亚洲玉米螟中stuxnet基因的时空表达与功能分析

[目的]本研究旨在鉴定亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis中stuxnet (stx)同源基因Ofstuxnet(Ofstx),进一步明确ofstx基因的功能,探索基于表观遗传调控的害虫防治新策略.[方法]基于反转录技术获取亚洲玉米螟ofstx基因的全长cDNA序列,进行cDNA全长测序,分析其生物学信息;分别提取亚洲玉米螟不同发育阶段(3-5龄期幼虫)及不同组织(头、中肠、脂肪体)中RNA,并通过RT-qPCR技术检测ofstx基因在亚洲玉米螟不同发育阶段及不同组织中的相对表达量.[结果]亚洲玉米螟ofstx基因全长2112 bp,编码蛋白质含703个氨基酸,预测分子量76.98 ku,等电点8.30.比对其它物种Stx同源蛋白氨基酸序列发现其都含有UBL保守结构域.系统发育树分析发现与草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda所属的夜蛾科同源性较高.qPCR结果显示ofStx在脑内相对表达量最高,在3-5龄幼虫中,4龄幼虫体内总体表达量最高.[结论]ofstx基因主要在亚洲玉米螟脑内表达,幼虫阶段的第4龄期相较第3、第5龄期相对表达高,可能参与调控昆虫生长发育,具体功能有待进一步研究.     

亚洲玉米螟幼虫体内保幼激素二醇激酶cDNA片段克隆与序列分析

为研究亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis(Guenée)幼虫体内保幼激素二醇激酶(JHDK)表达调控的分子机理,根据不同昆虫保幼激素二醇激酶基因序列的保守区域,设计合成简并引物,采用RT-PCR技术从亚洲玉米螟5龄幼虫中扩增出一段cDNA片段,大小为189bp,编码63个氨基酸,预测分子量为6.78ku,理论等电点pI值为4.57。该基因序列中含有保守的GTP结合蛋白特征指纹基序∑3和∑1。BlastP分析结果表明:该片段氨基酸序列与烟草天蛾JHDK氨基酸序列的一致性最高,为69%;与家蚕和小菜蛾JHDK氨基酸序列的一致性分别为55%和52%。构建系统发育树分析了3种鳞翅目昆虫JHDK进化关系,结果显示:亚洲玉米螟cDNA片段氨基酸序列与家蚕JHDK的亲缘关系最近,与小菜蛾JHDK的亲缘关系最远。半定量PCR结果表明:JHDK基因在中肠中表达量最高,随着5龄幼虫的发育,JHDK基因在血细胞、脂肪体和体壁组织中表达量有下降趋势,但在中肠组织中表达量明显增强。     

脊尾白虾血蓝蛋白大亚基基因的克隆及表达分析

应用RACE技术克隆脊尾白虾血蓝蛋白大亚基基因, 并通过攻毒实验揭示脊尾白虾血蓝蛋白基因的先天免疫防御作用, 为脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)的免疫防治研究提供依据和思路。研究成功克隆了脊尾白虾血蓝蛋白大亚基基因全长cDNA序列, 该大亚基cDNA全长 2192 bp, 开放式阅读框长 2034 bp, 5′非编码区长 21 bp, 3′非编码区长 137 bp, 将该基因命名为 EcHcL。EcHcL编码 667 个氨基酸, 前 21 个氨基酸组成信号肽, 推测成熟肽的分子量为 78.5 kD。Blast比对结果显示, 由脊尾白虾血蓝蛋白EcHcL序列推导的氨基酸序列与日本沼虾、凡纳滨对虾血蓝蛋白氨基酸序列的同源性分别达到 87%、73%, 其M结构域氨基酸序列与斑节对虾、日本对虾等物种同源性性高达 90% 左右, 由此推断该cDNA序列属于血蓝蛋白家族。组织表达分析结果显示, EcHcL基因在脊尾白虾鳃、卵巢、肝胰腺、心脏、肠、肌肉、胃、腹神经节、眼柄、血细胞中均有表达, 肝胰腺中相对表达量最高。Real-time PCR分析发现EcHcL基因在金黄色葡萄球菌、副溶血弧菌和对虾白斑综合征病毒(WSSV)感染后脊尾白虾肝胰腺和血细胞中的表达量显著增加, 并具有不同的时空表达模式, 推测脊尾白虾EcHcL基因在免疫防御中具有重要作用。     

亚洲玉米螟卵黄原蛋白受体基因的克隆及在UV-A胁迫下的表达分析

【目的】本文旨在克隆亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis卵黄原蛋白受体(VgR)基因,分析其表达模式,探索UV-A胁迫对亚洲玉米螟VgR基因表达的影响。【方法】利用RT-PCR与RACE技术克隆亚洲玉米螟VgR基因的全长序列;运用生物信息学方法分析该基因特征;采用RT-qPCR技术检测不同发育阶段(卵、1-5龄幼虫、蛹、成虫)、雌成虫不同组织(头、足、表皮、卵巢、中肠、脂肪体)、雌成虫不同时长(0、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4和4.5 h)UV-A胁迫下该基因的相对表达量。【结果】克隆获得了亚洲玉米螟VgR基因,命名为OfVgR(GenBank登录号:MN058042),其全长6 289 bp,开放阅读框(ORF)5 490 bp,编码1 829个氨基酸,预测蛋白分子量为205.27 ku,N端前31个氨基酸为信号肽。序列分析显示,OfVgR具有2个配体结合域(LBD)、2个表皮生长因子前体同源域(EGFP)、跨膜域(TMD)和胞质尾域。系统发育树分析表明,OfVgR与鳞翅目昆虫VgR聚为一支,亲缘关系较近。RT-qPCR检测结果表明,OfVgR在亚洲玉米螟各发育阶段均有表达,其中在卵和雌成虫中高表达,并在雌成虫羽化24 h时表达量达到最高;雌成虫不同组织中,OfVgR在卵巢中表达量最高;OfVgR表达量随着UV-A照射时间的延长呈先下降后上升再下降的趋势,在3.0 h达到最高值。【结论】亚洲玉米螟OfVgR在不同发育阶段,雌成虫不同组织和UV-A胁迫不同时间的雌成虫中差异表达,对探索UV-A胁迫对亚洲玉米螟生殖的分子机制影响奠定基础。     

南亚实蝇鞣化激素基因的克隆与表达分析

【目的】克隆南亚实蝇Zeugodacus tau鞣化激素基因,分析其分子特征及时空表达模式,为探索其生理功能奠定基础。【方法】利用同源克隆和RACE技术从南亚实蝇刚羽化成虫中克隆鞣化激素基因bursicon-α和bursicon-β的全长cDNA序列,并用邻接法(neighbor-joining method)与其他昆虫同源序列构建系统发育进化树。利用荧光定量PCR技术检测这两个基因在南亚实蝇不同发育阶段(卵、1-3龄幼虫、预蛹、蛹和刚羽化成虫)的表达特性。【结果】克隆获得南亚实蝇鞣化激素基因bursicon-α(GenBank登录号:MH421861)和bursicon-β(GenBank登录号:MH421862)。bursicon-α基因开放阅读框为551 bp,编码183个氨基酸;bursicon-β基因开放阅读框为467 bp,编码156个氨基酸。基于两个鞣化激素基因的氨基酸序列的系统发育树分析显示,南亚实蝇Bursicon-α与Bursicon-β均与瓜实蝇Zeugodacus cucurbitae的同源蛋白亲缘关系最近,且与其他双翅目昆虫的同源蛋白聚为一类,形成独立的分支。荧光定量PCR结果表明,两个基因在南亚实蝇各龄期均有表达,均在第5天蛹和刚羽化成虫翅伸展时期表达量最高。【结论】bursicon-α和bursicon-β基因在南亚实蝇不同发育阶段表达量不同,推测其在南亚实蝇成虫表皮鞣化和翅的形成中发挥着重要作用。本研究为进一步探索鞣化激素在南亚实蝇生长过程中表皮的骨化、翅的重建等方面的功能机制奠定了基础。     

人类β-1,4-半乳糖苷转移酶Ⅲ基因的分离与克隆

以人、牛、鼠、鸡、蜗牛的β-1,4-半乳糖苷转移酶催化区的编码核苷酸序列为探针,在NCBI GenBank EST数据库中进行同源搜寻,获得若干有高度同源的EST.在拼接序列的两端设计引物,以从人胎盘cDNA文库中PCR扩增获得的片段为探针,在人胎盘cDNA分子库中步移获得一个长1,907bp的cDNA片段,包含一个长1,179bp的开放阅读框(ORF,open reading frame),编码393个氨基酸残基。该基因与已知的人类β1,4-GalTI的氨基酸同源性为43.8%,在蛋白质催化区的同源性更高达60.9%。表达谱分析发现该基因在人体16种组织中均有不同程度的表达,转录本大小约为2.4kb.通过该cDNA人/啮齿类杂种细胞株DNA Southern杂交将该基因定位在1号染色体。     

鳜小肽转运载体PepT1基因分子特征及其表达研究

小肽转运载体（PepT1）是低亲和力、高容量的肽转运载体,在小肽的吸收过程中发挥着重要的作用。研究采用同源克隆和RACE技术克隆了鳜鱼（Siniperca chuatsi） PepT1基因全长cDNA序列,其cDNA序列全长为2480 bp,包含43 bp的5'UTR序列,232 bp的3'UTR序列,以及2205 bp开放阅读框,编码735个氨基酸。 氨基酸序列同源性分析结果显示,鳜鱼与石斑鱼（Epinephelus aeneus）、鲈鱼（Dicentrarchus labrax）PepT1间同源性均为89%,与其他非鱼类物种的同源性则在46%56%。经预测,鳜鱼PepT1编码蛋白的分子量为64.8 kD,等电点为8.97,该蛋白具有与哺乳动物同源蛋白相似的12 个螺旋跨膜结构,并且在跨膜区9和10之间有一个大的外环;跨膜区氨基酸高度保守,并存在有5个膜外N-糖基化位点和3个膜内含蛋白激酶C基序的相同区域。实时荧光定量表达分析表明,鳜鱼PepT1基因在前肠和中肠中表达量显著高于后肠（P0.05）,这说明前、中肠是鳜鱼肠道吸收小肽的主要部位;在胚后不同发育阶段鳜鱼前肠均能检测到PepT1基因的表达,并且在10 g个体中表达量最高,之后随着体重的增加其表达量维持在一个稳定水平。本研究结果首次报道了鳜鱼PepT1基因全序列及其分子表达特征,为鱼类营养及生理学的研究提供有价值的参考资料。       

草鱼AMBP基因cDNA的克隆与序列分析

α1-微球蛋白和Bikunin是由同一基因翻译表达出的两种功能不相关联的血浆蛋白。本文通过快速扩增cDNA末端的方法,首次从草鱼肝脏组织克隆了α1-微球蛋白和Bikunin前体蛋白(α1-microglobulin/Bulinin precursor, AMBP）基因全长cDNA。其cDNA全长1230bp,包含5′非翻译区23 bp,3′非翻译区160 bp和开放读码框1047 bp。开放读码框编码348个氨基酸,包含182个氨基酸的α1-微球蛋白和145个氨基酸的Bikunin。草鱼AMBP与其他物种的氨基酸序列分析结果表明,它们具有较高的同源性(44.7%－84.4%),其中草鱼与斑马鱼同源性最高(84.4%)。结果表明AMBP序列结构和α1-微球蛋白与Bikunin共翻译表达特点在动物机体中具有着重要的生理意义。     

甘蔗过氧化氢酶基因的电子克隆及生物信息学分析

应用电子克隆技术,获得甘蔗中一个过氧化氢酶基因的cDNA序列全长,命名为S-CAT。该基因全长2160bp,包含一个1479bp的开放阅读框,编码492个氨基酸。通过PSORT工具,预测甘蔗S-CAT蛋白存在于过氧化物酶体中。同源比对分析显示,S-CAT基因编码的氨基酸序列与水稻、玉米、高粱、朝鲜碱茅、葡萄等植物中过氧化氢酶基因所编码的氨基酸序列高度同源,同源性分别为97%,97%,95%,91%和92%。研究结果为该基因的实验克隆奠定基础。     

甘菊BADH基因cDNA的克隆及在盐胁迫下的表达

利用PCR、RT-PCR和PCR-RACE技术,从菊科植物甘菊(Dendranthema lavandulifolium)中克隆到2个甜菜碱醛脱氢酶(betaine aldehyde dehydrogenase,BADH)基因的同源基因,分别命名为DlBADH1和DlBADH2,GenBank登录号分别为DQ011151和DQ011152.DlBADH1的cDNA全长1821 bp,其开放阅读框编码503个氨基酸的蛋白质;DlBADH2全长1918 bp,编码506个氨基酸的蛋白质.两个基因核苷酸序列的同源性为97%,推导的氨基酸序列的同源性为98%.与已发表的其它植物BADH基因氨基酸序列的同源性在64%以上.在推导的氨基酸序列中,均含有醛脱氢酶所具有的高度保守的十肽(VTLELGGKSP)以及与酶功能有关的半胱氨酸残基(C).在推导的氨基酸序列的系统关系中,甘菊位于其它双子叶植物和单子叶植物之间,与其植物分类的系统关系相吻合.RT-PCR-Southern半定量表达分析表明,甘菊BADH基因家族中存在表达受盐诱导的成员.     

Molecular cloning of stanniocalcin 1 and its extracorpuscular regulation by salinity and Ca2+ in the Japanese flounder

Stanniocalcin 1 (Stc1) was originally identified as an anti-hypercalcemic hormone produced by the corpuscles of Stannius (CS) associated with the kidney in teleosts. While the stc1 gene is expressed in various tissues in fishes, its role and regulation in extra-CS tissues are unexplored. In the present study, we characterized a cDNA of stc1 in a euryhaline fish, the Japanese flounder (Paralichyhus olivaceus), and examined its expression in peripheral tissues in response to different salinities and Ca2+ ion concentrations. The Japanese flounder stc1 cDNA (1331 bp) encodes a preprohormone of 251 amino acids (aa), with a signal peptide of 17 aa and a pro-sequence peptide of 15 aa followed by the mature protein of 219 aa. The deduced aa sequence of Japanese flounder stc1 showed highest sequence identity (94.0%) with the European flounder Stc1 among fish and mammalian species, but lower identity to zebrafish, pufferfish, and human STC2 (23.1-25.4%). Lowered environmental salinity resulted in a decrease in stc1 mRNA expression in vivo in the gills, kidney, intestine, and CS glands of the Japanese flounder. Furthermore, we found that extracellular Ca2+ increased steady-state stc1 mRNA levels in gill and kidney cells as well as in the CS cells. Our findings suggest that Stc1 synthesis in the ionregulatory tissues is responsive to environmental salinity and Ca2+ level.     

cDNA cloning of a mandibular organ inhibiting hormone from the spider crabLibinia emarginata

Mandibular organs (MO) produce a crustacean juvenile hormone, methyl farnesoate (MF). MO activity is negatively regulated by factors, called mandibular organ inhibiting hormones (MOIHs), from the crustacean sinus gland X-organ complex in the eyestalks. Three MOIHs have been isolated previously from the spider crabLibinia emarginata and are characterized as members of the crustacean hyperglycemic hormone (CHH) neuropeptide family. In the research reported here, a full length cDNA sequence of 972 bp of a MOIH was isolated by screening a cDNA library constructed from the eyestalks ofLibinia emarginata. This cDNA sequence encodes a preprohormone peptide with 137 amino acid residues, including a 26-amino acid long signal peptide, a 34-amino acid long precursor peptide, a dibasic peptide, the full length of 72-amino acid long MOIH, and a tri-peptide Gly-Lys-Lys which designates the potential amidation site at the C-terminus of the mature peptide.     

Isolation of an eclosion hormone gene from the cotton bollworm, Helicoverpa armigera: temporal and spatial distribution of transcripts

The cDNA encoding eclosion hormone (EH), which plays an integral role in triggering ecdysis behavior at the end of each molt, was cloned from the cotton bollworm, Helicoverpa armigera (Har) (Lepidoptera: Noctuidae). The EH polyprotein precursor contains a 26-amino acid signal peptide and a single 62-amino acid mature EH. Compared the mature Har-EH with other known EHs, it shows 94%, 84%, and 59% identities to Manduca sexta, Bombyx mori, and Drosophila melanogaster, respectively. Har-EH mRNA is expressed only in the brain by Northern blot and RT-PCR, but not in other tissues. By in situ hybridization and immunocytochemistry, both Har-EH mRNA and protein are localized in two pairs of neurosecretory cells of the brain. Prior to a molt, expression level of Har-EH gene reaches the highest point, and then drops after molt. EH release is detected both centrally, within the ganglia, and peripherally, into the hemolymph. A peak of the EH titer in hemolymph measured by ELISA presents at ecdysis. These results are consistent with the biological function of Har-EH associated with ecdysis. Furthermore, Har-EH gene is expressed throughout all of the developmental stages examined, implicating that the EH gene may possess other biological functions in post-embryonic development other than triggering ecdysis behavior.     

亚洲玉米螟C型凝集素CTL6的克隆和功能分析

【目的】鉴定出一种新的亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis (Guenée) C型凝集素(C-type lectin),并对其功能进行初步研究。【方法】通过生物信息学分析,从亚洲玉米螟转录组中筛选得到一个可能的C型凝集素基因,命名为CTL6。利用RT-PCR技术分析该基因在亚洲玉米螟不同龄期、不同组织及不同病原物诱导下的表达模式。借助原核及杆状病毒真核表达系统产生重组CTL6蛋白,并利用细菌凝集实验对其功能进行初步研究。【结果】CTL6基因cDNA全长序列为1 034 nt,其中完整开放阅读框为945 nt。推导的CTL6多肽序列包括314个氨基酸残基,N端含有由22个氨基酸残基组成的信号肽。CTL6成熟肽中含有两个串联的糖识别结构域,与烟草天蛾Manduca sexta的IML-2 (Immulectin-2)同源性最高。RT-PCR结果显示,CTL6在亚洲玉米螟5龄幼虫期转录水平最高,卵期其次,不同组织中则是在脂肪体中转录水平最高,呈诱导性表达。纯化的CTL6重组蛋白对大肠杆菌Escherichia coli具有一定的凝集作用。【结论】鉴定到的亚洲玉米螟CTL6是一种典型的C型凝集素,重组CTL6蛋白可能参与了亚洲玉米螟对病原菌的凝集作用。     

亚洲玉米螟卵黄原蛋白基因的克隆、表达谱及对UV-A胁迫的响应

【目的】本研究克隆亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis卵黄原蛋白(vitellogenin, Vg)基因,分析其表达模式,旨在探究UV-A胁迫对亚洲玉米螟Vg基因表达及生殖力的影响。【方法】采用RT-PCR和RACE技术克隆亚洲玉米螟Vg基因的全长,并用生物信息学方法分析其特征;利用RT-qPCR检测亚洲玉米螟不同发育阶段(卵、1-5龄幼虫、蛹和成虫)、雌成虫不同组织(头、足、表皮、卵巢、中肠和脂肪体)中和雌成虫在UV-A胁迫不同时间(0, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5和4 h)下该基因的相对表达量。测定UV-A照射不同时长(0, 1, 2, 3和4 h/d)后亚洲玉米螟成虫的生殖及F_1代发育情况。【结果】克隆获得亚洲玉米螟Vg基因的序列,命名为OfVg(GenBank登录号:MK782978)。该基因全长5 760 bp,开放阅读框(ORF)长5 331 bp,编码1 776个氨基酸,蛋白相对分子量为202.10 kD,等电点为9.06。OfVg包含Vg-N, DUF 1943D和VWD 3个功能结构域,无跨膜区结构。系统发育分析表明,OfVg与鳞翅目其他昆虫的Vg的亲缘关系最近。发育表达谱表明,OfVg基因在雌成虫中表达量显著高于其他龄期的表达量,且在雌虫羽化24 h时OfVg表达量最高;组织表达谱表明,OfVg基因在雌成虫脂肪体中特异表达。UV-A照射能诱导雌成虫OfVg的表达,随着照射时间的延长,其表达量先下降再快速上升,在照射3.5 h时其表达量最高,然后骤降;UV-A处理1, 2和3 h/d雌成虫的产卵量显著增加,且F_1代幼虫发育历期显著延长。【结论】OfVg基因在亚洲玉米螟不同发育阶段、雌成虫不同组织中和UV-A照射不同时间的雌成虫中差异表达。本研究为深入研究UV-A胁迫对亚洲玉米螟发育和繁殖的影响奠定了基础。