水稻全基因组磷脂酶家族蛋白筛选及其生物信息学分析

利用已鉴定磷脂酶基因同源筛选的方法对水稻全基因组范围的磷脂酶基因进行鉴定与筛选,有助于研究其家族基因的各种功能.通过对水稻全基因组进行分析,筛选鉴定磷脂酶家族成员,并对编码蛋白的跨膜区、等电点、分子量等理化性质以及进化、基因组定位、表达特征进行生物信息分析.结果表明：水稻磷脂酶家族基因分为3个亚组,亚组内基因表现出明显相似的结构及进化特征,且磷脂酶家族基因编码蛋白具有相同的3个保守基序,染色体上的磷脂酶家族基因表现出了明显的不均衡性,磷脂酶家族大部分基因表达量偏低,部分表现出了组织表达偏好性,少部分基因在水稻各个组织或生育阶段表达量比较高,可能同水稻发育相关.     

多疣壁虎胚胎发育过程中角蛋白的表达分析

角蛋白包括α角蛋白和β角蛋白两种类型.迄今α角蛋白被发现存在于所有的脊椎动物中,而β角蛋白仅存在于鸟类和爬行类表皮及其附属物中.本研究通过同源搜索比对鉴定了多疣壁虎(Gekko japonicus)的1个β角蛋白基因:G.japonicus claw keratin-like(LOC107121854),暂命名为ge-gprp-13,和1个α角蛋白基因:G.japonicus keratinocyte associated protein 2(KRTCAP2),暂命名为ge-krtcap2.利用荧光定量PCR方法比较分析了多疣壁虎ge-gprp-13和ge-krtcap2基因在其胚胎发育过程中的mRNA表达模式.研究结果表明,在多疣壁虎胚胎发育的不同时期,α角蛋白基因(ge-krtcap2)和β角蛋白基因(ge-gprp-13)的表达模式不同:在趾部发育的初期,α角蛋白基因先表达,而β角蛋白基因主要在趾部发育的后期进行表达,并且在趾部形成的整个过程中,β角蛋白基因的表达量远远高于α角蛋白基因的表达量.     

布氏轮藻肌动蛋白基因家族的全基因组鉴定及表达分析

为了解肌动蛋白actin在轮藻植物生长发育中的潜在功能，本研究利用生物信息学方法对布氏轮藻肌动蛋白基因家族进行了鉴定及表达分析.在布氏轮藻中共鉴定出16个肌动蛋白基因，将其重命名为CbACT1～CbACT16,其氨基酸长度为361～1182 AA,相对分子质量为39 886.71～117 256.72 Da,等电点介于4.68～8.93;亚细胞定位预测显示15个肌动蛋白基因位于细胞质中，1个位于叶绿体中；二级结构结果表明肌动蛋白基因主要以无规则卷曲和α螺旋为主；共线性分析中仅发现一对源自片段重复的旁系同源基因；系统发育结果表明轮藻肌动蛋白基因可以分为两个亚家族，结合基因结构及保守基序分析，同一亚家族倾向于具有相似的外显子分布，较多的共有基序；基于启动子顺势作用元件分析表明，16个肌动蛋白基因参与了许多与生物和非生物胁迫、激素调节和光反应有关的生命活动.组织表达分析显示，16个基因在四种不同组织中存在差异性表达，表明它们在不同组织的生长发育过程中具有不同的功能.因此，轮藻肌动蛋白基因家族可能参与了轮藻植物不同组织的发育过程及响应生物和非生物胁迫等的过程.     

陆地棉GhACS基因家族鉴定及表达分析

1-氨基环丙烷-1-羧酸合酶(1-aminocyclopropane-1-carboxylate synthase,ACS,EC 4.4.1.14)是乙烯生物合成过程的限速酶,对乙烯在高等植物体内的代谢调控具有至关重要的作用.本文通过系统发育分析和序列比对研究,鉴定出陆地棉基因组共编码22个GhACS基因,其编码蛋白含有7个与功能密切相关的保守基序,C末端具有多个潜在的Ser磷酸化位点;GhACS基因组织表达分析显示每个GhACS在棉花不同组织不同发育阶段表现出不同的基因表达谱,这些结果为进一步探究陆地棉GhACS基因家族的功能提供了有力的依据和参考.     

人、动物与自然的和谐发展——永恒的主题 中国科学院动物研究所所长孟安明院士访谈

孟安明院士是我国发育生物学家,近年业主要利用斑马鱼为脊椎动物模式系统,研究脊椎动物胚胎发育的分子机理。孟安明院士带领的科研团队鉴定了许多在胚胎发育中组织特异性表达的基因,发现了多个基因在中胚层诱导、背腹分化等发育     

不同致病力棉花黄萎病菌乙烯含量及相关基因表达量的测定

为了分析大丽轮枝菌(Verticillium dahliae Kleb.)乙烯合成与致病力的关系,本研究以棉花黄萎病菌落叶型强致病力菌株V592和非落叶型弱致病力菌株V774为研究对象,分别将2个菌株于非诱导查氏培养液中和添加棉花根提取物的诱导查氏培养液中进行培养,对其乙烯含量进行测定,并通过qRT-PCR分析大丽轮枝菌中6个与乙烯合成相关基因的表达量。结果表明:强、弱致病力菌株均能产生乙烯,强致病力菌株产生的乙烯含量明显高于弱致病力菌株,且强致病力菌株合成乙烯的能力受寄主根诱导后明显加强。非诱导条件下4个基因在强、弱致病力菌株中的表达量存在差异;在诱导条件下6个基因在强、弱致病力菌株中的表达量存在明显差异(P0.05)。这些基因的差异表达可能是造成强、弱致病力菌株乙烯含量不同的主要因素。     

苦荞蛋白磷酸酶2C家族的鉴定及表达分析

为了研究苦荞蛋白磷酸酶2C(PP2C)家族的成员和分类,及后续探究其在苦荞生长发育中的功能,本文利用生物信息学方法对苦荞PP2C家族进行鉴定、分类,并对其基因结构、保守基序、分子进化等进行分析.结果表明,苦荞PP2C家族有81个成员,划分为A-K的11个亚族,并且在同亚族中序列特征相似,而不同亚族间序列特征有一定差异;苦荞PP2C家族有14次基因重复事件.此外,qRT-PCR分析结果表明其A亚族基因在苦荞根、茎、叶、花、果中均有表达,除FtPP2C44外的8个基因在苦荞花、果中表达量较高;在苦荞幼苗中,除FtPP2C08外的8个基因均受ABA诱导表达量上调.上述结果揭示了苦荞PP2C家族的成员组成、序列特征、扩增和其A亚族基因的组织表达模式及受ABA诱导表达情况.     

藏猪NRAMP1基因的定量表达研究

采用半定量和定量PCR方法对藏猪的NRAMP1基因在脾脏等10个组织中的表达进行了研究.结果显示，该基因在所研究藏猪的组织中均得以表达，无组织表达特异性；定量PCR的结果证实该基因在不同组织中的表达量有很大的差异，其中，在脾脏中表达量最高，在肝脏中表达量最低，两者之间相差77倍，10个组织的平均表达量为3233拷贝/μg cDNA；NRAMP1基因在10个组织表达丰度从高到低的顺序为：脾脏、大脑、肺脏、回肠、肾脏、颌下淋巴结、结肠、心脏、肌肉和肝脏.     

黄鳝性腺发育过程中Amh和SOX9基因的表达分析

文章研究了黄鳝性腺发育过程中抗苗勒氏管激素(anti-Mullerian hormone,Amh)基因和Sry相关高泳动类非组蛋白基因9(Sry-related high mobility group-box gene 9,SOX9)2个基因的表达量变化及关系,进而推断其基因表达通路,为研究黄鳝性逆转过程中基因的调控理论奠定基础。文章提取黄鳝Ⅰ龄卵巢(Ⅱ期卵巢)、Ⅲ龄卵巢、Ⅱ龄间期性腺早期、Ⅱ龄间期性腺后期、Ⅲ龄精巢5个时期的性腺组织RNA并反转录成cDNA,通过半定量和荧光定量聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)对其表达量进行定量分析。结果表明,Amh和SOX9基因在黄鳝性腺发育过程中的表达没有特异性,随着卵巢的败育和精巢的发育,表达量明显升高。Amh基因在Ⅲ龄精巢表达有显著增高,SOX9基因的表达量高于Amh(Ⅲ龄精巢例外)。Amh和SOX9基因的表达呈现正相关,后期Amh基因的表达量显著升高可能是由于存在一个诱导SOX9基因表达的信号,两者在黄鳝性逆转过程及精巢的发育过程中存在一定的协同关系,可能存在Amh—SOX9基因信号通路。     

玉米1,3,4-三磷酸肌醇5/6 激酶ITPK家族基因的鉴定和分析

 1,3,4-三磷酸肌醇5/6-激酶(ITPK)是一种在动物、植物、线虫中都比较保守的多功能酶, 在生物信号传导及生长发育中起重要作用。为了充分研究玉米中ITPK 家族基因系统分析、全生育期基因表达模式及逆境胁迫表达模式, 利用玉米基因组数据库, 通过生物信息学手段, 鉴定玉米ITPK 家族基因的全序列、定位和编码蛋白, 通过序列比对进行进化和分类分析。利用玉米高通量芯片表达数据进行组织表达差异性、干旱胁迫和病害胁迫表达谱分析。结果表明, 玉米基因组中含有6 个ITPK 家族基因, 分布于玉米的4 条染色体上。MEME 保守结构域分析显示, ZmITPK1-5 均含有3 个保守的ATP-grasp-4 结构域, ZmITPK6 含有两个ATP-grasp-4 保守结构域。进化树分析表明ZmITPK 可分为3 个亚家族。各个发育阶段中, 多数成员在生殖器官或营养器官中均有较高的表达量, 只有ZmITPK1 在所有器官中表达量都不高。ZmITPK2 和ZmITPK3 基因受干旱胁迫处理诱导不同程度上调表达。而在生物胁迫条件下均无显著上调或下调表达。     

水稻泛素缀合酶基因OsUbc13的分子特征和蛋白互作研究

研究目的：通过研究水稻泛素缀合酶基因OsUbc13的序列特征、表达模式、亚细胞定位模式及其互作分子,为深入研究该基因的生物学功能和分子作用机理奠定基础。创新要点：首次对植物Ubc13进行了亚细胞定位研究及蛋白互作研究。研究方法：通过序列比对及聚类分析进行OsUbc13的序列特征研究;通过实时荧光定量聚合酶链式反应（PCR）进行OsUbc13的表达模式分析;通过聚乙二醇（PEG）介导转化烟草BY-2原生质体进行OsUbc13亚细胞定位研究（见图4）;通过酵母双杂交进行OsUbc13的蛋白质互作分析（见图5和表1）。重要结论：OsUbc13编码具有153个氨基酸的蛋白质,其推断的氨基酸序列与其它同源序列具有很高的相似性;该基因在水稻各组织中均有表达,其中内稃、雌蕊、雄蕊和叶片中的表达量较高,而根、茎和外稃中的表达量较低;低温、甲基磺酸甲酯（MMS）和过氧化氢（H2O2）胁迫处理使胚性愈伤中OsUbc13的表达量显著上调,甘露醇、脱落酸（ABA）和氯化钠（NaCl）胁迫则使愈伤组织中该基因的表达量降低;OsUbc13与绿色荧光蛋白（GFP）的融合蛋白表达于质膜和核膜处;酵母双杂交结果表明约有20个蛋白可能与OsUbc13存在相互作用,其中OsVDAC（与细胞凋亡有关）、OsMADS1（与花器官发育有关）、OsB22EL8（与活性氧清除及DNA 保护有关）和OsCROC-1（为Lys63聚合泛素链形成及运行无误性DNA 损伤耐受机制所必需）四个蛋白经验证确与OsUbc13互作。     

杜洛克与梅山猪卵泡中Grb14、eIF4E和SNRPE基因的差异表达研究

为了探讨梅山与杜洛克母猪卵泡中差异表达基因对猪排卵与繁殖性状的影响,对在前期试验中通过消减杂交技术得到的EST杜大5、杜大46、杜大35进行了分析。序列分析结果表明,EST杜大5、杜大46、杜大35分别代表了Grb14、SNRPE、eIF4E基因。组织表达谱分析结果表明,这些EST在各个组织中均有不同程度的表达,其中Grb14基因只在肝脏、肾脏和卵巢、输卵管、黄体、垂体等繁殖相关器官高表达。荧光定量分析结果表明,这些基因在杜洛克猪大卵泡中的表达量均高于在梅山猪大卵泡中的表达量,其中SNRPE、eIF4E基因达到显著水平,在两猪种其他各级别卵泡中也有不同程度的表达差异,其中Grb14在杜M2中的表达量达到梅M2的2.13倍,差异显著,eIF4E基因在杜M1的表达量是梅M1的0.46倍,差异极显著。在猪种内大卵泡L、中等卵泡M2、中等卵泡M1、小卵泡S的相对表达量也有不同程度的差异。这些差异表达的基因可能影响卵泡发育和成熟,为深入了解这些基因在卵泡发育中的作用奠定了基础。     

意大利蜜蜂AmCht11基因的克隆鉴定和发育时期表达分析

【目的】克隆鉴定和定量PCR分析不同发育时期意大利蜜蜂(Apis mellifera)几丁质酶AmCht11基因。【方法】克隆测序鉴定AmCht11基因序列,通过多重序列比对分析该基因编码的氨基酸序列特征和结构域组成;在线预测AmCht11蛋白的二级结构、三级结构以及相互作用靶蛋白,构建系统进化树分析该蛋白在几丁质酶家族中的分类和进化关系;实时定量PCR分析AmCht11基因的组织表达特征。【结果】AmCht11基因c DNA序列全长1 404 bp,编码468个氨基酸;预测AmCht11蛋白质相对分子质量为53.5 k Da,等电点为7.21。多重序列比对和系统进化分析表明,AmCht11蛋白为几丁质酶GH18家族Group-Ⅷ亚家族成员,该蛋白的氨基酸序列N-端含有跨膜域,具典型的几丁质酶催化结构域,无结合结构域,也不具信号肽。进一步实时定量PCR分析表明,AmCht11基因表达量在意大利蜜蜂幼虫发育第2至第5日龄无明显波动,至幼虫后期第6日龄表达量明显上调。【结论】推测AmCht11基因与意大利蜜蜂幼虫发育后期的蜕皮有关。     

红锥根系响应石墨烯的转录组学研究

为了研究石墨烯对植物根系响应的分子机制和转录组学，本文以0、25、33和50 mg/L共4组质量浓度的石墨烯溶液培育红锥（Castanopsis hystrix Miq.）幼苗，其中石墨烯溶液质量浓度为0指以蒸馏水培育，并对红锥幼苗的根系发育情况、基因表达量的变化、差异表达基因的富集通路和范围进行了分析。与0相比，25 mg/L石墨烯溶液对红锥幼苗根系发育的促进效果最佳（t=2.86～7.80,P<0.05）；转录组数据表明，25 mg/L石墨烯溶液处理红锥根系后，导致12 845个基因的表达量发生差异，其中石墨烯诱导10 899个基因表达量上调，抑制1 946个基因的表达量。通过京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集性分析表明：表达量上调的基因主要富集于126个KEGG通路，表达量下调的基因富集于99个KEGG通路；另外，110个转录因子基因差异表达，可归类于33个不同家族，其中ERF、WRKY、MYB、NAC、bHLH、TCP和Trihelix共7个家族基因与红锥根系发育有关；9种植物激素信号转导通路相关的差异表达基因结果表明生长素、细胞分裂素、赤霉素、乙烯、水杨酸、油...     

黄姑鱼(Nibea albiflora)gsdf基因的克隆及表达分析

为探索gsdf(gonadal soma derived factor)基因对黄姑鱼性别分化和性腺发育的作用,克隆了黄姑鱼gsdf基因ORF序列全长,并运用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测了该基因在黄姑鱼不同组织和不同发育时期性腺中的表达情况。结果显示:黄姑鱼gsdf基因开放阅读框长648 bp,可编码215个氨基酸,含有TGF-β超家族的保守功能结构域;组织表达分析结果显示,黄姑鱼gsdf基因主要集中在精巢中表达;在23℃左右水温下,孵化后40 d的遗传雄性鱼苗性腺中开始检测到gsdf基因有明显表达(此时组织学上尚看不出精巢形态),49 d后表达量迅速升高,孵化120 d后(精巢分化完成)表达量达到高峰,随后表达量开始下降,直到黄姑鱼精巢成熟之后呈现稳定表达。上述结果提示,黄姑鱼gsdf基因与黄姑鱼性别决定和分化发育过程密切相关。     

意大利蜜蜂AmCht11基因的克隆鉴定和发育时期表达分析

【目的】克隆鉴定和定量PCR组织表达分析意大利蜜蜂(Apis mellifera)几丁质酶AmCht11基因。【方法】克隆测序鉴定AmCht11基因序列,通过多重序列比对分析该基因编码的氨基酸序列特征和结构域组成;在线预测AmCht11蛋白的二级结构、三级结构以及相互作用靶蛋白,构建系统进化树分析该蛋白在几丁质酶家族中的分类和进化关系;实时定量PCR分析AmCht11基因的组织表达特征。【结果】AmCht11基因cDNA序列全长1404bp,编码468个氨基酸;预测AmCht11蛋白质相对分子质量为53.5kDa,等电点为7.21。多重序列比对和系统进化分析表明,AmCht11蛋白为几丁质酶GH18家族Group-Ⅷ亚家族成员,该蛋白的氨基酸序列N-端含有跨膜域,具典型的几丁质酶催化结构域,无结合结构域,也不具信号肽。进一步实时定量PCR分析表明,AmCht11基因表达量在意大利蜜蜂幼虫发育第2至第5日龄无明显波动,至幼虫后期第6日龄表达量明显上调。【结论】推测AmCht11基因与意大利蜜蜂幼虫发育后期的蜕皮有关。
     

拟南芥中一个参与热胁迫应答基因功能的初步研究

在拟南芥中发现了一个受热诱导的基因At4g19430,经Real time PCR分析表明该基因受热诱导后表达量显著升高.组织特性的分析发现其在拟南芥不同组织中均有表达,但在叶中表达量最高.亚细胞定位结果表明At4g19430蛋白定位在细胞质中.筛选并鉴定了该基因的突变体,并分析了其在热胁迫时的表型,结果表明该基因的突变体对热胁迫非常敏感,在热胁迫的条件下突变体存活率明显下降.     

黑莓果实发育过程中蔗糖磷酸合成酶基因的表达分析

【目的】蔗糖磷酸合成酶(sucrose phosphate synthase, SPS)是调控植物蔗糖代谢合成的关键酶,在植物光合产物的积累与分配方面有重要作用。本研究旨在探讨黑莓3个SPS基因的系统发育关系、编码的蛋白特性、在不同发育时期、不同组织中的时空表达特性,并分析其与黑莓发育的关系。【方法】以黑莓栽培品种‘宝森’(‘Boysenberry’)为试材,从中克隆和鉴定了3个 SPS 基因家族成员,利用生物信息学和荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)等方法对3个黑莓SPS 基因RuSPS1、RuSPS2和RuSPS3的氨基酸序列、保守作用元件、编码的蛋白特性、蛋白结构及进化关系进行分析,并对这3个基因在黑莓中的时空表达情况与酶活性进行了相关性分析。【结果】多重氨基酸序列比对显示,黑莓SPS蛋白具有植物SPS家族特有的2个保守蛋白结构域及2个相对保守的蛋白磷酸位点;系统进化分析表明,RuSPS基因分为A、B两个亚族,其中RuSPS1和RuSPS3为A亚族成员,RuSPS2为B亚族成员;保守作用元件分析表明, 除RuSPS2含基本的蛋白保守元件外, RuSPS1和RuSPS3都存在不同程度的片段缺失;序列分析和比较揭示了黑莓SPS基因与其他家族的不同特征。qRT-PCR分析显示,3个RuSPS基因在黑莓各个组织器官中均有表达,其中RuSPS1在叶片和果实中表达量较高,在花中的表达量较低;RuSPS2在发育成熟的果实中有大量的表达,在其他器官中表达量较低;RuSPS3在各器官中的表达均较高,说明 SPS基因表达具有明显的组织特异性,3个RuSPS基因都随着果实发育进程在果实和叶片中表现了表达增加的趋势。果实和叶片中SPS酶活性的变化与RuSPS基因表达水平一致。相关分析表明,叶片中SPS活性与RuSPS2显著正相关(P<0.05),果实中SPS活性与RuSPS1显著负相关(P<0.05)。【结论】3个RuSPS基因与黑莓果实发育过程中的蔗糖合成与代谢关系密切,均参与了黑莓的生长发育调控,其中叶片中SPS活性的变化一定程度上是由RuSPS2调控,果实中SPS活性的变化则是由RuSPS1调控。     

白桦BpTCP7基因启动子的克隆及表达分析

【目的】研究BpTCP7启动子的表达模式,为深入分析BpTCP7基因功能提供一定参考。【方法】克隆了BpTCP7基因上游1 791 bp启动子序列,通过PLACE和Plant CARE网址对顺式作用元件进行分析,然后转入拟南芥,并分析BpTCP7启动子的组织表达特性及盐、旱胁迫应答反应。【结果】BpTCP7启动子序列中含有与细胞周期、开花、叶片发育、激素及胁迫响应等相关的顺式作用元件。该启动子在拟南芥中的表达模式呈现为营养生长阶段和生殖生长阶段均有表达,且在叶片中表达明显,与此同时,BpTCP7启动子在幼嫩、成熟叶片的边缘均有表达。与对照相比,NaCl、PEG胁迫诱导处理后BpTCP7基因表达量有升高的现象。【结论】BpTCP7基因参与白桦的叶片发育、激素应答、胁迫响应(盐、干旱)等生物学过程,对营养、生殖生长阶段各组织器官的发育也有一定的调控作用。     

3个荞麦物种中种子蛋白相关基因的表达分析

以甜荞、苦荞、金荞为研究材料,利用生物信息学在荞麦转录组数据中鉴定种子蛋白相关基因,结果一共鉴定21个种子蛋白相关基因,通过PCR技术可以成功扩增出20个基因,其中包含1个13S球蛋白基因(Unigene.10815),1个11S球蛋白基因(Unigene.34090)和1个谷蛋白基因(Unigene.39749)。利用荧光定量PCR技术鉴定这些基因在甜荞、苦荞和金荞种子发育不同时期的表达情况。结果表明,不同基因在同一材料不同时期的表达情况不同,同一基因在同一时期不同材料中的表达情况也不同。