YS型小麦温敏雄性不育系A3017育性相关基因的SSH分析

以人工气候箱控温条件下YS型小麦温敏不育系A3017的不育幼穗和可育幼穗为材料,分别构建了不育和可育条件下基因特异表达的抑制消减杂交cDNA文库.在两个库中分别随机挑选100个阳性克隆进行测序,经BLAST序列比对分析,共获功能已知的EST 78条.比较发现,不育条件下与细胞质相关的基因表达数量(63.4%)远高于可育条件下的基因数量(35.1%),参与蛋白质合成、蛋白质修饰/加工/储藏、转运和信号传递过程基因的比例也均高于可育条件下的,而参与能量代谢过程基因的比例则明显偏低.分析认为,在不育和可育条件下的基因表达差异可能是导致温敏雄性不育系育性变化的关键,这为进一步从分子基础上揭示YS型小麦温敏雄性不育系育性转换机制奠定了基础.     

Gateway技术构建菊芋块茎全长cDNA文库及EST测序分析

为丰富菊芋功能基因组学研究基础平台,以成熟期菊芋块茎为材料,将菊芋全长cDNA与Gateway供体载体pDONR222重组,构建了菊芋非剪切型全长cDNA文库。文库质量分析表明:未经扩增的原始文库库容量为5.76×10~6 CFU,插入片段大小主要为1～3000 bp,重组率为100%(24/24),达到了高质量文库的标准。利用该文库进行表达序列标签(expressed sequence tag, EST)测序,得到2639条高质量的EST序列,拼接后获得1895条非重复的唯一表达序列(unigene)。与NCBI的NR数据库同源比对分析表明,共有1533条unigene(80.9%)与已知基因有显著的同源性。GO分类结果显示:菊芋块茎表达基因在分子功能类群中,结合和催化活性所占比例最高。此cDNA文库将可用于菊芋功能基因组研究、新基因筛选、高通量EST测序以及菊芋cDNA芯片的制备等。     

小麦温敏不育系YM3314的温敏特性及育性转换

以YM型小麦温敏雄性不育系YM3314为材料,通过分期播种和剪穗再生分蘖的育性试验分析各播期材料的育性与对应发育时期的气象因子相关性,以揭示YM型小麦温敏雄性不育系的温敏特性及其育性转换温度条件.结果表明:YM3314秋播完全不育或育性有稍微波动,春播稳定部分可育;各播期材料的育性与孕穗期和抽穗期日平均温度呈极显著正相关,而与孕穗期的平均相对湿度呈显著负相关;孕穗前5日至抽穗后5日是YM3314育性转换的关键时期,该段时期日平均气温达到18.18℃以上表现部分可育,低于18℃表现不育.研究证实,YM3314具有温度敏感特性,育性转换的敏感时期在孕穗前5日至抽穗后5日,育性转换的临界温度约18℃左右,在二系杂交小麦研究中有重要的利用价值.     

日本七鳃鳗(Lampetra japonica)口腔腺表达序列标签(EST)分析

以日本七鳃鳗口腔腺为材料,构建库容量为2.1×106pfu/mL的cDNA文库。通过对文库中克隆子的序列测定和生物信息学初步分析,得到1323条有效EST序列。经BlastX及BlastN软件进行同源对比分析,653条(49.36%)EST可在蛋白质或核苷酸水平上找到同源序列,其中328条与七鳃鳗科物种同源。同源序列功能分类大致分为11类,与蛋白质合成有关的蛋白所占比例最大。1323条EST进行片段重叠群分析(contig analysis)获得包括547条序列在内的162组片段重叠群并确定了8条全长cDNA。日本七鳃鳗口腔腺cDNA文库以及EST文库的成功构建,为研究日本七鳃鳗口腔腺的功能基因和蛋白质组学奠定了基础。     

青杄均一化cDNA文库构建及EST序列分析

以青杄花粉和针叶为材料,将青杄全长cDNA与Gateway供体载体pDONR222重组,构建了其非剪切型全长cDNA原始文库,利用基因组DNA饱和杂交技术对原始cDNA文库进行均一化处理,构建青杄的均一化全长cDNA文库。文库的总库容量为1.1×106CFU/mL,平均插入片段长度大于1.0 kb,重组率大于95%。定量RT-PCR检测表明,青杄高丰度表达基因EF1-α在均一化cDNA文库中的表达量下降了约41倍。接着对文库中随机的5 144个克隆进行了测序,获得高质量的有效EST(expressedsequence tag)序列为5 144条,经拼接共获得单一基因(unigene)为2 717个,其中包括片段重叠群(contig)628个和单一EST序列(singlet)2 089个。NCBI同源比对分析表明,其中1 887个序列unigenes获得分子功能注释,这些EST涉及细胞生长、信号转导、转录、抗逆、能量代谢等功能。这些数据有助于对青杄的相关功能蛋白及分子机制开展进一步的研究。     

两个育性相关基因在几类小麦雄性不育材料中的表达研究

以1B/1R类K型不育系K3314A及其保持系3314B,非1B/1R类K型不育系732A及其保持系732B,YS温敏雄性不育小麦A3017为材料,提取不同温度处理下各时期小穗的总RNA进行反转录,对AY914051和AY660990两个目标基因进行半定量PCR和电泳分析,测定其在小麦中的表达变化趋势,以分析其与这几种不育系的育性相关关系,探讨这几种不育小麦败育的关键发育时期。结果表明,除AY914051基因在2种保持系3314B和732B中表达量变化不大之外,其它均有明显差异;2个目标基因与这几种雄性不育系的败育有关,但与育性相关程度不同,不育系两个目的基因的表达受温度变化影响程度明显大于保持系。由实验结果推测,1B/1R类K型不育系、非1B/1R类K型不育系和YS温敏雄性不育系的败育关键时期为单核期或单核期至二核期之间;温度差异可能会导致YS温敏雄性不育系的育性相关基因表达时期错位,错位后的表达差异积累可能最终导致其败育。     

cDNA(EST)文库的高通量生物信息学分析体系的构建与应用

应用生物信息学方法,构建了一套针对cDNA或EST文库的高通量、自动化分析体系,CLASP(cDNA Library Analysis SystemPrimary)。CLASP基于Linux操作系统,主要由Perl程序构成。它以cDNA文库(ESTs)序列为分析对象,具有自动查找序列同源基因并进行染色体定位(包括细胞遗传学定位和SIS定位)、EST自动延伸等功能;并对不同来源序列进行聚类分析。应用该体系对3对肺癌相关抑制性消减杂交(SSH)cDNA文库进行了分析。结果在所有3对文库的2083条EST中有1492条找到了同源基因,其中1365条得到染色体定位。对所余591条未知基因的EST进行了电子延伸,其中有214条EST得到不同程度的延伸。对上述cDNA文库中已知基因的EST以及电子延伸后的EST再分别进行聚类分析,而后综合两个聚类分析的结果,由此可发现不同文库间的共同与差异表达基因,可用于特定性状相关的基因功能预测。     

YS型小麦温敏不育系育性转换基因的cDNA-AFLP分析

对YS型小麦温敏雄性不育系A3017不育与可育条件下不同发育时期的幼穗提取mRNA,进行cDNA- AFLP表达差异分析,64对引物组合获得差异片段1160个。统计分析表明,单核期表达的差异片段数最多,认为这一时期是育性转换的关键时期。对其中12个在不育或可育条件下表达的差异片段进行同收、克隆、测序,经 BLAST序列比对分析表明,可育条件下的4个EST与物质转运和能量代谢过程的铁转运蛋白1和ATP合酶α亚基,基因表达调控的反转录转座子跳跃多聚蛋白和转座子相似序列同源。不育条件下有5个EST与细胞内信号传导的ZCCT转录因子和光敏色素蛋白,基因表达调控的转座酶、染色体浓缩因子和亮氨酸富集蛋白的编码基因同源。结果表明YS型小麦温敏雄性不育系A3017的育性转换与细胞内基因表达调控、物质和能量代谢及信号传导过程有关。     

盐芥(Arabidopsis salsuginea)cDNA文库的随机测序

实验以盐生植物盐芥为材料 ,提取经盐处理的盐芥总RNA ,分离mRNA后 ,构建cDNA文库。从cDNA文库中随机挑取克隆进行测序。结果共测得 5 3个表达序列标记 (EST) ,有 37个EST( 6 9 8% )与拟南芥的基因在多肽水平上有较高同源性 ;2 1个EST( 39.6 % )的功能未知     

环氧化物水解酶2在肝细胞癌中的表达水平与功能作用

本研究通过公共数据和实验数据,全面分析环氧化物水解酶2(epoxide hydrolase 2, EPHX2)在肝细胞癌中的表达情况、功能作用以及预后意义。利用GEO和MitoCarta数据集,筛选肝细胞癌中呈差异表达的线粒体相关基因;利用TCGA数据库分析EPHX2及其相关基因在肝细胞癌中的表达水平;运行R包绘制Kaplan-Meier生存曲线和功能富集分析;基于STRING和GSEA构建蛋白质互作网络和基因集富集分析;荧光定量PCR和GEO数据集验证EPHX2在肝细胞癌中的表达水平。本研究共筛选得到15个在肝细胞癌中呈差异表达的线粒体相关基因。EPHX2在肝细胞癌组织中的表达水平显著降低(P<0.01)。EPHX2表达水平与肝癌患者性别、分期和级别有关,而与年龄、T分期等因素无关。与EPHX2低表达组肝癌患者相比,EPHX2高表达组肝癌患者预后较好。功能富集结果显示,EPHX2与补体途径、脂肪酸降解等信号通路有关。蛋白质互作网络结果显示,EPHX2与HAO1、AGXT、ACOX1、GSTκ1、SCP-2、CAT、CYP2C8,CYP2C9,CYP2B6,和CYP2J2等密切相关。GSEA结果显示,EPHX2低表达组与肝癌细胞增殖、肝癌复发等基因集正相关。荧光定量PCR和GEO数据集验证结果显示,EPHX2在肝细胞癌组织和肝癌细胞株中呈显著低表达。EPHX2在肝细胞癌中呈显著低表达,提示其可能在肝细胞癌发生发展过程中发挥抑癌基因作用,但具体作用机制还需进一步验证。     

大垫尖翅蝗转录组分析

【目的】大垫尖翅蝗Epacromius coerulipes(Ivanov)是广泛分布的草原蝗虫之一,但其基因资源缺乏。为了获得大垫尖翅蝗的基因数据,对其进行了转录组测序和分析。【方法】利用Illumina公司paired-end转录组的测序技术进行从头组装。【结果】总计获得了63 033条unigenes,平均长度为772 bp,N50为1 589 bp。通过BLAST搜索,确定有25 132条(39.87%)unigenes与NCBI数据库已知的蛋白质相匹配,其中有24 841,16 490,11 558和8 013条unigenes成功注释到Nr,Swiss-Prot,GO和COG数据库中。KEGG数据库中,7 218条unigenes形成218条代谢或信息通路。其中,189条unigenes参与外源性物质或药物的代谢通路。进一步分析显示,213条unigenes被确认为可能参与外源性物质的解毒作用,29条unigenes被确定为编码杀虫剂的目标蛋白。此外,检测到5 696条简单重复序列。【结论】该转录组测序分析将为进一步研究大垫尖翅蝗的基因功能分析及杀虫剂的抗药性机制分析奠定分子基础。     

利用序列比较寻找胰岛素基因表达启动区与DNA结合蛋白的结合位点

NDFl、IPFl和HNF4是与胰岛素基因表达有关的DNA结合蛋白,通过比较SWISSPROT蛋白质数据库中人类、小鼠、大鼠这三种核蛋白氨基酸一级序列、模体和结构域,发现其结构十分相似,根据蛋白质结构和功能的关系,推测这些DNA结合蛋白与胰岛素基因结合的核苷酸序列相似;从GenBanl(核酸数据库中获得人类、小鼠、大鼠胰岛素DNA序列,用ClustalW比较三者Promoter区的核苷酸序列,显示有一段核苷酸序列较为相似,同时搜索TRANSFAC基因转录数据库中NDFl、IPFl和NHF4蛋白核苷酸结合位点,发现核酸比对保守的部分序列与TRANSFAC数据库中这三个转录因子的DNA结合位点一致,另外一些核酸保守序列可能为其他未知DNA结合蛋白的结合位点。这种核酸序列比对设计为分子生物学实验寻找和验证胰岛素DNA结合蛋白与核苷酸的结合位点提供了简单而实用的方法。     

以绵羊MHC区段BAC克隆酶切片段为探针杂交筛选绵羊混合组织cDNA文库

在已知中国美利奴羊MHC(Major histocompatibility complex)区段BAC(Bacterial artificial chromosome)克隆序列信息和预测的基因注释前提下,用位于中国美利奴羊基因组BAC文库MHC区段的6个BAC克隆酶切片段为探针,以噬菌斑原位杂交筛选法筛选中国美利奴羊混合组织cDNA文库(库库杂交),对分离到的cDNA阳性克隆进行全序列测定,并与相应的已知序列信息和基因注释的BAC克隆比对以及在NCBI Blastn数据库中序列相似性检索,旨在验证基因注释结果的准确性和对基因(序列)功能的初步分析。实验中,经过两轮杂交共筛选出27个cDNA阳性克隆(序列),并发现这些序列均可定位到相应的BAC克隆上,且25条序列处在注释基因的外显子部分;在NCBI数据库中经Blastn序列相似性检索发现,23条序列与牛基因的序列相似性最高,且与免疫功能密切相关。     

次级淋巴组织趋化因子（SLC）基因克隆及在大肠杆菌中的表达

次级淋巴组织趋化因子(SLC)是通过搜索表达序列标签(EST)数据库克隆出来的一CC类趋化因子。以人SLC序列为蓝本,利用重叠PCR(SOE-PCR)的方法获得了适宜在大肠杆菌中表达的SLC基因,将此序列分别克隆至表达载体pTMF和pALM中,转化大肠杆菌,诱导表达。Western Blotting鉴定结果表明目的蛋白以可溶蛋白和包涵体两种形式表达,两种形式的蛋白所占比例依培养和诱导条件的不同而变化。对两种形式的表达产物分别用Ni-NTA金属亲和层析和包涵体复性方法纯化在实验中还对纯化条件进行了探索。对纯化蛋白的电泳结果显示:纯化样品的分子量比预期的分子量要大。     

三浅裂野牵牛NBS类抗病基因同源序列的克隆与分析

NBS类植物抗病基因保守结构域的克隆为利用简并引物扩增抗病基因同源序列提供了可能.根据抗病基因Gro1-4、Gpa2、N等的P-loop和GLPL保守结构域设计简并引物,分离甘薯近缘野生种三浅裂野牵牛NBS类型抗病基因同源序列,共获得6条相关序列,核苷酸序列的相似性为48%~97%,推测氨基酸序列的相似性在25.2%~95.1%之间.系统进化分析表明,6条三浅裂野牵牛RGA序列可分为2个不同的类群:TIR-NBS和non-TIR-NBS.三浅裂野牵牛RGA序列与源自甘薯的RGA序列有很高的相似性,这在一定程度上反映了三浅裂野牵牛与甘薯之间的亲缘关系.分离的6条RGA序列分别命名为ItRGA1~ItRGA6,GenBank登录号分别为DQ849027~DQ849032.     

Capillary electrophoresis analysis of poly(ethylene glycol) and ligand-modified polylysine gene delivery vectors

Cationic polymers including polylysine (PLL) and polyethylenimine are being widely tested as gene delivery vectors in various gene therapy applications. In many cases, the polymers were further modified by hydrophilic polymer grafting or ligand conjugation, which had been shown to greatly affect the vector stability, delivery efficiency and specificity. The characterization of modified polycation is particularly critical for quality control and vector development. Here several different separation modes using capillary electrophoresis for the analytical characterization of the modified polymers are described. PLL molecules were grafted with poly(ethylene glycol) (PEG) chain or conjugated with epidermal growth factor and analyzed under various analytical conditions. Poly(N,N'-dimethylacrylamide)-coated capillary was used to analyze the modified PLL to reduce the interaction between the samples and the capillary wall. PLLs containing different numbers of conjugated ligands were well separated with the coating method but, for PLL-g-PEG, the separation was poor under the same conditions. A method using low buffer pH and hydroxypropylmethyl cellulose additive was developed. These methods are useful to characterize various polycations and important for the quality control and application of potential gene delivery vectors.     

ASPMF: a new approach for identifying alternative splicing isoforms using peptide mass fingerprinting

Alternative splicing is generally accepted as a mechanism that explains the discrepancy between the number of genes and proteins. We used peptide mass fingerprinting with a theoretical database and scoring method to discover and identify alternative splicing isoforms. Our theoretical database was built using published alternative splicing databases such as ECgene, H-DBAS, and TISA. According to our theoretical database of 190,529 isoforms, 37% of human genes have multiple isoforms. The isoforms produced from a gene partially share common peptide fragments because they have common exons, making it difficult to distinguish isoforms. Therefore, we developed a new method that effectively distinguishes a true isoform among multiple isoforms in a gene. In order to evaluate our algorithm, we made test sets for 4226 protein isoforms extracted from our theoretical database randomly. Consequently, 94% of true isoforms were identified by our scoring algorithm.