烟草T-phylloplanin基因编码蛋白结构与功能的生物信息分析

利用美国国家生物技术信息中心(NCBI)网站所提供的相关信息,分析T-phylloplanin基因编码蛋白。该基因全长861hp,有一个完整的330hp的开放读框,编码110个氨基酸。该基因编码蛋白分子量为11.31kD,理论等电点为7.74。其氨基酸残基的不同区域分布有多N-糖基化位点、酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点和N-肉豆蔻酰化位点,还有一个跨膜信号肽。T-phylloplanin基因编码蛋白与烟草叶片短柄腺毛分泌的抗性蛋白具有高度的同源性(93%),显示它在烟草抗性系统研究中有潜在价值。     

褐飞虱表皮蛋白基因NlICP的克隆及功能研究

表皮蛋白与几丁质结合构成抵御外界不良环境的昆虫角质层, 在昆虫的生长发育及蜕皮硬化中具有重要的作用。为了探讨表皮蛋白基因在褐飞虱Nilaparvata lugens生长发育中的功能, 本研究根据褐飞虱转录组测序信息, 对其中1个预测为编码表皮蛋白的Unigene36450序列进行了克隆, 并应用荧光定量PCR和RNA干扰（RNAi）技术分别对该基因的表达规律和功能进行了研究。结果表明： 克隆的 Unigene36450全长cDNA开放阅读框长585 bp, 编码的蛋白含194个氨基酸, 具有典型的表皮蛋白R&R保守结构域, 命名为NlICP。转录水平的时序表达分析发现, NlICP仅在褐飞虱若虫期表达, 且在3龄若虫体内表达量最高, 提示该基因编码的蛋白属于幼虫表皮蛋白。RNA干扰结果显示, 取食dsNlICP的1龄末2龄初（孵化后第3 天）若虫在干扰6 d和8 d时, NlICP基因的表达量分别较取食dsGFP的对照组下降58.8%和45.6%, 差异极显著(P<0.01); 干扰后部分褐飞虱若虫因蜕皮不完全死亡, 干扰5 d的存活率较对照下降26.7%。本研究结果提示, NlICP与褐飞虱若虫的生长发育及蜕皮相关, 可以作为褐飞虱防治的潜在靶标基因。     

藏羊GM-CSF基因的RT-PCR扩增、序列分析及蛋白结构预测

为了研究藏羊GM-CSF基因及其编码蛋白的功能,提取藏羊脾脏总RNA,应用RT-PCR技术对藏羊GM-CSF基因进行扩增及测序,并利用DNA Star软件进行序列分析及编码蛋白结构预测。测试表明,藏羊GM-CSF基因长度为381 bp,编码127个氨基酸;藏羊GM-CSF基因与参考绵羊、藏羚羊、山羊和水牛的GM-CSF基因的核苷酸序列同源性依次为100%、99.2%、98.7%和92.1%,氨基酸序列同源性依次为100%、97.6%、96.9%和81.0%。蛋白结构预测表明GM-CSF蛋白具有1个N-糖基化位点、1个N-豆蔻酰化位点、1个粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子信号、2个蛋白激酶C磷酸化位点、3个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点;综合二、三级结构预测得出,该蛋白主要由α螺旋组成,其次是β转角和无规则卷曲,而β折叠相对较少。研究成果可为青海藏羊GM-CSF基因抗病功能的研究提供参考。     

一个白菜花粉发育相关的新基因BcMF7的鉴定

利用cDNA-AFLP技术分析了白菜(Brassica campestris L. ssp. chinensis Makino, syn. B. rapa L. ssp. chinensis)雄配子减数分裂的胞质分裂突变体(male meiotic cytokinesis, mmc)和野生型植株花蕾基因表达的差异, 克隆了其中一个在野生型花蕾中特异表达的基因BcMF7, 序列分析发现该基因的最大开放阅读框为390 bp, 编码129个氨基酸, 推测的蛋白质分子量为13.75 kD, 含有8个蛋白激酶C磷酸化位点, 2个酪蛋白激酶II磷酸化位点, 2个酪氨酸激酶磷酸化位点, 2个N-糖基化位点以及2个N-豆蔻酰化位点等, 这些位点均与细胞内信号传导、蛋白定位以及黏附等过程有关. 时空表达特点分析发现BcMF7在花粉中特异表达, 其转录本最早在花粉发育的四分体时期开始出现, 在单核小孢子时期表达丰度达到最高, 随后在成熟花粉粒形成时期表达量又有所下降. 推测BcMF7可能在花粉发育的四分体时期到成熟花粉粒形成过程的信号传导中发挥重要作用.     

藏酋猴达菲抗原/趋化因子受体基因的克隆与序列分析

利用GenBank公布的恒河猴达菲抗原/趋化因子受体基因(FY)核苷酸序列设计2对特异引物,采用PCR方法克隆藏酋猴Macaca thibetana FY基因,分别得到1.0kb和1.1kb的DNA片段,通过DNA测序和序列拼接获得藏酋猴FY基因1491bp片段,该片段包含2个外显子(21bp和990bp)和1个内含子(480bp)。该基因开放阅读框长1011bp,编码336个氨基酸,该蛋白等电点是5.77,分子量是35.52kDa,分子半衰期30h,不稳定指数是39.84,总平均疏水性是0.689,是疏水性蛋白。拓扑结构预测显示该基因编码氨基酸有15个潜在的功能位点:3个N-糖基化位点,2个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点,10个N-肉豆蔻酰化位点。整个蛋白质多肽链含有7个跨膜螺旋区,4个细胞外区和4个细胞内区。同源性比较结果显示,与人、恒河猴、牛、兔、犬、大熊猫6个物种FY基因编码区核苷酸序列间同源性分别为94.7%、99%、75.2%、80.2%、74.5%、71.7%,氨基酸序列间同源性分别为92%、99%、89.8%、78.2%、90%、89.3%。系统进化树结果表明:藏酋猴与恒河猴亲缘关系最近,与人类亲缘关系较近。     

内蒙古白绒山羊erk2基因的克隆及表达模式分析

旨在克隆内蒙古白绒山羊erk2基因cDNA并分析其基本表达模式。采用RT-PCR方法克隆白绒山羊erk2基因cDNA。通过在线软件Blast进行核酸序列分析,用SMART与Psite进行氨基酸序列分析。定量RT-PCR检测erk2基因在绒山羊组织中的表达特异性。免疫组化法检测绒山羊睾丸中erk2表达。克隆到的内蒙古白绒山羊erk2基因cDNA片段 (GenBank Accession No.JX569765) 长1 083 bp,包含了编码360个氨基酸残基的全长ORF,氨基酸序列与牛的ERK2 (Bos Taurus BC133588.1) 同源性为100％。SMART分析表明,ORF编码的蛋白包含了活化位点“TEY”及具有丝氨酸/苏氨酸激酶催化活性的S-TKc结构域。Psite分析表明,含2个N-糖基化位点、1个依赖于cAMP/cGMP的蛋白激酶磷酸化位点、3个蛋白激酶c磷酸化位点、5个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、2个N-豆蔻酰化位点、2个异戊二烯基结合区 (CAAX box)、7个微体羧基端靶向信号、2个蛋白激酶ATP结合区标记及一个丝/苏氨酸蛋白激酶活性区域标记。PSORT (k-NN prediction) 程序预测其定位于细胞质中。定量RT-PCR分析显示erk2基因mRNA丰度在心脏、皮肤以及乳腺组织中mRNA丰度较高,脾、肾中的表达相对较低。在睾丸中检测到ERK2蛋白表达。     

大熊猫核糖体蛋白S11亚基基因(RPS11)cDNA的克隆及序列分析

RPS11是核糖体小亚基40S的组成部分,由RPS11基因所编码,属于核糖体蛋白S17p家族,主要存在于真核生物中.为了解大熊猫核糖体蛋白亚基RPS11基因的结构特点及其与已报道的人和其他哺乳动物核糖体蛋白亚基RPS11 基因的异同,本研究根据已报道的部分哺乳动物核糖体蛋白S11亚基基因(RPS11)的相关信息设计引物,运用RT-PCR 技术从大熊猫的肌肉组织总RNA中成功克隆了核糖体蛋白亚基RPS11基因,并进行了测序和序列分析.结果表明:大熊猫RPS11亚基基因的开放阅读框(ORF)长为477 bp,编码158 个氨基酸的蛋白质,该蛋白的相对分子量为18.4275 kDa,pI为10.96.拓扑预测显示该蛋白含有14个功能位点:即2 个N-糖基化位点,6个蛋白激酶C磷酸化位点,4个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点,1个酪氨酸激酶磷酸化位点和1个核糖体蛋白S17 signature位点.进一步分析发现,大熊猫RPS11基因与已报道的部分哺乳动物的表达序列及其编码的氨基酸序列都具有很高的相似性.本研究结果为丰富和完善哺乳动物RPS11基因资源库提供了基础资料.     

大熊猫LSM3c DNA序列的克隆及序列分析

运用RT-PCR技术首次从大熊猫Ailuropoda melanoleuca的肌肉组织总RNA中成功克隆了LSM3的表达序列,并对其进行了测序及初步分析.结果 表明:大熊猫LSM3基因的表达序列含有一个完整的开放阅读框,长度为306 bp,编码102个氨基酸的蛋白质,分子量为11.845 kDa,pI为4.58,含有1个蛋白激酶C磷酸化位点、4个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、1个酪氨酸激酶磷酸化位点和1个细胞附着序列.进一步分析发现,大熊猫LSM3基因的表达序列与已报道的部分哺乳动物具有很高的相似性,其编码的氨基酸序列与其他哺乳动物完全一致.     

大熊猫和亚洲黑熊TNNC1 基因的克隆、表达与序列分析

慢肌肌钙蛋白C (Troponin C type 1,TNNC1)具有高度保守性,调控骨骼肌慢肌和心肌的收缩,影响肌蛋白的生成,从而可能导致动物肌肉的生长、进化和功能的差异。本研究以大熊猫和亚洲黑熊骨骼肌为材料,提取总RNA 和基因组DNA,运用RT-PCR 和Touch-down PCR 分别扩增出TNNC1 基因的cDNA 序列和结构基因序列,并且构建了含有TNNC1 cDNA 的重组表达载体,转化进入E. coli BL21 进行超表达研究。结果表明大熊猫TNNC1 基因的cDNA 片段长602 bp,包含一个编码161 个氨基酸的开放阅读框,其结构基因全长2 831 bp,包含6 个外显子和5 个内含子。亚洲黑熊TNNC1 基因的cDNA 片段长486 bp,亦包含一个编码161 个氨基酸的开放阅读框,其结构基因全长2 758 bp,同样包含6 个外显子和5 个内含子。该两个物种的TNNC1 基因与已报道的13种动物的TNNC1 基因具有很高的相似性。拓扑预测表明,大熊猫和亚洲黑熊TNNC1 蛋白有1 个蛋白激酶C 磷酸化位点,5 个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点,1 个N-豆蔻酰化位点,3 个EF 手性钙结合域及1 个N - 糖基化位点。将TNNC1 基因在大肠杆菌中表达发现TNNC1 蛋白与氮端多聚组氨酸标签蛋白(His6) 融合成大小为23. 5kD 左右的多肽,这与预期结果相一致。本研究结果为进一步深入探讨大熊猫和亚洲黑熊TNNC1 基因及蛋白的结构、功能和进化关系提供资料。     

洋葱伯克霍尔德氏菌CAS19嗜铁素合成相关基因cepR的克隆及生物信息分析

本研究采用PCR方法克隆了洋葱伯克霍尔德氏菌CAS19嗜铁素合成相关基因cepR,并对cepR基因编码蛋白的结构和功能进行生物信息学分析和预测。同源性分析表明,CAS19的cepR核苷酸序列与Burkholderia cepacia LMG1222cepR基因的同源性为99%;cepR基因全长768bp,包含一个完整的231bp的开放阅读框架,编码239个氨基酸;该基因编码蛋白分子量为26.59kD,理论的等电点为5.55,含有一个LuxR型HTH结构域,在氨基酸残基的不同区域分布有酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、蛋白激酶C磷酸化位点、酪氨酸激酶磷酸化位点、N-肉豆蔻酰化位点和N-糖基化位点,还有一个明显的跨膜结构。本研究结果将为洋葱伯克霍尔德氏菌嗜铁素合成相关研究提供调控基因信息和参考依据,并为其进一步开发和利用奠定基础。     

禾谷缢管蚜鞣化激素基因克隆及功能分析

【目的】探讨禾谷缢管蚜 Rhopalosiphum padi （Linnaeus）鞣化激素基因的发育表达模式及功能。【方法】采用转录组测序得到禾谷缢管蚜鞣化激素基因bursicon-α 和 bursicon-β cDNA序列。通过实时荧光定量PCR方法,分析该基因的发育表达模式。利用RNA干扰（RNA interference, RNAi）介导 bursicon-α 和bursicon-β 沉默,分析鞣化激素的功能。【结果】序列分析结果显示,禾谷缢管蚜鞣化激素α亚基基因（bursicon-α）cDNA序列开放阅读框为480 bp,编码159个氨基酸残基;β亚基基因（bursicon-β）cDNA序列开放阅读框为417 bp,编码138个氨基酸残基。时序表达分析表明,鞣化激素两个亚基基因在禾谷缢管蚜整个发育期均有表达,以1龄若蚜期表达量最高;成蚜有翅个体中表达量显著高于无翅个体。RNAi介导的 bursicon-α 和 bursicon-β 沉默均能显著抑制禾谷缢管蚜成蚜表皮的黑化。【结论】研究结果表明,鞣化激素在禾谷缢管蚜体壁黑化中发挥着重要作用。该结果为进一步研究鞣化激素在蚜虫生长发育过程中的生理功能提供了基础资料。     

灰飞虱热激蛋白Hsp90基因的克隆、序列分析与表达模式

【目的】灰飞虱Laodelphax striatellus (Fallén)是水稻上的重要害虫,它严重影响了水稻的产量和品质,特别由其传播的水稻条纹叶枯病毒对水稻的危害甚至更为严重。灰飞虱分布广,对环境有很强的适应性。本研究旨在探讨灰飞虱对温度胁迫适应的分子机制进行了初步的探讨。【方法】本研究采用RT-PCR与RACE技术克隆了热激蛋白Hsp90基因的全长,利用各种生物信息方法分析了该热激蛋白的特征,实时荧光定量PCR技术用于研究Hsp90基因在不同生长发育阶段和不同温度条件下表达变化规律。【结果】我们获得一条Hsp90 基因的cDNA全长序列,命名为LsHsp90（GenBank登录号为KF660250）。 LsHsp90全长为2 740 bp,编码729个氨基酸,等电点为5.0,分子量为83.7 kDa。氨基酸序列中含有 Hsp90蛋白家族的5个签名序列及胞质特征序列 MEEVD。结构预测表明LsHsp90具有Hsp90蛋白家族典型的结构特征。系统进化关系分析表明它与多种昆虫的Hsp90序列有较高的同源性。不同发育阶段的灰飞虱体内LsHsp90表达水平处于动态的变化过程中,并在4龄若虫期达到最大值,最低表达量在其雌成虫阶段。不同性别的灰飞虱成虫体内LsHsp90表达量有显著差异（P =0.008）。高温和低温胁迫都可以诱导灰飞虱体内LsHsp90的表达,最大的表达量分别在 40℃和-9℃。在40℃下处理不同时间后发现,LsHsp90的表达水平在处理后0.5 h时最高,但随着时间的延长,LsHsp90的表达水平逐渐降低。而在-4℃下,LsHsp90的表达水平在处理后1 h时达到最大值。【结论】灰飞虱体内的LsHsp90可以响应温度的诱导,它可能在灰飞虱温度胁迫适应过程中起到重要的作用。     

中国米虾bursicon基因的功能及作用机制

为探讨米虾鞣化激素在其蜕皮周期及表皮角质层形成过程中的作用, 采用PCR技术克隆得到了米虾鞣化激素两个亚基基因的开放阅读框(ORF)序列。bursicon-α ORF全长441 bp, 共编码146个氨基酸; bursicon-β ORF全长411 bp, 共编码136个氨基酸。利用实时荧光定量PCR分析米虾整个蜕皮周期中鞣化激素2个亚基基因的表达特征, 结果发现, 鞣化激素bursicon-α和bursicon-β在米虾蜕皮周期的各个阶段的相对表达量存在差异, 在蜕皮前期(D期)相对表达量开始上升, 到D₃期时相对表达量最高, 蜕皮期E期相对表达量最低。RNA干扰(RNA interference, RNAi)介导bursicon-α和bursicon-β基因沉默后, 发现米虾的蜕皮周期延长, 表皮角质层明显变薄。结果提示, 鞣化激素(Bursicon)与新形成的外骨骼中角质层的加厚与硬化密切相关, 进而影响蜕皮时间。     

灰飞虱海藻糖酶基因的克隆及RNA干扰效应

RNA干扰（RNAi）不但可以用于研究基因的功能, 还可以通过沉默靶标基因干扰特定的生命过程。因此, 通过深入研究, 发掘高效专一性靶基因和RNAi技术, 有可能开辟针对性的害虫RNAi防控新途径。本研究通过灰飞虱Laodelphax striatellus转录组数据分析并结合RACE技术, 克隆了灰飞虱两种海藻糖酶的全长基因, 分别命名为LSTre-1和LSTre-2, 其GenBank登录号分别为JQ027050和JQ027051。它们均具有海藻糖酶基因的典型特征, 与已报道的其他昆虫的海藻糖酶基因具有很高的相似性, 并表现出一定的虫种亲缘关系。其中LSTre-1为水溶性海藻糖酶基因, 全长2 042 bp, 开放阅读框编码602个氨基酸, 前端有25个氨基酸的信号肽, 但无跨膜结构域; LSTre-2为膜结合型海藻糖酶基因, 全长2 619 bp, 开放阅读框编码618个氨基酸, 前端有26个氨基酸的信号肽, 有2个疏水性跨膜结构域。利用喂食法研究2种海藻糖酶基因dsRNA对灰飞虱的致死效应, 发现靶向水溶性酶基因的干扰效应略高于靶向膜结合型的, 但两种海藻糖酶基因的dsRNA都可以显著抑制灰飞虱海藻糖酶基因的表达, 降低其活力, 还能显著抑制试虫的生长, 大幅增加试虫死亡率。 结果提示, 通过适宜途径干扰海藻糖酶基因可以开发防治灰飞虱的新途径。     

转染从灰飞虱提取的Wolbachia对豆叶螨繁殖适合度和寿命的影响

【目的】Wolbachia是广泛存在于节肢动物体内的一类母系遗传的共生菌, 能够通过多种机制调节节肢动物的生殖。近年来, 为了更进一步地探究Wolbachia与寄主之间的互作机制, 许多研究者展开了Wolbachia的人工转染研究。【方法】我们在实验室条件下将灰飞虱Laodelphax striatellus (Fallén)感染的Wolbachia提取纯化后, 利用显微注射的方法导入豆叶螨Tetranychus phaselus Ehara体内。研究了注入从灰飞虱提取的Wolbachia和豆叶螨自然感染Wolbachia对豆叶螨繁殖适合度和寿命的影响, 并测定了两种Wolbachia的密度随豆叶螨日龄增长的变化情况。【结果】结果显示, 外源Wolbachia在豆叶螨体内的拷贝数极低, 仅为自然感染豆叶螨体内Wolbachia拷贝数的0.5%左右。与自然感染的Wolbachia不同, 外源Wolbachia在豆叶螨种群中不能引起胞质不亲和, 但能够显著降低雌螨的产卵量。【结论】本研究表明, 来自灰飞虱的Wolbachia具有抑制豆叶螨种群扩张的潜在能力, 对豆叶螨生物防治具有一定的应用价值。     

棉铃虫漆酶2基因的分子鉴定

【目的】黑化反应在昆虫表皮骨化以及免疫防御过程中起着重要作用, 酚氧化酶是黑化反应中的关键酶类, 漆酶2 (laccase2, LAC2)是酚氧化酶的一种, 在昆虫变态发育和免疫系统中起着重要的作用。本研究旨在探讨LAC2在棉铃虫Helicoverpa armigera表皮骨化中表达模式及激素调控作用。 【方法】采用PCR及RACE的方法, 从棉铃虫5龄幼虫中得到了lac2 cDNA全序列。利用荧光定量PCR、 激素处理及RNA干扰方法, 对LAC2的表达模式差异和激素调控作用进行分析。【结果】序列分析表明, lac2 cDNA全长3 221 bp, 编码框长度为2 268 bp, 编码756个氨基酸残基。发育时序表达分析发现, lac2在幼虫各龄期表达规律相似, 均在蜕皮期高水平表达, 在5龄96 h转录水平达到最高峰。组织表达结果分析, lac2基因在幼虫表皮和成虫卵巢以及触角表达量较高。激素处理实验发现, 保幼激素类似物（methoprene）对lac2基因转录有抑制作用; 蜕皮激素（20-hydroxyecdysone）则促进其表达。进一步利用RNA干扰蜕皮激素受体EcR （ecdysone receptor）和USP （ultraspiracle isoform）基因发现, 干扰后蜕皮激素受体的表达明显受到抑制, 同时lac2基因的表达也显著受到抑制, 表明蜕皮激素调控lac2基因转录。【结论】这些结果为进一步研究漆酶在昆虫表皮的骨化以及免疫防御等方面不同的生理功能提供理论依据。     

繁缕核糖体失活蛋白基因克隆及序列分析

采用同源克隆结合RACE法,克隆了繁缕核糖体失活蛋白的全长cDNA,命名为q3(GenBank accession GQ870262)。序列分析结果表明,q3的开放阅读框(ORF)长780 bp,编码259个氨基酸。序列G+C含量为41.5%,与大部分Ⅰ型RIP基因相近。q3编码的蛋白质命名为Q3,理论分子量为28.16 kD,pI为9.44,均与Ⅰ型核糖体失活蛋白相近;包含由23个氨基酸组成的信号肽。功能结构域分析发现,该蛋白含有3个蛋白激酶磷酸化位点、4个络氨酸蛋白激酶磷酸化位点和7个N-肉豆蔻酰化位点。三级结构预测发现,有35.52%的氨基酸残基参与了α螺旋,24.32%的氨基酸残基组成延伸链,40.15%的氨基酸残基随机缠绕其中。基于繁缕及其近缘种核糖体失活蛋白的氨基酸序列构建的系统发育树显示,其结构与经典分类结果基本一致。