牛樟芝非核糖体多肽合成酶基因(AcNRPS)的克隆与鉴定

胶霉毒素属于真菌天然次生代谢产物epipolythiodioxopiperazine(ETP)家族,具有免疫抑制剂、抗真菌等多种生物活性,是由非核糖体多肽合成酶(NRPSs)催化合成。从牛樟芝(Antrodia camphorata)基因组中挖掘出非核糖体多肽合成酶基因(AcNRPS,NCBI登录号为KX430967),克隆获取其全长cDNA,并对其进行生物信息学分析和表达谱分析。结果显示AcNRPS基因cDNA全长6 687 bp;与其DNA序列比对发现AcNRPS基因含有12个内含子;其开放阅读框编码2 229个氨基酸残基,BLAST比对发现其含有2个A-C-T结构域,底物需2个氨基酸;系统发育树结果显示AcNRPS与其他合成产物为胶霉毒素的NRPS基因聚为一类,其可合成胶霉毒素类化合物;表达谱分析显示,以葡萄糖和土豆蛋白胨作为碳、氮源的培养基能够有效促进牛樟芝NRPS基因的表达。     

牛樟芝萜烯合成酶基因的克隆与鉴定

为了研究牛樟芝(Antrodia camphorata)倍半萜的生物合成,通过对牛樟芝基因组分析获得倍半萜类合成酶基因(AcTPS2),利用RT-PCR克隆获得其全长cDNA,对其进行生物信息学分析和表达谱分析。结果显示:AcTPS2基因cDNA全长1 068bp,Blast比对发现,AcTPS2含倍半萜类合成酶所独具的富含天冬氨酸序列DXXXD及萜类合成酶特有的RRDTSG-LDL保守序列;系统进化分析显示,AcTPS2基因与其他真菌的倍半萜聚为一类;表达谱分析显示,以甘露糖作为碳源、以酪蛋白胨作为氮源能够有效促进AcTPS2基因的诱导表达。研究结果可为以后牛樟芝倍半萜类生物合成提供一定的参考依据。     

水母雪莲花青素合成相关基因的克隆及表达

为研究高山植物水母雪莲对强紫外辐射的分子适应机制,采用RT PCR结合RACE技术从水母雪莲中克隆了参与调控花青素合成的相关基因(SmMYB1),并采用hi TAIL PCR方法扩增了该基因的启动子序列。结果表明：(1)序列分析显示,SmMYB1基因cDNA序列(GenBank 登录号 MT188353)全长1 011 bp,编码269个氨基酸,gDNA序列含有2个内含子和3个外显子。(2)生物信息学分析显示,SmMYB1基因编码蛋白和菊科MYB蛋白亲缘关系最近,含有保守的［DE］Lx(2)［RK］ x(3)Lx(6)Lx(3)R和ANDV两个模体,属于拟南芥MYB第六亚族。SmMYB1基因启动子(GenBank 登录号 MT188354)全长1 407 bp,含有多个光响应元件。(3)荧光定量分析发现,SmMYB1基因在根、茎、叶和花中均表达,且在花中的表达量最高;在紫外胁迫下,SmMYB1基因的表达量在4 h达到最高,随后逐渐降低。研究推测SmMYB1基因可能参与调控水母雪莲花青素的合成以及对紫外辐射的响应过程。     

独一味苯丙氨酸解氨酶基因的克隆与表达分析

以独一味叶片为材料,采用RT-PCR和RACE方法克隆了独一味苯丙氨酸解氨酶基因（PAL）的全长cDNA,命名为LrPAL基因。测序结果表明,LrPA L基因全长2 298 bp,含有1个2 145 bp的完整开放阅读框（ORF）,编码714个氨基酸。蛋白序列分析表明,其包含典型的PAL活性中心序列（GTITASGDLVPLSYIA）,与其他植物的PAL蛋白有很高的同源性。系统进化树分析表明,独一味LrPAL与唇形科植物的PAL蛋白聚为一类,说明两者的亲缘关系较近。用 Real-Time PCR方法检测发现,LrPAL基因在独一味的叶中表达量最高,茎中表达量最少。研究结果推测,从独一味中克隆获得的苯丙氨酸解氨酶基因（LrPAL）是典型的PAL家族成员,在独一味各组织发育过程中具有重要功能。     

日本血吸虫中国株次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶的克隆、表达及其免疫保护性研究

根据基因库中日本血吸虫次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 (HGPRT) EST (BU803192) 以及日本血吸虫成虫cDNA文库载体λgt11多克隆位点邻近核苷酸序列设计引物,以日本血吸虫成虫cDNA文库为模板,采用锚式PCR对SjHGPRT基因不完整的3′端和5′端进行扩增、测序,用电子软件拼接,获得SjHGPRT全长cDNA (1 270 bp),经序列分析,推断该片段含有编码SjHGPRT基因的完整阅读框,其编码基因与曼氏血吸虫次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 (SmHGPRT) 全长编码基因碱基一致性为82%,其理论推导的氨基酸组成与曼氏血吸虫次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶的一致性约为83%. 将其编码基因克隆到表达载体pQE30上,在大肠杆菌M15中获得准确、高效表达,表达产物分子质量约为28 ku. 用日本血吸虫成虫抗原免疫血清对表达产物进行蛋白质印迹检测,在预测位置上出现明显的识别条带. 重组蛋白动物免疫保护性结果显示：在虫荷、每克肝卵、每克粪卵和雌子宫内卵数方面,疫苗组与对照组比较差异均具有显著性 (P < 0.05,P < 0.01). 结果表明,日本血吸虫次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 (SjHGPRT) 全长cDNA成功克隆并在大肠菌中得到表达,表达产物具有良好的抗原性和动物免疫保护效果,是一种潜在的具有部分免疫保护性的抗血吸虫病疫苗候选分子.     

黄毛草莓FnMYB24转录因子基因和启动子的克隆及表达分析

该研究以黄毛草莓(Fragaria nilgerrensis Schltdl.)为材料,采用RT PCR技术克隆了黄毛草莓FnMYB24基因的cDNA和启动子序列。生物信息学分析表明,FnMYB24的cDNA序列长为1 033 bp(GenBank登录号为MN879283),其开放阅读框(ORF)长为609 bp,编码202个氨基酸,含有1个保守的MYB_DNA binding结构域。同源分析结果显示,黄毛草莓FnMYB24基因编码的氨基酸序列与森林草莓(Fragaria vesca)编码的氨基酸相似性较高;同时进一步克隆了该基因编码起始位点上游长度为718 bp启动子序列(GenBank登录号为MN879285),预测该序列包含激素响应元件、光调控元件等多个顺式作用元件。通过构建pFnMYB24∷GUS表达载体进行烟草瞬时转化,发现pFnMYB24启动子具有转录活性且能够驱动FnMYB24基因表达。实时荧光定量PCR结果显示：抗病品种黄毛草莓和易感病栽培品种‘妙香3号’的叶片接种胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)后MYB24基因表达量均有上调,但‘妙香3号’的MYB24表达量始终低于黄毛草莓的表达量;SA处理后2个草莓品种的MYB24表达量均高于对照组,表明MYB24基因受水杨酸(SA)的诱导表达。研究表明,草莓MYB24基因可能参与调控抗炭疽病,为进一步研究MYB24基因在草莓抗炭疽病中的功能奠定了基础。     

红汁乳菇中一个聚酮合酶基因的鉴定和表达分析

聚酮化合物具有丰富的生物活性,为了解红汁乳菇(Lactarius hatsudake)中聚酮合酶基因,从红汁乳菇基因组中分离并克隆得到LhPKS1基因,通过生物信息学分析推测其功能,并通过RT-PCR验证该基因的表达量。结果显示,LhPKS1基因全长cDNA含有6 036 bp,编码2 011个氨基酸残基,结构域顺序依次为SAT-KS-AT-PT-ACP-TE,该蛋白无跨膜结构和信号肽,聚类分析显示LhPKS1蛋白与参与生物合成苔色酸的真菌PKS蛋白聚为一支。在以10%肌醇、2%和10%的山梨醇为碳源添加物及以番茄浸粉为氮源添加物时,该基因表达量较高。研究有助于通过LhPKS1基因的过表达及异源表达,为大量获取苔色酸类化合物及其骨架提供参考。     

黑果枸杞LrTTG1基因的克隆及表达分析

以黑果枸杞为材料,利用RT PCR和RACE技术克隆了花青素合成相关基因LrTTG1（GenBank登录号为MH633481）。序列分析表明,LrTTG1基因cDNA全长1 453 bp,包含1 029 bp开放阅读框,编码342个氨基酸,含有5个WD40重复基序。同源比对结果表明,LrTTG1与茄子SmTTG1的氨基酸序列相似性较高,达到83.73%。qRT PCR分析显示,LrTTG1基因在茎、叶、花、青果、紫果和黑果中均有表达,且在青果中的表达水平（最高）约为黑果（最低）的4倍;紫外胁迫下LrTTG1基因的表达随胁迫时间的延长呈先降低后升高的变化趋势。花青素含量分析表明,黑果的花青素含量最高（11.3 mg/g）,分别约为紫果（ 1.2 mg/g）和青果（0.53 mg/g）含量的9.4倍和21.3倍。研究表明,随着黑果枸杞果实的发育,LrTTG1基因的表达量呈现下降趋势,而花青素的含量则呈上升趋势,两者呈负相关关系;推测LrTTG1基因在黑果枸杞花青素合成中可能具有重要的调节作用。     

草莓miR390靶基因TAS3的克隆及表达分析

以栽培草莓品种‘全明星’为试材,通过3′-和5′-RACE技术克隆出miR390靶基因TAS3的cDNA全长,命名为FaTAS3。序列分析发现:草莓TAS3基因的cDNA全长为742 bp,含有16个碱基的Poly A尾巴及2个高度保守的ta-siRNA产生位点和1个miR390靶位点;该基因DNA全长为824 bp,5′ 端130 bp处有一个98 bp的内含子序列。生物信息学软件预测显示,草莓TAS3基因的启动子除具有TATA/CAAT-box外,还含有G-box、C-box等特异作用元件。实时定量RT-PCR结果表明,草莓miR390与靶基因TAS3间的表达模式与拟南芥中的表达模式相同,推测草莓TAS3基因的生物合成也受miR390的指导。     

苦瓜谷胱甘肽磷脂氢过氧化物酶cDNA的克隆及其特征分析

根据谷胱甘肽磷脂氢过氧化物酶(PHGPX)氨基酸序列中高度保守的区段设计引物,采用RACE-PCR从苦瓜中克隆到一个全长927 bp的cDNA片段.DNA序列的数据库分析比较表明,该cDNA编码167个氨基酸,含有动植物PHGPX的特征结构,是一个新发现的苦瓜PHGPX基因（mocPHGPX）.RNA印迹结果显示,该基因在苦瓜幼苗的根中表达相对较弱,茎的信号较强,叶中最强.这些结果将有助于深入研究植物PHGPX的功能以及全面了解植物抗氧化体系.     

广藿香香叶醇合酶基因克隆及表达分析

香叶醇合酶(geraniol synthase,GES)是香叶醇形成过程中非常重要的酶,是萜类代谢途径的限速酶。根据课题组广藿香转录组数据中的GES 转录本序列设计基因全长扩增引物,采用RT PCR方法克隆了广藿香GES基因的全长cDNA序列。对该基因进行了相关的生物信息学分析,并利用荧光实时定量PCR法检测了PcGES1基因在4个广藿香栽培种中不同时期茎、叶中的表达情况。结果显示：广藿香GES基因包含一个完整的ORF框,长1 734 bp,编码577个氨基酸,命名为PcGES1,GenBank登录号为KF926075 ;PcGES1基因编码的氨基酸序列与罗勒GES基因编码的氨基酸序列最为相近。广藿香GES蛋白定位在叶绿体中,无跨膜区域。PcGES1主要在叶中表达,老叶中表达量最高;从不同栽培种来看,PcGES1在石牌广藿香和高要广藿香中表达模式相似,在海南广藿香与印尼广藿香中表达相似,在海南广藿香老叶中表达最高。该研究结果为进一步阐明广藿香萜类代谢途径奠定了基础。     

香菇C91-3转录本Unigene 24277基因克隆表达及其生物学活性的研究

通过对香菇C_91-3转录本Unigene 24277基因的生物信息学分析,克隆表达含RCC1结构域的Unigene 24277基因,并研究其抗肿瘤活性。从香菇C_91-3菌丝体中提取总RNA,反转录合成cDNA,并利用Rapid Amplification of cDNA Ends（RACE）技术获得基因全长。NCBI数据库分析提示其含有RCC1结构域。PCR扩增RCC1结构域,将其克隆产物与pET-32a（+）载体连接,热转化至E.coil Rosetta-gami（DE3）中诱导表达,纯化、复性后,通过MTT法研究其抗肿瘤活性。结果显示原核表达载体构建成功,重组蛋白成功诱导表达,并初步证明了重组蛋白具有抑制肿瘤细胞增殖活性的功能,为后续抗肿瘤机制的探究奠定了基础。     

基于PKS和NRPS基因的海洋来源抗病原菌活性菌株筛选及其代谢产物活性分析

基于聚酮合成酶基因(polyketide synthases gene,PKS)和非核糖体多肽合成酶基因(non ribosomal polypeptide synthase gene,NRPS),本研究从77株分离于北冰洋海泥的菌株中筛选出1株具有较高抗病原菌活性的菌株并对其进行了菌种鉴定。通过优化培养基组成和发酵条件提高了该菌株活性代谢产物的产量,并利用高分辨率质谱(high resolution mass spectrometry,HRMS)、核磁氢谱(¹H nuclear magnetic hydrogen,¹H NMR)和碳谱(¹³C NMR)对其主要代谢产物进行了结构鉴定。测定了该菌株主要代谢产物的抗菌谱及代谢产物对黄瓜枯萎病的影响。研究结果表明,该菌株为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis),其对植物具有一定的促生作用。当发酵条件为麦芽糖5g/L、胰蛋白胨10g/L、氯化钠10g/L、温度30℃、转速150r/min、发酵时间60h时,该菌株代谢产物的抑菌圈直径由(16.23±0.42)mm提高至(24.42±0.57)mm。菌株代谢产物含有大环内酯类化合物macrolactin A,其对多种病原细菌和真菌具有明显拮抗作用。黄瓜幼苗实验表明,该菌株代谢产物对黄瓜枯萎病具有防护作用,其作为生防菌剂具有一定的开发应用潜力。     

粗毛栓菌诱变菌株SAH-12漆酶基因的克隆与序列分析

粗毛栓菌Trametes gallica诱变菌株SAH-12是通过紫外诱变选育得到的漆酶高产菌株。为了对其漆酶基因进行研究和利用,采用cDNA末端快速扩增(Rapid Amplification of cDNA Ends,RACE)技术,从T.gallica诱变菌株SAH-12分离得到漆酶基因全长cDNA Lacc1(GenBank accession No.DQ431716)及其对应的结构基因Lac1(DQ431715)。该基因属于真菌漆酶基因家族,与来自出发菌T.gallica漆酶基因lacA(AY875867)在成熟肽编码区的同源性最高(一致性为98%)。Lacc1全长1891bp,由40bp的5'-UTR、1554bp的完整ORF和297bp的3'-UTR构成,具有polyA加尾信号AATACA和59bp的polyA结构;其完整ORF可编码21个氨基酸残基组成的信号肽和496个氨基酸残基组成的成熟蛋白。在Lacc1基因的推导氨基酸序列中有4个潜在的N-糖基化位点和4个参与二硫键形成的Cys残基,且含有真菌漆酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型铜离子结合区的4个高度保守序列。结构基因Lac1全长2338bp,含10个内含子和11个外显子,各内含子长度在51bp~76bp之间,且其序列均符合5'-gt…ag-3'规则。     

粗毛栓菌诱变菌株SAH-12漆酶基因的克隆与序列分析

粗毛栓菌Trametes gallica诱变菌株SAH-12是通过紫外诱变选育得到的漆酶高产菌株。为了对其漆酶基因进行研究和利用,采用cDNA末端快速扩增(Rapid Amplification of cDNA Ends,RACE)技术,从T.gallica诱变菌株SAH-12分离得到漆酶基因全长cDNA Lacc1(GenBank accession No.DQ431716)及其对应的结构基因Lac1(DQ431715)。该基因属于真菌漆酶基因家族,与来自出发菌T.gallica漆酶基因lacA(AY875867)在成熟肽编码区的同源性最高(一致性为98%)。Lacc1全长1891bp,由40bp的5'-UTR、1554bp的完整ORF和297bp的3'-UTR构成,具有polyA加尾信号AATACA和59bp的polyA结构;其完整ORF可编码21个氨基酸残基组成的信号肽和496个氨基酸残基组成的成熟蛋白。在Lacc1基因的推导氨基酸序列中有4个潜在的N-糖基化位点和4个参与二硫键形成的Cys残基,且含有真菌漆酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型铜离子结合区的4个高度保守序列。结构基因Lac1全长2338bp,含10个内含子和11个外显子,各内含子长度在51bp~76bp之间,且其序列均符合5'-gt…ag-3'规则。     

茶树CsCCD1和CsCCD4基因的克隆和表达分析

该研究以‘铁观音’茶树为材料,同源克隆了茶树类胡萝卜素裂解双加氧酶基因CsCCD1和CsCCD4 (NCBI登录号分别为MH119136和MH119137)全长cDNA。序列分析结果显示,CsCCD1序列全长1 766 bp,包含1 641 bp开放阅读框(ORF),编码545个氨基酸,定位于细胞质中,不存在跨膜结构和信号肽;CsCCD4序列全长1 942 bp,包含1 842 bp ORF,编码612个氨基酸,不存在跨膜结构,但在N端具有叶绿体转运肽,定位于质体中。进化树分析显示,CsCCD1和CsCCD4与杜鹃聚为一类。荧光定量检测显示,CsCCD1和CsCCD4在叶、茎和花中表达量较高。在乌龙茶做青过程中,CsCCD1和CsCCD4基因都是从鲜叶到晒青表达量下调,而CsCCD1在一摇和二摇显著上调表达,在三摇后下降;CsCCD4只在一摇后上调表达,之后表达量迅速降低。推测CsCCD1和CsCCD4基因可能与乌龙茶做青香气品质形成关系密切。     

香鳞毛蕨 1 脱氧 D 木酮糖 5 磷酸合酶基因的克隆及表达分析

1 脱氧 D 木酮糖 5 磷酸合酶(DXS)是甲基 D 赤藓醇 4 磷酸(MEP)途径中控制影响植物萜类化合物合成的第一个限速酶。该研究对香鳞毛蕨(Dryopteris fragrans)DfDXS基因进行序列特征及生物信息学分析,并通过qRT PCR技术分析其在外源激素、干旱、盐胁迫、高温及低温处理下的表达模式,旨在探究DfDXS基因在香鳞毛蕨萜类生物合成及抗逆机制中的作用,为进一步解析香鳞毛蕨抗逆分子机制奠定基础。结果显示：(1) DfDXS1基因全长2 139 bp,编码712个氨基酸,而DfDXS2全长2 160 bp,编码719个氨基酸;结构域分析显示,其具有典型的转酮醇酶保守域,包含焦磷酸硫胺素结合位点和转酮醇酶结构域;DfDXS氨基酸序列与江南卷柏(Selaginella moellendorffii)和银杏(Ginkgo biloba)的DXS等关系较近。(2)水杨酸(SA)处理下,DfDXS基因的相对表达量先升高后降低;脱落酸(ABA)抑制DfDXS的表达;DfDXS1/2在茉莉酸甲酯(MeJA)处理下相对表达水平均显著高于对照;乙烯利(Eth)抑制DfDXS的表达,但DfDXS1处理3 h时表达水平显著高于对照。(3)聚乙二醇(PEG)、高温和低温均诱导DfDXS1上调表达。研究推测,香鳞毛蕨DXS基因在萜类物质合成与逆境胁迫机制中发挥着重要的作用。     

蜜环菌属真菌CPCC 400891中倍半萜合成酶多样性与功能研究

本论文以蜜环菌属（Armillaria mellea）真菌CPCC 400891为研究对象，基因组挖掘分析发现该菌株基因组中含有18个倍半萜合成酶编码基因，但其功能却鲜有报道。采用色氨酸营养缺陷型表达载体pYET，并以酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）BJ5464为宿主菌分别表达蜜环菌来源的18个倍半萜合成酶编码基因（Arm_STS1-Arm_STS16）。结合气相色谱-质谱联用仪（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）分析平台，对构建的重组菌（BJ-Arm_STS1-BJ-Arm_STS16）发酵产物进行采集分析。结果显示，蜜环菌CPCC 400891来源的12个倍半萜合成酶归属于新的类群：亚家族Ⅳ。同时，10个倍半萜合成酶在酿酒酵母中确定表达。根据美国国家标准与技术研究院（NIST）的标准参考数据库（https：//webbook.nist.gov/）检索比对，共鉴定17个倍半萜（醇）分子，包括α-雪松烯、β-雪松烯、罗汉柏烯、杜松萜烯、β-花柏烯和毕橙茄醇等。GC-MS检测分析发现，亚家族Ⅳ类群倍半萜合成酶均能合成多个（种）倍半萜分子。综上所述，本研究为后续改造并优化特定倍半萜合成酶，从而为深入开展STSs的催化机制研究奠定基础，也为从蘑菇类大型真菌中发现更多新颖的倍半萜合成酶提供依据和思考。     

丹参SmVS基因的克隆和表达分析

为了解丹参(Salvia miltiorrhiza)的Vinorine合成酶基因(VS)的功能,从丹参中克隆了SmVS基因,并通过Ex PASy等在线分析软件对其进行生物信息学分析,同时利用RT-qPCR技术分析其表达模式。结果表明,SmVS基因全长726 bp,编码241个氨基酸,编码蛋白分子量为26 861.72,等电点PI为5.66,为膜外蛋白,推测定位于线粒体。系统进化分析表明,丹参SmVS与野生油橄榄(Olea europaea var. sylvestris)的VS亲缘关系较近。SmVS基因在丹参根中的表达比叶的高,叶中的转录水平在21:00最高。因此,推测SmVS基因与光应答有关。     

一个新型牛樟芝PR-PKS基因的克隆及表达分析

为了解牛樟芝中聚酮化合物的生物合成机理及聚酮合酶基因功能,从牛樟芝基因组挖掘并克隆得到一个部分还原型PKS(PR-PKS)基因(AcPKS3),并对其进行生物信息学分析及表达谱分析。结果显示,AcPKS3(GenBank登录号:MG988206)DNA全长8 286 bp,有22个内含子,其外显子共编码2 285个氨基酸;结构域依次为KS-AT-KR-ACP-SDR,各结构域的活性保守位点为β-酮基合成酶(DTACSS)、酰基转移酶(GHSAGETA)、酮基还原酶(YLLVGGIG)、酰基转移酶(YGLDSITSA)、短链醇脱氢酶与NAD(P)H结合的N端保守序列(ITGTTGSFG)及活性保守位点(YTESK);AcPKS3与6-甲基水杨酸合成酶的亲缘关系较近;不同碳源中葡萄糖,不同氮源中牛肉浸粉、酪蛋白胨、土豆蛋白胨可促进AcPKS3基因表达。本研究为牛樟芝聚酮合酶功能研究及牛樟芝基因资源利用提供参考。