植物基因组中微型反向重复转座元件研究进展

微型反向重复转座元件(miniature inverted repeat transposable element,MITE)是一类特殊的转座元件,在结构上与有缺失的DNA转座子相似,但具有反转录转座子高拷贝数的特点.MITE时常与基因相伴,对基因调控可能起重要作用,因此,MITE正逐渐成为基因和基因组进化及生物多样性研究的一种重要工具.本文综述了植物基因组MITE的结构、分类、活性及其应用研究进展.     

Proteotyping：A New Approach Studying Influenza Virus Evolution at the Protein Level

Phylogenetic methods have been widely used to detect the evolution of influenza viruses.However,previous phylogenetic studies of influenza viruses do not make full use of the genetic information at the protein level and therefore cannot distinguish the subtle differences among viral genes.Proteotyping is a new approach to study influenza virus evolution.It aimed at mining the potential genetic information of the viral gene at the protein level by visualizing unique amino acid signatures(proteotypes).Neuraminidase gene fragments of some H5N1 avian influenza viruses were used as an example to illustrate how the proteotyping method worked.Bayesian analysis confirmed that the NA gene tree was mainly divided into three lineages.The NA proteotype analysis further suggested there might be multiple proteotypes within these three lineages and even within single genotypes.At the same time,some proteotypes might even involve more than one genotype.In particular,it also discovered some amino acids of viruses of some genotypes might co-reassort.All these results proved this approach could provide additional information in contrast to results from standard phylogenetic tree analysis.     

Trx-NAP 5融合蛋白在大肠杆菌中的表达及其活性检测

目的:用大肠杆菌表达获得重组线虫抗凝血肽5(rNAP 5),为研究开发NAP5的功能与应用提供原料来源。方法:将扩增的NAP5基因经BamHⅠ和HindⅢ双酶切后与表达载体pET-32a连接。构建好的重组表达质粒转化至大肠杆菌BL21(DE3)后,分别经IPTG和乳糖诱导表达,并探讨诱导表达条件,分析表达产物的可溶性情况。表达产物经镍亲和纯化后,用凝血酶原时间(PT)和活化部分凝血活酶时间(aPTT)检测体外抗凝活性。结果:成功构建了pET-32a/NAP5表达载体,IPTG和乳糖均能诱导目的蛋白在大肠杆菌BL21(DE3)中高效地可溶性表达。优化条件下每升LB培养基可获可溶性目的融合蛋白量达65.3mg。纯化的蛋白能明显延长PT及aPTT,7.0mg/L的蛋白平均约延长5.09倍aPTT,2.55倍PT。结论:在大肠杆菌中成功表达了具有很好生物活性的Trx-NAP5融合蛋白,为研究开发NAP5的功能与应用奠定了基础。     

鸡8个功能基因5'-侧翼区与内含子的 SNP多样性比较

本研究旨在探讨鸡功能基因5'-侧翼区的单核苷酸多态性(SNP)水平.作者以自来航鸡、隐性白洛克鸡、杏花鸡、丝羽乌骨鸡、固始鸡、红色原鸡为材料,扩增了GH、DDBC1、RIKEN、RASGRP3、IGF1、THRSP、VIP及PRL共8个基因的5'-侧翼区DNA序列.扩增序列全长为8,399 bp,SNP的总数为161个,平均每52 bp出现一个SNP.8个功能基因5'-侧翼区核苷酸多样性的θ均值和π均值分别为0.00620±0.00110和0.00559±0.00100.比较检验表明,5'-侧翼区的SNP多样性显著低于内含子区域.5'-侧翼区是基因表达的一个重要调控区域,在分子进化和系统发生过程中承受着比内含子区域更大的选择压,其较低的SNP多样性是适应性较好的表现.Tajima检验与Fu和Li检验表明,与鸡繁殖性状显著关联的VIP基因和PRL基因很可能是人工选择或自然选择的目的基因.     

外源5-ALA与CaCl_(2)对露地栽培芍药生理及观赏品质的影响北大核心CSCD

该研究以露地栽培芍药品种‘大富贵’为材料,在叶面喷施100 mg·L^(-1)5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)与4%CaCl_(2)后,4~7月份考察芍药叶片的质膜稳定性、抗氧化酶系统活性、叶绿素含量、光合气体交换参数以及观赏品质的变化,探究外源5-ALA和CaCl_(2)对高温胁迫下露地栽培芍药的抗逆生理生化机制,为缓解芍药夏季高温伤害提供技术依据。结果显示:(1)5-ALA与CaCl_(2)处理组的芍药植株花期、花径和花朵鲜重较对照组均显著增加。(2)与对照相比,5-ALA与CaCl_(2)处理后的芍药叶片能够维持较高的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性,较低的O^(-)·_(2)产生速率和MDA含量,以及较高的细胞叶绿素含量、净光合速率(P_(n))、蒸腾速率(T_(r))和气孔导度(G_(s))。(3)与叶面喷施CaCl_(2)相比,喷施5-ALA对露地栽培芍药‘大富贵’抗逆生理生化指标和观赏品质的改善效果更佳。研究表明,外源5-ALA与CaCl_(2)处理均可增加芍药的叶绿素含量和抗氧化能力,增强光合作用能力,降低膜脂过氧化水平,有效改善夏季露地栽培芍药‘大富贵’的观赏品质,并以100 mg·L-15-ALA的改善效果更佳。     

‘全红’杨PdHY5转录因子基因的克隆及功能分析

HY5(ELONGATED HYPOCOTYL 5)转录因子在花青素的生物合成方面具有重要的作用。该研究以‘全红’杨叶片为材料,克隆了PdHY5基因,对其进行生物信息学分析;并通过农杆菌介导的叶盘法转化烟草,对其进行功能分析。结果显示：(1)PdHY5基因开放阅读框(ORF)长度为510 bp,共编码169个氨基酸。多序列比对和系统进化分析表明,‘全红’杨PdHY5蛋白具有bZIP家族蛋白的保守结构域,与毛果杨PtHY5蛋白亲缘关系最近。(2)成功构建过表达载体pNP1302 35S PdHY5,经潮霉素筛选获得了4个转基因烟草株系(S1~S4)。(3)qRT PCR结果表明,PdHY5基因在4个过表达株系中的表达量显著高于野生型(WT),且S4株系的表达量最高, S1最低;同时过表达株系的花青素生物合成途径关键基因CHS、F3H及FLS的表达水平较WT均显著上调。(4)叶片花色素苷的相对含量在转基因烟草株系S2、S3、S4中较WT显著上调,分别增加了128.23%、97.36%和134.20%。研究表明,过表达PdHY5基因调控了烟草本身花青素生物合成途径中结构基因的表达,从而促进了花青素的积累。     

LINC00261/miR-182-5p/PFN1对乙肝病毒相关性肝细胞癌HepG2.2.5细胞放疗抵抗的影响

[目的]探讨LINC00261调控miR-182-5p/PFN1轴对乙型肝炎病毒相关性肝细胞癌HepG2.2.15细胞放疗抵抗的作用机制。[方法]用1 Gy的X射线处理HepG2.2.15细胞得放疗抵抗细胞HepG2.2.15/R,RT-qPCR检测LINC00261和miR-182-5p表达,Western Blot检测PFN1的表达,CCK-8检测细胞增殖活力,流式细胞术检测细胞凋亡率,彗星实验检测DNA损伤情况;双荧光素酶报告基因实验验证miR-182-5p和LINC00261或PFN1的靶向关系。[结果]LINC00261在HepG2.2.15细胞中低表达(P<0.01),且在其放疗抵抗细胞HepG2.2.15/R中表达更低(P<0.01)。过表达LINC00261抑制HepG2.2.15/R细胞增殖(P<0.01),诱导细胞凋亡(P<0.05)和DNA双链断裂(P<0.01);6 Gy X射线处理可上调过表达LINC00261对HepG2.2.15/R细胞凋亡(P<0.05)和DNA损伤的促进作用(P<0.01)。双荧光素酶报告基因实验证实miR-182-5p与LINC00261或PFN1的靶向关系。过表达LINC00261或过表达PFN1可下调过表达miR-182-5p对HepG2.2.15/R细胞增殖的促进作用(P<0.05)以及对凋亡和DNA损伤的抑制作用(P<0.05)。[结论]过表达LINC00261靶向下调miR-182-5p,促进PFN1表达,促进HepG2.2.15细胞放疗抵抗。     

BbRho5对球孢白僵菌生长速率的作用研究

为阐明BbRho5对球孢白僵菌生防潜能的作用,构建了Bbrho5单基因敲除菌株ΔBbrho5,以野生型菌株WT作为对照,在不同培养基上测定菌落生长速率,并测定了菌株对多菌灵胁迫耐受性及对大蜡螟幼虫体壁侵染能力。进一步获取和分析了ΔBbrho5和WT细胞内基因转录组数据。结果表明,BbRho5蛋白功能缺陷显著抑制球孢白僵菌菌丝生长速率,同时微弱影响其多菌灵胁迫抗逆性及生防能力。相较于WT,ΔBbrho5中具有770个差异表达基因(DEGs),其中上调基因395个,下调基因375个。GO分析显示,ΔBbrho5 VS WT中DEGs主要富集于氧化还原酶活力(oxidoreductase activity)和单加氧酶活力(monooxygenase activity)功能。KEGG通路富集结果显示,DEGs主要富集于氮代谢及多种氨基酸代谢通路。在氮代谢通路中富集到7个功能基因,其中有5个上调,2个下调,说明敲除菌株可能采用增强氮源利用及谷氨酸合成以应对Bbrho5缺陷引起的生长迟缓。以上研究结果揭示了球孢白僵菌中小GTP酶BbRho5对球孢白僵菌生长速率具有重要影响,且氮代谢和氨基酸代谢可能为其重要的响应代谢通路。     

miR-252-5p通过靶向调控保幼激素酸甲基转移酶基因JHAMT的表达而影响果蝇变态发育

【目的】保幼激素酸甲基转移酶(juvenile hormone acid methyl transferase, JHAMT)是保幼激素(juvenile hormone, JH)合成通路中的关键限速酶。本研究旨在筛选并验证靶向调控黑腹果蝇Drosophila melanogaster JHAMT转录表达的miRNA,揭示miRNA在JH生物合成中的作用机理。【方法】首先通过miRanda, TargetScan和microT-CDS在线网站对靶向黑腹果蝇JHAMT的miRNA进行预测,取3个网站均能预测到的miRNA作为候选靶向JHAMT的miRNA;利用双荧光素酶系统对候选miRNA与JHAMT的靶向关系进行验证;qRT-PCR检测候选miRNA与JHAMT在黑腹果蝇生长发育中的表达模式;利用qRT-PCR和果蝇GAL4-UAS系统分别检测黑腹果蝇咽侧体中超表达miRNA对JHAMT的表达以及对黑腹果蝇变态发育的影响。【结果】 miRanda, TargetScan和microT-CDS分别预测到5, 18和16个靶向JHAMT的miRNA,共同预测到4个miRNA,分别是miR-252-5p, miR-277-3p, miR-1002-5p和miR-987-5p。双荧光素酶检测结果表明,miR-252-5p mimics可显著降低野生型JHAMT 3′UTR荧光素酶报告基因载体所表达的荧光素酶活性,而JHAMT 3′UTR区中miR-252-5p结合位点突变后,该抑制作用被解除。qRT-PCR检测结果表明,miR-252-5p与JHAMT在黑腹果蝇卵、幼虫及预蛹期的转录表达模式相反。咽侧体中超表达miR-252后,可显著降低JHAMT和JH初级反应基因Kr-h1的表达水平;且表现出类似JH缺失的表型,如化蛹时间推迟、体重变轻以及蛹期死亡增加。【结论】miR-252-5p可通过靶向作用于JHAMT参与JH生物合成调控,从而影响果蝇变态发育。     

重组Bt伴胞晶体蛋白Cry5B对大熊猫西氏贝蛔虫的离体杀灭活性观察

大熊猫是中国特有的珍稀物种,西氏贝蛔虫是危害大熊猫最为严重的一种肠道寄生性线虫。针对目前长期药物驱虫导致的大熊猫西氏贝蛔虫耐药及生态污染问题,苏力菌(Bacillus thuringiensis,Bt)晶体蛋白Cry5B因其特异的线虫杀灭活性,是一种理想的新型抗蛔虫病药物候选。本研究拟通过原核表达方式产生Bt YBT-1518重组Cry5B蛋白,并评价其对大熊猫西氏贝蛔虫的离体杀灭活性。结果表明,Bt YBT-1518 Cry5B由1 246个氨基酸组成,分子量(MW)为139.889 kDa,包含Endotoxin_N、δ-Endotoxin_C、Endotoxin_C、Endotoxin_C2、Cry1Ac_D5结构域,与Bt PS86Q3晶体蛋白关系最近。重组Cry5B蛋白在IPTG浓度为1.4 mmol/L时表达量最大,表达于菌体上清液。离体杀灭活性实验表明,重组Cry5B蛋白的大熊猫西氏贝蛔虫抑杀效果具有显著的剂量依赖性,对肠道L4期幼虫第3天的ED₅₀值为14.5 μg/mL,第7天的ED₅₀值为0.16 μg/mL;但对成虫更敏感,仅作用2 d便可显著下降虫体活性,直至死亡,证实重组Cry5B蛋白对大熊猫蛔虫具有较强的毒杀作用。这些结果为后续论证Bt YBT-1518重组Cry5B蛋白可以作为一种新型、环保的抗大熊猫西氏贝蛔虫病药物提供了数据参考。