pET28a-Sli-E75D可高效表达大小约74.79 kD（含预测的67.19 kD Sli-E75D, 7.6 kD T7·Tag 和His·Tag）的重组蛋白, 与其理论分子质量基本吻合, 而转化BL21(DE3)菌株的pET28a-Sli-E75D质粒只见微量重组蛋白表达。由于Transetta(DE3)菌株可补充大肠杆菌6种稀有密码子的tRNA, 较BL21(DE3)更适合于E75D的外源表达。qPCR检测了斜纹夜蛾从末龄幼虫到成虫发育过程中各时间点Sli-E75的相对表达水平： Sli-E75在6龄幼虫期的表达量较低, 从预蛹开始, 表达量急剧升高, 并在蛹中期达到最高峰, 之后迅速下降, 但成虫期表达水平又出现回升。这些结果有助于深入研究E75在昆虫蜕皮级联反应中的作用。     

不同诱导条件下家蝇(Musca domestica)三龄幼虫免疫相关基因的表达研究

旨在研究在不同诱导条件下家蝇三龄幼虫先天性免疫基因的表达情况。采用冷刺激、热刺激及革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌和真菌注射诱导12 h后提取家蝇三龄幼虫总RNA。根据GenBank公布的家蝇磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)基因、攻击素(Attacin)、天蚕素(Cecropin)、防御素(Defensin)、双翅肽(Diptericin)、溶菌酶(Lysozyme)、热休克蛋白(Heat shock protein,HSP)及家蝇抗真菌肽(MAF-1)基因序列进行RT-PCR反应,以GAPDH基因为内参照,分析在不同诱导条件下家蝇三龄幼虫先天性免疫基因的表达情况。结果显示,不同条件诱导下,家蝇免疫相关基因表达显现较大差异,微生物诱导比物理刺激诱导后家蝇免疫相关基因表达水平高;真菌、阳性菌诱导后家蝇免疫相关基因表达量最高,阴性菌次之;冷刺激诱导最低。微生物及物理刺激均能激活家蝇的免疫系统,在不同条件刺激下,家蝇幼虫机体免疫应激反应不同。     

家蝇金属硫蛋白基因的克隆、原核表达及活性检测

金属硫蛋白是一类普遍存在于生物体内、富含半胱氨酸的小分子蛋白,能螯合多种金属离子。本研究根据EST序列信息,利用RACE技术克隆到1条家蝇Musca domestica金属硫蛋白基因MdMtn（GenBank登录号为GU289398）。序列分析表明,MdMtn cDNA全长408 bp,包含1个123 bp的开放阅读框,编码40个氨基酸残基,其中半胱氨酸残基10个,呈-C-X-C-方式排列。此蛋白理论分子量为3.8 kD,等电点为878。为了解家蝇金属硫蛋白对重金属的结合活性,构建了pET-DsbA-MT表达载体,并转化Escherichia coli BL21（DE3）宿主菌进行融合表达。研究发现MT重组菌对重金属镉的耐受性得到了明显加强,提示MdMtn基因可能在家蝇适应重金属环境中起到积极作用。     

家蝇新型抗菌肽Muscin的基因克隆、表达模式及抑菌活性

【目的】鉴定家蝇 Musca domestica (Linnaeus)中一种新型抗菌肽(Muscin)基因,并分析其功能。【方法】通过数字基因表达谱和生物信息学分析,在家蝇转录组中筛选得到一条抗菌肽基因,命名为 muscin。以实时荧光定量PCR技术研究该基因的组织分布以及用大肠杆菌Escherichia coli和金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus混合细菌刺激后的表达量变化。并对合成肽Muscin进行抑菌活性检测及溶血率测定。【结果】muscin基因cDNA序列全长379 bp,包含完整的开放阅读框153 bp。推导Muscin多肽序列由50个氨基酸残基组成,N端含有由25个氨基酸残基组成的信号肽。成熟肽中富含疏水性氨基酸残基和带正电荷的氨基酸残基,理论等电点为9.39。基因定量结果显示 muscin 基因在血细胞和脂肪体中表达量最高。通过细菌刺激进行免疫诱导后,幼虫体内该基因的表达水平明显上调,并在6 h达到高峰。抑菌和溶血实验显示c-Muscin对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌具有广谱抑菌活性,且溶血活性较低。【结论】Muscin是一种新型的广谱抗菌肽,可能参与家蝇抗菌免疫反应,且具有一定药物开发潜质。     

家蝇半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因MdCPI的克隆、表达及活性检测

半胱氨酸蛋白酶抑制剂是具有抑制半胱氨酸蛋白酶活性的一类蛋白超家族。本研究根据EST序列信息,通过RACE技术克隆得到1条家蝇Musca domestica半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因MdCPI,该基因含有1个357 bp开放阅读框,编码118个氨基酸残基,推导的多肽N端17个氨基酸残基为信号肽序列。同源分析表明,MdCPI 氨基酸序列与红尾肉蝇Sarcophaga crassipalpis的CPI相似性最高（identity=51%）。以邻接法（NJ）构建的系统树表明,家蝇与其他双翅目昆虫CPI起源于共同的祖先,属于I25A型蛋白家族。为了解家蝇CPI对半胱氨酸蛋白酶的抑制活性,构建pET-17b-MdCPI表达载体,并转入大肠杆菌Escherichia coli BL21（DE3）进行重组表达。研究发现1 μg重组家蝇CPI能够抑制约14 μg木瓜蛋白酶的水解活性。结果表明MdCPI确属CPI家族,可能同其他家族成员具有相似的功能,参与免疫及生理调控。这些结果为研究MdCPI在家蝇体内作用机制奠定了基础。     

家蝇抗菌肽Diptericin基因的克隆与分析

Diptericin是抗菌肽家族中的一员, 在昆虫先天免疫系统中起着重要作用。本研究通过EST序列筛选并结合RACE技术克隆了家蝇Musca domestica的Diptericin基因（Md-Diptericin, MdDpt）cDNA序列, GenBank登录号为FJ794602。其全长410 bp, 包含一个300 bp的完整开放阅读框（ORF）, 推导的氨基酸序列C端富含甘氨酸, N端富含脯氨酸, 同源性分析表明, 它与厩蝇Stomoxys calcitrans的Diptericin A mRNA相似性最高（identity=74%）。以邻接法（Neighbor-Joining, NJ）构建的系统关系表明, 家蝇Diptericin与其他双翅目昆虫的Diptericin起源于共同的祖先, 属于Attain_C超家族（Attacin_C superfamily）。基因定量分析表明, 大肠杆菌刺激后6～12 h, 家蝇幼体MdDpt表达出现明显上调。结果提示MdDpt基因在家蝇免疫防御过程中起着重要作用。     

小胸鳖甲热激蛋白基因(Mphsp70)的克隆、序列分析及温度对其表达的影响

采用RACE-PCR技术,从荒漠甲虫小胸鳖甲Microdera punctipennis Kaszab克隆hsp70基因全长cDNA序列,命名为Mphsp70。测序结果表明,序列全长2207bp,该序列覆盖了完整编码区,编码647个氨基酸,分子量大小为70.69ku,理论等电点为5.57(GenBank登录号JF421286.1)。此序列包含142bp的5'端非翻译区和124bp的含有多聚腺苷酸信号序列AATAAA和poly A尾的3'端非翻译区以及1941bp的开放阅读框。该基因无内含子,符合诱导型Hsp70的特征。经BLAST检索分析,由Mphsp70的核苷酸序列推定的氨基酸序列与已知的光滑鳖甲Hsp70高度同源,同源性高达97.22%。通过荧光定量RT-PCR技术研究昆虫受到高温胁迫时该基因的表达,结果表明:经37℃和42℃处理昆虫1h后诱导昆虫体内hsp70的表达,其表达量分别为对照组(25℃)的21.57倍和389.3倍,随着处理时间的延长,表达量降低。该研究结果为深入研究小胸鳖甲的抗逆机理提供了新的思路。     

水稻乙醛脱氢酶基因的克隆及其在不育系中的表达

从水稻中分离了乙醛脱氢酶基因 (Osaldh)的全长cDNA ,序列分析显示OsaldhcDNA含有一个完整的编码 5 49个氨基酸的开放阅读框 ,其编码蛋白OSALDH的N端为预期的线粒体前导肽 ,中部具有醛类脱氢酶基因家族的酶催化活性中心 ,OSALDH与玉米、烟草、人类的线粒体乙醛脱氢酶同源性分别高达 87%、77%、5 9%。Northern分析显示 ,幼根中Osaldh的表达水平高于幼苗、幼穗 ,不育品种幼穗中Osaldh的转录水平普遍高于对应的可育恢复系。植物线粒体乙醛脱氢酶的功能及其与雄性不育的关系值得进一步研究     

费尔干猪毛菜病程相关蛋白基因（SfPR-1）的克隆及在盐胁迫下的表达分析

利用抑制消减杂交法从藜科猪毛菜属盐生植物费尔干猪毛菜（Salsola ferganica）中分离得到了一个盐胁迫响应的cDNA片段,结合SMARTTMRACE技术获得了费尔干猪毛菜病程相关蛋白基因的cDNA,命名该基因为SfPR-1（GenBank登录号：JQ670917）。序列分析表明,SfPR-1长817 bp,含有501 bp的阅读框、65 bp的5＇-UTR和251 bp的3＇-UTR,编码166个氨基酸,分子质量为18.01 kD,理论等电点为9.37。通过BLAST同源序列比对分析,结果显示该基因编码的蛋白与已知甜菜、拟南芥、烟草及玉米的病程相关蛋白PR-1同源性分别为73.6%、57.8%、55.5%和53.9%,且具有PR-1家族特有的6个半胱氨酸保守结构域。半定量RT-PCR和实时荧光定量RT-qPCR分析表明,该基因在盐胁迫后表达呈明显上调,初步推测病程相关蛋白基因SfPR-1可能与费尔干猪毛菜的耐盐性相关。