黄花蒿rbcL基因电子克隆、生物信息学及适应性进化分析

[目的]运用电子克隆的方法获得黄花蒿中rbc L基因,并对该基因进行生物信息学及适应性进化分析,获得氨基酸正选择位点及其空间结构特征。[方法]以短葶飞蓬rbc L基因为种子序列(探针,Genbank登录号为:KF482865.1),对黄花蒿的EST数据库进行搜索,应用相关的生物软件进行拼接、组装,利用PAML程序检测其rbc L基因的适应性进化。[结果]获得一个rbc L基因的c DNA序列重叠群,该重叠群长为1 832bp,包含一个完整的长为1 461bp的开放阅读框,共编码486个氨基酸,且与菊科的其他植物的rbc L基因具有较高的同源性,适应性进化分析在rbc L蛋白上有两个氨基酸正选择位点(249S和449T)。[结论]电子克隆获得的c DNA序列为完整的黄花蒿rbc L基因全长c DNA,黄花蒿对生境的适应可能与rbc L蛋白大亚基正选择位点空间结构有关。     

西伯利亚蓼钙调蛋白基因的克隆及其在盐胁迫下的表达

已从西伯利亚蓼叶中cDNA文库中获得的钙调蛋白EST序列,采用cDNA末端快速扩增（RACE）技术克隆了具有完整编码区的钙调蛋白基因的cDNA序列（GenBank登录号GQ988382）,命名为PsCaM。该基因全长615bp,编码区为450bp,编码149个氨基酸,5＇非翻译区为63bp,3＇非翻译区为102bp。同源性分析表明,该蛋白与其他植物钙调蛋白高度保守,氨基酸同源性高达98%。用实时荧光定量PCR研究3%NaHCO3胁迫下西伯利亚蓼基因表达的结果显示,自然条件下,该基因在叶中表达量最高,地下茎次之,茎中最低;盐胁迫下CaM在西伯利亚蓼的地下茎、茎和叶中均有表达,表达模式不同。     

干旱胁迫下白沙蒿LEA基因的表达及序列分析

[目的]确定白沙蒿在干旱胁迫下起调节作用的LEA蛋白家族及其生物信息学特征。[方法]对在正常生长、中度胁迫和重度胁迫下的白沙蒿进行转录组测序,获得其LEA表达的差异性,对其中显著上调表达的基因进行序列分析。[结果]与多数报道的物种不同,白沙蒿在干旱胁迫时起调控作用的是第5家族LEA5蛋白。白沙蒿LEA的开放阅读框(ORF)全长264 bp,编码87个氨基酸。LEA5蛋白的分子量为9 406.74 Da,等电点为9.75,其序列与黄花蒿同源性最高(64%)。LEA蛋白为亲水性蛋白,定位于线粒体(73.9%),二级结构以无规则卷曲(59.77%)和α-螺旋(37.93%)为主,无信号肽和跨膜结构。[结论]白沙蒿在干旱胁迫下,LEA5参与了抗旱的调控,该基因的生物信息学特征分析为深入了解白沙蒿及蒿属其它固沙植物的抗旱机制提供一定的理论基础。     

黄瓜胞质6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因克隆及序列分析

根据6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶(6-phosphogluconate dehydrogenase,6PGDH)基因的保守氨基酸序列设计简并引物,应用RT-PCR技术从黄瓜栽培种品种'北京截头'(Cucumis sativus 'Beijingjietou')叶片中获得了640 bp的特异片段,以该序列在EST数据库进行同源检索筛选,发现甜瓜EST序列AM715537.2与之高度一致,据此设计引物经RT-PCR扩增、分子克隆和序列拼接,获得了黄瓜6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因全长序列,命名为Cs6PGDH(GenBank登录号FJ610345).序列分析表明,该基因全长1 829 bp,其中开放读码框(ORF)长1 488 bp编码495个氨基酸组成的多肽,编码区内无内含子存在,5'、3'端非翻译区长度各为70 bp和271 bp.Blast同源性分析显示该基因编码的氨基酸序列与拟南芥、大豆、水稻、玉米、菠菜等物种6PGDH 基因有74%以上的一致性.由于与其他物种胞质6PGDH相类似氨基酸N端都缺少长度约为40aa的转运肽,推断Cs6PGDH为黄瓜胞质6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因.     

西伯利亚蓼rd22基因的克隆与序列分析

以3% NaHCO₃溶液胁迫处理48 h的西伯利亚蓼为试材,利用RACE技术,从其茎部组织克隆了脱水应答蛋白RD22的全长cDNA序列。测序后的结果分析表明,该cDNA序列全长为1 302 bp,5′非翻译区为59 bp,3′非翻译区为25 bp,开放读码框为1 218 bp,编码405个氨基酸。在氨基酸序列的C端含有一个比较保守的BURP结构域,N端含有5个重复序列THV-VGKGGV-V。信号肽检测证明该蛋白为分泌性蛋白,前21个氨基酸区域为信号肽结构。其推演的氨基酸序列与葡萄的同源性最高,达到60%。该基因已在GenBank上注册,基因序列登录号为DQ836050。     

甜菜夜蛾泛素延伸蛋白基因cDNA的3′RACE-PCR扩增及其克隆和表达

根据已知的草地夜蛾Spodoptera frugiperda的泛素延伸基因 5'端核苷酸序列设计引物,应用3'RACE-PCR技术,从甜菜夜蛾S. exigua脂肪体组织总RNA中反转录扩增泛素基因的cDNA片段。扩增得到的片段全长513 bp,3'末端有123 bp的非翻译区,翻译区编码一个长为129个氨基酸残基的蛋白质,预测分子量为14.8 kD。同源分析表明,此cDNA序列为ubiquitin-53aa extension protein(ubi-53) 基因,在泛素蛋白后融合了一个核糖体L40蛋白（ribosomal L40 protein）。用MagAlign和Genedoc软件对cDNA编码的氨基酸序列进行了同源性分析,结果表明： 甜菜夜蛾的ubi-53基因与真核生物家蚕Bombyx mori、草地夜蛾、果蝇Drosophila melanogaster和人Homo sapienes泛素的同源性分别为96.9%、98.5%、95.3%和93.0%,与甜菜夜蛾核型多角体病毒(SeNPV)泛素的同源性为78.8%,说明真核生物的泛素基因与核型多角体病毒的泛素基因可能存在不同的分子进化途径。将甜菜夜蛾的ubI-53基因克隆到原核表达载体pET-28a上,转化至BL21（DE3）中,用IPTG进行诱导表达,用异源泛素单克隆抗体进行Western blot检测,证明原核表达蛋白是目的蛋白。     

苦荞4-香豆酸辅酶A连接酶基因(Ft4CL)的克隆及序列分析

以苦荞栽培种‘西荞2号’为材料,利用同源克隆和RT-PCR技术获得Ft4CL保守片段,采用RACE技术获得Ft4CL基因的3'末端及5'末端序列,并进一步采用生物信息学方法进行序列分析。结果表明:从苦荞花蕾总RNA中获得一条苦荞麦(Fagopyrum tatarium)4-香豆酸辅酶A连接酶基因(4-coumarate:Coa ligase,Ft4CL)的cDNA全长序列。生物息学分析结果显示,Ft4CL基因ORF全长1 602 bp,可编码553个氨基酸,理论标准分子质量为58.02kDa,等电点(pI)为5.23。该研究首次从苦荞中获得Ft4CL基因的cDNA全长序列,该基因具有植物4CL同源基因的典型特征,推导的氨基酸序列具有4CL的所有活性位点并归属于黄酮代谢支路。该研究结果可为深入研究苦荞黄酮代谢途径奠定基础,为采用代谢工程技术提高苦荞黄酮含量提供候选靶基因。     

草鱼AMBP基因cDNA的克隆与序列分析

α1-微球蛋白和Bikunin是由同一基因翻译表达出的两种功能不相关联的血浆蛋白。本文通过快速扩增cDNA末端的方法,首次从草鱼肝脏组织克隆了α1-微球蛋白和Bikunin前体蛋白(α1-microglobulin/Bulinin precursor, AMBP）基因全长cDNA。其cDNA全长1230bp,包含5′非翻译区23 bp,3′非翻译区160 bp和开放读码框1047 bp。开放读码框编码348个氨基酸,包含182个氨基酸的α1-微球蛋白和145个氨基酸的Bikunin。草鱼AMBP与其他物种的氨基酸序列分析结果表明,它们具有较高的同源性(44.7%－84.4%),其中草鱼与斑马鱼同源性最高(84.4%)。结果表明AMBP序列结构和α1-微球蛋白与Bikunin共翻译表达特点在动物机体中具有着重要的生理意义。     

西伯利亚蓼硫堇基因的克隆和序列分析

根据西伯利亚蓼抑制消减文库(SSH)中获得的硫堇(THI)基因的部分序列,应用RACE技术克隆了具有PolyA的全长cDNA序列。基因全长789bp,5'非翻译区90bp,3'非翻译区276bp,开放阅读框编码140个氨基酸。序列分析表明,该编码蛋白与大多数植物THI蛋白前体高度相似,N端具24个氨基酸的信号肽,中间46个氨基酸为成熟THI部分,C端的70个氨基酸为酸性多肽部分。西伯利亚蓼THI蛋白与丹参等双子叶植物THI蛋白有较高的同源性,具保守的植物THI标签序列C-C-X(5)-R-X(2)-[FY]-X(2)-C。此成熟THI蛋白带正电荷,偏碱性,推定可能具有抗病原微生物活性,为一种新的植物THI蛋白,GenBank登录号为DQ981482。     

球根白丝膜菌γ-actin基因的克隆及表达分析

根据真菌肌动蛋白(actin)基因保守区序列设计引物,用简并PCR法和RACE技术分离得到球根白丝膜菌(Leucocortinarius bulbiger)γ-肌动蛋白基因(Lb-act)的全长cDNA序列。该序列全长为1 357 bp,包含一个1 137 bp的开放阅读框(ORF),编码378个氨基酸,5'端非翻译区(5'UTR)92 bp,3'UTR长度128 bp。Port Param软件在线分析结果表明,该cDNA所编码的蛋白质理论等电点为5.12,相对分子质量为95.022 kD,具有真菌γ-actin基因3个保守特征序列。Blast同源性检索结果表明,Lb-act氨基酸序列与担子菌肌动蛋白序列有较高的相似性,其与双色蜡蘑的肌动蛋白氨基酸序列的亲缘关系最近。Lb-act基因在不同碳源及磷水平培养条件下表达量基本一致,验证了该基因作为分子内标的可靠性。     

柠条锦鸡儿CkP5CS基因克隆及表达特性分析

旨在克隆柠条锦鸡儿Δ~1-吡咯啉-5-羧酸合成酶基因(P5CS)的全长cDNA序列,研究其组织表达特异性,分析CkP5CS基因在低温、高盐和PEG处理下的表达情况,以阐明CkP5CS基因在柠条锦鸡儿中的生物学功能。利用RACE技术克隆P5CS基因cDNA序列,并对其全长基因进行生物信息学分析;构建系统发育树,研究其与相似序列的同源性;利用实时荧光定量PCR方法,分析CkP5CS基因的组织表达特异性以及在低温、高盐和渗透胁迫下的表达情况。结果显示,克隆得到柠条锦鸡儿P5CS基因全长c DNA序列,命名为CkP5CS,全长2 604 bp,包括5'非翻译区(5'-UTR)102 bp,3'非翻译区(3'-UTR)363 bp,开放阅读框2 139 bp,能编码712个氨基酸,预测蛋白质分子量为76.8 kD,理论等电点为8.6,二级结构主要包括α-螺旋、延伸链和无规则卷曲。多序列比对和系统进化分析表明,柠条锦鸡儿P5CS与白刺花SdP5CS、大豆GmP5CS、豇豆VuP5CS同源性较高,分别为85.1%、84.2%和82.6%。实时荧光定量PCR结果显示,CkP5CS在柠条锦鸡儿的根、茎和叶中均有表达,没有组织特异性;同时,该基因的表达受低温、高盐和渗透胁迫的诱导。克隆得到柠条锦鸡儿CkP5CS基因,其在柠条锦鸡儿适应低温、高盐和渗透胁迫过程中发挥作用。     

牛Irak-1基因的电子克隆及生物信息学分析

电子克隆提供了一种利用基因组数据库克隆新基因全长cDNA序列的策略。利用小鼠Irak-1基因编码序列(NM_008363)为种子序列进行电子克隆获得了牛Irak-1基因完整编码序列。然后,用生物信息学方法分析了该基因的结构,微卫星位点,密码子偏性和氨基酸的同源性等。结果表明:该基因cDNA全长2 645bp,无内含子,最大开放阅读框2 157bp,编码718个氨基酸,与小鼠的同源性为77%。     

干旱胁迫下白沙蒿P5CS的生物信息学分析

[目的]确定白沙蒿在干旱胁迫下起渗透调节作用的脯氨酸合成基因P5CS的生物信息学特征。[方法]对白沙蒿进行田间最大持水量的70%、40%及30%的干旱胁迫处理,再对其进行转录组测序获得不同胁迫处理下的差异表达基因,并筛选显著上调表达的P5CS,对其进行序列分析。[结果]P5CS对白沙蒿的抗旱性起调控作用,该基因序列全长为3 061 bp,包含长为2 145 bp的一个完整的开放阅读框(ORF),共编码714个氨基酸。等电点为6. 12、分子式为C3403H5539N965O1042S16、分子质量为77 157. 21 k Da,为亲水性蛋白,其序列同源性与黄花蒿最高,为93%。二级结构组成中α螺旋占的比例最高(40. 62%),无跨膜结构,主要分布在细胞质中。[结论]在干旱胁迫下,白沙蒿脯氨酸合成基因P5CS通过显著上调表达,参与了白沙蒿的抗旱调控。     

西伯利亚蓼谷氨酰胺合成酶基因的克隆及碱性盐胁迫下的表达

根据西伯利亚蓼(Polygonum sibiricum Laxm.)地下茎抑制消减文库(SSH)中获得的谷氨酰胺合成酶基因(Glutamin synthetase,GS)EST序列,应用RACE技术克隆了具有Poly A的全长cDNA序列,以下简称为PsGS基因。该序列全长1 273 bp,其5'非翻译区178 bp,3'非翻译区24 bp,开放阅读框编码356个氨基酸残基;根据与其他植物谷氨酰胺合成酶的氨基酸序列的比对以及系统进化分析的结果,确定此基因为谷氨酰胺合成酶基因家族成员;经过SignalP3.0预测该蛋白没有信号肽,无切割位点,为非分泌蛋白。经过ProtParam计算该蛋白的理论等电点为5.55,分子量为39.2 kD,不稳定系数为43.82%,为非稳定蛋白。实时定量PCR分析表明,PsGS在西伯利亚蓼叶、茎、地下茎中均有表达。在3%NaHCO3诱导下,该基因在叶和茎中表达升高,在地下茎中表达受到抑制,推测该基因在抵御碱性盐迫时具有重要作用。     

海南龙血树WD40转录因子基因DcWD40-1的克隆和表达分析

海南龙血树是国产血竭的主要基源植物,其血竭主要化学成分为类黄酮化合物。为进一步了解DcWD40-1在类黄酮生物合成中的潜在功能和作用机制,该研究根据海南龙血树转录组数据,利用RT-PCR技术在海南龙血树中克隆了一个WD40基因DcWD40-1,该基因全长1 550 bp,包含一个1 353 bp的开放阅读框,编码450个氨基酸,蛋白质分子量50.77 kD,理论等电点5.71。生物信息学分析显示,DcWD40-1属于WD40蛋白家族成员,具有5个保守的WD40结构域,和其他植物WD40蛋白同源性高,保守性强。利用Genome Walking方法分离了1 503 bp的DcWD40-1启动子序列,该区域具有典型真核生物启动子结构特征,并含有多个应答激素和胁迫的响应元件。表达分析显示,血竭诱导剂能够诱导Dc WD40-1的表达,DcWD40-1的变化与血竭形成及类黄酮积累正相关。此外,DcWD40-1也能对茉莉酸甲酯、细胞分裂素、油菜素内酯和UV-B处理做出积极响应。     

巴西橡胶树磷脂酰肌醇转移蛋白cDNA的克隆及其序列分析

本文从巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)差减cDNA文库中筛选到一个与磷脂酰肌醇转移蛋白(phos-phatidylinositol transfer protein)同源性较高的基因片段,并根据该基因片段序列信息,设计特异性引物,采用cDNA末端快速扩增技术RACE(rapid amplification of cDNA ends)进行差异片段的5'和3'端的扩增,并获得长度为1081bp的全长cDNA克隆R291(GenBank登陆号:AY589690)。序列分析表明,该基因包含702bp的开放阅读框,编码234个氨基酸,推测其蛋白质的分子量为26.8kD,等电点为6.51,有一个的跨膜螺旋区(氨基酸位点为83～103)。R291基因含有一个脂质结合保守区(Sec14p-like lipid-binding domain),具有CRAL-TRIO脂质结合结构域,推测该基因是一个磷脂酰肌醇转移蛋白基因。该基因的克隆将为橡胶树磷脂酰肌醇代谢的研究奠定了基础,将有助于进一步了解磷脂酰肌醇代谢与胶乳再生之间的关系。     

马氏珠母贝TRA F7基因cDNA的克隆及表达分析

肿瘤坏死因子受体相关因子7(TRA F7)属于TRAFs家族,参与多种免疫炎症反应。为了研究马氏珠母贝TRAF7(PmTRA F7)的生物学功能,本研究利用cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆获得PmTRA F7基因cDNA的全长序列并对其序列特征进行分析;同时利用荧光定量PCR(RT-PCR)技术检测了马氏珠母贝不同组织中PmTRA F7基因mRNA的表达。结果显示,PmTRA F7基因cDNA全长2246bp,开放阅读框(ORF)1809bp,编码602个氨基酸,5'非翻译区(5'UTR)长211bp,3'非翻译区(3'UTR)长226bp,预测分子量约为67.50kD,理论等电点为6.56。多序列比对结果发现软体动物间TRA F7具有高保守性。软件分析结果显示PmTRA F7的氨基酸序列具有典型的RING结构、锌指结构和7个重复的WD40序列。荧光定量数据分析表明,PmTRA F7基因在全组织中均有表达,在肝胰腺中表达量最高,外套膜和鳃中表达量也较高。     

马铃薯α-淀粉酶基因的克隆及生物信息学分析(英文)

本研究利用RT-PCR从马铃薯(Solanum tuberosum)茎段总RNA中扩增、克隆了一cDNA分子。该cDNA分子含有一长为1224bp的开放读框,可编码一含407个氨基酸残基的多肽、理论分子量为46.40kD、可能为亲水性的胞外酶。因其氨基酸序列同源于α-淀粉酶,故将该基因命名为amyA1(NCBI收录号:GQ406048.1)。采用半定量RT-PCR方法检测了amyA1基因在马铃薯茎、叶等不同组织中的表达强度,表明在茎组织中的表达丰度略高。利用生物信息学软件分析了amyA1密码子的偏好性,以期为选择适宜的表达系统提供依据;同时对amyA1的理化性质、细胞内定位、保守结构及高级结构进行了预测。基于NCBI数据库中有物种代表性的29种α-淀粉酶基因序列构建了基因进化树。与NCBI收录的马铃薯α-淀粉酶基因(NCBI收录号:M79328.1)的核苷酸及氨基酸序列同源性达98%。第20至第348范围内的氨基酸残基含有与淀粉酶13家族及亚家族相似的催化活性域(PF00128、SM00624),第349至第407范围内的氨基酸残基含有α-淀粉酶C-末端β折叠区域(PF07821)。蛋白质结构预测表明氨基酸残基序列有维持淀粉酶活性的(β/α)8桶状结构以及其它几个功能域结构。所构建的基因进化树表明,2个马铃薯α-淀粉酶基因与木薯、苹果的序列同源性较高,与菜豆的次之,与水稻、大麦和玉米等单子叶植物的序列同源性较低。     

鳜鱼CRP cDNA和斜带石斑鱼AAT cDNA的克隆与序列分析

采用RT-PCR及RACE法分别克隆得到鳜鱼(Siniperca chuatsi)C-反应蛋白(C-reactive protein,CRP)cDNA全序列和斜带石斑鱼(Epinephelus coioides)α1-抗胰蛋白酶(α1-antitrypsin,AAT)cDNA全序列.鳜鱼CRP基因cDNA全长为914 bp,其中5'非翻译区(5'-UTR)为49 bp,3'非翻译区(3'-UTR)为199 bp,开放阅读框(ORF)为666 bp,编码222个氨基酸.序列同源性分析发现,推测的鳜鱼CRP氨基酸序列与小鼠(Mus musculus)、人类(Homo sapiens)、大鼠(Rattus,norvegicus)、非洲蟾蜍(Xenopus tropicalis)和中国鲎(Tachypleus tridentatus)的CRP氨基酸同源性分别为33.2%、32.4%、31.5%、24.9%和22.4%.斜带石斑鱼肝脏ATT基因cDNA全序列长1 785 bp,其中,5'-UTR为13 bp,3'-UTR为530 bp,ORF为1 242 bp,编码414个氨基酸.序列同源性分析发现,推测的斜带石斑鱼AAT氨基酸序列与斑马鱼(Danio rerio)、非洲爪蟾(X.laevis)、楔齿蜥(Sphenodon punctatus)、大鼠、人类、狒狒(Papio papio)和小鼠的AAT氨基酸序列同源性分别为59.2%、40%、38.6%、38.5%、37.7%、37%和36%.鳜鱼CRP基因和斜带石斑鱼AAT基因cDNA全序列的获得为其疾病相关分子机理研究奠定了基础,对今后进一步进行种苗育苗的研发,并以此为依据提高其人工育苗仔鱼成活率有重要意义.     

芜菁花叶病毒的3’末端序列克隆与CP基因序列分析

目的:克隆芜菁花叶病毒(Turnip mosaic virus,TuMV)的3'末端序列,并进行CP基因序列分析.方法:以TuMV杭州榨菜分离物(TuMv-HZZC)接种病叶为材料,利用病毒粒子吸附法制备病毒RNA模板,经RT-PCR扩增获得了TuMV-HZZC 3'末端序列,将其克隆到PMD 18-T质粒上进行序列分析.结果:TuMV-HZZC分离物3'末端序列包括部分的Nib基因、完整的TuMVCP基因和3'-UTR,CP基因为864bp,分别编码288个氨基酸,3'-UTR序列(不包括PolyA尾巴)为213bp.经过与其他TuMV分离物的CP基因核苷酸和氨基酸比较,同源性分别达到88.0%～97.6%和91.0%-96.5%.结论:TuMV的系统进化具有典型的地域和寄主关联性.