广藿香FPPS基因原核表达及茉莉酸甲酯对FPPS表达量的影响

法尼基焦磷酸合酶(farnesyl diphosphate synthase,FPPS)是广藿香甲羟戊酸途径中萜类物质生物合成的关键酶,其催化异戊二烯焦磷酸(IPP)和二甲基烯丙基焦磷酸(DMAPP)合成萜类物质前体法尼基焦磷酸。为了进一步研究广藿香萜类合成途径的分子机制,该文通过逆转录聚合酶链式反应获得FPPS基因的cDNA序列,利用生物信息学软件预测FPPS编码蛋白的理化性质、结构和功能。结果表明:(1)该序列的开放阅读框全长1 050 bp,编码349个氨基酸,预测分子量为40 KD,等电点为5.43,存在一个结构域,参与异戊二烯化合物的合成,不存在信号肽,亚细胞定位于细胞质;系统发育分析结果显示,广藿香FPPS氨基酸序列和丹参(Salvia miltiorrhiza)、撒尔维亚(S. officinalis)的氨基酸序列亲缘关系最近。(2)使用无缝克隆技术构建pET-32b-FPPS原核表达载体,并导入菌株BL21(DE3)中,考察不同浓度异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)对诱导融合蛋白的表达量的影响。结果发现融合表达蛋白以包涵体形式存在沉淀中,4个浓度的IPTG诱导蛋白表达效果差异不明显。(3)采用荧光定量技术分析0.10、0.25 mmol·L-1MeJA对FPPS基因表达水平的影响,发现0.10 mmol·L~(-1)MeJA诱导后FPPS基因的表达量趋势是先升高后降低再升高再降低; 0.25 mmol·L~(-1)MeJA诱导后FPPS基因的表达量趋势是先降低后升高再降低。因此,推测植物体内MeJA浓度的变化能影响FPPS基因的表达,高浓度具抑制作用,低浓度具促进作用。本研究为广藿香萜类合成途径的研究奠定基础,以及为后续基因功能验证提供理论参考。     

夏枯草PvGGPPS基因的克隆和诱导表达分析

为探究夏枯草中GGPPS基因的生物学特性及功能,该文在夏枯草转录组测序的基础上设计特异性引物,采用逆转录PCR技术获得夏枯草中GGPPS基因的全长核苷酸序列,并进行生物信息学分析;采用qPCR法分析PvGGPPS基因在不同外源性物质诱导下在夏枯草果穗中的表达量以及该基因在夏枯草不同组织中的表达量。结果表明:PvGGPPS基因开放阅读框1 092 bp,编码363个氨基酸,理论分子量为38 815.68 D,等电点为5.69。PvGGPPS蛋白具有异戊烯基焦磷酸合酶家族的特征结构域。系统进化树表明PvGGPPS蛋白与丹参、毛喉鞘蕊花GGPPS蛋白具有较高的亲缘关系。qPCR分析表明,PvGGPPS基因在叶中表达量高于果穗及茎。对果穗施加7种外源性物质处理24 h后,GA3处理组该基因表达量升高。PvGGPPS基因在夏枯草不同组织中表达量差异较大,且受外源物质诱导表达。该研究结果为进一步研究PvGGPPS基因对夏枯草萜类成分合成途径中的功能及表达调控奠定基础。     

北美鹅掌楸CPP转录因子家族LtTCX2基因的克隆与分析

CPP(cystein-richpolycomb-likeproteinor Tesmin/TOS1-like)家族属于成员数目较少的一类转录因子基因家族,含有保守的富含Cystein的CRC结构域,在植物发育进程中,主要参与花发育、细胞分裂、分子进化等。为了探索CPP转录因子家族在北美鹅掌楸花发育中的作用,该文以北美鹅掌楸(Liriodendron tulipifera)为材料,采用RACE技术克隆出1个CPP-like家族基因,命名为LtTCX2,全长2 866 bp。通过NCBI网站在线分析,ORF长2 424 bp,编码了807个氨基酸,含2个保守的TSO1-like CXC结构域,分子量为88 699.25 Da,理论等电点为5.83,不稳定系数为62.38,疏水性平均值为-0.619,预测为亲水性蛋白、非跨膜蛋白、核蛋白,不含信号肽及切割位点。氨基酸比对及系统进化分析结果显示,LtTCX2与其他物种的CPP家族TCX蛋白具有较高的同源性,与亚洲莲(Nelumbo nucifera)的NnTCX2、胡杨(Populus euphratica)的PeTCX2进化关系最近。荧光定量PCR结果显示,LtTCX2基因在叶片中表达量最高,在萼片、花瓣中几乎不表达,表达量由高至低如下:叶片、花芽、雌蕊、雄蕊、茎、根、花瓣、萼片。以上结果说明,LtTCX2属于较古老、保守的一类基因,可为从分子生物学层面研究鹅掌楸属植物系统进化提供一定的理论依据。     

香樟GGPPS基因的克隆及生物信息学分析

本研究目的是克隆香樟牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶(geranyl-geranyl pyrophosphate synthetase,GGPPS)的c DNA序列,并进行生物信息学分析,为香樟萜类物质的生物合成及调控机制研究提供基础。根据香樟叶的转录组测序数据,设计特异性PCR引物,应用反转录RT-PCR方法,克隆获得香樟GGPPS基因,通过生物信息学对该基因蛋白的特征进行分析。结果显示,GGPPS基因包含全长1 152 bp的开放读码框(ORF),编码383个氨基酸,蛋白分子量为41.41 k D,等电点p I为5.84,是一个定位于叶绿体,不含跨膜结构域,不含信号肽的不稳定疏水蛋白。GGPPS氨基酸序列的主要二级结构为α-螺旋并含有一个类异戊二烯类化合物合酶的特征结构域。通过氨基酸序列的同源性分析发现,香樟的GGPPS氨基酸序列与苹果、陆地棉和紫苜蓿等植物的GGPPS氨基酸序列有较高的同源性。分子进化树分析结果表明,香樟树GGPPS蛋白与无油樟GGPPS蛋白的亲缘关系相对较近。本研究成功克隆、分析并表达了香樟GGPPS,为进一步研究香樟GGPPS基因的功能,萜类合成调控机制等奠定了分子基础。     

丹参SmGGPPS3基因的克隆及表达分析

香叶基香叶基焦磷酸合酶(Geranylgeranyl pyrophosphate synthase,GGPPS)是植物细胞二萜类物质合成的重要调节靶点。本研究从药用植物丹参中克隆了一条新的GGPPS基因(SmGGPPS3),基因全长2908 bp,包含一个931 bp的内含子和一个960 bp的编码序列。推测的氨基酸序列与蓖麻、橡胶、拟南芥等植物GGPPS一致性达到67%以上。实时定量PCR结果显示,SmGGPPS3基因在丹参不同发育时期不同器官中表达差异显著,同时受茉莉酸甲酯和病原菌的诱导。遗传互补实验也表明,SmGGPPS3编码蛋白具有GGPP合酶的活性。     

青钱柳法呢基焦磷酸合成酶基因的克隆及功能研究

青钱柳是集药用、材用和观赏等多种价值于一身的珍贵树种。法呢基焦磷酸合成酶(FPS)催化=牛儿基焦磷酸(GPP)与异戊烯基焦磷酸(IPP)缩合成法呢基焦磷酸(FPP),FPP是植物次生代谢产物倍半萜,三萜,甾醇等的前体。本研究通过RACE方法首次从青钱柳中扩增了法呢基焦磷酸合成酶的全长cDNA序列,序列命名为CpF-PS(Genbank登录号为GU121224),序列长度为1 420 bp,包含1 029 bp的开放阅读框,编码342个氨基酸残基,预测蛋白分子量为39.60 kDa。通过BlASTP分析,推断的青钱柳FPS蛋白序列与木本棉(Gossypium arboreum)(CAA72793.1)、橡胶树(Hevea brasiliensis)(BAF98301)等的FPS蛋白相似度较高。蛋白质保守区、特征区以及进化树分析初步证实扩增到的全长cDNA序列为青钱柳的FPS基因。将该基因连入酵母表达载体并转入麦角甾醇缺陷型酵母菌株CC25(MATa/MATalpha,deltaERG20/+),发现该基因可弥补营养缺陷使得CC25菌株在高温中正常生长,证明所得到的青钱柳CpFPS基因编码的蛋白是有功能的蛋白。     

茅苍术GPS基因(AlGPS)的克隆与序列分析

为获得茅苍术(Atractylodes lancea) GPS基因全长及序列特征,本研究根据转录组测序结果,用特异性引物进行PCR扩增,得到茅苍术GPS(AlGPS)开放阅读框全长共1266 bp (GenBank登录号:MH522714.1),编码421个氨基酸.生物信息学分析结果表明,AlGPS氨基酸序列与青蒿的亲缘关系最近,属异戊二烯超家族成员和牻牛儿基焦磷酸合酶超家族成员;AlGPS蛋白为非分泌蛋白,跨膜结构预测为膜内在蛋白;亚细胞定位显示该蛋白很可能存在于叶绿体.本研究获得的AlGPS基因序列及序列特征分析可为茅苍术萜类化合物生物合成及调控奠定基础,并为进一步阐明AlGPS的生物学功能和分子育种提供科学依据.     

鹅掌楸LcUGE基因的克隆和组织表达分析

为了解鹅掌楸(Liriodendron chinense)的UGE基因功能,采用RACE和EPIC-PCR技术克隆到2个UGE基因,命名为LcUGE1和LcUGE2。结果表明,LcUGE1基因的c DNA全长为1 531 bp,包含1 050 bp的开放阅读框,编码349个氨基酸, gDNA长度为11 920 bp;LcUGE2基因的c DNA长度为1 378 bp,包含1 056 bp的开放阅读框,编码351个氨基酸,g DNA长度为6544 bp。LcUGE1和LcUGE2基因均含有9个外显子和8个内含子,且外显子长度和内含子剪切位点序列几乎一致,但内含子片段长度存在显著差异。编码的LcUGE1和LcUGE2蛋白高度保守,保守性达到82%。LcUGE1基因在雄蕊中表达量最高,而LcUGE2基因则在花萼中表达量最高。这表明LcUGEs基因可能参与鹅掌楸的生殖发育过程。     

穿心莲ent-柯巴基焦磷酸合酶基因的克隆与生物信息学分析

旨在克隆穿心莲CPS的编码基因,并进行序列分析.通过RT-PCR和cDNA末端快速扩增的技术从穿心莲叶片中获得目的基因;并利用生物信息学的方法对其编码蛋白进行功能分析.结果显示,获得了全长2 499 bp的cDNA序列,编码一个833aa的蛋白.序列同源性比较表明,该蛋白与野甘草、咖啡等其他植物来源的CPS具有较高的同源性.保守功能结构域分析显示,该蛋白包含一个富含Asp残基的植物萜类合酶的共有保守功能域“DXDD”,归属于萜类生物合成酶Ⅰ类超级家族和顺式聚异戊二烯焦磷酸合酶超级家族.初步推测克隆得到了穿心莲CPS的编码基因(命名为ApCPS,GenBank登录号为JN216843.1).     

菊叶香藜转录组数据库中FPPS基因的挖掘与生物信息学分析

为深入了解菊叶香藜法尼基焦磷酸合酶基因,该研究对菊叶香藜转录组数据库进行挖掘,获取了两条FPPS基因序列(DsFPPS1和DsFPPS2),并对DsFPPS1和DsFPPS2编码蛋白的理化性质、结构、功能、系统进化进行了分析。结果表明:DsFPPS1和DsFPPS2基因分别包含1 029 bp和969 bp的开放阅读框,分别编码342个(DsFPPS1)和322个(DsFPPS2)氨基酸。DsFPPS1和DsFPPS2位于线粒体内,未发现信号肽和跨膜结构,DsFPPS1为稳定蛋白,DsFPPS2为不稳定蛋白。氨基酸序列比对发现DsFPPS1和DsFPPS2序列相似性为60.53%,均含有5个保守结构域和2个天冬氨酸富集区域。DsFPPS1和DsFPPS2二级结构主要由α-螺旋构成,三级结构为由8个α-螺旋形成的α-螺旋束,但DsFPPS2的三级结构中缺少一个α-螺旋A。系统进化树中DsFPPS1与藜科植物聚为一枝,与藜科植物遗传距离较近,而DsFPPS2单独聚为一枝。通过对菊叶香藜转录组数据库中FPPS基因的挖掘与生物信息学分析,为菊叶香藜FPPS的功能研究及其倍半萜类化合物的生物合成研究奠定了一定的理论基础。     

非编码的mRNA

非编码的mRNA是近年发现的一类不含典型ORF的mRNA.目前已发现或克隆的这类基因主要有：H19基因,XIST基因,XLSIRT基因,His-1基因,bic基因,rox1和rox2基因等.它们与胚胎发育,肿瘤发生及X染色体失活密切相关.     

酮型广藿香MVA途径基因表达分析及与主要成分合成相关性研究

广藿香药材以广藿香酮含量较高的酮型广藿香为最优质。而广藿香酮为一种萜类成分,其生物合成途径尚未明确。MVA(甲羟戊酸)途径是萜类化合物生物合成的重要途径。为了分析MVA途经基因表达与化学成分的相关性从而获得促进广藿香酮合成的潜在基因,该文以2种酮型广藿香栽培品种(石牌广藿香、高要广藿香)为材料,通过实时定量PCR分析基因表达和主要成分含量测定,并研究了供试材料不同时期的茎、叶中与甲羟戊酸代谢途径相关的HMGR、MK、MDD基因表达及化学成分。结果表明：(1)HMGR基因在石牌广藿香嫩叶中表达更明显;MK基因在石牌广藿香和高要广藿香中表达模式相似,主要在老茎中表达;MDD基因在石牌广藿香叶中比高要广藿香表达量更高,在两种广藿香的茎中表达模式相似。(2)同属于酮型广藿香,石牌广藿香与高要广藿香的化学成分相似,老叶广藿香醇含量最高,老茎的广藿香酮含量更高。(3)MDD和MK基因与广藿香酮的合成正相关。综上结果所述,酮型广藿香两个栽培种MVA途径的基因表达模式相似,MDD和MK基因可能为酮型广藿香萜类代谢途径的关键基因。     

地黄C3H基因的克隆及生物信息学分析

香豆酸-3-羟化酶属于植物中最大的蛋白酶细胞色素P450家族之一,在植物生命活动中发挥着重要作用。为了解地黄香豆酸-3-羟化酶基因RgC3H合成毛蕊花糖苷的功能,该研究基于地黄代谢组学分析获得KEGG途径中的C3H,采用多重比对在NCBI中获得同源基因的一个保守序列,并基于该保守序列和地黄SRA数据库,采用电子克隆和RT-PCR克隆技术获得地黄C3H基因全长CDS(RgC3H),对其进行生物信息学分析。结果表明:RgC3H基因全长为1 530 bp,且编码一个含509个氨基酸、分子量为57.91 kD、无信号肽的蛋白质; 基于氨基酸序列的结构分析显示,RgC3H有一个保守区域-P450结构域; 系统进化分析结果显示,RgC3H与芝麻和猴面花的C3H基因具有很高的同源性。上述结果为进一步研究RgC3H基因在地黄毛蕊花糖苷生物合成途径中的作用奠定了基础。     

hpc2研究进展

生物个体的胚胎发育以及细胞的增殖、分化,都同时受到多种基因的严格调控,PcG基因家族就是一类重要的发育相关基因.而hPc2基因是人PcG基因家族中的一个重要成员,其编码的HPC2蛋白,不仅可以和HPH、BMI-1以及RING1等其他人类PcG蛋白结合形成HPC/HPH PcG复合体,以蛋白复合体的形式参与对homeotic基因的表达抑制,以维持机体的正常发育以及细胞的增殖和定向分化,还发现它能与其他多种蛋白质相结合,提示HPC2可能具有多种功能.因此,对hPc2的深入研究不仅有助于进一步阐明PcG基因家族的作用机理,扩展人们对基因表达调控的认识,还有助于发现PcG基因家族与其他信号转导通路的联系,更好地理解细胞信号网络系统.     

毛竹APX基因系统进化与表达分析

抗坏血酸过氧化物酶(aseorbate peroxidase, APX)是植物活性氧代谢中重要的抗氧化酶之一,尤其是叶绿体中清除H₂O₂的关键酶,也是维生素C代谢的主要酶类。该文基于生物信息学方法,利用毛竹的基因组及转录组数据鉴定毛竹中的APX基因家族成员,并对其编码的蛋白基本理化性质、基因结构、启动子元件、系统进化及共线性关系、重复串联基因、GO注释及表达模式进行综合分析,共鉴定出21种编码APX的基因。结果表明:(1)PeAPX基因家族成员多为不稳定疏水蛋白,基因结构、基序及结构域相对较为保守,大多数APX基因具有高度保守的内含子模式。(2)系统进化关系显示毛竹APX基因与水稻APX基因有着较高的同源性关系,PeAPX具有较高的进化保守性。(3)Ka/Ks分析表明PeAPX基因都经历了纯化选择压力,此外在每个APX基因的启动子序列中发现有许多与应激反应和植物激素相关的顺式作用元件,结合表达量分析,表明毛竹APX基因在毛竹生长发育中起着正向促进作用。该研究为进一步了解毛竹APX基因家族基本功能及其抗氧化机制提供了一定的参考,为毛竹APX基因功能的深层次鉴定提供了重要依据。     

线虫基因显微注射和整合技术——设备、操作与指南

秀丽线虫(Caenorhabditis elegans)是研究动物遗传、个体发育和行为活动的重要模式生物,其主要优点是能够研究从分子细胞水平到整体系统水平的相关生命活动的作用机理．其中基因显微注射和整合是该领域的核心技术,广泛应用于研究线虫的基因表达、功能和基因间的相互作用等．显微注射技术使用尖端开口直径为微米级的玻璃微管,将所研究的目的DNA注射进线虫的性腺．注射的DNA被成熟的卵细胞吸收,以染色体外遗传物质的形式存在．但这种形式并不能稳定遗传,可采用基因整合技术将外源基因整合到染色体上,得到稳定遗传的线虫种系．显微注射是一项精细的实验技术,影响实验成功与否的因素较多,实际操作需要有一定的经验．在实践过程中逐步改进和完善了这项技术,在此主要介绍线虫显微注射技术的操作过程、创新方法以及注意细节．     

滇水金凤花距发育相关基因ABP的克隆及表达分析

为探究滇水金凤(Impatiens uliginosa)ABP基因的结构和表达特征,该研究以滇水金凤为材料,采用RT-PCR 技术对滇水金凤ABP基因进行克隆,运用DNAMAN和MEGA对其所编码的蛋白序列进行同源性分析和系统进化分析,并利用qRT-PCR分析ABP基因的时空表达模式。结果表明:(1)滇水金凤ABP基因的cDNA 全长为627 bp,编码208 aa,命名为IuABP基因,其蛋白具有Cupin超家族蛋白的典型结构。(2)同源性分析表明滇水金凤ABP基因的氨基酸序列与喜马拉雅凤仙花(I. glandulifera)、月季(Rose chinensis)、木薯(Manihot esculenta)等物种的同源性均达71%; 系统进化分析表明IuABP与喜马拉雅凤仙花(Impatiens glandulifera)聚为一支,亲缘关系最近。(3)qRT-PCR分析表明IuABP基因在滇水金凤花距发育的3个时期及2个部位均有表达。随着花距的发育,IuABP基因在滇水金凤花距檐部的表达量呈先下降后上升的趋势,在盛花期时达最高,而在花距距部的表达量逐渐下降。以上结果为进一步研究滇水金凤ABP基因在花距发育中的功能及其表达调控机制提供了一定的理论参考。     

一种利用Cre/loxP系统进行标记基因删除与靶基因置换的细胞模型研究

Cre/lox系统可以介导DNA的定点插入和定点删除,可利用其实现转基因动物中"友好位点"的重复利用及标记基因的有效删除.为直观地评估该系统介导的以上两种重组反应的效果,通过标记基因并利用大鼠乳腺癌细胞系SHZ-88进行了模型研究.首先构建了两个载体:a.整合载体pTE-lox2272-DsRed-loxP-GFP-loxP,含有红色荧光标记基因DsRed和绿色荧光标记基因GFP;b.置换载体pT-lox2272-neo-loxP,含有筛选标记基因neo,用以置换DsRed基因.然后,用整合载体转染SHZ-88细胞,并随机挑取了3个同时表达DsRed和GFP的稳定整合细胞克隆.随后用置换载体和Cre表达载体PBS185对以上每个克隆分别进行了3次共转染,通过G418筛选并扩增培养后,总共获得1 070个克隆.通过分析标记基因DsRed和GFP在这些克隆中的表达情况:Cre介导的删除效率为91.1%,定点置换效率为29.3%.最后对部分克隆进行了PCR和DNA印迹鉴定,分子鉴定结果与发光的表型状况一致.这一方法为Cre/lox系统在转基因家畜生产中的进一步应用提供了实验依据.     

白菜CesA基因家族鉴定及表达模式分析

为探究CesA基因家族在白菜生长发育及纤维素合成过程中的作用机制,该文通过生物信息学的方法,以白菜的全基因组序列为研究区域,进行理化特征、基因结构、进化特征、保守基序及结构域、顺式作用元件和组织表达等鉴定分析。结果表明:(1)共鉴定出16个编码纤维素合成酶亚基的CesA基因,该家族成员所编码蛋白的理论等电点为4.76～9.12,相对分子量为17.76～122.67 kD,长度为153～1 089 aa。(2)15个基因不均匀地分布于白菜的7条染色体上,Bra036008定位于scaffold上。(3)大部分成员包含4～14个外显子,1～11个保守基序。(4)该家族具有保守的DDD-QXXRW 保守功能域。(5)该家族编码蛋白主要分布在质膜上,二级结构以无规则卷曲与α-螺旋为主,多数成员都含有CesA蛋白典型的N端、C端和跨膜区。(6)CesA基因在茎中表达量相对较高,其中Bra011865、Bra023952和Bra029874在茎、叶、花中显著表达。该研究结果为后续深入研究CesA基因功能以及白菜生长发育研究奠定了基础。     

Cre-LoxP系统在炭疽芽胞杆菌基因敲除中的应用及eag基因的敲除

将Cre-LoxP系统应用于Bacillus anthracis中并成功敲除eag基因．以B.anthracis基因组为模板扩增得到上下游同源臂,联合两端带有LoxP位点的壮观霉素抗性基因片段构建好同源重组载体,转化B．anthracis AP422,通过一系列筛选得到带有抗性标记的重组菌．然后,通过转入Cre重组酶表达质粒,去除抗性标记,得到eag基因缺失的重组菌,并在DNA水平、RNA水平和蛋白质水平进行了系统的鉴定．最终建立了Cre-LoxP系统在B．anthracis中的应用方法,并成功敲除eag基因.