青杄中sPPa1的cDNA序列克隆及其生物信息学分析

以青杄(Picea wilsonii)均一化cDNA文库为模板,通过RACE方法克隆得到青杄PPa1基因cDNA全长,对该cDNA序列、核苷酸序列的相似性、理化性质、疏水性、二级结构、三级结构及是否跨膜进行了分析预测;进行了多序列比对并构建了系统树,同时对PPa1在青杄各组织中的表达量进行了检测。结果表明:青杄PPa1基因共由216个氨基酸组成,分子量为24.55 kD,理论PI为5.83,属可溶性蛋白;二级结构主要由α-螺旋、不规则卷曲和β-折叠构成;PPa1在青杄花粉中表达量最高。研究为进一步研究青杄PPa1的功能奠定了基础。     

青杄PsbO基因cDNA序列克隆及生物信息学分析

利用RACE技术从已有的青杄均一化cDNA文库中克隆得到青杄(Picea wilsonii)PsbO基因cDNA的全长,并用生物信息学的方法对该cDNA的核苷酸序列、氨基酸序列的相似性,及编码蛋白PwPsbO的理化性质、亲水性/疏水性、二级和三级结构,PwPsbO基因进化树等进行了预测和分析.采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术,测定了青杄不同组织中的PsbO基因的相对表达水平.结果发现:青杄PsbO基因编码346个氨基酸,预测相对分子质量为36.6 kD,理论pI值为5.29,属于可溶性蛋白.二级和三级结构预测表明其含有较多的α螺旋、β折叠和随机卷曲结构.RT-qPCR发现该基因在青杄针叶和茎中表达量最高.这些结果为青杄中PsbO基因的初步功能研究奠定了基础.     

青杄PSAK的克隆及生物信息学分析

目的:获取青杄的PSAK全长cDNA序列,对其进行生物信息学分析,并鉴定其在青杄各组织中相对表达量。方法:以多年生青杄(Picea wilsonii)的cDNA文库为模板,通过RACE PCR的方法获取PSAK的末端序列,经过与EST序列拼接得到PSAK基因的cDNA全长序列。通过特异引物将其克隆在pEASY-T1载体上,基于其氨基酸序列,利用DNAMAN、ExPASy、SWISS-MODEL等工具对其进行生物信息学分析,进行了半定量RT-PCR与RT-qPCR实验来检测其在mRNA水平的组织表达情况。结果:青杄PSAK基因编码140个氨基酸,蛋白分子量为14.23kDa,理论等电点为10.29。蛋白的C端有较为保守的结构域,与拟南芥、烟草等物种具有较高的相似性。PwPSAK主要在青杄的针叶与茎中进行表达。结论:成功获取了PwPSAK的单克隆并进行了生物信息学分析,为青杄中PSAK后续的功能研究提供理论依据。     

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。     

青杄PwNAC42基因的克隆及表达模式分析

NAC转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,广泛参与了植物的生长发育过程,并在植物响应盐害、干旱、冷害和脱落酸等多种非生物胁迫的过程中发挥重要作用。通过青杄转录组数据获得PwNAC42基因的cDNA序列,对其蛋白序列进行生物信息学预测,通过实时荧光定量PCR检测PwNAC42基因在青杄各个组织及非生物逆境胁迫下的表达水平。生物信息学分析结果显示:PwNAC42基因cDNA全长共1 749 bp,其中编码区1 140 bp,共编码379个氨基酸;蛋白理论分子质量为42.92 k D,理论等电点为6.53,有丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸磷酸化位点,不存在信号肽结构域,为非跨膜的亲水蛋白。组织特异性表达结果显示,PwNAC42在青杄球果中表达量最高。逆境胁迫实验表明PwNAC42的表达量在NaCl、干旱、4℃以及脱落酸处理下产生显著的变化。因此推测PwNAC42在青杄球果发育及青杄对逆境胁迫的响应过程中发挥作用。     

青杄PwRbcS基因克隆及对逆境响应分析

RbcS基因编码了植物光合作用中核酮糖1,5二磷酸羧化酶/加氧酶的亚基,这种酶能催化二氧化碳的固定和碳氧化两者之间竞争反应。本实验中通过RACE-PCR方法成功获得了青杄RbcS的cDNA全长,对PwRbcS的cDNA序列进行了生物信息学分析预测,同时利用实时定量PCR技术测定青杄各个组织及非生物胁迫下PwRbcS的表达水平。结果表明:PwRbcS基因cDNA全长936 bp,编码区共552 bp,共编码186个氨基酸。蛋白质分子量为20.712 6 kD,等电点为9.07。组织特异性表达结果发现PwRbcS该基因主要在叶片中表达,且成熟叶表达量最高。非生物胁迫实验结果表明,ABA和NaCl以及低温处理处理下响应十分明显。在NaCl处理下,表达量先上升后下降,处理6 h时达到对照的14倍,施加ABA时,在处理8 h时上升至对照的24倍,低温胁迫下,表达量先上升后下降,6 h达到对照的12倍,而高温胁迫及PEG(polyethylene glycol)下表达量变化不明显。因此PwRbcS作为一个在木本植物青杄中发现的新的RbcS基因,可能在青杄逆境响应中行使一定的功能。     

青杄生长素抑制蛋白基因PwARP-1的克隆及表达分析

从青杄的cDNA文库中筛选出一个生长素抑制蛋白基因PwARP-1(Auxin-repressed protein 1),并通过RACE-PCR技术获得PwARP-1 cDNA全长。生物信息学分析显示,PwARP-1基因编码155个氨基酸残基的蛋白,分子量为17.1 kD,理论等电点为10.07,富含无规则卷曲。以多年生青杄和青杄幼苗为研究材料,通过RT-qPCR技术检测PwARP-1的组织特异性表达、激素的响应模式及种子萌发过程中的表达量模式。结果表明,PwARP-1在青杄各个组织中均有表达,在花粉中表达量最高,在种子中的表达量最低。PwARP-1在种子萌发过程中表达量呈先上升,在第10天表达量达到最高后开始下降。进一步试验表明,PwARP-1能响应多种逆境胁迫和激素处理。在赤霉素(GA)和生长素(IAA)处理下PwARP-1的表达量被抑制。在干旱胁迫和油菜素内酯(BR)激素处理下PwARP-1的表达量逐渐升高,而在在盐胁迫、茉莉酸甲酯(MeJA)和脱落酸(ABA)等激素处理下PwARP-1的表达量先下降后上升。这些结果显示PwARP-1可能参与了植物种子萌发、多种逆境胁迫和激素响应过程。     

青杄转录因子PwNAC30及其启动子序列的克隆与表达分析

该研究以青杄(Picea wilsonii)为实验材料,通过PCR从青杄的cDNA文库中克隆得到一个NAC转录因子,命名为PwNAC30。生物信息学分析显示,PwNAC30开放阅读框1 179bp,共编码392个氨基酸,在其N端存在保守的NAM(no apical meristem)结构域,可分为A～E等5个亚结构域。多序列对比和系统进化树分析显示,PwNAC30蛋白与同为云杉属的北美云杉(Picea sitchensis)聚为一类。启动子克隆分析显示,PwNAC30基因启动子上存在脱落酸(ABA)、赤霉素(GA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、TC-rich repeats等激素和逆境响应元件,在GA、ABA、MeJA、低温、干旱、盐的处理下,其启动子活性均明显增强。荧光定量PCR分析表明,PwNAC30在球果中的表达量最高,而在花粉和种子中的表达量最低。PwNAC30对于盐、干旱、低温、ABA、MeJA、GA处理均有响应,尤其对盐、干旱、MeJA的响应最为显著。亚细胞定位结果显示,PwNAC30蛋白定位于细胞核与细胞质,主要定位于细胞核中。酵母单杂及双杂结果表明,PwNAC30蛋白的全长和N端没有转录激活活性,而C端有转录激活活性,且PwNAC30自身能形成同源二聚体。研究表明,青杄PwNAC30基因可以作为一个转录因子发挥作用,其转录激活活性在C端,且自身能够形成同源二聚体结构;PwNAC30基因广泛参与了ABA、GA、MeJA等激素的信号通路,并对盐、干旱、低温处理有响应。     

鼠mPC-1基因的克隆与特性分析

为深入研究人前列腺癌相关基因PC-1的生物功能和进化保守状况,从小鼠肾脏中克隆了全长cDNA序列,命名为mPC-1（GenBank Acc No.AY048852）.mPC-1基因cDNA全长为2 193 bp,主要定位于小鼠染色体3A1-A2区域.mPC-1基因最大开放阅读框编码的蛋白质由224个氨基酸组成,与人PC-1蛋白编码区存在82%的序列一致性,含有coiled-coil结构域和PEST结构域.生物信息学分析表明,由6个外显子组成的mPC-1基因与mD52高度同源,其中,第一外显子代表该基因的特异性序列,实验证据显示mPC-1基因具有自己的启动子,推测mPC-1与小鼠mD52可能是重叠基因.对小鼠20种组织器官和不同发育阶段的胚胎组织cDNA的RT-PCR检测证实,该基因主要在前列腺、肾和眼组织中表达,在胃和平滑肌中有少量表达,在其他组织中表达很弱或不表达.而mD52基因则几乎广泛存在于小鼠的各个组织器官中,因此,两个基因虽然序列上高度重叠却是独立调控的.综上所述,mPC-1基因可能是一个与人PC-1基因结构功能类似的新基因.     

湖北海棠MhPR1a基因的克隆与表达特性分析

以水杨酸诱导的湖北海棠[ Malus hupehensis (Pamp.) Rehd.]全长cDNA文库和基因组DNA为模板,克隆其PR1a基因(MhPR1a)的全编码区序列,并对该序列进行生物信息学分析;在此基础上利用荧光定量RT-PCR技术对湖北海棠根、茎和叶中该基因的表达特性及经过10μmol·L-1ABA、4℃低温处理及苹果蚜虫(Aphis citricola van der Goot)侵染后叶中该基因的表达特性进行了测定.结果表明:克隆获得的MhPR1a基因全长518 bp,最大开放阅读框为492 bp,编码162个氨基酸残基;编码的蛋白质为酸性蛋白,其相对分子质量为16 960,等电点pI 5.46;其基因组DNA序列与cDNA序列完全一致,说明MhPR1a基因内部没有内含子.湖北海棠MhPR1a基因与苹果(M.domestic Borkh.)和沙梨[Pyrus pyrifolia( Burm.f.)Nakai] PR1基因的cDNA序列及其编码的氨基酸序列同源性均较高,其中cDNA序列的同源性均为97％,氨基酸序列的同源性分别为95％和97％;系统树也显示MhPR1a基因编码的氨基酸序列与苹果和沙梨的亲缘关系最近,聚为一类.MhPR1a基因编码的氨基酸序列具有SCP保守结构域,含有1个信号肽和6个保守的半胱氨酸残基.在湖北海棠的叶、茎和根中MhPR1a基因均能表达,在根中的表达量最高.10 μmol·L-1ABA和4℃低温处理48 h后均可诱导MhPR1a基因的表达,且相对表达量明显高于对照(处理0h);苹果蚜虫也可诱导MhPR1a基因的表达,说明MhPR1a基因在湖北海棠抵抗植食昆虫和低温胁迫的过程中可能发挥着重要作用.     

Heterologous array analysis in Pinaceae: hybridization of Pinus taeda cDNA arrays with cDNA from needles and embryogenic cultures of P. Taeda, P. Sylvestris or Picea abies

Hybridization of labelled cDNA from various cell types with high-density arrays of expressed sequence tags is a powerful technique for investigating gene expression. Few conifer cDNA libraries have been sequenced. Because of the high level of sequence conservation between Pinus and Picea we have investigated the use of arrays from one genus for studies of gene expression in the other. The partial cDNAs from 384 identifiable genes expressed in differentiating xylem of Pinus taeda were printed on nylon membranes in randomized replicates. These were hybridized with labelled cDNA from needles or embryogenic cultures of Pinus taeda, P. sylvestris and Picea abies, and with labelled cDNA from leaves of Nicotiana tabacum. The Spearman correlation of gene expression for pairs of conifer species was high for needles (r(2) = 0.78 - 0.86), and somewhat lower for embryogenic cultures (r(2) = 0.68 - 0.83). The correlation of gene expression for tobacco leaves and needles of each of the three conifer species was lower but sufficiently high (r(2) = 0.52 - 0.63) to suggest that many partial gene sequences are conserved in angiosperms and gymnosperms. Heterologous probing was further used to identify tissue-specific gene expression over species boundaries. To evaluate the significance of differences in gene expression, conventional parametric tests were compared with permutation tests after four methods of normalization. Permutation tests after Z-normalization provide the highest degree of discrimination but may enhance the probability of type I errors. It is concluded that arrays of cDNA from loblolly pine are useful for studies of gene expression in other pines or spruces.     

Identification of a high-affinity phosphate transporter gene in a prasinophyte alga,Tetraselmis chui,and its expression under nutrient limitation

A high-affinity phosphate transporter gene, TcPHO, was isolated from a growth-dependent subtracted cDNA library of the marine unicellular alga Tetraselmis chui. The full-length cDNA of TcPHO obtained by 5' and 3' rapid amplification of cDNA ends was 1,993 bp long and encoded an open reading frame consisting of 610 amino acids. The deduced amino acid sequence of TcPHO exhibited 51.6 and 49.8% similarity to the amino acid sequences of PHO89 from Saccharomyces cerevisiae and PHO4 from Neurospora crassa, respectively. In addition, hydrophobicity and secondary structure analyses revealed 12 conserved transmembrane domains that were the same as those found in PHO89 and PHO4. The expression of TcPHO mRNA was dependent on phosphate availability. With a low-phosphate treatment, the TcPHO mRNA concentration increased sharply to 2.72 fmol micro g of total RNA(-1) from day 1 to day 2 and remained at this high level from days 2 to 4. Furthermore, rescue treatment with either phosphate or p-nitrophenyl phosphate effectively inhibited TcPHO mRNA expression. In contrast, TcPHO mRNA expression stayed at a low level (range, 0.25 to 0.28 fmol micro g of total RNA(-1)) under low-nitrate conditions. The expression pattern suggests that TcPHO can be used as a molecular probe for monitoring phosphorus stress in T. chui.     

序列变异对miR-378生物发生以及靶标关系的影响

本研究旨在探索序列变异对miR-378的结构、表达水平以及靶标关系的影响.利用PCR测序比对不同猪种miR-378的序列突变,预测突变对miR-378二级结构和自由能的改变;构建miR-378表达载体检测突变对其加工过程中各级产物表达水平的作用;运用TargetScan和TargetRank对突变引起的靶标关系变化进行...