稻瘟菌Magnaporthe oryzae P-ATPases基因家族分析

利用TCDB(Transporter Classification Database)网站数据库中的P-ATPases氨基酸序列对稻瘟菌全基因组表达序列(Coding Sequence,CDS)数据库进行搜索和分析,共发现23个P-ATPases基因,进化树分析表明这23个基因分属于4个家族和7个亚家族。构建了本地ESTs数据库,通过P-ATPases基因CDS序列与EST序列比对分析发现,在这些基因中有20个存在EST同源体,另外3个基因没有发现EST同源体,因此这20个基因是真实P-ATPases基因的可能性更高。运用MEME程序分析了这些P-ATPases蛋白结构域的基序,有6种基序在90%以上的基因氨基酸序列中出现,属保守基序。对这23个P-ATPases基因GC含量的分析表明,它们的平均GC含量在0.519-0.628之间,稍高于稻瘟菌整个基因组GC平均含量(0.516),同时这些基因内各区段GC含量变化不大,没有明显的梯度变化。本文结果为下一步深入研究稻瘟菌中P-ATPases基因家族的功能奠定了基础。     

稻瘟菌无毒基因研究进展

稻瘟菌是引起水稻稻瘟病的病原物。水稻与稻瘟菌间存在广泛而特异的相互作用,是研究寄主与病原物互作的重要模式系统。本文对稻瘟菌与水稻互作最重要的激发子―无毒基因的研究现状进行了概括,讨论了无毒基因的定位、克隆方法以及已克隆无毒基因的功能及进化研究,同时对今后无毒基因研究的重要方向进行了探讨,为深入理解无毒基因的功能及与水稻可能的互作关系奠定了基础。     

大肠埃希氏杆菌UTI89分泌蛋白组的预测分析

目的：从大肠埃希氏杆菌UTI89基因组中筛选出全部潜在的分泌蛋白并进行初步研究。方法：使用SignalP3.0、TatP1.0、 SecretomeP2.0等蛋白分析软件对5211个ORF进行预测;对筛选出的信号肽及分泌蛋白的基本特征进行统计学分析;使用Blast 2 Sequences进行同源性分析。结果：共筛选出432个sec途径分泌蛋白,19个Tat途径分泌蛋白,386个非经典分泌蛋白;信号肽、分泌蛋白平均长度分别为25.5aa、282.8aa;信号肽中出现频率最高的3种氨基酸依次为L、A、S;仅有两个信号肽的氨基酸序列完全相同,相应的分泌蛋白高度同源。结论：大肠埃希氏杆菌UTI89基因组中有837个ORF可能编码分泌蛋白;分泌蛋白集中在500aa以下;组成信号肽的氨基酸相对保守,多数为疏水氨基酸;信号肽变异性较大,含相同信号肽的蛋白可能由同源基因编码。     

稻瘟菌无毒基因研究进展

无毒基因编码的产物激发病原物与植物特异性相互作用。水稻与稻瘟菌之间的特异互作符合“基因对基因”关系。从研究稻瘟菌无毒基因的意义、已鉴定和克隆的稻瘟菌无毒基因、稻瘟菌无毒基因与其抗病基因的互作特点等几个方面,对稻瘟菌无毒基因研究进展作了简要评述 。     

利用磁珠构建稻瘟菌cDNA文库

本文以稻瘟菌菌丝体为材料提取RNA,[目的]改进张学敏等人的方法,通过磁珠构建稻瘟菌cDNA文库,并用于下一步研究稻瘟菌与水稻之间的互作关系.[方法]通过共价键连接的寡聚oligo(dT)磁珠纯化mRNA,并以磁珠上的oligo(dT)为引物引导第一链cDNA的合成,再利用末端转移酶加尾法合成第二链cDNA.构建过程中避免使用限制酶和连接接头.[结果]用此方法构建的文库容量为8.9×107cfu,滴度为8.9×106 cfu/mL,随机挑取的25个克隆插入片断平均大小达到1380bp.[结论]实验结果表明用改进的方法可构建高质量的cDNA文库,并且方便快捷,所用材料少,构建时间短,利于大规模的功能基因分析.     

粗糙脉孢菌基因组分泌蛋白的初步分析

文章报道利用信号肽预测软件SignalP v3.0和PSORT,跨膜螺旋结构预测软件TMHMMv2.0和THUMBUP,GPI-锚定位点预测软件big-PI Predictor和亚细胞器中蛋白定位分布预测软件TargetP v1.01对粗糙脉孢菌全基因组数据库中已公布的10 082个氨基酸序列进行预测分析。结果表明在粗糙脉孢菌中有437个蛋白为分泌蛋白,编码这些蛋白最小的可读框（open reading frame,ORF）为252 bp,最大为6 604 bp,平均1 433 bp,分泌蛋白信号肽长度介于15~59个氨基酸之间。在437个分泌蛋白中,205个具有功能描述,主要包括各种酶类、细胞能量生成、运转以及自身修复、防卫等多种功能。这些蛋白所参与的生化过程可能发生在膜外的周质空间或是菌体外的场所,为该物种营养的摄取,以及对环境做出响应服务。      

马铃薯晚疫病菌全基因组分泌蛋白的初步分析

利用马铃薯晚疫病菌全基因组测序结果,结合计算机技术和生物信息学的方法,对马铃薯晚疫病菌的蛋白进行分析,为明确该病原菌与寄主互作的分子机制奠定基础。文章应用信号肽预测软件SignalP v3.0和PSORT,跨膜螺旋结构预测软件TMHMM-2.0和THUMBUP,GPI锚定位点预测软件big-PI Predictor,亚细胞器中蛋白定位分布预测软件TargetP v1.01,对已经公布的马铃薯晚疫病菌全基因组22 658个蛋白质氨基酸序列进行分析。结果发现,晚疫病菌全基因组编码蛋白中有671个为潜在的分泌型蛋白,占编码蛋白总数的3.0%。其中有45个分泌蛋白有功能方面的描述,其功能涉及细胞代谢、信号转导等方面;此外,还有一些与激发子类似的分泌蛋白,它们可能与晚疫病菌的毒性有关。     

秀丽小杆线虫分泌蛋白组的计算机分析

结合计算机技术和生物信息学的方法,采用组合的信号肽分析软件SignalP v3.0、TargetP v1.01、Big-PI Predictor和TMHMM v2.0,预测了秀丽小杆线虫（Caenorthaditis elegans ws123）的全基因组19855个ORF编码蛋白的信号肽,同时系统分析了信号肽的特征。结果表明,在19855个秀丽小杆线虫的蛋白中,有1990条为带有信号肽的分泌型蛋白,其中,1936条为典型的分泌型信号肽（即信号肽酶Ⅰ型信号肽）,53条为信号肽酶Ⅱ型信号肽,1条为信号肽酶Ⅳ型信号肽;在Ⅰ型信号肽中,有41条为RR-motif亚组型信号肽。在1990条信号肽中,有742条没有典型的N-区,其余1248条包含典型的3个区。比较了秀丽小杆线虫与原核生物分泌蛋白信号肽中20种氨基酸残基在信号肽酶切位点的使用情况,表明：在Ⅰ型信号肽酶切位点,其信号肽中使用的氨基酸总体趋势与原核生物基本相似,但秀丽小杆线虫选用的氨基酸种类更多,变化更大;在Ⅱ型信号肽酶切位点,秀丽小杆线虫脂蛋白信号肽中使用的氨基酸的种类与原核生物有很大的不同。通过与真核单细胞生物比较,作为真核多细胞生物的秀丽小杆线虫,其分泌蛋白信号肽所占比例更高、种类更多,可知线虫信号肽的组成具有很高的多态性,表明该物种的分泌蛋白具有多种功能。此外,分析结果显示,脂蛋白信号肽在结构上比分泌型信号肽更为保守。在秀丽小杆线虫分泌蛋白中出现了少数氨基酸组成完全一致的信号肽,采用BLAST 2 SEQUENECES对具有相同信号肽的分泌蛋白进行了序列比对,结果表明具有相同信号肽的分泌蛋白同源性非常高,它们的存在是生物进化过程中基因倍加（duplication）及环境选择的结果,信号肽特征的详细描述必将对这些蛋白功能的研究提供重要的帮助。      

内生菌KM-1-2全基因组ORFs信号肽和分泌蛋白预测及功能分析

【目的】内生菌普遍存在于植物中,与宿主在长期的进化中形成了互利共生的关系。目前对内生菌和植物之间的互作机制研究较少,为深入了解银杏叶内生菌KM-1-2与寄主植物作用机制,本研究对其分泌蛋白进行预测,并明确其特征。【方法】组合使用信号肽分析软件Signal P,跨膜螺旋结构分析软件TMHMM 2.0和Phobius,蛋白质细胞定位软件PSORT,亚细胞定位软件Target P和GPI锚定位点分析软件big-PI Predictor,预测KM-1-2基因组范围内所有分泌蛋白,定义为分泌组。【结果】KM-1-2全基因组5299条蛋白序列中发现271个具有典型信号肽的分泌蛋白,占全基因组的2.4%;编码这些蛋白的ORF最短为61 bp,最大为2105 bp,平均为373 bp;引导它们的信号肽长度分布在15–37 aa之间,平均为24 aa。信号肽中出现频率最高的氨基酸依次为丙氨酸、亮氨酸和缬氨酸,信号肽切割类型多属于A-X-A型,即SPI切割类型。共66个蛋白质有功能描述,其中包括26个酶类。这些酶主要包括各种糖苷水解酶、酯酶、蛋白酶、碳氧裂解酶等。【结论】通过上述生物信息学分析方法有效实现了银杏叶内生菌KM-1-2分泌蛋白的预测,这些分泌蛋白功能涉及较多的酶类以及其他未知功能,为进一步研究内生菌和植物的互作提供了基础。     

全基因组预测禾谷炭疽菌的分泌蛋白

目的:禾谷炭疽菌侵染玉米、小麦等农作物引起的炭疽病,给农业生产造成了巨大经济损失。分泌蛋白在植物病原菌对植物侵染、定殖、扩展等致病过程中,发挥着重要作用。对禾谷炭疽菌分泌蛋白进行预测,并对其特征进行明确。方法:利用SignalP、ProtComp、TMHMM、big-PI Fungal Predictor和TargetP预测程序对禾谷炭疽菌中120 006条蛋白质序列进行分泌蛋白找寻,同时,对上述分泌蛋白的氨基酸分布、信号肽长度大小、信号肽切割位点以及理化性质等进行分析。结果:禾谷炭疽菌含有分泌蛋白为630个,其氨基酸长度多集中于100~600 aa之间;信号肽长度以17~20个aa的序列最为集中;信号肽切割位点属于A-X-A类型;分泌蛋白在分子量、等电点、稳定系数方面均存在差异,但大多数分泌蛋白属于亲水性蛋白。此外,上述分泌蛋白中,具有预测功能的蛋白为330个,其功能较多的集中于酶类,包括α-半乳糖苷酶、β-木聚糖酶、β-木糖苷酶等。结论:通过上述生物信息学分析方法有效地实现了禾谷炭疽菌分泌蛋白的预测,分泌蛋白的信号肽切割位点类型与已经报道的致病疫霉、粗糙脉孢霉等分泌蛋白信号肽切割位点一致,分泌蛋白功能涉及较多的酶类,也与其他已经报道的病菌分泌蛋白功能相类似。     

稻瘟菌无毒基因的分子检测及其指纹类型分析

针对稻瘟菌中Avr-Pita与AvrPiz-t两个无毒基因,设计特异性引物,利用PCR方法对吉林省103株稻瘟菌菌株进行分子检测,并结合AVR-Pib、AVR-C039、PWL2和ACE1 4个无毒基因在其中85个菌株中的分布情况,绘制出基于这6个无毒基因的指纹类型.结果表明,Avr-Pita基因和AvrPiz-t基因在吉林省稻瘟菌中的分布频率分别为86.41%和62.14%;建立的指纹类型显示,85株稻瘟菌分布于9种类型中,其中类型1为主要类型,其分布频率为40.00%:根据30个已知生理小种的菌株在指纹类型中的分布情况,初步发现类型7与吉林省优势生理小种ZE1可能存在对应关系,并应用于稻瘟菌优势生理小种的特异性分子检测;其他指纹类型与中国生理小种并无明显对应关系.明确了无毒基因Avr-Pita与AvrPiz-t在吉林省稻瘟菌中的分布情况,构建了无毒基因的指纹类型,为水稻抗瘟育种和稻瘟菌优势小种的分子监测提供理论依据.     

稻瘟菌侵染诱导水稻凝集素基因的表达

利用mRNA差异显示技术（DDRT-PCR）,从非亲和性稻瘟菌生理小种131侵染的水稻品种爱知旭（Oryza sati-vaL.cv.Aichi-asahi)叶片中分离了8个诱导差异表达的cDNA片段,对这8个差示片段进行了回收,重扩增和克隆,以其中一个长度为321碱基并与甘露糖结合水稻凝集素和水稻盐诱导蛋白基因高度同源的差示片段为探针。筛选水稻非亲和性cDNA文库,获得12个阳性克隆。序列测定和数据库查询表明该基因的cDNA与水稻凝集素基因的cDNA及盐诱导蛋白基因的cDNA核苷酸同源笥高达96%。推定的氨基酸序列与甘露糖结合水稻凝集素的氨基酸序列一致。与水稻盐诱导蛋白仅相差2个氨基酸。Southern杂交显示该基因在水稻基因组中有两个同源拷贝数。Northern杂交表明非亲和性稻瘟菌侵染可强烈诱导该基因表达。因此推则该基因参与了水稻对稻瘟菌侵染的防御反应。     

稻瘟菌侵染诱导水稻凝集素基因的表达

利用mRNA差异显示技术(DDRT-PCR),从非亲和性稻瘟菌生理小种131侵染的水稻品种爱知旭(Oryza sati-va L. cv.Aichi-asahi)叶片中分离了8个诱导差异表达的cDNA片段.对这8个差示片段进行了回收、重扩增和克隆,以其中一个长度为321碱基并与甘露糖结合水稻凝集素和水稻盐诱导蛋白基因高度同源的差示片段为探针,筛选水稻非亲和性cDNA文库,获得12个阳性克隆.序列测定和数据库查询表明该基因的cDNA与水稻凝集素基因的cDNA及盐诱导蛋白基因的cDNA核苷酸同源性高达96%,推定的氨基酸序列与甘露糖结合水稻凝集素的氨基酸序列一致,与水稻盐诱导蛋白仅相差2个氨基酸.Southern杂交显示该基因在水稻基因组中有两个同源拷贝数,Northern杂交表明非亲和性稻瘟菌侵染可强烈诱导该基因表达.因此推测该基因参与了水稻对稻瘟菌侵染的防御反应.     

稻瘟菌附着胞形成和发育的研究进展

附着胞是稻瘟菌侵染寄主的关键结构,cAMP、MAPK和Ca2+等信号途径参与其形成和发育,同时受寄主表面识别蛋白基因、黑色素合成基因、甘油合成基因、细胞自噬基因以及SNARE蛋白等因子调控。从以上几个方面综述了稻瘟菌附着胞形成与发育的研究进展。     

莠去津降解菌泛基因组测序及比较基因组分析

Arthrobacter aurescens TC1和Pseudomonas sp. ADP是目前莠去津降解菌的模式菌株,筛选出Microbacterium sp.HBT4,旨在挖掘这3株不同种属细菌基因组间生物学信息的异同,并预测重要基因。通过Illumina Hiseq 4000测序平台采用DNA小文库制备和测序技术,进行了泛基因组测序,使用相关软件进行基因组组分分析、基因功能注释、基因间变异检测和比较基因组学分析,将分离得到的微杆菌HBT4与模式菌株进行核苷酸组成、共线性及菌株间变异差异分析。得到该菌株基因组大小约为3.53Mb,预测到菌株HBT4编码基因3 397个、重复序列含量为1.33%、非编码RNA 63个,通用数据库基因功能注释共3 324个,专用数据库基因功能注释共1 149个,通过菌株间差异变异分析发现SNP、Small InDel和水平转移基因,未发现结构变异基因,获得该菌株特有基因中GO注释到的基因在细胞组分、分子功能和生物学进程中的数量和比例,从KEGG代谢通路富集图中发现特有基因编码的二氢硫基赖氨酸残基琥珀酰转移酶位于三羧酸循环中α-酮戊二酸和琥珀酰辅酶A的代谢通路之间。获得3个菌株核心基因组与非必需基因组比例分布、系统进化树和共线性关系,发现三者之间共有基因家族986个、菌株HBT4特有基因家族1 171个。得到的菌株HBT4与两株模式菌株相比,其基因家族之间既有相同之处,又有较大差异。     

稻瘟菌MgORP1基因敲除突变株的构建及其表型分析

[目的]了解稻瘟病菌中氧固醇结合蛋白(oxysterol-binding proteins related proteins,缩写为ORPs)家族成员组成情况,构建MgORP1基因缺失突变株和互补株,对MgORP1基因功能进行初步研究.[方法]以ORPs家族的典型结构域"ORD"为靶标,对稻瘟病菌基因组数据库进行BlastP搜索.通过同源重组的策略,构建MgORP1基因缺失突变体,再通过重新导入该基因全长片段获得互补株.然后对野生型、突变体和互补株进行菌落、分生孢子和附着胞形态或形成情况、以及致病力进行比较分析.[结果]稻瘟病菌基因组中含有6个可能的ORPs族蛋白,其中MgORP1基因的破坏降低了稻瘟菌在完全培养基上的菌落生长速率和产孢量.但对菌丝、分生孢子和附着胞的形态,以及在水稻上的致病力没有明显影响.[结论]MgORP1基因可能与稻瘟病菌的菌落生长和产孢量相关.     

立枯丝核菌AG-3全基因组分泌蛋白的预测分析

[目的]预测、分析立枯丝核菌AG-3全基因组范围内的分泌蛋白,并明确其基本特征,筛选其效应蛋白。[方法]依据已经公布的立枯丝核菌AG-3全基因组数据库中的12 726个蛋白序列,利用信号肽预测软件SignalP-4.1,细胞器定位分析软件ProtComp 9.0,跨膜螺旋结构预测软件TMHMM 2.0, GPI-锚定位点预测软件big-PI Fungal Predictor和亚细胞器中蛋白定位分布预测软件TargetP-1.1进行典型分泌蛋白的预测分析,并用LipoP-1.0进行信号肽切割位点的预测分析,最后对预测得到的分泌蛋白通过EffectorP进行效应蛋白的预测。[结果]在立枯丝核菌AG-3中有401个蛋白被预测为分泌蛋白,其编码蛋白长度集中于100～600 aa。信号肽长度介于11～35 aa之间,-3至-1位置上的氨基酸相对保守,切割位点为A-X-A类型,可被SpⅠ型信号肽酶识别并切割。在预测得到的分泌蛋白中通过EffectorP筛选得到140个效应蛋白。[结论]通过全基因组预测得到401个具有典型分泌蛋白特征的蛋白,从预测的分泌蛋白中筛选得到140个效应蛋白。     

靛红衍生物的合成及其对稻瘟菌的生物活性

以靛红为原料合成了系列3-亚胺基/亚甲基-吲哚-2-酮化合物及其Mannich碱衍生物,研究了它们在抗稻瘟菌方面的活性,发现了这两种类型的若干化合物有较好的抑制稻瘟菌孢子萌发的活性,初步讨论了构效关系。认为1位的羟甲基和胺甲基、3位的亚甲基是药效团,芳基亚甲基苯环上对位取代基、羟基取代基和吸电子取代基不利于活性的提高,邻位的供电子取代基有利于活性的提高。     

稻瘟菌糖蛋白激发子(CSBI)的纯化及其鉴定

稻瘟菌（Magnaporthe grisea）ZC1l3菌株97-151a菌丝经离心、超滤、Sephacryl S-100凝胶柱、DEAE-Sepharose FF阴离子交换柱层析,纯化获得糖蛋白激发子CSBI。CSBI经SDS-PAGE后银染显示单一条带,糖,蛋白比例约为9．32。CSBI对非亲和性互作水稻叶片中过氧化物酶的诱导显著高于亲和性互作水稻（P〈0．05）。经N端氨基酸同源序列比对表明,CSBI与MG07877．4推测蛋白的同源性最高。经基质辅助激光解析电离飞行时间质谱鉴定也表明CSBI是该推测蛋白。     

水稻受稻瘟菌侵染后发病初期的细胞学反应

采用致病性不同的3个稻瘟菌株接种水稻IR64品种.结果显示在抗性反应中,病菌接种后水稻细胞中形成原生质颗粒,逐渐向病菌侵入部位聚集;原生质浓缩及沉积的形成、细胞坏死与病菌侵染菌丝的受抑制在时间和空间上是一致的.在中度抗性反应中,原生质颗粒化的时间延迟.在感病反应中,尚未观察到水稻细胞质浓缩现象.病菌侵染后寄主细胞在蓝光激发下的自发荧光表明,在寄主细胞中有多酚类物质的产生和积累.抗性反应中稻瘟菌接种后多酚类物质产生早,荧光范围大而强;中度抗性反应中,多酚类物质产生迟,荧光范围小而弱;而在感病反应中,难以观察到寄主细胞的自发荧光.胼胝质、磷脂酶Dγ(phospholipase Dγ,PLDγ)产生和积累的趋势与多酚类积累的情况大致是相似的.不同互作类型寄主细胞中多酚类物质、胼胝质和PLDγ产生和积累的差异表明,这些物质在水稻的抗病性中起了重要作用.