棉铃虫酚氧化酶原基因的克隆、序列分析和组织表达

利用RT-PCR和RACE方法,获得了棉铃虫Helicoverpa armigera酚氧化酶原(prophenoloxidase,PPO)基因一个亚型cDNA的完整序列。该序列全长2 405 bp,含有一个2 097 bp的开放阅读框,编码一个由698个氨基酸残基组成的蛋白质。推导的氨基酸序列与其他鳞翅目昆虫PPO2基因相应氨基酸序列有较高的同源性(76％～80％),同时该序列具有铜离子结合位点等PPO基因所具有的典型特征。组织特异性表达分析表明,该基因在棉铃虫血细胞、体壁和中肠中均有表达。     

棉铃虫HaKettin1基因的全长cDNA克隆、序列分析和表达谱

【目的】为了克隆棉铃虫Helicoverpa armigera编码肌肉蛋白Kettin基因的全长cDNA序列以及鉴定该基因在棉铃虫发育周期内的表达模式。【方法】利用兼并引物,通过分段RT-PCR和5′-和3′-RACE的方法克隆全长cDNA序列。利用半定量RT-PCR进行表达谱分析。【结果】编码棉铃虫Kettin蛋白的基因HaKettin1全长cDNA序列为13 805 bp,包含一个13 365 bp的开放阅读框,编码4 454个氨基酸,蛋白分子量约为504.3 kD。组织表达结果显示HaKettin1基因在棉铃虫的整个生育周期都有表达,幼虫期的表达尤为显著。【结论】HaKettin1与家蚕的Kettin蛋白具有90％的同源性,表明鳞翅目昆虫的Kettin蛋白之间具有很高的保守性。表达谱结果显示HaKettin1基因在棉铃虫的整个发育过程中都发挥重要作用。     

棉铃虫触角羧酸酯酶HaCXE6基因的克隆、序列分析与mRNA表达

为研究羧酸酯酶(carboxylesterase,COE)在棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)触角中的生理功能,采用RT-PCR、RACE方法从棉铃虫雄蛾触角中克隆得到一条COE基因全长序列(GenBank No.JX306730),命名为HaCXE6。HaCXE6基因读码框1 623 bp,编码540个氨基酸,预测蛋白质分子量61.02 ku,等电点8.06。氨基酸序列比对分析表明,HaCXE6与海灰翅夜蛾Spodoptera littoralis触角羧酸酯酶CXE6一致性最高,为68%;棉铃虫不同功能羧酸酯酶聚类分析显示HaCXE6与气味降解酶CCE006a最相近。与其它昆虫触角羧酸酯酶多序列比对分析发现,HaCXE6具有酯酶活性必须的催化残基Ser199,Glu323,His434,也保持着α/β-酯酶家族的特征基序Gly-xSer-x-Gly。不同组织和发育时期该基因荧光定量PCR分析结果表明,HaCXE6在雌、雄蛾各个部位均有表达,雌蛾腹部与雄蛾足中表达量最高;卵至成虫各个时期均有表达,蛹中表达量最高。     

家蚕基质金属蛋白酶基因Bm-MMP的克隆、序列分析及表达研究

基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases, MMPs）家族是一类蛋白水解酶, 能够降解基底膜和细胞外基质中大部分蛋白质。为了研究MMPs对家蚕Bombyx mori基本生理功能的影响, 本文利用RACE和RT-PCR方法, 首次从家蚕蛹中克隆了一个MMP基因的全长cDNA, 命名为Bm-MMP。序列分析表明, Bm-MMP的mRNA存在两个选择性剪切变体, 分别命名为Bm-MMP-V1和Bm-MMP-V2。其中Bm-MMP-V1 cDNA全长为2 257 bp, 包含一个1 686 bp的开放阅读框, 编码561个氨基酸, 预测蛋白质分子量约为62.3 kD; Bm-MMP-V2 cDNA全长为2 188 bp。同源性分析表明, Bm-MMP-V1和Bm-MMP-V2的氨基酸序列与蜡螟Galleria mellonella的Gm1-MMP的氨基酸序列同源性最高, 均为88.8%;与黑腹果蝇Drosophila melanogaster的Dm1-MMP的氨基酸序列同源性, 分别为61.2%和64.3%。将Bm-MMP-V1的编码区连接到表达载体pET28a(+)上, 并在大肠杆菌BL21中进行原核表达, SDS-PAGE和Western blot分析结果表明, 带有6×His标签的融合蛋白被成功表达。半定量RT-PCR分析表明, Bm-MMP-V1和Bm-MMP-V2在4龄眠蚕、熟蚕、吐丝后36及48 h、预蛹中的表达量比5龄中食期与化蛹后的表达量高, 推测该基因与家蚕幼虫蜕皮变态有关;LPS诱导5龄3 d的幼虫, 其Bm-MMP-V1和Bm-MMP-V2在血液中的表达量升高, 推测Bm-MMP可能与免疫相关。本研究为进一步研究Bm-MMP在家蚕体内的作用机制奠定了基础。     

棉花生长素应答因子克隆和序列分析

通过电子克隆和RACE相结合的方法,从陆地棉中克隆到一个新ARF基因。序列分析表明,该基因序列全长为2393其中包括87bp的5′非编码区(5′UTR),1941bp的蛋白质编码区,终止密码子TAA和362bp的3′非编码区。该基因可编码647个氨基酸的蛋白质,分子量为71.9kD,等电点(PI)为8.2。该基因含有一个与拟南芥中ARF基因相似的B3结构域和一个Auxin_resp结合位点,表明该基因与拟南芥ARF基因有很高的同源性,推测具有相似或相同的功能。     

军曹鱼MHC-Ⅱβ基因全长cDNA的克隆与组织表达分析

采用同源克隆和末端快速扩增(RACE)的方法,得到1161bp的军曹鱼(Rachycentron canadum)MHC-Ⅱβ全长cDNA片段。该序列包括20bp的5′末端非编码区(UTR),394bp的3′UTR及747bp的开放阅读框(ORF),编码248个氨基酸,预测其蛋白质分子量约为27.99ku,等电点为6.21。通过构建MHC-Ⅱβ氨基酸序列的系统进化树,并进行氨基酸相似性比对,结果表明,军曹鱼和已知鱼类、鼠(Musmusculus)、鸡(Gallus gallus)及人类(Homo sapiens)MHC-Ⅱβ氨基酸的同源性在28.5%～77.5%之间。所推测的蛋白序列具有一些重要的特征,包括:前导肽、β1、β2和CP/TM/CYT区,保守的半胱氨酸等。Real-time PCR检测结果显示,MHC-Ⅱβ基因在正常军曹鱼组织中均表达,但表达量在各个组织中不同,其中,头肾表达较强,鳃、脾、肠表达程度中等,在心、脑、肌肉中表达较弱。     

麦长管蚜羧酸酯酶基因cDNA片段克隆及吡虫啉胁迫对其表达的影响

羧酸酯酶在昆虫对杀虫剂的解毒代谢过程中发挥重要作用,本研究旨在分析吡虫啉胁迫对麦长管蚜羧酸酯酶基因表达的影响。采用同源克隆方法克隆麦长管蚜羧酸酯酶基因cDNA片段,实时荧光定量PCR技术检测羧酸酯酶基因在不同吡虫啉剂量下的表达量变化。扩增所得麦长管蚜羧酸酯酶基因cDNA片段大小为392 bp,命名为SaEST 3(GenBank登录号KY 441614),该片段编码130个氨基酸残基,分子量14 kD,等电点4.93。序列同源性比对及生物信息学分析表明SaEST3推导的氨基酸序列与豌豆长管蚜、麦双尾蚜、夹竹桃蚜、桃蚜的羧酸酯酶氨基酸序列相似性较高,分别为94%、85%、80%和80%。实时荧光定量PCR结果显示,不同吡虫啉处理剂量下,SaEST3 m RNA的相对表达量均上调。克隆得到的基因片段为麦长管蚜羧酸酯酶基因片段,吡虫啉对麦长管蚜羧酸酯酶基因SaEST3表达有一定的影响。     

虾夷扇贝铜锌超氧化物歧化酶基因的克隆与转录表达特性分析

利用RACE和克隆等方法得到了虾夷扇贝铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)基因全长cDNA序列,该序列全长1 064 bp,5′和3′非编码区(UTR)分别为61 bp和541 bp,开放阅读框(ORF)462 bp,编码153个氨基酸和一个终止密码子.分析发现,此氨基酸序列含有形成二硫键的两个半胱氨酸残基以及4个铜结合位点、4个锌结合位点,与已知的Cu/Zn-SOD结构相似,与其它物种同源性较高.进行虾夷扇贝组织分布及发育过程中不同时期的实时荧光定量监测,发现鳃中Cu/Zn-SOD基因mRNA相对表达量最高,肾次之,血淋巴中最低;不同发育阶段Cu/Zn-SOD表达量变化明显,其中受精卵和早期D形幼体两个时期表达量相对较高.     

斜纹夜蛾羧酸酯酶基因的克隆、序列分析及表达水平

为了明确斜纹夜蛾Spodoptera litura对溴氰菊酯产生抗性的分子机理, 本研究利用RT-PCR技术和RACE方法获得了1个斜纹夜蛾羧酸酯酶基因的全长cDNA序列, 命名为Slest2。序列分析表明, 该cDNA全长1 796 bp（GenBank 登录号: DQ445461）, 5′和3′UTR区分别长63和119 bp,开放阅读框编码一个由537个氨基酸残基组成的羧酸酯酶蛋白。通过对氨基酸同源性分析表明, 该羧酸酯酶与其他物种的酯酶均具有很高的氨基酸相似性,并具有多个在不同酯酶蛋白家族中均保守的区域。采用实时定量PCR技术比较了Slest2在斜纹夜蛾抗、感品系中的表达水平。当以cDNA为模板检测mRNA转录水平时发现, Slest2在抗性品系中的转录水平是敏感品系的46.85倍; 以基因组DNA为模板检测Slest2基因的拷贝数时发现, Slest2在抗、感性品系中的拷贝数无显著差异（前者为后者的1.16倍）。这些结果表明, 抗性与敏感品系具有相似的Slest2基因拷贝数, 但它们在抗性品系中的转录水平显著升高。由此推测Slest2基因的转录水平升高与斜纹夜蛾对溴氰菊酯的抗药性密切相关。     

斑节对虾金属硫蛋白基因cDNA克隆与表达分析

采用RACE-PCR方法从斑节对虾(Penaeus monodon)总RNA反转录产物中获得了502 bp的金属硫蛋白(Pm-MT)基因cDNA序列。该序列包含69 bp 的5非编码区(UTR)和256 bp 的3非编码区(UTR)以及177 bp的开放阅读框(ORF), 可编码58个氨基酸。在其编码的氨基酸序列中半胱氨酸含量丰富, 不含芳香族氨基酸, 存在有无脊椎动物金属硫蛋白的特征序列CKCXXXCXCX, 预测的分子量约为6.05 kD, 理论等电点7.75。序列比对分析表明Pm-MT与北美淡水蟹(Pacifastacus leniusculus)的相似性高达91.4%, 与美国龙虾(Homarus americanus)的同源性最高为84.5%。实时定量PCR显示在所检测组织中, Pm-MT的mRNA在卵巢的表达量最高, 其次为胃、肠、心脏、脑和肝胰腺; Pm-MT的mRNA在斑节对虾6个不同发育期的卵巢中的表达量都很高, 其中在Ⅱ期卵巢中的表达量最高。实验所得结果以期为Pm-MT进一步在卵巢发育的功能研究提供基础材料。       

烟夜蛾性信息素结合蛋白2(PBP2)基因的克隆、序列分析与时空表达

性信息素结合蛋白（pheromone binding proteins, PBPs）在昆虫雌雄间信息交流中起着重要作用。 本研究利用RT-PCR和RACE方法, 从烟夜蛾Helicoverpa assulta (Guenée)雄虫触角中克隆了性信息素结合蛋白2基因的开放阅读框及3′末端序列, 该基因被命名为HassPBP2(GenBank登录号为EU316186)。克隆和测序结果表明, HassPBP2开放阅读框全长450 bp, 编码149个氨基酸残基, 推测编码蛋白的分子量为16.9 kD, 等电点为5.56。HassPBP2基因结构分析表明, 该基因由3个外显子和2个内含子组成, 内含子的长度分别为90和261 bp。氨基酸序列联配分析表明, 此序列具有气味结合蛋白的典型特征, 与其他鳞翅目昆虫PBPs的一致性在34%~91%之间, 其中与棉铃虫Helicoverpa armigera PBP2和烟芽夜蛾Heliothis virescens PBP2的序列一致性高达91%。时间表达和组织表达分析显示, HassPBP2在卵期、幼虫期和蛹早期不表达, 在蛹中期开始表达, 并一直持续到成虫中期, 且只在雌、雄成虫触角中表达。     

谢氏宽漠王β-actin基因cDNA克隆、序列分析及表达量检测

β-actin是actin家族的一员,在维持细胞结构、运动和分裂等细胞生理活动方面发挥着重要作用,是基因定量实验中最常用的内参之一。本实验采用同源克隆和RACE技术扩增得到谢氏宽漠王Mantichorula semenowi β-actin基因。序列分析结果表明,该基因cDNA全长1 372 bp,开放阅读框长1 131 bp,编码376个氨基酸,5′和3′末端非翻译区域(UTR)分别为66 bp和175 bp;该序列与其他动物β-actin基因核苷酸序列具有96%～99%高度同源性。β-actin表达量检测结果显示热激后不同恢复时间其表达量无明显变化,且与未经热激处理的对照相比无显著差异。表明β-actin是研究受外界环境胁迫作用下昆虫体内不同基因表达水平的可靠内参基因。     

棉铃虫幼虫中肠类胰蛋白酶基因的克隆及在大肠杆菌中的表达

根据昆虫类胰蛋白酶序列的保守性设计了一对引物,以棉铃虫（Helicoverpa armigera)幼虫中肠总RNA反转录出cDNA第一链作为模板,利用RT－PCR,分离出了一种棉铃虫类胰蛋白酶（HaT)基因的cDNA序列。分析表明该cDNA序列的开放阅读框为696bp,编码一个由231个氨基酸残基组成的多肽,推测的氨基酸序列具有His57,Asp102,Ser192组成的电荷中继网,决定胰蛋白酶底物专一性的Asp189,底物结合部位的Gly216和Gly226残基,及其它胰蛋白酶结构上的保守区域。氨基酸序列同源性比较表明：HaT同其它鳞翅目昆虫类胰蛋白酶有较高的同源性,同源性在44％－79％之间。为研究棉铃虫类胰蛋白酶基因（hat)编码产物的活性,将其插入原核表达载体pGEX4T-3和pET23b中,并在大肠杆菌中进行了诱导表达,结果表明,GST－HaT融合蛋白在大肠杆菌中进行了特异表达,非融合形式的表达产物HaT具有胰蛋白酶催化活性。     

朱砂叶螨HSP90基因克隆及原核表达

采用RT-PCR及RACE技术克隆朱砂叶螨Tetranychus cinnabarinus的热激蛋白90(HSP90)基因, 并进行序列分析, 得到一条长2 595 bp的cDNA序列, 该序列开放阅读框（open reading frame, ORF）为2 169 bp, 编码722个氨基酸, 分子量约为83.45 kDa, 理论等电点为4.81, 3′非编码区（untranslated region, UTR）为249 bp, 5′UTR为177 bp。通过Antheprot分析发现5个HSP90家族的签名序列及胞质HSP90特征序列MEEVD。同源性分析表明, 朱砂叶螨HSP90编码区核苷酸序列和其他已知的HSP90, 尤其是节肢动物昆虫的HSP90, 具有很高的相似性。将鉴定正确的原核重组表达质粒pET43a-TcHSP90, 转化大肠杆菌Escherichia coli BL21(origami) 进行原核表达, 应用SDS-PAGE和Western blotting技术分离并检测融合蛋白, 结果表明构建的原核表达质粒可以在宿主菌中稳定、正确表达。朱砂叶螨TcHSP90基因的克隆、原核表达, 为进一步研究HSP90的性质和功能的研究提供有用的实验材料。     

一个新的家蚕转录相关锌带蛋白基因的克隆及序列分析

锌带蛋白(zinc ribbon protein )是锌指类蛋白的一种,它的Cys4 Zn(2+)结合位点由3个β₂片层折叠而成,而不是α螺旋结构。锌带结构与锌指结构同为转录因子结合核酸的结构域,锌带蛋白作为转录相关因子在调节基因表达活性等方面具有重要作用。在对家蚕 Bombyx mori蛹cDNA文库测序中,发现一个新的编码家蚕锌带蛋白基因的EST序列（GenBank 登录号DY230964）,以此序列为信息探针检索家蚕EST数据库,通过同源筛选,获得一个新的家蚕锌带蛋白基因cDNA全序列并经RT-PCR检测和克隆、测序验证,结果表明与电子克隆序列完全一致。我们将其命名为 BmZNRD1 (Zinc Ribbon Domain Containing 1)（GenBank登录号DQ432055）。该基因全长为675 bp,由363 bp的开放阅读框序列(ORF)、10 bp的5′端非翻译区序列(5′UTR)和302 bp 的3′端非编码区序列(3′ UTR)组成,其编码的120个氨基酸序列与其他真核生物间具有较高的同源性（达60%左右）,预测分子量为13.54 kD, 等电点为6.8。BmZNRD1编码的氨基酸序列是一种锌带蛋白,推测有2个功能结构域,分别是位于N-端的Cx₂Cx₁₄Cx₂C和C-端的Cx₂Cx₂₄Cx₂C,其中C-端保守氨基酸序列Cx₂Cx₆Yx₃QxRSADEx₂TxFx₂Cx₂C在生物进化中保守性很高,从酵母、果蝇、线虫到两栖类、哺乳类都有发现该结构域的存在,与酵母RNA聚合酶A亚单位9和转录相关蛋白有很高的相似性,推测其具有相同的功能。将BmZNRD1基因cDNA序列与家蚕基因组序列进行比对,结果表明该基因具有3个外显子,2个内含子,外显子/内含子边界符合经典的GT-AG规则。 关键词： 家蚕; 锌带蛋白基因; 电子克隆; 基因克隆; 序列分析     

甘菊BADH基因cDNA的克隆及在盐胁迫下的表达

利用PCR、RT-PCR和PCR-RACE技术,从菊科植物甘菊(Dendranthema lavandulifolium)中克隆到2个甜菜碱醛脱氢酶(betaine aldehyde dehydrogenase,BADH)基因的同源基因,分别命名为DlBADH1和DlBADH2,GenBank登录号分别为DQ011151和DQ011152。DlBADH1的cDNA全长1821 bp,其开放阅读框编码503个氨基酸的蛋白质;DlBADH2全长1918 bp,编码506个氨基酸的蛋白质。两个基因核苷酸序列的同源性为97%,推导的氨基酸序列的同源性为98%。与已发表的其它植物BADH基因氨基酸序列的同源性在64%以上。在推导的氨基酸序列中,均含有醛脱氢酶所具有的高度保守的十肽(VTLELGGKSP)以及与酶功能有关的半胱氨酸残基(C)。在推导的氨基酸序列的系统关系中,甘菊位于其它双子叶植物和单子叶植物之间,与其植物分类的系统关系相吻合。RT-PCR-Southern半定量表达分析表明,甘菊BADH基因家族中存在表达受盐诱导的成员。     

甜菜夜蛾羧酸酯酶基因cDNA的克隆、表达及序列分析

羧酸酯酶是昆虫体内重要的解毒酶系之一,与昆虫抗药性产生相关。利用粉纹夜蛾Trichoplusia ni (Hübner)肠粘蛋白多克隆抗体免疫筛选甜菜夜蛾Spodoptera exigua (Hübner)中肠cDNA表达文库,得到编码羧酸酯酶的全长cDNA克隆。该cDNA克隆全长1 812 bp(GenBank登录号EF580101),开放阅读框长1 605 bp,编码535个氨基酸。该蛋白活性中心包括3个氨基酸残基（催化三联体）： Ser186, Glu319和His443, 3个N-联糖基化位点,具备羧酸酯酶的结构特征,属羧酸酯酶家族（EC: 3.1.1.-）。将该基因与pQE30载体重组,经IPTG诱导,spot-blot鉴定,蛋白获得了表达;以α-醋酸萘酯为底物,检测表达的羧酸酯酶活性为1.3 nmol/100 μL酶液。     

棉铃虫中肠钙粘蛋白基因的克隆、表达及Cry1A结合区定位

钙粘蛋白是动物糖蛋白的一个家族, 在细胞与细胞间粘附过程中起着重要作用. 最近的研究表明, 昆虫中肠膜上的钙粘蛋白是Bt毒素Cry1A的受体, 它的变异与昆虫对Bt产生抗性有关. 通过简并引物PCR扩增结合RACE技术克隆了编码棉铃虫中肠钙粘蛋白的完整cDNA序列, 该cDNA全长5581 bp(已经在GenBank中登记, 序列号为AF519180), 编码1730个氨基酸, 预测分子量和等电点分别为195.39 kD和4.23. 推导的氨基酸序列包括一个信号肽、一个前蛋白区、11个钙粘蛋白重复、一个靠近细胞膜的区域、一个跨膜区和细胞质内部分. 序列比较结果表明, 推导的氨基酸序列与烟蚜夜蛾钙粘蛋白氨基酸序列同源性最高, 达到84.2%; 与家蚕、烟草天蛾和棉红铃虫的钙粘蛋白氨基酸序列同源性分别为60.3%, 57.5%和51.0%. 用PCR方法获得了不同大小的钙粘蛋白基因片段, 缺失体表达和配体结合试验表明, 重组钙粘蛋白能与Cry1Ac发生结合, 结合区位于第1217～1461位的244个氨基酸组成的肽链上. 半定量RT-PCR结果表明, 钙粘蛋白主要在棉铃虫中肠表达, 在前肠和后肠表达量很低, 在肠道以外的组织中不表达. 棉铃虫对Cry1Ac产生抗性后, 钙粘蛋白的表达量明显降低. 证实了棉铃虫中肠钙粘蛋白是Bt毒素Cry1Ac的受体, 并且将钙粘蛋白与Cry1Ac结合的区域定位到244个氨基酸组成的肽链上, 推测钙粘蛋白表达量降低是棉铃虫对Cry1Ac产生抗性的主要原因之一. 以上研究对于明确棉铃虫对Bt产生抗性的机制以及发展分子技术快速检测田间抗性基因的频率具有非常重要的意义.     

柚子(Citrus grandis Osbeck)S-like核酸酶基因CgSL1的分离与特征分析

从柚子(CitrusgrandisOsbeck)2个自交不亲和品种溪蜜柚和度尾蜜柚的花柱中克隆出一个类似S核酸酶基因CgSL1(C.grandisS-likeRNase),它的cDNA序列全长1074bp,编码297个氨基酸。通过与其它植物S-like核酸酶和S核酸酶氨基酸序列进行比较,发现CgSL1类似于S-like核酸酶,与拟南芥中的RNS2一致性为62.5%。对CgSL1的表达分析表明该基因在花柱、花药、叶片不同器官以及花柱的不同发育阶段均有表达,且在花柱中的表达随衰老增强,由此推测它可能与衰老有关。     

油菜BnHMGB2基因的克隆及表达分析

通过RACE技术从陇油6号油菜中克隆得到了一种新的BnHMGB2基因的cDNA,全长823 bp,其中包括438 bp的开放阅读框,131 bp的5′非翻译区（5′UTR）,253 bp的3′非翻译区（3′UTR）。与拟南芥AtHMGB2的同源性达到了87.4%,因此命名为BnHMGB2(GenBank登录号：JN807314)。该基因编码145个氨基酸的蛋白质,分子量15.9 KDa,等电点为5.63。实时荧光定量PCR结果表明该基因在油菜根、茎、叶、下胚轴均有表达,根中表达量最高。同时,该基因的表达受低温胁迫的诱导,表明该基因在油菜适应低温胁迫的过程中发挥作用。