大蜡螟气味受体基因Gmel/Orco的克隆与序列分析

为进一步研究大蜡螟嗅觉通讯分子机制和寻求新的大蜡螟防治技术,本研究克隆了大蜡螟Galleria mellonella L.的气味受体基因Gmel/Orco,并对其序列进行生物信息学分析。根据GenBank中已发表的鳞翅目昆虫非典型气味受体家族基因的氨基酸保守序列设计简并引物,采用RT-PCR方法扩增目的基因,将其克隆至T载体并测序。克隆获得大蜡螟气味受体Orco的cDNA序列,命名为Gmel/Orco(GenBank登录号:KT020861),序列分析结果显示,Gmel/Orco开放阅读框长1425 bp,编码474个氨基酸,分子量为53.36 k D,等电点为8.44,序列中有7个跨膜区,N-端在细胞膜内,C-端在细胞膜外。通过在Gen Bank中进行序列的同源性比较,该基因与已公布的鳞翅目螟蛾科、夜蛾科昆虫的非典型气味受体基因序列有较高的同源性。克隆所获得的基因属于非典型气味受体家族基因。     

小菜蛾PGRP-S2基因的克隆表达及功能分析

肽聚糖识别蛋白(peptidoglycan recognition protein,PGRP)对于昆虫来说是一种高度保守的病原识别蛋白。为阐明PGRP-S2在小菜蛾Plutella xylostella抵抗病原微生物过程中的作用,本研究结合RT-PCR和RACE技术克隆得到小菜蛾PGRP-S2基因的cDNA全长序列,命名为PGRP-S2(GenBank登录号:MG570190)。生物信息学分析结果表明,PGRP-S2的开放阅读框为588 bp,编码195个氨基酸;蛋白质预测分子量为21.46 kDa,理论等电点为8.46;编码蛋白具有PGRP超家族保守结构域和酰胺酶结构域,是典型的肽聚糖识别蛋白,包含一条信号肽,不存在跨膜结构;同源序列比对和系统进化树分析表明PGRP-S2与家蚕Bombyx mori的BmPGRP-S 1进化距离最近。利用大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3)高效表达重组蛋白PxPGRP-S2,利用倒置显微镜及平板涂布观察重组蛋白对大肠杆菌E.coli和金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus的作用,结果表明PxPGRP-S2蛋白能够与两种细菌发生结合并凝集细菌,但不具备直接杀菌功能。本研究为进一步研究基于PGRP-S2介导的小菜蛾免疫防御反应提供基础。     

嗜线虫致病杆菌血腔毒素Tp40的纯化和特性分析

[目的]嗜线虫致病杆菌是一种昆虫病原线虫共生菌,它能够产生多种杀虫毒素.本研究旨在从嗜线虫致病杆菌Xenorhabdus nematophila HB310菌株的细胞内纯化新的杀虫蛋白毒素,并对其进行基因克隆和序列分析.[方法]应用盐析和制备型非变性凝胶电泳等方法纯化蛋白,再通过对5龄大蜡螟幼虫血腔注射进行活性筛选.对获得的目的蛋白与已知蛋白进行同源分析,克隆出该目的蛋白的基因序列,从而进行相应的基因和氨基酸序列分析.[结果]本研究纯化的Tp40蛋白对大蜡螟LD50为68.54 ng/头,其SDS-PAGE电泳图谱只显示出一条分子量约为42 kDa的多肽.Western印迹分析表明Tp40与已知的Txp40为同源蛋白,并且仅存在于细胞内.编码该蛋白的基因开放读码框全长1107bp(GenBank登录号:EU095326),编码368个氨基酸残基,预测分子量为41.5 kDa,等电点为8.66,与GenBank中的其余13株昆虫病原线虫共生菌所包含的相似基因核苷酸序列及推导的氨基酸序列比较,同源性分别为85%～99%和70%～99%.[结论]Tp40蛋白具有很高的血腔杀虫活性,其基因序列具有较强的保守性,是昆虫病原线虫共生菌复合体杀虫过程中的一种关键因子.     

大豆再生相关基因GmBIN2的克隆及生物信息学分析

根据前期实验获得的大豆Gm BIN2基因登录号,从大豆中克隆Gm BIN2基因的全长CDS序列,得到大豆Gm BIN2基因。对大豆再生相关基因Gm BIN2的启动子序列、氨基酸序列、编码的蛋白质结构、亲疏水性以及同源进化树进行分析,结果表明,大豆再生相关基因Gm BIN2编码区c DNA长度为1 125 bp,编码374个氨基酸,Gm BIN2编码的蛋白为亲水性蛋白;分析其蛋白功能结构域发现,Gm BIN2蛋白具有丝氨酸/苏氨酸激酶催化域,为PKc-like超家族成员;构建系统进化树发现其与野生大豆亲缘较近。本研究的实验结果有利于更加深入的研究Gm BIN2基因在大豆再生过程中的关键作用,为提高大豆再生效率提供依据。     

草地螟羧肽酶A基因的克隆、表达及序列分析

羧肽酶是昆虫体内重要的消化酶系之一。利用甜菜夜蛾Spodoptera exigua（Hübner）围食膜多克隆抗体免疫筛选草地螟Loxostege sticticalis L.中肠cDNA表达文库, 得到编码羧肽酶A的全长cDNA克隆。该cDNA克隆全长1 380 bp （GenBank登录号EU924506）, 开放阅读框长1 302 bp, 编码434个氨基酸, 预测分子量和等电点分别为49.1 kDa和9.56。序列含有胰蛋白酶切割位点和催化特征, 具有典型的羧肽酶A特性。将该基因与pET30载体重组后, 经IPTG诱导, 蛋白在大肠杆菌中获得了表达。     

基于细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ基因的小蜡螟系统进化分析

【目的】小蜡螟Achroia Grisella Fabricius作为蜂业生产中的主要虫害,为确认它在鳞翅目昆虫中的遗传地位,本研究克隆了小蜡螟细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ基因COⅠ,并对其序列进行相关生物信息学分析。【方法】根据NCBI已登录鳞翅目昆虫线粒体基因组mtDNA中COⅠ基因保守序列设计简并引物,以小蜡螟基因组为模板进行PCR,克隆并测序得到小蜡螟mtDNA CO Ⅰ基因序列(GenBank登录号:MF509586)。【结果】对CO Ⅰ基因编码区进行序列分析发现,其翻译的起始码子为TTG,以碱基T作为不完全终止;通过CO Ⅰ基因同源性和遗传距离分析发现,小蜡螟与大蜡螟Galleria mellonella同源性最高且遗传距离最近,分别为88.3%、0.117。系统进化分析发现,小蜡螟与其它鳞翅目昆虫聚为一支,其中螟蛾科昆虫大蜡螟、小蜡螟、米蛾Corcyra cephalonica和梢斑螟Corcyra cephalonica聚在一个小的分支。【结论】小蜡螟与大蜡螟的进化地位最为相近,也说明了利用CO Ⅰ基因可以区分同属不同种的蜡螟,研究结果为了解小蜡螟的遗传背景提供理论基础。     

伯氏致病杆菌IDP16 蛋白抑制大蜡螟的免疫反应

[目的]从伯氏致病杆菌(Xenorhabdus bovienii)胞外组分中分离纯化出能够抑制大蜡螟(Galleria mellonella)免疫反应的一种蛋白,研究其在昆虫病原线虫及其共生菌致病过程中的作用.[方法]采用硫酸铵沉淀和柱层析的方法对活性蛋白进行分离和纯化,通过体内注射并观察血淋巴黑化进行活性蛋白的筛选;采用荧光微球和琼脂糖小球评价活性蛋白对血细胞吞噬、包被作用的影响;采用双向电泳结合质谱分析对活性蛋白进行鉴定,设计引物用PCR的方法克隆其编码基因,利用pET 30a载体进行原核表达,以亲和层析纯化重组蛋白.[结果]纯化得到一个昆虫免疫抑制蛋白,命名为IDP16,该蛋白可显著抑制大蜡螟血淋巴中的多酚氧化酶活性,降低血细胞的吞噬和包被作用.克隆得到其编码基因并进行了原核表达,重组蛋白仍具有免疫抑制活性.[结论]伯氏致病杆菌产生的IDP16蛋白能够抑制昆虫的免疫反应,在共生菌和宿主昆虫互作过程中起着重要的作用.     

棉卷叶野螟泛素基因的克隆、序列分析及原核表达

本研究用RT-PCR方法,克隆了棉卷叶野螟Haritalodes derogata (Fabricius)泛素基因编码区,GenBank登录号为EU580145。序列分析表明,该编码区长228 bp,编码76个氨基酸,推测的编码蛋白的相对分子质量和等电点分别为8.53 kD和5.83。同源性比较发现,棉卷叶野螟泛素基因与其他10种昆虫泛素基因在氨基酸水平上具有93%以上的相似性。系统发育树显示棉卷叶野螟与斜纹夜蛾Spodoptera litura (Fabricius)遗传距离较近,通过同源建模获得了该棉卷叶野螟基因编码蛋白的理论三维结构。将棉卷叶野螟泛素基因与pET-32a(+)连接,构建原核表达载体pET-32a-ub,经IPTG诱导,棉卷叶野螟泛素基因在大肠杆菌BL21(DE3) 中高效表达。本研究成功克隆了棉卷叶野螟泛素基因的编码区,并经Western blotting分析证明实现了该基因的原核表达,为进一步研究其在该昆虫体内的作用机理奠定了基础。     

棉铃虫HaTO-like基因的克隆、序列分析和表达特征

【目的】克隆和分析了棉铃虫Helicoverpa armigera HaTO-like基因的编码框序列,检测了该基因的时空表达谱以及在棉铃虫感染核型多角体病毒HaSNPV后的转录变化,为深入研究该基因的功能提供理论依据。【方法】本研究利用RT-PCR的方法首次克隆获得HaTO-like基因的全长cDNA序列,通过几种生物信息学软件对该基因的核苷酸序列和氨基酸序列进行了分析,并利用荧光定量PCR技术检测了该基因在棉铃虫不同发育阶段、幼虫组织和成虫组织的表达情况,以及HaSNPV感染对HaTO-like基因表达的影响。【结果】棉铃虫HaTO-like基因cDNA全长为994 bp,开放阅读框为756 bp,编码251个氨基酸,其蛋白序列的N端含有23个氨基酸的信号肽。进一步的序列分析表明棉铃虫HaTO-like与其他昆虫同源蛋白的氨基酸序列一致性不是太高,大概在39%~61%之间,其中与家蚕和脐橙螟在系统进化上关系最近。荧光定量PCR结果表明该基因在棉铃虫的5龄0 h和成虫第1天的的表达量相对较高,在幼虫的头部和表皮内的表达量较其他幼虫组织较高,在成虫的头部和足的表达量也相对较高。而病毒感染则显著地诱导了该基因在棉铃虫幼虫头部和表皮内的表达。【讨论】本研究克隆了棉铃虫HaTO-like基因的全长cDNA序列,分析了该基因的序列特征和表达谱,为进一步阐释该基因的功能奠定理论基础。     

长穗偃麦草DREB类基因EeAP2.2 的克隆与序列分析

由于一些基因的特殊碱基序列限制,使得应用一种技术获得基因的全长cDNA序列比较困难。本研究结合RACE和Genome Walking技术从十倍体长穗偃麦草（Elytrigia elongata,2n=70）中克隆了AP2家族的一个全长cDNA序列,命名为EeAP2.2。序列分析表明,该基因具有一个837bp的开放阅读框,编码279个氨基酸残基,含有一个保守的AP2结构域,是AP2大家族的一个新成员。该基因编码的氨基酸序列与GenBank已有的普通小麦AP2家族两个同源基因编码蛋白TaDREB1和TaDREBW50（登录号分别为：AAL01124.1和AAY44605.1）具有98%的氨基酸序列一致性, 与大麦AP2蛋白HvDREB1-a（登录号AAY25517.1）,高羊茅AP2蛋白FaDREB2A （登录号CAG30547.1） 及水稻OsDREB2.2（登录号AY064403）的氨基酸序列一致性分别为 93%、86%、69%。说明该基因与小麦AP2家族基因的同源性最高。本研究除获得了长穗偃麦草一个重要抗逆转录因子基因EeAP2.2的全长cDNA序列外,也提供了一种快速、有效克隆功能基因的方法。