草菇葡萄糖‐6‐磷酸脱氢酶基因及其可变剪接体的克隆与表达量分析

葡萄糖-6-磷酸脱氢酶是戊糖磷酸途径的限速酶,影响着细胞生命活动所需要的NADPH的产生。本研究从草菇中克隆到该基因的2个转录本,并测定了它们在两个同核体和形成的异核体菌株中的表达量。结果表明,草菇葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因(g6pdh)的g DNA序列长1 954bp,有7个内含子,可产生两个转录本:一个是内含子全部剪切的转录本(g6pdh ID),编码515个氨基酸且有完整结构域的蛋白质;另一个是第5个内含子保留的可变剪接变体(g6pdh IR),预测编码316个氨基酸但没有完整结构域的蛋白质。定量PCR结果显示,可变剪接变体g6pdh IR在草菇同核体与异核体中的表达量均很低,因此转录本g6pdh ID为g6pdh基因的主要剪接体;并且g6pdh基因在生长旺盛的异核体中的表达量远远高于在生长较弱的两个同核体中的任何一个。研究结论说明,糖代谢活动的强弱与食用真菌的生长与发育有密切关系。     

与草菇子实体形成和开伞相关的vv‐exp基因的克隆及表达分析

利用本地Blast,将灰盖鬼伞的高速泳动族蛋白(high-mobility-group box,HMGB)编码基因exp与草菇PYd21基因组进行比对,找到一个exp的同源基因vv-exp。克隆测序PYd21与PYd15两单孢菌株中vv-exp基因并进行比对,结果表明2个菌株的vv-exp基因序列一致。结合本实验室草菇转录组数据对vv-exp基因结构进行分析,结果显示此基因全长为1 937bp,共含3个内含子;开放阅读框长度为1 773bp,编码590个氨基酸。预测的氨基酸序列生物信息学分析结果表明,此基因编码的蛋白含有两个HMG-box结构域。通过实时荧光定量PCR(quantitative Real-time PCR,q RT-PCR)方法分析了vv-exp基因在草菇不同生长阶段以及不同部位的表达量,结果显示该基因在原基表达量较高,表明此基因可能与草菇子实体的形成有关;另外,在成熟期菌盖中vv-exp表达量比原基上调达到3倍以上,且显著高于伸长期菌盖,由此推断该基因参与调控草菇子实体开伞。     

与草菇原基形成相关的过氧化物酶基因VvDyP的结构与表达分析

DyP-type过氧化物酶作为氧化物酶家族中的一员,参与了菌体氧化应激调节反应以及基质降解等过程。本研究从草菇基因组中获得一个DyP-type 过氧化物酶的编码基因,将其命名为VvDyP。对该基因进行结构分析,结果显示草菇的DyP-type 过氧化物酶编码基因全长为 2 333bp,含有8个外显子,7个内含子;开放阅读框长为1 485bp,编码494个氨基酸。通过系统发育分析发现它与灰盖鬼伞以及糙皮侧耳DyP蛋白同源性最高;分析DyP-type 过氧化物酶编码基因在草菇各个时期的表达谱情况并进行荧光定量PCR实验验证发现,草菇的DyP-type过氧化物酶编码基因只在原基中高表达,推测DyP-type过氧化物酶编码基因可以清除过量的活性氧自由基以保证原基的正常形成。     

草菇谷胱甘肽S-转移酶编码基因(vv-gto1)的序列分析及其差异表达

【目的】通过对草菇组学数据的分析,获得一个谷胱甘肽S-转移酶(GSTs)编码基因(vv-gto1),对其基因结构、序列特征及表达情况进行分析,探索GSTs在食用菌生长发育过程中的作用机制,并为其他食用菌GSTs编码基因的发现提供依据。【方法】应用ZOOM软件将基因组与转录组的测序读段(reads)与基因组拼接序列进行定位确定基因全长及其序列准确性,并对基因结构进行可视化分析。采用MEGA 5.1进行多序列比对及进化树分析,对草菇GTO1进行功能归类及同其他真菌的亲缘关系分析。结合表达谱、蛋白质组数据分析该基因在草菇不同生长时期的差异表达,并应用荧光定量PCR进行验证。【结果】vv-gto1全长2083bp,含有11个外显子、10个内含子,编码356个氨基酸;5'端非翻译区长度为305bp、包含1个内含子区域,3'端非翻译区为86bp;RNA加工过程中有两个内含子存在保留现象,由内含子保留所形成的转录本均无法翻译形成正确的保守功能域。vv-gto1全长序列都获得超过50个reads的准确定位,证明该区段的基因组测序及组装结果正确可靠。进化树结果显示,草菇GTO1属于Omega类第I小类谷胱甘肽S-转移酶,与黄孢原毛平革菌的GTO1、GTO2亲缘关系最近。数字基因表达谱、荧光定量PCR及蛋白质组的分析结果表明,vv-gto1在异核体菌丝H1521的表达量最高。【结论】本研究首次在草菇中获得一个Omega类谷胱甘肽S-转移酶编码基因,该基因在异核体菌丝生物学功能的行使过程中可能起到重要作用,同时也暗示草菇异核体菌丝具备较强的抗逆性。另外,vv-gto1可以通过形成不同的可变剪接体来调节基因的转录和翻译,最终影响蛋白质的功能行使。     

vv-2ogo,一个在草菇原基中高表达的基因

本研究结合草菇子实体不同生长时期的表达谱数据及荧光定量PCR分析结果,获得一个在原基高表达的基因,推测它与草菇原基时期子实体的生长分化有关。基因组注释结果显示它是一个编码2-OG依赖性氧合酶(2-oxoglutarate dependent oxygenases)的基因,系统发育分析也支持基因注释的结果,该基因被我们命名为vv-2ogo。转录组Reads定位结果表明,该基因全长1 451 bp,含有3个外显子,2个内含子,编码440个氨基酸,其中第二个内含子在RNA加工过程中有保留现象。     

金针菇HMG-box转录因子鉴定及一个候选基因的差异表达分析

食用菌的原基形成受到环境因子和内源基因的共同调控,转录因子在其生长发育过程中能够起到关键作用。本研究在已测序金针菇单核菌株L11全基因组中鉴定到29个高速泳动蛋白（high-mobility-group box,HMG-box）转录因子编码基因。基于金针菇双核菌株H1123各发育时期转录组数据,筛选到一个与金针菇原基形成相关的HMG-box转录因子基因Fv-hmg。通过同源比对发现Fv-hmg的DNA序列在6个不同金针菇菌株中十分保守,一致性为98.38%,有92个SNP位点。克隆分析表明,该基因长度为1 517bp,含有一个内含子。该基因编码489个氨基酸残基的蛋白序列,含有一个HMG-box结构域。通过实时荧光定量PCR和转录组测序共同分析表明,该基因在金针菇原基时期的表达量比双核菌丝时期高达4倍以上,具有显著性差异（P<0.01）,由此推测该转录因子参与调控金针菇的原基形成。HMG-box转录因子Fv-Hmg在金针菇原基形成过程中的作用仍需进一步研究。     

草菇不同菌株木聚糖酶xyn基因的表达及其酶活性分析

木聚糖酶是半纤维素酶系的重要组成部分,能够分解水稻、小麦等农作物秸秆中的半纤维素。研究探讨木聚糖酶相关基因及其功能,为进一步探讨木聚糖酶与草菇生物转化率之间的关系提供理论依据。首先通过生物信息学手段构建了草菇2个木聚糖酶基因xyn1和xynII编码氨基酸序列的系统进化树,然后从生物转化率不同的草菇菌株分别提取各自的RNA,反转录为cDNA后,采用实时荧光定量PCR技术分析了xyn1和xynII基因的转录表达情况;最后应用DNS法对这些菌株中的木聚糖酶活性进行了测定。研究结果表明,xyn1编码的氨基酸序列与草腐菌相似性较高,而xynII编码的氨基酸序列与木腐菌遗传差异较小。在木聚糖酶活性测定和实时荧光定量PCR结果中,不同菌株的木聚糖酶活性趋势与xynII的转录表达趋势相似,均呈现依次递减。草菇的木聚糖酶活性与其生物转化率之间存在正相关性,推测草菇不同菌株木聚糖酶活性差异可能表现在转录水平上的差异。     

葡萄F-box基因VvF-box5的基因结构与表达分析

F-box蛋白广泛存在于真核生物中,主要参与细胞周期调控、凋亡及多种激素信号转导等过程;近几年发现,F-box蛋白还介导了植物对逆境胁迫的应答响应,对维持植物正常生长发育至关重要。干旱等非生物逆境胁迫严重影响了葡萄正常生长发育和果实品质,克隆并分析干旱响应基因对改良葡萄的抗性有重要意义。本研究根据葡萄干旱转录组分析结果,发现11个F-box基因在干旱胁迫下表达量明显上调;其中,Vv F-box5基因位于葡萄第19条染色体上,对干旱胁迫的响应明显高于其他F-box成员;Vv F-box5基因含有5个外显子和4个内含子,内含子均含有保守的GT…AG序列;Vv F-box5基因包含1824 bp的开放阅读框,编码607个氨基酸,氨基酸序列的N端含有1个保守的F-box结构域,C端包含1个FBD和2个LRR结构域。启动子元件分析表明,Vv F-box5基因含有多种逆境应答元件,包括GA响应元件GARE-motif、Me JA响应元件CGTCAmotif、干旱胁迫相关元件ERE、HSE和LTR、光应答顺式作用元件ACE、Box4和Sp1以及与细胞周期调节和发育相关的元件等。实时荧光定量PCR结果显示,在干旱、高盐、ABA和Me JA处理下,Vv F-box5基因的表达量明显升高;亚细胞定位结果显示,Vv F-box5蛋白主要定位于洋葱表皮细胞的细胞核中;Vv F-box5的过表达明显提高了转基因拟南芥在干旱处理下的成活率。另外,本研究利用原核表达系统诱导6×His-Vv F-box5融合蛋白的表达,并使用蛋白标记亲和层析柱纯化获得了6×HisVv F-box5融合蛋白,为下一步深入研究Vv F-box5的功能奠定基础。     

苏云金杆菌毒素调控基因plcR的特性与表达

根据蜡状芽胞杆菌plcR基因和papR基因序列设计特异引物,对6个Bt菌株（WB1、WB7、WB9、HD98、8010、8311）及5个Bc菌株（6A1、6A2、6A3、6A4、6S1）进行了PCR检测.结果显示,3个Bt菌株及4个Bc菌株含有plcR-papR基因.克隆了Bt8010、Bc6A2和6A3的plcR、papR基因,核苷酸序列分析表明,三个菌株的plcR、papR基因与NCBI数据库中的Bt、Bc及Ba相应序列都有很高的相似性.Bt8010的plcR基因编码框由846个核苷酸组成,可编码282个氨基酸;papR基因的编码框由144个核苷酸组成,可编码48个氨基酸.推导的氨基酸序列分析表明,Bt8010 的PapR有21个氨基酸的信号肽序列,PlcR没有信号肽序列.与Bc6A2、6A3和Bc 569相比,Bt8010 的PlcR和PapR在氨基酸序列上与Bc 相应序列存在相对较大的差异.将plcR-papR基因连接到表达载体pHT304中,并转化至大肠杆菌JM109中成功进行了表达,为研究Bt plcR基因的功能奠定了基础.     

草菇漆酶基因vv-lac1和vv-lac6的克隆及异源表达

【目的】克隆草菇漆酶基因vv-lac1和vv-lac6的全长cDNA,证实其编码的蛋白具有漆酶活性,最终建立草菇漆酶基因的异源表达及纯化体系。【方法】利用RACE技术克隆全长cDNA序列,并利用生物信息学技术进行序列分析,在此基础上,去除全长cDNA的编码信号肽的序列并在3'端添加His-tag碱基序列,把修饰后的cDNA片段克隆到表达载体pPIC9K上,并转化到毕赤酵母GS115中进行表达,对重组蛋白利用Ni柱进行分离纯化并以ABTS底物法检测重组蛋白的漆酶活性。【结果】vv-lac1和vv-lac6的全长cDNA的长度分别为1599 bp和1554 bp,且分别含有19和15个外显子;其编码的蛋白的理论分子量分别是57.3 kDa和56.3 kDa,理论等电点分别为4.73和5.62,且都属于分泌型的胞外蛋白;表达出的重组蛋白RBvvlac1和RBvvlac6,其分子量大小约为70 kDa,说明存在翻译后修饰;含有150 mmol/L咪唑的缓冲液对RBvvlac1和RBvvlac6发酵液进行洗脱所得到的蛋白溶液具有最高漆酶活性(333.17 U/L和227.63 U/L)。【结论】草菇漆酶基因vv-lac1和vv-lac6能够编码有活性的漆酶蛋白,本研究建立的异源表达及纯化体系适用于草菇或其它漆酶基因的异源表达与纯化。     

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。     

糙皮侧耳乙醛脱氢酶基因PoALDH1的克隆与非生物胁迫下的表达分析

本研究从糙皮侧耳中克隆了乙醛脱氢酶基因PoALDH1(Gen Bank登录号为KT026035)和其全长c DNA序列。长为2 016bp的PoALDH1序列编码478个氨基酸,分子量约为52k Da,氨基酸序列中含有乙醛脱氢酶保守的谷氨酸活性位点和半胱氨酸残基活性位点。PoALDH1基因在大肠杆菌中表达后显示,重组菌株的乙醛脱氢酶比活力为0.58U/mg,且重组菌株的乙醛耐受性显著高于对照菌株。实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR)分析PoALDH1基因在糙皮侧耳不同发育时期的表达结果显示,PoALDH1基因在原基期的表达量约为双核菌丝期的5倍。PoALDH1基因在原基发育起始阶段经光照及温差刺激后均上调表达。当糙皮侧耳菌丝暴露在不同浓度的氯化钠及甘露醇的条件下时,菌丝生长均受到抑制且PoALDH1基因的表达量均高于对照。研究结果将为进一步从分子水平揭示糙皮侧耳的抗逆机制以及食用菌的发育奠定一定基础。     

草菇基因组中11个漆酶同源基因的生物信息学分析及铜离子对其表达的影响

通过分析草菇基因组中11个漆酶同源基因所编码的蛋白的性质、转录调控元件和测定铜离子存在条件下的草菇漆酶活性及11个漆酶基因的转录水平,揭示了草菇漆酶基因的各自特性、差异以及基因功能与进化机制。分析表明,这11个漆酶同源基因编码的蛋白具有508–562aa个氨基酸,分子量和理论等电点分别为56.25–60.75kDa和4.51–6.18（未经翻译后修饰）,且都具有真菌漆酶铜离子结合区域的特征序列、4个能够结合催化底物的环形结构以及信号肽序列,都属于分泌性的胞外蛋白,但其底物结合位点数目、loop序列的一致性、跨膜区域数目和位置以及信号肽位置等存在较大差异。草菇11个漆酶起始密码子上游2 000bp的序列中含有真核生物的基本转录调控元件（TATA-box,CAAT-box及GC-box）和多个潜在的调控元件（MRE、XRE、STRE、HSE、ARE、TRE、NIT元件等）,但每个基因所含调控元件数目及种类各有不同。在液体培养条件下,铜离子能够诱导除vv-lac2、vv-lac3和vv-lac7之外的其余8个草菇漆酶基因的表达,且适宜浓度的铜离子有助于草菇漆酶活性的增加。     

美洲大蠊3-磷酸甘油醛脱氢酶基因的克隆及表达

旨在通过5’-RACE获得美洲大蠊3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)基因的全长cDNA序列,进行生物信息学分析,构建原核表达载体,诱导重组蛋白表达,为进一步研究其功能奠定基础.通过3’-RACE技术,PCR扩增获取编码美洲大蠊GAPDH蛋白的全长cDNA序列;采用生物信息学方法推导出该序列编码的氨基酸序列及其理化性质;预测信号肽、蛋白疏水性、可溶性、跨膜区结构、二级结构、三级结构,并构建系统发育树;构建原核表达载体pET28a-GAPDH,IPTG诱导重组蛋白表达,并用Histag抗体Western blotting验证.结果显示,美洲大蠊GAPDH基因,其完整阅读框含999个碱基,编码332个氨基酸.序列分析显示,该蛋白与家蚕GAPDH相似性为89％,具有GAPDH保守功能域,经IPTG诱导获得重组蛋白.     

来源于Bacillus subtilis的中性植酸酶基因的克隆及在大肠杆菌中的表达

通过PCR的方法从Bacillus subtilis基因组中克隆了中性植酸酶基因nphy,DNA全序列分析表明其结构基因全长1152个核苷酸(编码383个氨基酸),5′端有一编码26个氨基酸的信号肽序列。去除信号肽编码序列的nphy克隆到大肠杆菌IPTG诱导表达载体pTYB40上,在大肠杆菌中得到了高效表达,表达量达到大肠杆菌可溶性蛋白的40%以上,表达产物具有生物学活性,证实了克隆到的中性植酸酶的编码基因有正常的生物学功能。     

草菇菌丝体与原基差异表达基因分析

采用Solexa测序技术,对草菇菌丝体和原基进行了数字基因表达谱(DGE)测序,在菌丝体和原基文库中分别得到5701781个和5659262个高质量测序标签(cleantags),对应的标签种数(distinct clean tags)分别为85626和95363。将所有高质量测序标签与参考基因库进行比对,在菌丝体和原基文库中,占标签种数的43.32%和52.57%的标签可以唯一定位(map)到参考序列上,占标签种数的21.65%和21.47%的标签可以被定位到基因组序列上。最终,被菌丝体和原基标签唯一定位的基因数(unambiguous tag-mapped genes)分别为14794和15534。差异基因分析显示,两个文库中共有显著性差异表达的基因4163个,其中在原基中上调、下调的基因数分别为2486和1677,只在原基中表达的基因321个。经过Blastnr比对,在原基中特异表达的基因,涉及蛋白质(氨基酸)合成与代谢、糖代谢、脂类代谢和抗逆反应等多个代谢途径。GO功能富集分析结果表明,葡萄糖、己糖和乙醇等代谢途径大部分基因下调表达。Pathway功能富集分析结果表明,合成核糖体蛋白的基因均下调表达,表明原基形成时细胞代谢减弱,蛋白质合成量减小。     

牦牛CSRP3基因的克隆及组织表达分析

CSRP3基因(Cysteine and glycine-rich protein 3,CSRP3)编码CRP3蛋白,是一个肌发生的正调节因子,可通过多种方式在肌肉发育和肌肉细胞结构维持中起重要作用。通过对牦牛CSRP3基因进行克隆及组织表达谱分析,为后续提高牦牛肉品质的研究提供基础数据。采用RT-PCR方法克隆牦牛CSRP3基因CDS区;再对其进行序列分析及蛋白结构和功能预测等生物信息学分析;最后利用实时荧光定量PCR技术检测该基因在牦牛不同组织中的表达量。牦牛CSRP3基因CDS区长585 bp,编码194个氨基酸;CSRP3基因的系统进化树结果显示,牦牛与黄牛的亲缘性最近,其次是绵羊。牦牛CSRP3基因编码的蛋白为偏碱性不稳定亲水蛋白,无跨膜结构和信号肽,为非分泌蛋白,含有磷酸化位点22个,N-糖基化位点2个,O-糖基化位点7个;存在两个LIM结构域,属于LIM结构域蛋白质超家族成员,主要分布于细胞核中;二级结构以无规卷曲为主,三级结构的最佳模型为1b8t.1.A;实时荧光定量PCR结果显示,牦牛CSRP3基因在臀大肌中有较高表达量。生物信息学分析结果显示,CRP3蛋白含有两个LIM结构域,主要分布在细胞核中,实时荧光定量PCR结果显示牦牛CSRP3基因在臀大肌中具有较高表达量,为牦牛CSRP3基因在牦牛肉品质方面的调控机制研究提供了基础数据。     

弗氏链霉菌丝氨酸蛋白酶基因的克隆及表达

从一株具有极强的降解羽毛能力的弗氏链霉菌菌株（Streptomyces fradiae var.k11）中纯化得到了一种丝氨酸蛋白酶SFP2。经蛋白测序,得到部分氨基酸序列,设计简并引物,PCR扩增得到部分基因序列,通过构建基因文库,获得了包括信号肽序列在内的完整的基因sfp2(EMBL收录号AJ784940),开放阅读框全长924bp,包括114bp的信号肽编码序列和810bp的酶原编码序列, 其中成熟蛋白编码基因长576bp,编码191个氨基酸,理论分子量为19.112kD。酶原编码基因和成熟蛋白编码基因均在大肠杆菌和枯草芽孢杆菌中得到了表达,酶原编码基因表达产物具有正常的生物学活性,证明了克隆基因的生物学功能。     

高丛蓝莓类黄酮3′-羟化酶基因F3′H的克隆及表达特性分析

以高丛蓝莓(Highbush blueberry)"喜来(Sierra)"和"日出(Sunrise)"为研究材料,通过RACE(rapid amplification of c DNA end,RACE)技术获得蓝莓(Vaccinium ssp.)F3′H基因的全长c DNA序列,并使用生物信息学工具对该基因编码蛋白的氨基酸组成及理化性质、二级和三级结构,以及氨基酸序列的相似性等进行了预测和分析。利用荧光定量PCR(RT-q PCR)手段来检测其在蓝莓果实不同发育时期表达情况。结果表明:Vs F3′H全长c DNA为1 871 bp,编码530个氨基酸,蛋白相对分子质量为58.33 k D,理论p I值为7.32;蛋白疏水性指数为0.004,属于疏水性蛋白,二三级结构预测可知其富含α-螺旋和无规则卷曲。RT-q PCR发现Vs F3′H主要在果实发育前期表达量较高,蓝果期表达量明显下调,且在不同品种中以蓝果期的表达量差异显著。这些研究结果为解析蓝莓果实色泽发育及果树分子育种奠定了理论基础。     

德国小蠊变应原Bla g 8的克隆表达及进化分析

通过5’-RACE获得德国小蠊变应原Bla g 8基因的全长cDNA序列,进行生物信息学分析,构建原核表达载体,诱导重组蛋白表达,建立系统进化树,为进一步研究奠定基础。通过5’-RACE技术,PCR扩增获取编码德国小蠊变应原Bla g 8蛋白的全长cDNA序列;采用生物信息学方法分析预测Bla g 8蛋白的信号肽、疏水性、跨膜区、二级结构、三级结构;建立系统进化树;构建原核表达载体pET32a-B8,IPTG诱导重组蛋白表达,并用His-tag抗体Western blotting验证。结果显示,获得编码德国小蠊变应原Bla g 8的全长cDNA序列,其完整阅读框含618个碱基,编码205个氨基酸。序列分析显示该蛋白,肌球蛋白轻链,具有EF手蛋白保守功能域。IPTG诱导获得重组蛋白。获得德国小蠊Bla g 8的完整cDNA序列,成功构建重组原核表达质粒pET32a-B8,并表达出融合蛋白。