基于极端混合池（BSA）全基因组重测序的羽衣甘蓝白色叶基因定位

筛选羽衣甘蓝白色叶形成相关的关键基因和位点以及心叶颜色性状的遗传规律，以羽衣甘蓝红叶亲本WR、白叶亲本WB及其构建的F2分离群体为试验材料，从F2群体中挑选红叶和白叶植株各20株，分别构建2个DNA混合池，对子代混合池和亲本分别开展50×和20×覆盖深度的全基因组重测序，定位白叶性状关联区间，并根据基因注释信息预测候选基因。结果表明，重测序获得3 987 718个单核酸多态性（SNP）标记，获得位于第2、3和9染色体的8个显著关联区间，根据基因注释和功能分析，筛选到8个候选基因（Bol030253、Bol029431、Bol012077、Bol007709、Bol030318、Bol030235、Bol030286和Bol005195）。将8个基因确定为羽衣甘蓝白叶的候选基因，可能在羽衣甘蓝叶片颜色形成过程中起着重要作用。     

拟南芥细胞分裂素糖基转移酶UGT76C2的N端亮氨酸替换对酶活性的影响

UGT76C2是负责细胞分裂素N-糖基化修饰的糖基转移酶,该基因对于维持植物体内细胞分裂素动态平衡有重要作用。为了进一步研究UGT76C2酶蛋白结构与催化活性的关系,本文采用定点突变方法,将UGT76C2的N端第31位的保守亮氨酸替换为组氨酸。结果发现,突变型UGT76C2在离体实验中完全丧失了对细胞分裂素的糖基化修饰活性,该突变基因的过表达转基因植物出现与UGT76C2突变体类似的表型,转基因植物体内的两类主要细胞分裂素的N-糖苷含量显著降低。实验结果证明了UGT76C2 N端亮氨酸残基对于糖基化修饰活性的重要性。     

石榴PgUGT基因表达特性与重组表达分析北大核心CSCD

由糖基转移酶参与的糖基化反应是植物次生代谢产物合成中最广泛的一种修饰方式,也是次生代谢产物结构多样性的机制之一。该研究基于石榴(Punica granatum L.)转录组数据,以石榴果皮为材料,采用RT-PCR克隆得到石榴UDP-糖基转移酶(UDP-glycosyltransferase,UGT)基因(PgUGT);采用生物信息学技术对编码蛋白的基本特性进行分析,并构建系统发育树;采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析该基因在果实发育期内的表达模式;结合果实发育期内的总类黄酮和总花色苷含量,分析了基因表达与总类黄酮和总花色苷合成的关系;构建PgUGT的原核表达载体,对其进行原核重组表达。结果表明:(1)成功克隆得到石榴PgUGT基因(GenBank登录号为MW414607);PgUGT基因具有一个1557 bp的开放阅读框(ORF),编码518个氨基酸,预测蛋白分子质量为55.9 kD,等电点为6.55,为不稳定的亲水蛋白;PgUGT具有糖基转移酶家族保守的PSPG基序,属于GT-B糖基转移酶基因家族。进化树分析表明,该编码蛋白属于拟南芥UGT的F类群,与葡萄和草莓的UGT亲缘关系较近。(2)qRT-PCR结果表明,石榴PgUGT基因的表达量在果实发育期内呈先升后降的模式,与总类黄酮含量的逐渐下降和总花色苷含量的逐渐上升趋势并不完全一致。(3)成功构建原核表达载体pCZN1-PgUGT;重组原核表达结果显示,重组质粒在大肠杆菌中为可溶性表达,表达的蛋白分子量约为58 kD。该研究结果为PgUGT基因在石榴类黄酮糖基化反应中的作用及功能奠定了基础。     

蒺藜苜蓿糖基转移酶基因SMALL AND EMERALD1的克隆和功能研究

类黄酮代谢对于植物生长发育和植物-环境互作至关重要,其中糖基转移酶介导的糖基化修饰在类黄酮代谢中发挥着重要作用。为了研究蒺藜苜蓿中糖基转移酶的生物学功能,通过定向筛选蒺藜苜蓿Tnt1逆转座子插入突变体库,获得了一类植株矮小、叶片深绿的突变体small and emerald1 (se1)。通过基因表型连锁性分析成功克隆了SE1基因,该基因编码1个糖基转移酶,与拟南芥中调控类黄酮生物合成的AtUGT84A1氨基酸同源性为52.8%。对野生型和se1突变体叶片的类黄酮含量进行测定发现类黄酮总量在se1突变体中显著降低(P<0.01)。进一步研究发现在se1突变体中类黄酮合成途径关键基因CHS、F3H和F3’H表达水平下降。亚细胞定位显示SE1可能在细胞质和细胞核中发挥生物学功能。研究表明糖基转移酶基因SE1可能参与蒺藜苜蓿类黄酮合成代谢调控,进而影响其生长发育。此外,研究还发现SE1基因对于叶绿素合成可能具有负向调控作用。     

金银花花形基因的发掘及生物信息学分析

金银花作为我国重要的中药材,具有消炎、抗菌、抗病毒、抗氧化、防癌等多种功效。随着金银花市场供需矛盾日益加剧,通过分子标记辅助选择育种方法来培育高产优质品种势在必行。通过NCBI的Blast工具扫描金银花蛋白组数据发掘花形候选基因,并执行候选基因的亲缘关系分析、结构域分析、表达模式分析、理化性质分析、蛋白质结构预测等一系列生物信息学分析。依据拟南芥调控花形的ABE类基因,通过NCBI-Blast工具扫描金银花氨基酸序列,筛选出包含MADS结构域的8个调控花形的金银花候选基因。经LjaFGD表达模式分析发现,金银花的花中GWHGAAZE016592和GWHGAAZE014905表达量显著高于其他部位,可能正向调控金银花花形。GWHGAAZE014905是一个包含MADS结构域的调控花器官发育的B类基因;GWHGAAZE016592是AP3同源基因。生物信息学分析发现,GWHGAAZE016592和GWHGAAZE014905均是稳定的亲水蛋白,属于非分泌蛋白,包括Motif1、Motif3、Motif4、Motif2、Motif6和Motif5,蛋白质三级结构模板为6byy.2.A和4ox0.2.C。GWHGAAZE014905被定位到细胞核上,而GWHGAAZE016592被定位到叶绿体上,且包含1个位于151~173 bp的跨膜螺旋区域,属于膜蛋白。研究结果为分子标记辅助选择方式培育道地高产优质金银花品种提供了基因资源和分子标记。     

Man5GlcNAc2哺乳动物甘露糖型糖蛋白的毕赤酵母表达系统构建

蛋白的糖基化对蛋白的活性、高级结构及功能都有重要的影响。酵母表达的糖蛋白不同于哺乳动物表达的杂合型或复杂型糖蛋白,而是高甘露糖型或过度甘露糖化糖蛋白。在前期成功敲除毕赤酵母α-1,6-甘露糖转移酶(Och1p)基因、阻断毕赤酵母过度糖基化,获得毕赤酵母过度糖基化缺陷菌株GJK01 (ura3、och1) 的基础上,通过表达不同物种来源的α-1,2-甘露糖苷酶I (MDSI) 的活性区与酵母自身定位信号的融合蛋白,并通过DSA-FACE (基于DNA测序仪的荧光辅助糖电泳) 分析筛选报告蛋白HSA/GM-CSF (人血清白蛋白与粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子融合蛋白) 的糖基结构,发现当编码酿酒酵母α-1,2-甘露糖苷酶 (MnsI) 基因的内质网定位信号与带有完整C-端催化区的拟南芥MDSI基因融合表达时,毕赤酵母工程菌株能够合成Man5GlcNAc2哺乳动物甘露糖型糖蛋白。这为在酵母体内合成类似于哺乳动物杂合型或复杂型糖基化修饰的糖蛋白奠定了基础。     

基于转录组测序的羽衣甘蓝叶色相关基因分析

叶色是羽衣甘蓝重要的观赏性状之一。本研究采用Illumina Hi-Seq2500高通量测序技术,对基因型纯合的紫叶和白叶羽衣甘蓝叶片进行转录组测序,筛选差异基因并与GO和KEGG数据库比对进行注释分析,分析羽衣甘蓝叶色形成相关基因。结果显示,获得高质量短读序共104 608 770条,筛选出紫叶相对白叶的差异表达基因1 993个,其中上调表达基因1 094个,下调表达基因899个。根据GO功能分类可分为生物过程、细胞组分和分子功能3大类64功能组。根据KEGG代谢通路分析可以分为171类,在叶色相关的类黄酮生物合成途径中黄酮醇合成酶(FLS)、二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)上调以及类胡萝卜素生物合成途径中的类胡萝卜素β-环化酶上调与紫叶形成关系密切。本研究丰富了羽衣甘蓝的转录组信息,获得了一些差异表达基因,为进一步研究羽衣甘蓝叶色形成的遗传机制提供了有价值的信息。     

甜叶菊葡糖基转移酶基因UGT76G2的克隆及生物信息学分析

本研究利用RT-PCR方法从甜叶菊(Stevia rebaudian)叶片中分离了与甜叶菊UGT76G1高度同源的UGT76G2基因,该基因编码一条分子量为52.029 kD的由458个氨基酸残基组成的多肽,含有c-端所特有的高度保守的信号序列PSPG基序和N-端膜结合序列,属于植物中特有PSPG基序的UGT家族成员.半定量RT-PCR分析表明:UGT76G2在甜叶菊根、茎、叶、花不同组织中具有组织表达特异性,在叶组织中的表达丰度略高,在根中不表达而在茎中表达较低.推断的UGT76G2编码产物与其它参与植物次级代谢产物的糖基转移相关酶同源比对和系统发生分析表明该蛋白与康乃馨(Dianthus caryophyllus)DicGT4、棉花(Gossypi-um hirsutum)GhUGT1、甜叶菊(Stevia rebaudian)UGT76H1及玉米(Zea mays)BX8的一致性较高,分别为41%、35%、35%和32%.对UGT76G2和UGT76G1的次级结构和立体结构分析发现,苜蓿(Medicago sativa)UGT71G1与二者的一致性皆为23%,它们有类似的次级结构.在C-端的PSPG信号区内具有10个相同的基质结合位点.但在UGT76G2和UGT76G1之间也有个别位置氨基酸存在差异.它们的N-端含有保守的组氨酸H25和天冬氨酸D124残基,可能与受体的结合有关.     

人朊蛋白不同N-糖基化修饰突变体的构建及其在哺乳动物细胞中表达

构建并表达人朊蛋白N-糖基化修饰位点突变的真核表达载体,有助于进一步研究朊蛋白N-糖基化修饰的生物学功能。定点突变野生型人朊蛋白基因PRNP,将获得的突变体亚克隆至真核表达载体pcDNA3.1中,并在人宫颈癌细胞株HeLa中瞬时表达各种朊蛋白糖基化修饰位点突变体,利用免疫印迹和糖苷酶消化等糖蛋白分析方法鉴定表达产物的糖基化形式。经Western blot鉴定,野生型和突变型朊蛋白表达产物出现不同形式的泳动特征,分别出现特异性糖基化修饰的多个条带,单糖基化修饰的两条条带和无糖基化修饰的一条条带。经PNGase F糖苷酶消化,野生型和糖基化单点突变型表达产物均能被糖苷酶消化,其分子量下移,去糖基化突变型表达产物的分子条带位置不变。通过突变野生型人朊蛋白基因PRNP的N-糖基化修饰位点,获得单糖基化修饰和去N-糖基化修饰的6种人朊蛋白突变体,并能够在HeLa细胞株中瞬时表达单糖基化修饰和去N-糖基化修饰朊蛋白,为进一步研究朊蛋白的相关功能建立良好基础。     

大豆UBC基因家族鉴定及GmUBC46基因的功能初步分析

泛素/26S蛋白酶体途径在植物响应非生物胁迫反应中起着重要的作用。E2(泛素结合酶,UBC)是蛋白质泛素化中重要的泛素结合酶,与E1和E3共同参与蛋白降解途径。本研究通过构建隐马尔可夫模型,鉴定了54个大豆UBC基因,通过进化树分析将该家族成员分为11个亚家族(A-K)。蛋白保守结构域分析表明,GmUBC家族蛋白成员大部分含有保守Motif 1、Motif 2与Motif 3,且均属于泛素结合酶保守结构域。组织定位分析表明大部分GmUBC家族基因成员在大豆根、茎、叶、花等组织中有所表达。转录组数据表明有20个GmUBC基因在干旱、盐或冷胁迫下具有不同的表达模式,启动子顺式作用元件分析发现其胁迫响应过程可能与激素信号转导相关。进一步通过qRT-PCR发现GmUBC46基因能积极响应干旱、盐或冷胁迫诱导上调表达。通过酵母功能验证表明,GmUBC46基因降低了对干旱或盐胁迫的耐受性。综上,本研究初步阐明了大豆UBC基因家族的基本特性及GmUBC46基因的耐逆功能,为后续研究提供了重要依据和参考价值。     

TrMYB308基因的克隆及在苦荞毛状根中的功能分析

MYB类转录因子广泛参与调控植物的生长发育过程,对植物次生代谢也具有重要调控作用。前期研究以V型紫斑白三叶为材料,通过RNA-Seq技术,筛选出与类黄酮合成相关的转录因子TrMYB308。在此基础上从V型紫斑白三叶中克隆出TrMYB308基因,该基因的ORF全长为921 bp,编码306个氨基酸。亚细胞定位结果表明,TrMYB308定位于细胞核。多序列比对和系统发育分析表明,TrMYB308属于典型的R2R3-MYB转录因子,且该蛋白与红三叶TaMYB308和苜蓿MtMYB308等蛋白亲缘关系较近。表达特性分析结果表明,Tr MYB308基因在紫斑白三叶各个组织中均有表达,且其表达量受JA的诱导。在苦荞毛状根中异源表达TrMYB308,结果发现转基因根系中的类黄酮代谢途径部分关键酶基因(如FtF3H和FtFLS)的表达量明显增加;转基因根系总黄酮的含量明显高于对照组。基于以上结果,推测TrMYB308可能参与类黄酮次生代谢生物合成调控。本研究为荞麦类黄酮合成分子机制探索及荞麦品质改良提供了理论依据。     

毕赤酵母糖基化对布鲁菌P39抗原诱导巨噬细胞吞噬的影响

P39蛋白是通过蛋白组学从布鲁菌中鉴定出的具有较高免疫原性的优势抗原蛋白之一。本研究对布鲁菌的优势抗原蛋白P39基因在毕赤酵母中进行表达,并对其进行纯化及Western blot鉴定,利用核磁共振接合PNGaseF糖苷酶进行蛋白糖基化鉴定,并研究其与巨噬细胞相互作用的速度。结果表明,P39蛋白在毕赤酵母GS115中呈分泌表达,表达量可达5.05 g/L。核磁共振结果表明,重组P39蛋白被糖基化修饰。修饰后的蛋白被巨噬细胞捕获效应明显强于原核蛋白,说明糖基化修饰可能影响目标蛋白与细胞相互作用的效率,为进一步研究糖基化对P39蛋白的影响及布鲁菌糖基化疫苗候选抗原的研究提供参考。     

α-1,6-甘露糖转移酶基因敲除的毕赤酵母菌株构建及其用于融合蛋白HSA/GM-CSF 表达的研究

酵母对蛋白的糖基化修饰过程不同于哺乳动物,其特点为产生高甘露糖型糖基且易发生过度糖基化。本研究通过两步基因重组敲除目标基因的方法成功敲除了毕赤酵母中的α-1,6-甘露糖转移酶(och1p)基因,获得了och1敲除的菌株。以此为基础,构建了高效表达人血清白蛋白与粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子融合蛋白(HSA/GM-CSF)的工程酵母,与野生型毕赤酵母表达的过度糖基化HSA/GM-CSF不同,och1敲除菌表达的该融合蛋白糖基化程度明显降低,这为该融合蛋白的开发提供了重要基础。och1敲除菌株的构建不仅提供了一个对糖蛋白进行低糖基化修饰的毕赤酵母表达系统,而且为进一步的酵母糖基工程改造提供了基础。     

应用BXD小鼠鉴定肾脏发育相关QTLs

[目的]利用BXD小鼠群体定位肾脏发育相关QTLs及筛选QTLs区段内的候选功能基因。[方法]高脂饲喂BXD小鼠29w龄后,获取各品系小鼠肾脏重量和体重,结合该小鼠群体基因型信息,利用web QTL定位肾重比相关QTLs。为进一步筛选QTLs区段内的功能基因,首先,通过皮尔逊相关性分析,鉴定肾脏mRNA表达水平与肾重比显著相关(P 0. 05)的基因;其次,通过比较C57BL/6J和DBA/2J亲本品系的DNA序列信息,鉴定含有非同义突变的蛋白编码基因;最后,将上述基因导入到Phenolyzer在线分析数据库,并以"kidney"为表型关键词进行检索,优选QTLs区段内的候选功能基因。[结果]BXD小鼠肾重比存在显著差异。经QTL作图,在基因组上共鉴定3个与肾重比相关的QTLs,分别位于四号和X染色体上。在QTLs区段内,共发现45个基因的肾脏mRNA表达水平与肾重比显著相关(P 0. 05),65个基因含有非同义突变,经Phenolyzer在线数据库分析,发现51个基因可能与肾脏发育或肾脏疾病相关。[结论]通过QTL作图,在小鼠基因组上鉴定了3个影响肾脏发育的QTLs,筛选了部分候选基因,后续可做进一步的功能验证来阐明其参与肾脏发育的调控机制。     

观赏羽衣甘蓝BoDFR基因的克隆及表达分析

为揭示羽衣甘蓝二氢黄酮醇4 还原酶 (DFR)基因调控花青素合成的功能,该研究对不同叶色羽衣甘蓝的叶片花青素含量进行测定,根据结球甘蓝DFR序列信息,利用 RT PCR 技术克隆羽衣甘蓝BoDFR基因并进行实时荧光定量表达分析。结果表明: BoDFR的cDNA全长为1 158 bp,编码385个氨基酸,其蛋白相对分子质量为42 925.06 Da,预测亚细胞定位为细胞质;蛋白质二级结构分析表明α 螺旋和无规则卷曲为DFR 蛋白的主要二级结构元件。序列比对显示 DFR 蛋白具有 NADPH 结合位点和底物结合位点,属于NADB Rossmann 超基因家族。系统进化分析表明,BoDFR与结球甘蓝(Brassica oleracea var. capitata)DFR亲缘关系最近。花青素含量测定显示,紫叶羽衣甘蓝叶片中花青素含量最高,粉叶羽衣甘蓝含量较高,而白叶羽衣甘蓝叶片中检测不到花青素。实时荧光定量 PCR 分析表明,BoDFR基因表达量与花青素含量高低一致,其中紫叶羽衣甘蓝叶片中BoDFR基因的表达量最高,而白叶羽衣甘蓝心叶中仅微量表达。     

染色体7q32-ter鼻咽癌相关基因的初步研究

为克隆7q32-ter区域等位基因杂合性丢失最小共同缺失区的鼻咽癌相关基因.以STS D7S509为探针,PCR法筛选位于该区的细菌人工染色体(BAC)克隆,应用EST介导的定位-候选克隆策略并结合生物信息学筛选出在鼻咽癌细胞株和活检组织中表达增强的EST AA773454,cDNA克隆测序和生物信息学资源获取全长cDNA,DNA印迹和甲基化分析研究其表达增强的机制.结果表明,克隆的NAG18基因cDNA全长802 bp,编码227个氨基酸,定位于胞核.该基因分别与人、鼠TAXREB107基因及RPL6基因高度同源.其表达增强的机制不是基因拷贝数的丢失和甲基化位点的改变.可以断定NAG18是定位于7q32-ter最小共同缺失区的鼻咽癌相关基因,它是一高度保守的基因,参与了DNA的转录活化.     

毕赤酵母X-33OCH1基因敲除菌株的构建及其表达低糖基化蛋白GM-CSF

【目的】酵母表达外源糖蛋白时会对蛋白进行过度N-糖基化修饰,产生高甘露糖型糖链,影响蛋白的活性,其中α-1,6-甘露糖转移酶(och1p)在这一过程中起着关键作用。通过敲除毕赤酵母X-33的α-1,6甘露糖转移酶(och1p)基因,获得一个对糖蛋白进行低糖基化修饰的毕赤酵母表达系统。【方法】采用双交换同源重组敲除目的基因的方法,首先敲除毕赤酵母X-33的URA3基因,获得一个尿嘧啶营养缺陷型的X-33(ura3-)菌株;然后用URA3基因作为选择标记,敲除X-33(ura3-)的α-1,6甘露糖转移酶(och1p)基因,获得OCH1基因敲除的X-33(och1-)菌株。用X-33(och1-)菌表达糖蛋白GM-CSF,分析GM-CSF蛋白糖链的变化。【结果】首次成功敲除了X-33的URA3和OCH1基因,与野生型相比,X-33(och1-)菌表达的GM-CSF蛋白过度糖基化修饰程度明显降低。【结论】X-33(och1-)菌株的构建提供了一个对蛋白低N-糖基化修饰的毕赤酵母表达系统,也为进一步的糖基化改造提供了良好的基础。     

毕赤酵母X-33OCH1基因敲除菌株的构建及其表达低糖基化蛋白GM-CSF

摘要: 【目的】酵母表达外源糖蛋白时会对蛋白进行过度N-糖基化修饰,产生高甘露糖型糖链,影响蛋白的活性,其中α-1,6-甘露糖转移酶(och1p)在这一过程中起着关键作用。通过敲除毕赤酵母X-33的α-1,6甘露糖转移酶(och1p)基因,获得一个对糖蛋白进行低糖基化修饰的毕赤酵母表达系统。【方法】采用双交换同源重组敲除目的基因的方法,首先敲除赤酵母X-33的URA3基因,获得一个尿嘧啶营养缺陷型的X-33(ura3-)菌株;然后用URA3基因作为选择标记,敲除X-33(ura3-)的α-1,6甘露糖转移酶(och1p)基因,获得OCH1基因敲除的X-33(och1-)菌株。用X-33 (och1-)菌表达糖蛋白GM-CSF,分析GM-CSF蛋白糖链的变化。【结果】首次成功敲除了X-33的URA3和OCH1基因,与野生型相比,X-33(och1-)菌表达的GM-CSF蛋白过度糖基化修饰程度明显降低。【结论】X-33(och1-)菌株的构建提供了一个对蛋白低N-糖基化修饰的毕赤酵母表达系统,也为进一步的糖基化改造提供了良好的基础。     

低温促进毛竹叶片类黄酮合成及相关基因的表达模式分析

类黄酮在植物耐低温胁迫方面发挥着重要作用,为揭示低温对毛竹(Phyllostachys edulis)叶片中类黄酮合成的影响,采用分光光度法测定了不同生长时期和低温胁迫下毛竹幼苗叶片中的类黄酮含量,通过生物信息学方法对毛竹类黄酮早期生物合成关键酶基因进行了鉴定,并用q PCR方法分析了其表达模式。结果表明,随着叶片的生长,类黄酮含量呈现先升高后降低的趋势,而低温下,功能叶片中类黄酮含量则呈现上调趋势,且在8 h时达极显著水平。在毛竹基因组中鉴定了类黄酮早期生物合成3个酶基因家族共29个成员,包括20个查尔酮合酶基因(Pe CHSs)、8个查尔酮异构酶基因(Pe CHIs)和1个黄酮-3-烃化酶基因(Pe F3H1),这些基因的启动子中均含有响应低温及其他非生物胁迫的调控元件。Pe CHSs倾向在根和叶中表达,而PeCHIs为组成型表达。在不同生长时期的叶片中,仅PeCHS1表达与类黄酮的含量变化趋势一致;而低温胁迫下,3个PeCHSs、2个PeCHIs和PeF3H1在功能叶片中呈上调表达,与类黄酮含量变化趋势一致。因此,毛竹可能通过提高类黄酮早期生物合成酶基因的表达量促进类黄酮的合成来...