毛竹萜类合成酶基因家族序列鉴定与表达分析

通过生物信息学方法,对毛竹(Phyllostachys edulis(Carrière)J.Houzeau)TPS基因家族的成员进行鉴定,并对其编码蛋白的理化性质、基因结构、进化关系、蛋白结构、启动子元件及表达模式进行了分析。结果表明,毛竹全基因组含有14个TPS候选基因,大小为693~2439 bp。编码蛋白等电点为5.08~8.17。系统发育分析结果显示,毛竹含有TPS-a、TPS-b、TPS-e/f、和TPS-g 4个亚家族,成员数目分别为6、5、2、1个。TPS蛋白质二级结构中,α-螺旋和无规则卷曲所占比重较大;毛竹TPS基因家族各成员蛋白三维结构比较相似。基因启动子分析共获得50个调控元件,可分为6大类,其中光响应相关元件数量最多,共包含17个顺式调控元件。基于转录组测序数据构建的基因表达谱热图分析结果表明,Pe TPS在叶、花和笋等7个组织中的表达差异明显,表现出组织特异性,其中Pe TPS9仅在早花期花序中表达,Pe TPS8仅在叶中表达。     

昆虫几丁质合成酶及其抑制剂

几丁质合成酶(CS)是几丁质合成的关键酶,它具有3个结构域:结构域A、结构域B和结构域C,其中结构域B是催化域。根据氨基酸序列的差异,几丁质合成酶分为两类:CS-A及CS-B,分别在表皮及围食膜基质中催化合成几丁质。关于几丁质合成有2种假想模型。有多种抑制剂可以抑制几丁质的合成,其中核苷肽抗生素类及核苷磷酸类作用于CS的催化部位,是竞争性抑制剂,其它抑制剂的作用机理仍不明确。     

甜菜夜蛾几丁质合成酶基因的克隆与表达模式

几丁质合成酶(CHS)是昆虫几丁质生物合成过程中至关重要的酶。但是,迄今有关昆虫CHS的研究工作仍不多见。中山大学昆虫学研究所张文庆教授和他的研究生从鳞翅目昆虫甜菜夜蛾Spodoptera exigua中克隆得到了A类CHS基因(SeCHSA),这是我国克隆获得的第1个昆虫CHS基因(DQ062153)。此     

香蕉几丁质酶基因家族的鉴定及在枯萎病侵染时的表达分析

几丁质酶(CHi,Chitinase)是一种能够催化真菌细胞壁中几丁质水解的病程相关蛋白,在植物与真菌互作中起着重要的作用。本研究以拟南芥几丁质酶基因的蛋白序列为查询序列,在香蕉A基因组数据库中进行BLASTp比对,鉴定出23个香蕉几丁质酶(MaCHi,Musa chitinase)基因家族成员。根据其染色体上的位置,分别命名为MaCHi01～MaCHi23。系统进化树分析表明23个MaCHis可分为糖苷水解酶18(GH18,glycosyl hydrolase 18)和糖苷水解酶19(GH19,glycosyl hydrolase 19)2个亚家族。转录组数据分析表明接种尖孢镰刀菌古巴专化型热带4号生理小种(Foc TR4,Fusarium oxysporum f. sp. cubense tropical race 4)后MaCHi05、MaCHi06、MaCHi07、MaCHi11、MaCHi19和MaCHi20基因在感病品种巴西蕉中显著下调或不表达,在抗病品种GCTCV-119中显著上调。利用RT-qPCR技术对MaCHi05、MaCHi06、MaCHi07、MaCHi11和M...     

朱砂叶螨几丁质合成酶基因1全长cDNA的克隆与表达分析

【目的】克隆朱砂叶螨Tetranychus cinnabarinus几丁质合成过程中的关键酶几丁质合成酶基因,并检测该基因在朱砂叶螨生长发育不同阶段的相对表达量。【方法】本研究采用逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)以及c DNA末端快速扩增(RACE)技术首次克隆获得朱砂叶螨几丁质合成酶基因1的全长c DNA序列(命名为Tc CHS1,Gen Bank登录号为KM242062),并使用实时荧光定量PCR技术首次检测了Tc CHS1基因在朱砂叶螨生长发育不同阶段的相对表达量。【结果】朱砂叶螨Tc CHS1基因的c DNA全长为4 881 bp,包括198 bp的5'非翻译区(5'-UTR),4 425 bp的开放阅读框(ORF),258 bp的3'非翻译区(3'-UTR),开放阅读框编码1 474个氨基酸,预测其蛋白质分子质量约为168.35 ku,理论等电点为6.26。其包含EDR和QRRRW这2个几丁质合成酶基因的标签序列。氨基酸序列同源性分析结果表明:Tc CHS1与其他昆虫该基因编码蛋白的氨基酸序列相似度在50%左右,与二斑叶螨Tetranychus urticae的氨基酸相似度最高(98%),与西方盲走螨Metaseiulus occidentalis的相似度为55%。分子系统进化的结果也表明Tc CHS1与其他昆虫的CHS1聚在一起,并且和二斑叶螨具有最近的亲缘关系。荧光定量分析表明Tc CHS1基因在朱砂叶螨生长发育的不同阶段(卵、幼螨、第1若螨、第2若螨、雌成螨和雄成螨)均有表达,在卵和雌成螨中的表达量较高,在第2若螨的表达量最低。【结论】Tc CHS1基因可能在朱砂叶螨生长发育过程中具有重要作用。     

罗汉果几丁质酶基因家族的生物信息学分析

几丁质酶是一类在植物抵抗病原真菌等过程中具有重要作用的蛋白质,为探讨几丁质酶在罗汉果抗根结线虫病中的调控作用,本研究基于南方根结线虫侵染下的罗汉果幼苗根系的转录组测序结果,采用生物信息学技术对筛选到的15个罗汉果几丁质酶基因进行分析。结果表明,15个罗汉果几丁质相关蛋白基因编码的氨基酸序列其N段均有一段信号肽,亚细胞定位在胞外;分子量从27 kDa到37 KDa不等;多数为酸性蛋白。基于氨基酸保守结构域和系统发育关系分析,15个罗汉果几丁质酶分属于GH18和GH19两大家族中的3个组别(Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ)的成员,GH18家族成员三级结构预测具有典型的(α/β)_8桶状结构,而GH19家族成员三级结构预测只有α螺旋结构域。这些分析结果可为今后深入研究罗汉果几丁质酶的生物学功能和调控机制提供一定的理论依据,为罗汉果抗根结线虫病育种提供参考。     

异色瓢虫海藻糖合成酶基因的克隆及低温诱导表达分析

海藻糖是昆虫的血糖, 在昆虫体内主要通过海藻糖合成酶（trehalose-6-phosphate synthase, TPS）催化合成。本研究通过同源克隆和cDNA末端快速扩增（rapid-amplification of cDNA ends, RACE） 技术, 从异色瓢虫Harmonia axyridis中克隆得到了TPS基因的cDNA全长序列, 命名为HaTPS（GenBank登录号： FJ501960）, 全长2 949 bp, 包含3′非翻译区为505 bp, 5′非翻译区为26 bp, 开放阅读框长2 418 bp, 共编码805个氨基酸。软件分析显示该基因编码蛋白的分子量为90.58 kD, 等电点为7.01, 包含两个糖基化位点, 无信号肽和跨膜结构。同源比对分析发现, 昆虫中TPS基因高度保守, 包含两个保守的结构域。同时, 采用实时荧光定量PCR技术对异色瓢虫HaTPS在不同发育阶段、 低温诱导条件下的表达量进行了研究。结果表明： HaTPS在预蛹期的表达量最高; 在短时低温诱导条件下, HaTPS的表达量随着温度的降低而显著升高, 在降温和升温处理条件下, HaTPS的表达量呈现先升高后下降的表达趋势。结果表明, TPS基因在昆虫抗逆中起到了重要的调节作用。昆虫经过低温诱导, 其TPS基因的调控能力得到提升。     

黄秋葵查尔酮合成酶基因AeCHS的克隆与表达分析

采用同源序列克隆和RT-PCR技术,首次克隆得到黄秋葵查尔酮合成酶基因(CHS)cDNA全长序列。序列分析表明,该序列全长1175 bp,包括一个1170 bp的完整ORF,编码389个氨基酸,命名为AeCHS。生物信息学分析表明,本研究所获得的AeCHS氨基酸序列与同科植物黄蜀葵和陆地棉的同源性较高,分别达99.23%和97.44%,AeCHS推断的氨基酸序列含有CHS蛋白的标签序列GFGPG以及4个保守活性位点Cys164、Phe215、His303、Asn336。实时荧光定量PCR分析黄秋葵果实、花、叶片不同发育时期AeCHS基因的表达量,结果表明AeCHS基因在上述植物材料中表现出不同的表达模式:花>果实>叶片,具体到不同植物组织,AeCHS基因在生长6 d的果实、盛开的花朵以及植株顶端第4片叶子中的表达量较高。     

金针菇信息素信号通路基因在子实体发育过程中的差异表达

【背景】子实体是食用菌的主要商品部位,也是真菌生殖生长的重要结构,其发育受到多种信号途径的调控。【目的】以金针菇(Flammulina filiformis)为材料,对转录组和基因组数据的信息素信号通路基因进行分析获得差异表达的基因,并对其在菌丝生长和子实体发育过程中的表达情况进行分析,以期为研究食用菌子实体发育提供参考。【方法】基于已有的金针菇基因组数据,注释了金针菇信息素信号通路。进一步通过转录组测序鉴定了该通路中参与金针菇子实体发育的关键基因,并对关键基因进行荧光定量PCR验证。【结果】cdc24和ste12基因在子实体发育不同时期的5个样品(原基、伸长期菌柄、伸长期菌盖、成熟期菌柄和成熟期菌盖)中的表达具有显著差异,使用荧光定量PCR技术进行验证与上述结果一致。【结论】cdc24和ste12这2个关键基因可能参与了金针菇子实体发育过程中的组织分化调控机制。     

棉铃虫几丁质合成酶1基因的时空表达分析及氟啶脲对其表达的影响

本研究旨在明确棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)几丁质合成酶1(HaCHS1)基因在不同发育时期和不同组织的表达及氟啶脲处理后对该基因表达的影响。利用RT-PCR和RACE技术克隆获得棉铃虫HaCHS1基因,HaCHS1基因全长为5247 bp,其中开放阅读框4698 bp,编码1565个氨基酸,5′非翻译区为168 bp,3′非翻译区为381 bp。预测蛋白的相对分子质量为180.7 kDa,等电点为6.50,HaCHS1具有16个跨膜螺旋和6个N-糖基化位点。RT-qPCR检测结果表明,HaCHS1基因在预蛹期表达量最低,在蛹期第1天表达量最高。HaCHS1基因在头部的表达量最高,其次是表皮,而在中肠、气管、马氏管和脂肪体中的表达量均极低。亚致死浓度(60 mg/L)氟啶脲处理后,棉铃虫HaCHS1基因呈现出“抑制-激活-再抑制”的波动。本研究将为棉铃虫HaCHS1基因功能的研究奠定基础,为基于几丁质合成途径设计新药提供科学的理论依据。     

金针菇退化菌丝的生理生化特征

【背景】金针菇菌种在继代培养的过程中会出现菌种退化的现象,影响着金针菇的产量与质量。【目的】为研究金针菇退化菌种菌丝的生理生化特征,筛选金针菇退化菌株。【方法】以金针菇原始菌株(H)和退化菌株(T)为研究对象,测定不同碳源培养基上菌丝的生理生化特征及超氧化物歧化酶(SuperoxideDismutase,SOD)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)和过氧化氢酶(Catalase,CAT)的活性,并测定菌丝在栽培瓶中的漆酶(Laccase,Lac)和锰过氧化物酶(ManganesePeroxidase,MnP)的活性,记录菌丝在搔菌后的恢复情况。【结果】T在各个碳源的菌丝生长速度低于H,粉孢子等级在3-4级之间,SOD、CAT活性低于H,在栽培料中的Lac活性和MnP活性在第5天时与H相同,在第10、15、20天低于H。T在搔菌后菌丝恢复时间比H恢复时间长,恢复后的菌丝长势没有H长势浓密。【结论】通过探究金针菇原始菌株与退化菌株的菌丝生理生化特征,为判断金针菇菌株是否为退化菌株提供理论依据。     

响应面法优化金针菇栽培工艺的研究

以提高金针菇单瓶产量为目的,以常规生产为对照,通过单因素试验、Plackett-Burman试验、响应面优化法、验证试验分析培养基装瓶量、灭菌前pH、接种量、搔菌深度、搔菌补水量对金针菇单瓶平均产量的影响。单因素试验结果表明,单瓶平均产量分别在装瓶量1 000 g、灭菌前pH值 6.80、接种量35 mL、搔菌深度10 mm、搔菌补水量10 mL时达到最大值;Plackett-Burman试验表明装瓶量、灭菌前pH和搔菌补水量是影响金针菇单瓶平均产量的关键因素;响应面优化法预测的最优化条件为培养基装瓶量1 004.05 g、灭菌前pH值6.83、搔菌补水量11.41 mL,金针菇单瓶平均产量为473.81 g;结合单因素试验及响应面预测,将验证试验设置为培养基装瓶量(1 000±5) g、灭菌前pH值(6.80±0.10)、搔菌补水量(11±1) mL、搔菌深度(10±2) mm、接种量(35±5) mL,金针菇单瓶平均产量为466.36 g,比对照组提高11.63 g,与预测值接近,相对误差为1.57%,试验设计符合生产需求。     

苹果PDHB-1基因家族的鉴定与表达分析

丙酮酸脱氢酶E1组分β亚基-1 (pyruvate dehydrogenase E1 component subunit beta-1,PDHB-1)基因是编码丙酮酸脱氢酶复合物E1酶β亚基的基因,在果实酸度积累过程中具有重要作用。为了探究苹果(Malus domestica L.) PDHB-1家族的进化特征及其在不同酸含量苹果中的表达情况,本研究利用NCBI、Pfam等数据库和Clustal X、MEGA、TBtools等软件进行生物信息学分析,通过结合可滴定酸含量测定与实时荧光定量PCR (quantitative real-time PCR,q RT-PCR)分析,获得该家族基因在‘艾斯达’和‘成纪1号’2个不同酸含量的苹果中的表达情况。PDHB-1家族主要定位于叶绿体、细胞质和线粒体中,α-螺旋和不规则卷曲是该家族二级结构形成的主要因素。组织特异性表达谱显示大部分成员的表达量在果实中高于其他组织。q RT-PCR结果表明,大部分成员其表达量变化趋势与可滴定酸含量变化趋势一致,在果皮中,有14个成员的表达水平在酸含量较高的‘艾斯达’苹果中显著高于酸含量较低的‘成纪1号’,其中M...     

Characterization of chitin synthases from Entamoeba

A major component of the Entamoeba cyst wall is chitin, a homopolymer of beta-(1,4)-linked N-acetyl-D-glucosamine. Polymerization of chitin requires the presence of active chitin synthases (CHS), a group of enzymes belonging to the family of beta-glycosyl transferases. CHS have been described for fungi, insects, and nematodes; however, information is lacking about the structure and expression of this class of enzymes in protozoons such as Entamoeba. In this study, the primary structures of two putative E. histolytica CHS (EhCHS-1 and EhCHS-2) were determined by gene cloning and homologous proteins were identified in databases from E. dispar and the reptilian parasite E. invadens. The latter constitutes the widely used model organism for the study of Entamoeba cyst development. The two ameba enzymes revealed between 23% and 33% sequence similarity to CHS from other organisms with full conservation of all residues critically important for CHS activity. Interestingly, EhCHS-1 and EhCHS-2 differed substantially in their predicted molecular weights (73 kD vs. 114 kD) as well as in their isoelectric points (5.04 vs. 8.05), and homology was restricted to a central stretch of about 400 amino acid residues containing the catalytic domain. Outside the catalytic domain, EhCHS-1 was predicted to have seven transmembrane helices (TMH) of which the majority is located within the C-terminal part, resembling the situation found in yeast; whereas, EhCHS-2 is structurally related to nematode or insect chitin synthases, as it contained 17 predicted TMHs of which the majority is located within the N-terminal part of the molecule. Northern blot analysis revealed that genes corresponding to CHS-1 and CHS-2 are not expressed in Entamoeba trophozoites, but substantial amounts of CHS-1 and CHS-2 RNA were present 4 to 8 hours after induction of cyst formation by glucose deprivation of E. invadens. The time-courses of expression differed slightly between the two ameba CHS genes, as in contrast to CHS-1 RNA, expression of CHS-2 RNA was more transient and no plateau was observed between 8 and 16 hours of encystation. However, both CHS RNAs were no longer detectable after 48 hours when most of the cells had been transformed into mature cysts.     

蛇足石杉COBRA基因家族的分子生物信息学及表达分析

为探明蛇足石杉COBRA基因家族成员分子生物信息学特征及组织表达规律,该文基于蛇足石杉的全长转录组数据,通过生物信息学技术对该家族成员(HsCOBRAs)的理化性质、结构域、保守基序、顺式作用元件、基因表达量等进行分析。结果表明:(1)在蛇足石杉全长转录组中共筛选出24个HsCOBRAs家族成员,其中酸性蛋白9个,稳定蛋白11个,疏水性蛋白5个,具有跨膜结构的蛋白7个,具有信号肽的蛋白3个。(2)亚细胞定位在细胞壁、叶绿体、细胞核、细胞膜上。(3)结构分析发现HsCOBRAs有7种结构域和6种保守基序,部分成员具有高度保守的CCVS结构。(4)HsCOBRAs具有CAAT-box、TATA-box等45种顺式作用元件。(5)HsCOBRA2在叶、孢子、茎、芽胞中的表达量均最高。该研究结果可为HsCOBRAs的进一步研究及生物学功能验证等提供理论依据。     

猪链球菌和猪多杀性巴氏杆菌多重实时荧光PCR方法的建立

【背景】猪链球菌(Streptococcus suis,SS)和猪多杀性巴氏杆菌(Pasteurella multocida,Pm)都是能引起宿主致病的人畜共患病原菌,常出现混合感染,临床诊断上易与猪瘟、猪丹毒等混淆。【目的】快速、有效鉴别猪链球菌病和猪多杀性巴氏杆菌病,建立一种能同时检测2种病原的多重实时荧光定量PCR检测方法。【方法】基于猪链球菌的gdh基因和猪多杀性巴氏杆菌的plpE基因,设计2对特异引物及TaqMan探针,以细菌16S rRNA基因设计通用引物及探针,通过对反应条件优化,建立了一种能同时检测猪链球菌和猪多杀性巴氏杆菌的多重实时荧光定量PCR检测方法。【结果】该方法能够特异性地检测猪链球菌和猪多杀性巴氏杆菌,与细菌分离后的测序结果验证完全一致。此方法对重组质粒标准品的最低检出浓度分别为4.53×10²copies/μL和3.97×10²copies/μL。重复性试验结果显示,该方法的组内和组间变异系数均小于3%。【结论】本实验所建立的方法准确、简便、可靠,能够用于2种病原菌的同时检测,为猪链球菌病和猪多杀性巴氏杆菌病的防治提供了有效的检测工具,具有重要的流行病学意义和临床应用价值。     

萼脊兰AP1-like基因的克隆与表达分析

采用RT-PCR和RACE技术从萼脊兰(Sedirea japonica)花瓣中分离到1个MADS-box A类基因,该基因命名为AP1-like(登录号JQ776636)。AP1-like基因的cDNA全长1 221bp,包含1个753bp的开放阅读框(ORF),共编码250个氨基酸。蛋白序列比对和进化树分析表明,AP1-like蛋白与蝴蝶兰ORAP11蛋白的一致性为96%,进化距离最近。二级结构分析表明,该蛋白分子属于亲水性蛋白,其中有53.60%的α螺旋、7.20%的延伸链、39.20%的不规则折叠。实时荧光定量PCR分析表明,萼脊兰AP1-like基因在盛花期的根和叶中表达量最高;在生殖器官中花蕾期花葶的表达量最高,其次是花蕾;盛花期中花葶的表达量最高,子房和合蕊柱的表达量次之,萼片、花瓣、唇瓣均有微量表达。研究认为,AP1-like可能在调控植物由营养生长向生殖生长过渡阶段及子房的建成中起重要作用。     

草菇热激蛋白60基因(Vvhsp60)生物信息学分析及低温下的表达

【背景】生物受到温度胁迫时,热激蛋白被诱导并在短时间内大量产生,可以使受损的蛋白质恢复正常构象,增强生物对逆境胁迫的耐受性。【目的】初步探究草菇热激蛋白60(Vvhsp60)与低温耐受性的关系,为深入开展草菇不耐低温特性的遗传改良奠定理论基础。【方法】对Vvhsp60进行生物信息学分析,以低温敏感型草菇菌株V23及耐低温菌株VH3为实验材料,利用实时荧光定量PCR技术分析低温胁迫及热激诱导后在低温下草菇菌丝体中Vvhsp60基因的表达水平。【结果】草菇Vvhsp60编码蛋白不存在信号肽,不属于分泌蛋白,在线粒体和细胞质内发挥生物学作用,属于双向跨膜蛋白。低温处理显著提高了V23与VH3菌丝体中Vvhsp60基因的表达量,而且VH3中的表达量显著高于V23,推测Vvhsp60基因的表达量高可能有助于增强草菇对低温胁迫的耐受性。经热激处理后两菌株Vvhsp60基因的表达量显著高于各自未热激处理的对照组,表明热激处理可诱导Vvhsp60基因的表达。【结论】Vvhsp60与草菇低温耐受性相关,并且热激可以诱导Vvhsp60基因的表达。     

转录组分析罗伯茨绿僵菌精胺合成酶MrSPS介导真菌血腔定殖功能

【背景】精胺在植物应对逆境胁迫、动物抵抗疲劳和衰老、真菌生长代谢等过程中发挥重要作用,但目前在昆虫病原真菌中的研究未见报道。【目的】在分子水平上探究罗伯茨绿僵菌精胺合成关键酶——精胺合成酶在昆虫血腔定殖中的作用机制。【方法】显微注射法测定Mrsps敲除株ΔMrsps的致病力变化,并观察血腔中ΔMrsps生长状态;收集ΔMrsps和野生型WT注射侵染30 h后的大蜡螟血淋巴进行转录组测序,分别与罗伯茨绿僵菌和大蜡螟参考基因组进行比对分析,并结合定量PCR进行验证。【结果】与WT和回补株ΔMrsps-cp相比较,ΔMrsps致病力显著下降,而且随着注射浓度的降低,ΔMrsps致病力下降越显著。侵染36 h后WT和ΔMrsps孢子都能正常萌发且开始以类酵母状态生长,60 h后,相较于WT,ΔMrsps的生长繁殖数量较少。转录组共检测到3 202个罗伯茨绿僵菌基因,其中1 769个基因在ΔMrsps中表达上调,922个基因表达下调;差异表达基因涉及碳水化合物代谢、运输、分解代谢、翻译和氨基酸代谢等多条途径;筛选出28个血腔致病相关基因全部在ΔMrsps中表达下调;定量PCR检测发现在整个血腔定殖阶段免疫逃避蛋白Mcl1基因和血腔定殖Colonization of hemocoel 1基因在WT和ΔMrsps-cp中的表达量高于ΔMrsps。共检测到13 249个大蜡螟基因,其中4 026个差异表达基因;KEGG注释分析显示大量差异表达基因富集到内分泌系统和免疫系统等途径;深入分析发现22个差异表达基因归属于Toll和Imd信号通路,其中18个基因在ΔMrsps侵染的大蜡螟中表达上调,表明ΔMrsps侵染大蜡螟过程中更易引起免疫系统的激活。【结论】揭示了Mrsps在罗伯茨绿僵菌血腔定殖阶段作用的分子机制,为进一步揭示精胺在真菌中的作用机理提供了理论基础。