棉铃虫酚氧化酶原基因的克隆、序列分析和组织表达

利用RT-PCR和RACE方法,获得了棉铃虫Helicoverpa armigera酚氧化酶原(prophenoloxidase,PPO)基因一个亚型cDNA的完整序列。该序列全长2 405 bp,含有一个2 097 bp的开放阅读框,编码一个由698个氨基酸残基组成的蛋白质。推导的氨基酸序列与其他鳞翅目昆虫PPO2基因相应氨基酸序列有较高的同源性(76％～80％),同时该序列具有铜离子结合位点等PPO基因所具有的典型特征。组织特异性表达分析表明,该基因在棉铃虫血细胞、体壁和中肠中均有表达。     

棉铃虫HaKettin1基因的全长cDNA克隆、序列分析和表达谱

【目的】为了克隆棉铃虫Helicoverpa armigera编码肌肉蛋白Kettin基因的全长cDNA序列以及鉴定该基因在棉铃虫发育周期内的表达模式。【方法】利用兼并引物,通过分段RT-PCR和5′-和3′-RACE的方法克隆全长cDNA序列。利用半定量RT-PCR进行表达谱分析。【结果】编码棉铃虫Kettin蛋白的基因HaKettin1全长cDNA序列为13 805 bp,包含一个13 365 bp的开放阅读框,编码4 454个氨基酸,蛋白分子量约为504.3 kD。组织表达结果显示HaKettin1基因在棉铃虫的整个生育周期都有表达,幼虫期的表达尤为显著。【结论】HaKettin1与家蚕的Kettin蛋白具有90％的同源性,表明鳞翅目昆虫的Kettin蛋白之间具有很高的保守性。表达谱结果显示HaKettin1基因在棉铃虫的整个发育过程中都发挥重要作用。     

棉铃虫触角羧酸酯酶HaCXE6基因的克隆、序列分析与mRNA表达

为研究羧酸酯酶(carboxylesterase,COE)在棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)触角中的生理功能,采用RT-PCR、RACE方法从棉铃虫雄蛾触角中克隆得到一条COE基因全长序列(GenBank No.JX306730),命名为HaCXE6。HaCXE6基因读码框1 623 bp,编码540个氨基酸,预测蛋白质分子量61.02 ku,等电点8.06。氨基酸序列比对分析表明,HaCXE6与海灰翅夜蛾Spodoptera littoralis触角羧酸酯酶CXE6一致性最高,为68%;棉铃虫不同功能羧酸酯酶聚类分析显示HaCXE6与气味降解酶CCE006a最相近。与其它昆虫触角羧酸酯酶多序列比对分析发现,HaCXE6具有酯酶活性必须的催化残基Ser199,Glu323,His434,也保持着α/β-酯酶家族的特征基序Gly-xSer-x-Gly。不同组织和发育时期该基因荧光定量PCR分析结果表明,HaCXE6在雌、雄蛾各个部位均有表达,雌蛾腹部与雄蛾足中表达量最高;卵至成虫各个时期均有表达,蛹中表达量最高。     

家蚕基质金属蛋白酶基因Bm-MMP的克隆、序列分析及表达研究

基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases, MMPs）家族是一类蛋白水解酶, 能够降解基底膜和细胞外基质中大部分蛋白质。为了研究MMPs对家蚕Bombyx mori基本生理功能的影响, 本文利用RACE和RT-PCR方法, 首次从家蚕蛹中克隆了一个MMP基因的全长cDNA, 命名为Bm-MMP。序列分析表明, Bm-MMP的mRNA存在两个选择性剪切变体, 分别命名为Bm-MMP-V1和Bm-MMP-V2。其中Bm-MMP-V1 cDNA全长为2 257 bp, 包含一个1 686 bp的开放阅读框, 编码561个氨基酸, 预测蛋白质分子量约为62.3 kD; Bm-MMP-V2 cDNA全长为2 188 bp。同源性分析表明, Bm-MMP-V1和Bm-MMP-V2的氨基酸序列与蜡螟Galleria mellonella的Gm1-MMP的氨基酸序列同源性最高, 均为88.8%;与黑腹果蝇Drosophila melanogaster的Dm1-MMP的氨基酸序列同源性, 分别为61.2%和64.3%。将Bm-MMP-V1的编码区连接到表达载体pET28a(+)上, 并在大肠杆菌BL21中进行原核表达, SDS-PAGE和Western blot分析结果表明, 带有6×His标签的融合蛋白被成功表达。半定量RT-PCR分析表明, Bm-MMP-V1和Bm-MMP-V2在4龄眠蚕、熟蚕、吐丝后36及48 h、预蛹中的表达量比5龄中食期与化蛹后的表达量高, 推测该基因与家蚕幼虫蜕皮变态有关;LPS诱导5龄3 d的幼虫, 其Bm-MMP-V1和Bm-MMP-V2在血液中的表达量升高, 推测Bm-MMP可能与免疫相关。本研究为进一步研究Bm-MMP在家蚕体内的作用机制奠定了基础。     

棉花生长素应答因子克隆和序列分析

通过电子克隆和RACE相结合的方法,从陆地棉中克隆到一个新ARF基因。序列分析表明,该基因序列全长为2393其中包括87bp的5′非编码区(5′UTR),1941bp的蛋白质编码区,终止密码子TAA和362bp的3′非编码区。该基因可编码647个氨基酸的蛋白质,分子量为71.9kD,等电点(PI)为8.2。该基因含有一个与拟南芥中ARF基因相似的B3结构域和一个Auxin_resp结合位点,表明该基因与拟南芥ARF基因有很高的同源性,推测具有相似或相同的功能。     

军曹鱼MHC-Ⅱβ基因全长cDNA的克隆与组织表达分析

采用同源克隆和末端快速扩增(RACE)的方法,得到1161bp的军曹鱼(Rachycentron canadum)MHC-Ⅱβ全长cDNA片段。该序列包括20bp的5′末端非编码区(UTR),394bp的3′UTR及747bp的开放阅读框(ORF),编码248个氨基酸,预测其蛋白质分子量约为27.99ku,等电点为6.21。通过构建MHC-Ⅱβ氨基酸序列的系统进化树,并进行氨基酸相似性比对,结果表明,军曹鱼和已知鱼类、鼠(Musmusculus)、鸡(Gallus gallus)及人类(Homo sapiens)MHC-Ⅱβ氨基酸的同源性在28.5%～77.5%之间。所推测的蛋白序列具有一些重要的特征,包括:前导肽、β1、β2和CP/TM/CYT区,保守的半胱氨酸等。Real-time PCR检测结果显示,MHC-Ⅱβ基因在正常军曹鱼组织中均表达,但表达量在各个组织中不同,其中,头肾表达较强,鳃、脾、肠表达程度中等,在心、脑、肌肉中表达较弱。     

麦长管蚜羧酸酯酶基因cDNA片段克隆及吡虫啉胁迫对其表达的影响

羧酸酯酶在昆虫对杀虫剂的解毒代谢过程中发挥重要作用,本研究旨在分析吡虫啉胁迫对麦长管蚜羧酸酯酶基因表达的影响。采用同源克隆方法克隆麦长管蚜羧酸酯酶基因cDNA片段,实时荧光定量PCR技术检测羧酸酯酶基因在不同吡虫啉剂量下的表达量变化。扩增所得麦长管蚜羧酸酯酶基因cDNA片段大小为392 bp,命名为SaEST 3(GenBank登录号KY 441614),该片段编码130个氨基酸残基,分子量14 kD,等电点4.93。序列同源性比对及生物信息学分析表明SaEST3推导的氨基酸序列与豌豆长管蚜、麦双尾蚜、夹竹桃蚜、桃蚜的羧酸酯酶氨基酸序列相似性较高,分别为94%、85%、80%和80%。实时荧光定量PCR结果显示,不同吡虫啉处理剂量下,SaEST3 m RNA的相对表达量均上调。克隆得到的基因片段为麦长管蚜羧酸酯酶基因片段,吡虫啉对麦长管蚜羧酸酯酶基因SaEST3表达有一定的影响。     

斑节对虾金属硫蛋白基因cDNA克隆与表达分析

采用RACE-PCR方法从斑节对虾(Penaeus monodon)总RNA反转录产物中获得了502 bp的金属硫蛋白(Pm-MT)基因cDNA序列。该序列包含69 bp 的5非编码区(UTR)和256 bp 的3非编码区(UTR)以及177 bp的开放阅读框(ORF), 可编码58个氨基酸。在其编码的氨基酸序列中半胱氨酸含量丰富, 不含芳香族氨基酸, 存在有无脊椎动物金属硫蛋白的特征序列CKCXXXCXCX, 预测的分子量约为6.05 kD, 理论等电点7.75。序列比对分析表明Pm-MT与北美淡水蟹(Pacifastacus leniusculus)的相似性高达91.4%, 与美国龙虾(Homarus americanus)的同源性最高为84.5%。实时定量PCR显示在所检测组织中, Pm-MT的mRNA在卵巢的表达量最高, 其次为胃、肠、心脏、脑和肝胰腺; Pm-MT的mRNA在斑节对虾6个不同发育期的卵巢中的表达量都很高, 其中在Ⅱ期卵巢中的表达量最高。实验所得结果以期为Pm-MT进一步在卵巢发育的功能研究提供基础材料。       

烟夜蛾性信息素结合蛋白2(PBP2)基因的克隆、序列分析与时空表达

性信息素结合蛋白（pheromone binding proteins, PBPs）在昆虫雌雄间信息交流中起着重要作用。 本研究利用RT-PCR和RACE方法, 从烟夜蛾Helicoverpa assulta (Guenée)雄虫触角中克隆了性信息素结合蛋白2基因的开放阅读框及3′末端序列, 该基因被命名为HassPBP2(GenBank登录号为EU316186)。克隆和测序结果表明, HassPBP2开放阅读框全长450 bp, 编码149个氨基酸残基, 推测编码蛋白的分子量为16.9 kD, 等电点为5.56。HassPBP2基因结构分析表明, 该基因由3个外显子和2个内含子组成, 内含子的长度分别为90和261 bp。氨基酸序列联配分析表明, 此序列具有气味结合蛋白的典型特征, 与其他鳞翅目昆虫PBPs的一致性在34%~91%之间, 其中与棉铃虫Helicoverpa armigera PBP2和烟芽夜蛾Heliothis virescens PBP2的序列一致性高达91%。时间表达和组织表达分析显示, HassPBP2在卵期、幼虫期和蛹早期不表达, 在蛹中期开始表达, 并一直持续到成虫中期, 且只在雌、雄成虫触角中表达。     

虾夷扇贝铜锌超氧化物歧化酶基因的克隆与转录表达特性分析

利用RACE和克隆等方法得到了虾夷扇贝铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)基因全长cDNA序列,该序列全长1 064 bp,5′和3′非编码区(UTR)分别为61 bp和541 bp,开放阅读框(ORF)462 bp,编码153个氨基酸和一个终止密码子.分析发现,此氨基酸序列含有形成二硫键的两个半胱氨酸残基以及4个铜结合位点、4个锌结合位点,与已知的Cu/Zn-SOD结构相似,与其它物种同源性较高.进行虾夷扇贝组织分布及发育过程中不同时期的实时荧光定量监测,发现鳃中Cu/Zn-SOD基因mRNA相对表达量最高,肾次之,血淋巴中最低;不同发育阶段Cu/Zn-SOD表达量变化明显,其中受精卵和早期D形幼体两个时期表达量相对较高.     

谢氏宽漠王β-actin基因cDNA克隆、序列分析及表达量检测

β-actin是actin家族的一员,在维持细胞结构、运动和分裂等细胞生理活动方面发挥着重要作用,是基因定量实验中最常用的内参之一。本实验采用同源克隆和RACE技术扩增得到谢氏宽漠王Mantichorula semenowi β-actin基因。序列分析结果表明,该基因cDNA全长1 372 bp,开放阅读框长1 131 bp,编码376个氨基酸,5′和3′末端非翻译区域(UTR)分别为66 bp和175 bp;该序列与其他动物β-actin基因核苷酸序列具有96%～99%高度同源性。β-actin表达量检测结果显示热激后不同恢复时间其表达量无明显变化,且与未经热激处理的对照相比无显著差异。表明β-actin是研究受外界环境胁迫作用下昆虫体内不同基因表达水平的可靠内参基因。     

家蚕丝氨酸蛋白酶抑制剂基因serpin-6的克隆、序列分析和组织表达

本文利用RT-PCR和RACE方法,获得了家蚕Bombyx mori丝氨酸蛋白酶抑制剂基因（serpin）的开放读码框(ORF) 和5′UTR序列。根据该基因与其他昆虫serpin的同源性关系将其命名为家蚕serpin-6 基因,GenBank登录号EU159447。为了研究serpin-6与家蚕免疫反应的相关机理,对serpin-6基因的组织表达和免疫刺激反应进行了研究。结果表明该基因在家蚕的头部和生殖腺中mRNA表达量非常高,在中肠,脂肪体,丝腺和血淋巴表达量较低。用脂多糖(LPS) 刺激5龄第3 d家蚕后,serpin-6基因在脂肪体和血淋巴中都被显著诱导表达,且都在刺激6 h后表达量最高。推测该基因在家蚕细胞免疫反应中起着一定的作用。     

棉铃虫细胞色素P450 CYP6B7基因的克隆与融合表达

细胞色素P450 CYP6B7被推测与棉铃虫Helicoverpa armigera对拟除虫菊酯类杀虫剂的抗性有关,但至今尚无CYP6B7参与杀虫剂代谢方面的直接证据。为揭示CYP6B7的代谢功能,作者以棉铃虫幼虫基因组DNA 为模板,以CYP6B7基因设计特异性引物,扩增出包含321 bp内含子的CYP6B7基因。用反向PCR的方法消除内含子,获得包含完整的CYP6B7基因的开放阅读框。将CYP6B7基因与pMAL-c2X载体连接,并转化E.coli TB1细胞,在IPTG诱导下,CYP6B7能与载体基因编码的麦芽糖结合蛋白（MBP）在大肠杆菌中融合表达,表达产物经直链淀粉（amylose） 柱亲和层析分离洗脱后,得到SDS-PAGE电泳纯的融合蛋白。     

拟黑多刺蚁雌激素相关受体基因cDNA的克隆及生物信息学分析

雌激素相关受体（estrogen related receptors, ERRs）能够直接与类固醇激素受体共激活子（steroidhormone receptor coactivator,SRC）结合,激活靶基因的表达,与众多生理和发育过程有关.采用RT-PCR、RACE等方法从拟黑多刺蚁Polyrhachis vicina Roger克隆得到了雌激素相关受体基因的cDNA克隆,命名为pvERR （GenBank 登录号为EF474463）,并采用生物信息学方法对其cDNA和编码的蛋白质的理化性质、蛋白质二级及三级结构、分子系统进化关系等进行了预测和推断.结果表明：pvERR基因cDNA全长1 935 bp,包含一个1 305 bp的开放阅读框、245 bp的5′-UTR 和385 bp的3′-UTR,编码一个由434个氨基酸组成的蛋白质.pvERR的配体结合区（ligand binding domain,LBD）主要由两个β折叠和11个α螺旋（H1, H3～H12, 缺少H2）构成,这与哺乳类动物已知晶体结构的ERR_γ的配体结合区结构非常相似.pvERR氨基酸序列与其他昆虫ERRs氨基酸序列同源性很高,它与西方蜜蜂Apis mellifera雌激素相关受体amERR氨基酸序列相似性达到89.9 %;在进化关系上,pvERR与人类Homo sapiens ERRs的关系比果蝇Drosophila melanogaster雌激素相关受体dERR与人类的更近.本文可为进一步研究pvERR在昆虫发育中的功能提供有价值的信息.     

华北大黑鳃金龟两种围食膜蛋白cDNA的分子克隆与序列分析

本文以华北大黑鳃金龟Holotrichia oblita中肠为材料,依据Stratagene公司文库构建试剂盒方法,构建其中肠cDNA表达文库,该文库滴度为1.9×106 pfu/mL,重组率为99.97%。依据现代免疫学原理,利用棉铃虫Helicoverpa armigera围食膜蛋白多克隆抗体筛选文库,得到两个编码华北大黑鳃金龟围食膜蛋白的cDNA克隆Ho-Peritrophin1与Ho-Peritrophin2,其cDNA长分别为2 385 bp和1 633 bp,在PolyA末端上游各有3个多聚腺苷酸信号序列AATAAA,最长开放阅读框(ORF)分别编码729个和477个氨基酸,与粉纹夜蛾Trichoplusia ni CBP2(chitin binding protein 2)的相似性最高,分别为21.9%和19.1%。结构域分析表明,Ho-Peritrophin1与Ho-Peritrophin2分别具有9个和6个几丁质结合功能域,只含有较少的O-糖基化位点,不含有类粘蛋白结构域。胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶对两种蛋白的作用位点主要位于几丁质结合功能域(chitin binding domain, CBD)内部,而因受几丁质结合功能域保护,这两种蛋白能够抵抗这些蛋白酶的降解。与正常CBD比较,这两种蛋白C端的CBD只含有4个Cys,只在第1与第3、第4与第5个Cys之间形成两对二硫键,缺少由第2与第6个Cys形成的二硫键。推测其N端还应包括信号肽序列和几丁质结合功能域的未知序列。     

烟夜蛾组织蛋白酶B酶原基因的克隆、序列分析和原核表达

利用反转录多聚酶链式反应（RT-PCR）技术从烟夜蛾Helicoverpa assulta (Guenée)雌虫卵巢中扩增得到了组织蛋白酶B酶原基因（cathepsin B,CB）cDNA片段,将其克隆至pMD19-T载体。测序结果表明, 该片段长度为1 017 bp,含有组织蛋白酶B酶原基因完整开放阅读框架（ORF）（GenBank登录号：EF154237）。序列分析结果显示：烟夜蛾组织蛋白酶B（HassCB）编码338个氨基酸残基,预测N-末端含有长度为21个氨基酸残基的信号肽序列;去除信号肽序列后,预测成熟蛋白分子量为35.5 kDa,等电点为5.96。氨基酸序列比对结果表明,HassCB与其他昆虫的组织蛋白酶B酶原氨基酸序列有较高的一致性。将去除信号肽序列的HassCB（HassCBa）重组到表达载体pGEX-4T-1中,并转入原核细胞中表达,SDS-PAGE和Western印迹分析表明：该基因能在大肠杆菌BL21中表达,电泳检测到一条大约61 kDa的目的条带,与预测的融合蛋白分子量相符。用该基因制备多克隆抗体并测得该抗体对重组表达的HassCBa的效价为1∶51 200。通过免疫印迹检测证实,此抗体既能识别重组表达的HassCBa,又能识别烟夜蛾卵巢匀浆液中的HassCB。     

棉铃虫P450基因CYP6AE12和CYP9A18的克隆与mRNA表达水平

采用RT-PCR和RACE技术克隆到2个新的棉铃虫细胞色素P450基因：CYP6AE12和CYP9A18。CYP6AE12的cDNA编码区长1 569 bp,编码523个氨基酸;CYP9A18的cDNA编码区长1 590 bp,编码530个氨基酸。用实时定量PCR技术分析了这2个基因在棉铃虫YS敏感品系和YS-FP抗性品系(由氰戊菊酯加辛硫磷混剂筛选YS品系而得) 6龄幼虫脂肪体和中肠中mRNA的表达水平。结果表明：CYP6AE12和CYP9A18的mRNA表达具有组织特异性,CYP6AE12在脂肪体中表达量较高,而CYP9A18在中肠中的表达量较高。与相对敏感品系YS相比,CYP6AE12在YS-FP抗性品系中肠和脂肪体中的mRNA表达量分别为YS品系的3.6倍和1.3倍;CYP9A18在YS-FP品系中肠和脂肪体的mRNA表达量分别为YS品系的0.3倍和1.0倍。CYP6AE12的过量表达与YS-FP品系棉铃虫的抗药性可能有一定关系。     

小菜蛾烟碱型乙酰胆碱受体α亚基cDNA的克隆、序列分析与不同发育阶段表达分析

烟碱型乙酰胆碱受体(nAChR)介导昆虫中枢神经系统中胆碱能突触兴奋性神经递质的快速传递,也是新烟碱类杀虫剂和多杀菌素的作用靶标。本研究利用RT-PCR和RACE技术,克隆了小菜蛾Plutella xylostella nAChR α亚基的一个新基因(Pxα8)的全长cDNA(GenBank登录号为EU914853)。Pxα8的cDNA序列全长1 744 bp,开放阅读框为1 602 bp,编码534个氨基酸,具有nAChR α亚基的典型特征,与其他昆虫nAChR α8亚基具有77%～96%的相似性,与果蝇nAChR β2亚基具有76%的相似性。Pxα8的开放阅读框存在单核苷酸多态性位点,导致多个位点氨基酸的替换。雌性4龄幼虫的多态性位点多于雄性4龄幼虫,而且雌、雄4龄幼虫的多态性位点均不相同。半定量RT-PCR研究结果表明,Pxα8 mRNA在成虫期表达量高于蛹期和4龄幼虫期。本研究结果为进一步研究小菜蛾nAChR 亚基的多样性和对多杀菌素的靶标抗性机制提供重要基础。     

亚洲玉米螟幼虫体内酚氧化酶原激活蛋白酶cDNA片段的克隆与序列分析

为研究亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis (Guenée)幼虫体内酚氧化酶原激活蛋白酶（prophenoloxidase activating proteinase, PAP）表达调控的分子机理, 本研究根据不同昆虫酚氧化酶原激活蛋白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PAP的一段cDNA片段, 大小为509 bp, 编码169个氨基酸, 预测分子量为18.7 kD, 理论等电点(pI值)为5.1。该基因序列中含有丝氨酸蛋白酶样结构域中保守的催化三联体, 不含发夹结构域。BlastP分析结果表明: 该片段的氨基酸序列与烟草天蛾Manduca sexta PAP-3和冈比亚按蚊Anopheles gambiae发夹型蛋白B1的氨基酸序列一致性最高, 为47%; 与烟草天蛾PAP-2、家蚕Bombyx mori PPAE、 斜纹夜蛾Spodoptera litura PPAE-3、 蓖麻蚕Samia cynthia ricini PAP和黑腹果蝇Drosophila melanogaster丝氨酸蛋白酶7的氨基酸序列的一致性分别为45%, 45%, 44%, 43%和41%。构建系统发育树, 对其进化关系进行了初步分析, 结果显示: 亚洲玉米螟PAP与烟草天蛾PAP-3和斜纹夜蛾PPAE-3的亲缘关系较近, 与黑腹果蝇丝氨酸蛋白酶7和冈比亚按蚊发夹型蛋白B1的亲缘关系较远。这些结果说明克隆得到的cDNA片段为亚洲玉米螟幼虫PAP基因靠近羧基端的部分序列。