野生茄子黄萎病病程相关基因StDAHP的克隆与表达分析

采用RACE和同源序列克隆技术,从野生茄子托鲁巴姆(Solanum torvum)中克隆得到一个DAHP同源基因,命名为StDAHP基因,提交至GenBank,登录号为GU479467。生物信息学分析表明:StDAHPcDNA含有一个1683bp的开放阅读框,编码一个由560个氨基酸残基组成的蛋白,该蛋白分子量为62.53kDa,等电点为9.1。采用DNAMAN软件对StDAHP和其他同源蛋白的氨基酸序列比对,结果表明:该蛋白与来自马铃薯、番茄、烟草和水稻4种植物的同源蛋白在氨基酸水平有较高的一致性;且在靠近N-末端和C-末端的氨基酸都比较保守。采用半定量RT-PCR方法对StDAHPmRNA水平进行了分析,结果显示:StDAHP属于诱导表达,在病原菌侵染后期维持较高水平。     

CXCL12-α基因编码区的克隆与生物信息学分析

目的:克隆人源CXCL12-α的成熟肽编码序列后进行生物信息学分析及其蛋白质结构与功能预测。方法:采用RTPCR方法从人骨髓组织中克隆CXCL12-α基因序列,并将编码其成熟蛋白的核酸片段插入原核表达载体pET-30a(+)中,转化Escherichia coli后进行酶切鉴定和DNA序列测定。利用在线网络生物信息学相关数据库和分析软件对测序结果进行分析,并对重组蛋白的一、二、三级结构及功能等进行验证和预测。结果:获得了基因序列为263 bp的人源CXCL12-α基因,与GenBank中公布序列一致。双酶切鉴定及DNA测序验证结果正确。生物信息学检索该基因编码蛋白的氨基酸序列与理化参数显示,蛋白无跨膜区,在第29位有一个Ser为蛋白激酶磷酸化位点,第1~21位可能为信号肽区域。ɑ-螺旋,无规则卷曲,延伸链和β-转角数量分别占总二级结构的44.94%、22.47%、21.35%、11.24%。同源建模预测信息可信度为0.68,该蛋白G-factor结构计分总平均为0.33,结构检验表明该蛋白属于正常范围内。二级结构和拓扑结构信息、蛋白质结合位点三维图和预测蛋白可能催化口袋及结合位点、三维结构模拟的可视化结构显示其空间结构稳定。结论:人源CXCL12-α分子克隆成功,网络数据库等生物信息学分析及结合蛋白质结构与功能预测可为深入研究CXCL12-α提供理论指导。     

黑曲霉木聚糖酶Xyn43A基因的克隆和生物信息学分析

[目的]克隆黑曲霉木聚糖酶(Xyn43A)基因,进一步对其进行生物信息学分析。[方法]利用3'RACE与5'RACE技术,克隆Xyn43A全长cDNA序列,扩增Xyn43A的DNA序列,并进行序列分析。[结果]cDNA全长1152bp(不含Poly(A)),包含一个957bp开放阅读框,编码信号肽19个氨基酸,成熟肽299个氨基酸,5'与3'非编码区分别为113bp、82bp。预测该蛋白相对分子量为33.47kDa,等电点为4.55。该序列含一个长度为86bp的内含子。Xyn43A为亲水性稳定蛋白,有4个N-糖基化位点,26个磷酸化位点。与GH43族木聚糖酶亲缘性较近,具有GH43族糖基水解酶典型的5叶片螺旋桨结构。[结论]克隆了一个新的木聚糖酶基因,属于GH43族糖基水解酶。     

昆虫病原菌(Isaria fumosorosea)查尔酮异构酶基因CHI克隆及生物信息学分析

本研究旨在对昆虫病原菌玫烟色棒束孢(Isaria fumosorosea)查尔酮异构酶基因CHI进行克隆、测序及相关生物信息学分析.序列分析结果显示:IfCHI基因编码区全长为1152bp,编码383个氨基酸,理论等电点(pI)D为9.72,属不稳定水溶性蛋白,其二级结构为混合型,蛋白质溶剂可及性主要分为三类,三级结构由α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规则卷曲组成,同源序列分析及多重序列比对分析存在明显的差异.该昆虫病原菌玫烟色棒束孢IfCHI编码基因的成功克隆及生物信息学分析,为进一步研究病原菌CHI基因的遗传特性和表达机制以及为寻找更多的查尔酮类化合物提供了理论基础.     

不结球白菜细胞质雄性不育相关基因的克隆及表达

从不结球白菜CMS新种质中分离得到的一个cDNA-AFLP差异片段,采用RT-PCR和RACE技术成功克隆了一个α-微管基因的cDNA全长序列,命名为TUBA2(DDBJ登录号为AB445012)。序列分析结果表明,该基因全长1 709 bp,最大开放阅读框为1 353 bp,编码450个氨基酸序列,与已公布的α-微管基因有较高的同源性。系统进化树分析发现,该基因在不同植物间具有高度保守性。Southern杂交表明TUBA2属于不结球白菜多基因家族的一个单一克隆基因。实时定量RT-PCR检测表明,该基因在不育系中的表达量显著低于保持系,同时在不同组织和细胞减数分裂不同时期该基因的表达量也存在明显差异。     

人工合成的植物化猪α乳清蛋白基因在转基因拟兰芥的表达

将一个398bp的植物化的猪α乳清蛋白基因(Lactalbumin,LA)编码区克隆到带有花椰菜花叶病毒的35S启动子的质粒中。对它们进行PCR检测和序列分析,证实这些阳性克隆是实验预期的重组质粒。随即将35S启动子-α-乳清蛋白基因-终止子这一表达单元克隆到双元载体pCG-CB中,用该重组质粒双元载体pCG-CB-Lact转化农杆菌V3101后,以农杆菌法进行拟兰芥植物转化,用除草剂Finale对转化植物进行抗除草剂基因筛选,得到一些抗除草剂的转化植株。对这些抗除草剂植株进行猪α乳清蛋白基因PCR分析,成功筛选到带有猪α乳清蛋白基因并且可以在后代稳定遗传的转基因植物。Western blot蛋白质表达分析,表明猪α乳清蛋白在拟兰芥中成功表达,并且猪仅乳清蛋白被正确加工成天然蛋白。     

南亚实蝇鞣化激素基因的克隆与表达分析

【目的】克隆南亚实蝇Zeugodacus tau鞣化激素基因,分析其分子特征及时空表达模式,为探索其生理功能奠定基础。【方法】利用同源克隆和RACE技术从南亚实蝇刚羽化成虫中克隆鞣化激素基因bursicon-α和bursicon-β的全长cDNA序列,并用邻接法(neighbor-joining method)与其他昆虫同源序列构建系统发育进化树。利用荧光定量PCR技术检测这两个基因在南亚实蝇不同发育阶段(卵、1-3龄幼虫、预蛹、蛹和刚羽化成虫)的表达特性。【结果】克隆获得南亚实蝇鞣化激素基因bursicon-α(GenBank登录号:MH421861)和bursicon-β(GenBank登录号:MH421862)。bursicon-α基因开放阅读框为551 bp,编码183个氨基酸;bursicon-β基因开放阅读框为467 bp,编码156个氨基酸。基于两个鞣化激素基因的氨基酸序列的系统发育树分析显示,南亚实蝇Bursicon-α与Bursicon-β均与瓜实蝇Zeugodacus cucurbitae的同源蛋白亲缘关系最近,且与其他双翅目昆虫的同源蛋白聚为一类,形成独立的分支。荧光定量PCR结果表明,两个基因在南亚实蝇各龄期均有表达,均在第5天蛹和刚羽化成虫翅伸展时期表达量最高。【结论】bursicon-α和bursicon-β基因在南亚实蝇不同发育阶段表达量不同,推测其在南亚实蝇成虫表皮鞣化和翅的形成中发挥着重要作用。本研究为进一步探索鞣化激素在南亚实蝇生长过程中表皮的骨化、翅的重建等方面的功能机制奠定了基础。     

铁皮石斛蔗糖磷酸合成酶基因的克隆与原核表达

应用同源序列克隆法克隆了铁皮石斛蔗糖磷酸合成酶(SPS)基因cDNA全长,并进行了原核表达分析,为进一步研究该基因的时空表达、功能分析及多糖合成机理提供理论依据。结果表明:(1)铁皮石斛SPS基因cDNA全长3 502bp,编码区3 186bp,GenBank登录号JF423929。该基因编码1 061个氨基酸,与文心兰的SPS基因氨基酸序列的一致性最高为93%,与其他科植物SPS基因的氨基酸序列的一致性均高于60%。(2)原核诱导表达结果显示,SPS基因在大肠杆菌中的重组蛋白分子质量约为118.7kD,其表达与序列分析推测的结论一致。(3)生物信息学分析表明,铁皮石斛SPS基因的二级结构包括了螺旋、β-折叠和无规则卷曲,是非跨膜结构的亲水性不稳定蛋白,有2个功能结构域,分别是蔗糖合成功能域及糖基转移功能域。     

小麦ζ-胡萝卜素脱氢酶cDNA全序列的克隆

目的:从普通小麦品种EM12中克隆ζ-胡萝卜素脱氢酶(ζ-carotene desaturase,ZDS)基因的cDNA全长序列.方法:根据已报道的EST序列,应用cDNA末端快速扩增(RACE)技术,对EST两端未知序列进行扩增、克隆和测序.结果:克隆得到cDNA全长序列2 150bp,其ORF序列为1 707bp,预测编码568个氨基酸残基,推测蛋白质分子量62.5kDa,带有一段19aa的信号肽序列.结论:根据同源序列分析,该序列与水稻ZDS蛋白的同源性为97%,与玉米ZDS蛋白的同源性为91%,而且与其他高等植物的ZDS都具有较高的同源性.该基因序列的分离与克隆为进一步开展小麦β-胡萝卜素生物合成机制的研究和利用转基因技术提高小麦β-胡萝卜素含量的研究奠定了基础.     

水稻恶苗病菌(Fusarium fujikuroi)β-微管蛋白基因克隆及与多菌灵抗药性关系

【目的】揭示水稻恶苗病菌(Fusarium fujikuroi)对多菌灵的抗药性与其β-微管蛋白基因的相关性。【方法】结合形态学和TEF-1α基因序列对分离菌株进行鉴定;根据近源种拟轮枝镰孢菌(Fusarium verticillioides)核基因组测序菌株7600的β-微管蛋白核苷酸序列设计引物,采用PCR方法克隆并比对分析了F.fujikuroi对多菌灵不同敏感性表型的5个菌株的β-微管蛋白基因全序列;利用实时定量技术(qRT-PCR)分析了β-微管蛋白基因在上述5个菌株中的表达特性。【结果】F.fujikuroi的β-微管蛋白基因核苷酸序列(GenBank登录号:JQ026022)全长1671 bp,包含4个内含子,编码447个氨基酸残基;2个敏感性菌株和3个抗药性菌株的β-微管蛋白基因核苷酸序列同源性100%;在无药剂处理下该基因在2个敏感性菌株中的表达水平显著高于3个抗药性菌株(p=0.05),且对同一菌株而言,药剂处理能够显著提高β-微管蛋白基因表达水平(p=0.05),但在相同药剂处理条件下,菌株间差异不显著。【结论】F.fujikuroi对多菌灵的抗药性机制与β-微管蛋白无关,有待进一步研究。     

中国新分离碱性耐热芽孢杆菌的木聚糖酶产酶特征

目的：检测由中国新分离碱性耐热芽孢杆菌[1]产生的粗木聚糖酶的酶活。方法：通过DNS法测定粗木聚糖酶的酶活。结果：实验表明,以橡树木聚糖为底物培养的新分离菌株在30-50℃处理2h酶活不丧失。其中,XJU-1菌株在60、70和80℃时粗酶酶活分别丧失是最初酶活的1.54%、19.09%和72.59%;而XJU-80的粗酶酶活分别是3.59%、26.43%和72.59%。两个菌株产生的粗木聚糖酶的最适pH是7.5-8.0。将该粗酶在pH 7.0-9.0（50℃）处理24h后,酶活几乎均降低最初酶活的18%。结论：由XJU-1和XJU-80产生的木聚糖酶是生化领域有用的嗜碱耐热酶。     

中国吐鲁番两株产木聚糖酶的极端耐碱Bacillus halodurans的分类鉴定

通过生理生化实验、16S rDNA序列分析和同源性杂交,将分离到的XJU-1和XJU-80菌种进行了分类鉴定。XJU-1和XJU-80具有较宽的pH生长范围(分别是pH4·5 ~12·6和pH3·8 ~12·6) ,其G C mol%含量分别是40·5mol%和42·2mol%。16S rDNA序列分析和DNA-DNA同源杂交结果表明,XJU-1和XJU-80与Bacillushalodurans C-125和Bacillus halodurans DSM497T具有较高的同源性(99 %) ;两者之间也具有85 %的相关性,但其与Bacillus halodurans C-125和Bacillus halodurans DSM497T分别具有81·3 %和71·5 %的相关性。基于以上结果,将两株分离菌株分类为Bacillus halodurans的两个新品系。     

一株分离于工业污水池的耐碱酵母

目的:从新疆温泉县一个碱性工业污水处理池中分离并鉴定耐碱酵母菌。方法:用稀释平板法分离菌种,通过形态学观察、生理生化特征及26S rDNA D1/D2区基因序列分析鉴定菌种。结果:从水样中分离得到一株耐碱酵母菌,它们能在pH3.5~11.0,12%NaCl,4~45℃生长,经形态观察及生理生化特征鉴定为酵母属,对其26S rDNA 5’端D1/D2区基因序列进行了PCR扩增并测序,GenBank注册号为DQ132884,同源序列分析结果表明该序列与酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)Sb4有99.8%的同源性,因此将其命名为酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)XJU-2,该菌种已保藏于中国微生物菌种保藏委员会普通微生物中心(CGM-CC),保藏号为CGMCC No.2.3095。结论:XJU-2的最高耐碱值可达pH 11.0,而且酸碱耐受范围很大,性能明显优于国内外已报道的酿酒酵母菌种。     

一株碱性淀粉酶产生菌Bacillus flexus XJU-3的分离鉴定及酶学特性分析

[目的]从新疆石河子市一处碱性工业污水(pH11.0)分离﹑鉴定高产碱性淀粉酶菌株,并对其所产酶酶学特性进行研究.[方法]在碱性淀粉酶分离培养基上对所分离菌株进行筛选,分离到一株高产碱性淀粉酶菌株,并将其编号XJU-3.应用生理生化试验,脂肪酸含量,16S rDNA序列以及(G C) mol%含量等方法对菌株进行鉴定,同时对XJU-3所产碱性淀粉酶的生物学特性进行研究.[结果] XJU-3可在pH4.0～12.5的LB培养基上生长,最适生长温度37℃.16S rDNA序列构建的系统进化树表明XJU-3与Bacillus flexus类聚在一起,且序列同源性为99%.该菌产生的淀粉酶最适pH10.0,最适温度40℃,且在pH9.0～13.0内有较高活性和稳定性.Co2 和Mg2 能明显提高酶的活性.[结论] XJU-3被鉴定为Bacillus flexus,由于XJU-3与B. flexus DSM 1320T在尿素水解和优势脂肪酸含量上有差异,且具有宽范围pH耐受性,因此XJU-3被认为是B.flexus的一个新菌株.XJU-3所产的碱性淀粉酶酶学特性良好,具有极大的工业应用潜力.     

Identification of a novel two-peptide lantibiotic, haloduracin, produced by the alkaliphile Bacillus halodurans C-125

Complete genome sequencing of the alkaliphilic bacterium Bacillus halodurans C-125 revealed the presence of several genes homologous to those involved in the production of lantibiotic peptides. Additional bioinformatic analysis identified a total of eleven genes, spanning a 15 kbp region, potentially involved in the production, modification, immunity and transport of a two-peptide lantibiotic. Having established that strain C-125 exhibited antimicrobial activity against a wide range of Gram-positive bacteria, it was demonstrated through peptide purification, MS and site-directed mutagenesis that this activity was indeed attributable to the production of a lantibiotic encoded by these genes. This antimicrobial has been designated haloduracin and represents the first occasion wherein production of two-peptide lantibiotic has been associated with a Bacillus sp. It is also the first example of a lantibiotic of any kind to be produced by an alkaliphilic species.     

Two beta-glycanase genes are clustered in Bacillus polymyxa: molecular cloning, expression, and sequence analysis of genes encoding a xylanase and an endo-beta-(1,3)-(1,4)-glucanase.

Two genes, xynD and gluB, encoding a xylanase and an endo-beta-(1,3)-(1,4)-glucanase (lichenase) from Bacillus polymyxa have been cloned and expressed in Escherichia coli and Bacillus subtilis. A sequenced DNA fragment of 4,466 bp contains both genes, which are separated by 155 bp. The xynD and gluB genes encode proteins of 67.8 kDa (XYND) and 27 kDa (GLUB). Two peptides with molecular masses of 62 and 53 kDa appear in cell extracts of E. coli and culture supernatants of B. subtilis clones containing the xynD gene. Both peptides show xylanase activity in zymogram analysis. The XYND enzyme also shows alpha-L-arabinofuranosidase activity. The XYND peptide and the xylanase XYNZ from Clostridium thermocellum (O. Grépinet, M. C. Chebrou, and P. Béguin, J. Bacteriol. 170:4582-4588, 1988) show 64% homology in a stretch of about 280 amino acids.     

A phylogeny of bacterial RNA nucleotidyltransferases: Bacillus halodurans contains two tRNA nucleotidyltransferases

We have analyzed the distribution of RNA nucleotidyltransferases from the family that includes poly(A) polymerases (PAP) and tRNA nucleotidyltransferases (TNT) in 43 bacterial species. Genes of several bacterial species encode only one member of the nucleotidyltransferase superfamily (NTSF), and if that protein functions as a TNT, those organisms may not contain a poly(A) polymerase I like that of Escherichia coli. The genomes of several of the species examined encode more than one member of the nucleotidyltransferase superfamily. The function of some of those proteins is known, but in most cases no biochemical activity has been assigned to the NTSF. The NTSF protein sequences were used to construct an unrooted phylogenetic tree. To learn more about the function of the NTSFs in species whose genomes encode more than one, we have examined Bacillus halodurans. We have demonstrated that B. halodurans adds poly(A) tails to the 3' ends of RNAs in vivo. We have shown that the genes for both of the NTSFs encoded by the B. halodurans genome are transcribed in vivo. We have cloned, overexpressed, and purified the two NTSFs and have shown that neither functions as poly(A) polymerase in vitro. Rather, the two proteins function as tRNA nucleotidyltransferases, and our data suggest that, like some of the deep branching bacterial species previously studied by others, B. halodurans possesses separate CC- and A-adding tRNA nucleotidyltransferases. These observations raise the interesting question of the identity of the enzyme responsible for RNA polyadenylation in Bacillus.     

Wide-Range Distribution of Insertion Sequences Identified in B. halodurans among Bacilli and a New Transposon Disseminated in Alkaliphilic and Thermophilic Bacilli

All of the insertion sequences (ISs) except for IS663 and agroup II intron identified in the alkaliphilic Bacillus haloduransC-125 genome were also detected in nine other strains of thesame species by PCR and Southern blot analysis. The transposaseof IS653 identified in the genomes of the 10 strains of B. haloduranswas found to have become the most diversified of all ISs identifiedin the genomes of 10 strains. A new IS element designated IS661belonging to the IS1380 family with inverted repeats (IRs) 17bp in length was present within IS658 identified in the genomeof B. halodurans A59. In addition, a new transposon designatedTn3271bh was identified within the IS642 element in the A59genome, which is similar to a transposon identified in thermophilicGeobacillus stearothermophilus T-6. The new transposon, Tn3271bh,generated an 8-bp duplication of the target site sequence andcarries a 21-bp IR. On the other hand, all kinds of ISs exceptfor IS643 and IS658 were distributed in the genome of obligatelyalkaliphilic Bacillus alcalophilus. Three ISs (IS652, IS653,and IS660) and a group II intron (Bh.Int) were widely dispersedin other Bacillus species without a correlation with the phylogeneticplacement based on 16S rDNA sequences.