黑斑蛙Dmrt1基因的克隆及在不同组织中的表达

Dmrt基因家族是新近发现的一个与性别决定相关的基因家族,该家族成员都含有一个新的具有DNA结合能力的保守基序——DM结构域.本文采用简并PCR技术,扩增并克隆了黑斑蛙基因组中的DM结构域,经序列分析,获得了Dmrt家族成员rnDmrt1;进一步根据获得的rnDmrt1序列,设计一对特异引物,采用RT-PCR技术对成蛙不同组织Dmrt1基因的表达进行了研究.结果发现,rnDmrt1只在精巢中特异表达,在卵巢、脑、肝、心、肾及肌肉组织中无表达,显示Dmrt1基因在性别决定和分化中有重要功能. 图4参9     

基于转录组的‘三月李’及其红肉突变体ARF基因家族鉴定及分析

生长素反应因子(Auxin response factors,ARFs)是一类在植物生长发育过程中发挥着重要作用的转录调控因子.为鉴定ARF家族基因、了解成员特征及其在李果实成熟过程中表达模式,基于‘三月李’及其红肉突变体果实成熟过程的转录组数据,采用生物信息学分析方法进行PsARF家族基因鉴定,并对其蛋白质理化特性、亚细胞定位、系统进化树、蛋白质质保守结构域以及表达模式进行分析.共鉴定得到17个PsARF家族成员.生物信息学分析结果表明PsARF家族蛋白质长度在600-1 157 aa之间,分子量(Mr)在66.24×103-129.31×103之间,等电点介于5.44-8.31之间,均为位于细胞核的不稳定亲水蛋白质.系统进化树分析表明PsARF家族成员可分为4组. PsARF蛋白质均具有典型的B3和Auxin_resp结构域,且多数具有Aux/IAA结构域.保守基序分析表明,PsARF家族蛋白质包含15个保守基序,但非每个蛋白质均含有保守基序. 10个PsARF家族基因在‘三月李’及其红肉突变体果实成熟过程中差异表达,不同基因表达模式各不相同.其中,PsARF2和PsARF16在‘三月李’和红肉突变体中的表达模式相反;PsARF10在‘三月李’果肉中表达量显著高于红肉突变体果肉中的表达量.本研究表明PsARF家族成员可能在李果实成熟过程中具有不同的功能,结果可为深入研究PsARF家族基因在李果实成熟过程中的功能奠定基础.(图5表2参40)     

龙眼Aquaporin家族的全基因组鉴定及其在体细胞胚发生早期的表达

水孔蛋白(AQP)是生物调控水跨膜运输的重要通道.为了解龙眼AQP基因家族的生物学功能,利用本实验室的龙眼基因组数据库,结合生物信息学的分析方法进行龙眼全基因组范围内AQP家族成员的鉴定,并对其蛋白质理化性质、系统进化关系、共线性、选择压力、基因结构、保守基序、蛋白质保守结构域、顺式作用元件、蛋白质互作和体细胞胚早期不同阶段的基因表达情况进行分析.结果显示,龙眼AQP基因家族共有35个成员,蛋白分子量在17.77×10~3-44.30×10~3 kD之间,分布在14条染色体上;经系统发育树分析,可将其分为5个不同亚家族:PIPs、TIPs、NIPs、SIPs和XIPs;不同亚家族间等电点、磷酸化位点、内含子数量和motif分布差异较大;AQP家族成员间共有6对共线性基因,与拟南芥基因组间有28对共线性基因,且在进化过程中都受纯化选择作用;龙眼AQP家族蛋白质都含有MIP保守结构域;其家族成员可与SYP、PP2A和BOR发生互作,PIP亚家族内的蛋白互作关系最强;基因组的FPKM值分析发现,大部分AQP成员可在龙眼胚胎早期不同阶段进行表达,其中DlTIP4的表达量在所有阶段远高于其他成员,可能在整个过程中发挥着重要作用.本研究表明龙眼35个AQP家族成员基因可能在体细胞胚胎发育阶段发挥重要作用,并且可能响应干旱、低温等非生物胁迫和脱落酸、生长素等植物激素的调控,在功能上具有明显的多样性.(图9表3参55)     

稀有鮈鲫成体神经发生相关基因的分子克隆及序列分析

成体神经发生是脊椎动物中广泛存在的一种生物学特征。成体硬骨鱼类的脑展现出强烈的神经活性以及出色的脑修复能力,这使得硬骨鱼类成为研究成体神经发生和脑修复的一个理想的模型。本文克隆了成体稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus)脑组织中神经发生及脑修复相关的hes5、pax6、sox11和prox1基因的部分c DNA序列并进行了序列分析。序列分析结果表明,pax6和sox11基因片段与斑马鱼(Danio rerio)对应的基因片段的同源性最高,分别为97%和94%;hes5基因与鲤鱼(Cyprinus carpio)相对应的基因片段的同源性最高,为92%;prox1基因在物种间的同源性最低。基于稀有鮈鲫和已知物种相应基因的核苷酸序列构建了系统发育树,发现稀有鮈鲫prox1基因与其他硬骨鱼类的亲缘关系最远。本文为进一步开展神经毒性类化学品对水生生物鱼类的成体神经毒性作用机制研究提供了分子生物学基础。     

稀有鮈鲫Ras信号通路相关基因的克隆、序列分析及其组织分布

Ras基因是一类在生物进化过程中较为保守的原癌基因,在多种细胞生命活动中起到细胞增殖、分化和细胞骨架构建等重要作用。本文克隆了稀有鮈鲫Ras信号通路相关的k-ras、n-ras、pik3cd、pin1和raf1基因的部分c DNA片段,并分析了其序列。序列分析结果表明,k-ras的氨基酸序列与鲤鱼相对应的氨基酸序列同源性最高,为99%;n-ras、pik3cd、pin1和raf1的氨基酸序列均与斑马鱼相对应的氨基酸序列同源性最高,分别为99%、87%、96%和97%,结果表明稀有鮈鲫与鲤鱼、斑马鱼的亲缘关系较近。组织表达分析表明,k-ras、n-ras、pik3cd、pin1和raf1基因在肝脏、鳃、肾脏、脑和性腺等组织中具有表达差异性。本文为研究环境污染物对鱼类致癌作用机制和安全性评估提供分子生物学基础和科学依据。     

中华猕猴桃bZIP家族成员的比较基因组学分析

bZIP转录因子调控着植物的生长发育和逆境胁迫应答,是植物中一类重要的转录因子.基于系统的生物信息学方法,鉴定得到79个中华猕猴桃bZIP转录因子,进化分析结果揭示中华猕猴桃bZIP家族成员在J、K、L三个分组中出现了成员的缺失.中华猕猴桃bZIP家族成员的bZIP保守域主要由碱性结构域和亮氨酸拉链结构域组成,其亮氨酸拉链结构域的第4、5肽段的第7位的亮氨酸残基存在一定程度的变异.bZIP保守域之外,在中华猕猴桃的18个bZIP家族成员中,还发现包括bZIP_C保守域在内的8种其他类型的保守域,集中分布在A、C、D和G组bZIP成员中.通过与葡萄和番茄bZIP同源基因的比较,阐明中华猕猴桃基因组的两次三倍倍增是其bZIP基因数目增加的主要原因.中华猕猴桃不同发育时期果实的转录组揭示了参与调控果实成熟的57个bZIP基因的表达水平.本研究阐明了中华猕猴桃bZIP家族成员的进化特征、保守域组成、家族成员数目扩增的主要原因,提供了涉及果实发育的优良候选基因.(图6表2参28)     

茶树GH1基因家族鉴定及其在茶鲜叶萎凋过程的表达

糖苷水解酶第1家族基因(GH1)在茶叶香气形成中发挥着重要作用.为了解茶树GH1家族成员的进化特性及其在茶鲜叶萎凋过程的表达规律,基于茶树基因组数据库,对GH1基因家族进行全基因组鉴定,并对其编码蛋白的理化性质、亚细胞定位、保守基序及其在不同组织和茶鲜叶萎凋过程的表达模式进行分析.结果显示,茶树GH1基因家族共31个成员,分为5个亚家族,同一亚家族的GH1具有类似的保守基序,保守性较高.GH1基因编码142-871个氨基酸,GH1在细胞中分布很广,包括分泌通路、细胞核、胞浆等.GH1基因表达量从高到低依次为幼嫩茎段、幼根、幼果、成熟叶、嫩叶、顶芽、老叶和花.在茶鲜叶萎凋过程中,大部分GH1基因在鲜叶和萎凋减重10%阶段优势表达,而CsGH1BG6、CsGH1BG7和CsGH1BG26在茶鲜叶萎凋减重20%至60%之间上调表达,这是GH1基因参与白茶加工品质调控的关键时期.本研究表明上调表达的GH1基因对茶鲜叶的失水胁迫调控和萎凋过程香气的形成起到积极的作用,可作为进一步开展茶鲜叶萎凋过程品质形成研究的候选基因;结果可为茶叶加工品质调控奠定基础.(图5表2参30)     

五氯酚暴露诱导斑马鱼胚胎细胞凋亡相关基因的变化及caspase-2基因克隆和系统进化分析

应用基因芯片技术研究发现,暴露于五氯酚的斑马鱼胚胎中有14个涉及细胞凋亡行为的基因表达发生了显著改变.利用生物信息学方法构建这些功能基因系统进化树,分析与环境毒物诱导的细胞凋亡行为密切相关的caspase-2基因和其他基因之间的同源关系.斑马鱼caspase-2基因由10个外显子和9个内含子组成,cDNA长1308bp,含一个开放阅读框(ORF),编码435个氨基酸.6种脊椎动物Caspase-2氨基酸序列的保守性及系统进化分析结果表明,在特定功能区结构域中氨基酸序列表现出较高的同源性,Caspase-2在进化上高度保守.利用RT-PCR技术,斑马鱼caspase-2基因cDNA被克隆并确认.研究结果表明斑马鱼caspase-2基因是一个研究细胞凋亡行为的模型分子,可为环境化合物的分子毒性评价及其机制研究提供一种分子标记。     

17α-甲基睾酮对稀有鮈鲫肝脏脂质代谢的影响

环境内分泌干扰物对环境影响十分严重,绝大部分进入水环境,危害水生生物健康,进而影响人类健康.17α-甲基睾酮(17α-methyltestosterone,MT)是一种常见的环境雄激素,但在鱼体内的作用机制尚不明确.为了探究MT对鱼类肝脏脂质代谢的影响,采用不同浓度的MT(0、25、50和100 ng·L-1)处理864尾稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus),分别在7、14和21 d取肝脏样品.用石蜡组织切片(H-E染色)研究MT对稀有鮈鲫肝脏组织的影响;用RT-qPCR检测4个内参基因的稳定性及5个脂质代谢相关基因(acaca、acacb、fasn、gpat1和cpt1α)的mRNA表达;用ELISA法测定肝脏中甘油三酯的含量.结果 表明,MT会对稀有鮈鲫肝脏造成一定程度的影响,50 ng·L-1 MT处理14 d,肝脏组织损伤最明显.25 ng·L-1和50 ng·L-1 MT处理14 d,相关基因的表达均显著变化(P＜0.05).mRNA表达与组织学结果均表明50 ng·L-1 MT对稀有鮈鲫肝脏影响最为显著.100ng·L-1 MT处理21 d,acaca、cpt1α和gpat1基因表达量显著下降(P＜0.05).MT对雌鱼肝脏甘油三酯影响较雄鱼大.综上,MT通过影响肝脏脂质代谢相关基因mRNA的表达,干扰了稀有鮈鲫肝脏脂质代谢过程,进而对肝脏产生不同程度的损伤.由于MT在不同性别鱼体内的代谢途径不同,推测MT在稀有觞鲫体内可能被芳香化为雌激素(ME),从而发挥部分雌激素作用.     

玉米性别决定基因TASSELSEED2及其同源基因的分子进化特征

TS2是最早在玉米中发现的性别决定基因,但是在其他的单性花或者两性花的被子植物中其同源基因是否也与花的性别形成有关以及其进化特征仍不清楚.以玉米性别决定基因TASSELSEED2(TS2)为检索序列,通过BLAST搜索得到21个测序植物物种的27个TS2同源基因,并利用生物信息学和比较基因组学方法详细分析了这些TS2基因的序列特征、进化关系及选择压力.结果表明,植物TS2基因具有3种基因结构类型、2种典型的功能结构域和7种保守基序组织模式,且单性花和两性花植物间并没有表现出特异性.系统进化树显示,以江南卷柏TS2蛋白为系统树基部,除了PtrTS2b、SlaTS2、CsaTS2和CpaTS2这4种单性花的TS2蛋白外,剩余22个植物TS2蛋白被划分为4个亚群.值得注意的是,除杨树外,其余4种单性花植物的TS2基因距离较远,均单独为一分支.进一步对4个亚群的选择位点分析发现,这些亚群共包含出24个正选择位点(P0.05),说明各亚群TS2基因均受控于纯净选择或松弛的纯净选择.由上述结果可知,TS2基因在进化过程中发生了多次重复和基因扩增事件,而多次独立的重复或者基因扩增事件导致TS2基因失去了对性别的决定或者调控作用.     

全基因合成方法学研究

通过基因全合成实现基因的分子改造和人工组建正成为一种实验室常规手段,因此,建立一种能够在相对低廉和短时间内准确和高效地设计和合成长片段基因的方法十分重要.本研究报道了一种重复性好、错误率低、低成本和简便的基因设计和全合成方法.此方法包含经DNA2.0软件的序列优化,Gene2Oligo软件的寡核苷酸设计,覆盖全长基因双链的寡核苷酸的组合和引物介导下的全基因的合成等步骤.运用此方法,对3个不同长度的基因(分别为653bp,1309bp和1498bp)成功地进行了密码子优化和一步全合成.其中的amyFF在大肠杆菌中表达量提高了12倍.图2参18     

环境内分泌干扰物对鱼类性别决定的影响研究进展

水体中的环境内分泌干扰物能够影响鱼类性别决定过程,对鱼类产生明显的雌、雄性化效应.为深入研究环境内分泌干扰物对鱼类性别决定的影响及其机制,论文介绍了鱼类性别决定基因SRY和DMY基因在鱼类性别决定中的作用,以及Sox、DMRT、CYP和Vasa、Dax1、Foxl2等鱼类性别决定相关基因对鱼类性别决定的调控作用,综述了各类环境内分泌干扰物引起的鱼类雌、雄性化效应的最新研究进展,在此基础上探讨了环境内分泌干扰物影响鱼类性别决定的作用机制,并展望了该领域今后的重点研究方向.     

小麦高分子量谷蛋白亚基基因的PCR及AS-PCR标记

选用高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)在Glu-D1位点已知的 26个普通小麦品种,包括 15个 (TriticumaestivumL. )川育系列品种及其 11个亲本,根据其亚基Dx5和Dy10基因的特异序列设计引物.通过对Dx5基因的PCR扩增及对Dy10基因的AS-PCR扩增,结果表明,所设计的引物对Dx5和Dy10都能扩增出特异条带,而携有Dx5基因的材料同时也携有Dy10基因.说明用所设计的引物可快速有效的鉴定出普通小麦中是否带有优质的 5 10亚基.图 4参 15     

Diversity of free-living marine nematodes (Enoplida) from Baja California assessed by integrative taxonomy

We used morphological and molecular approaches to evaluate the diversity of free-living marine nematodes (order Enoplida) at four coastal sites in the Gulf of California and three on the Pacific coast of Baja California, Mexico. We identified 22 morphological species belonging to six families, of which Thoracostomopsidae and Oncholaimidae were the most diverse. The genus Mesacanthion (Thoracostomopsidae) was the most widespread and diverse. Five allopatric species, genetically and morphologically differentiated, were found in two localities in the Gulf of California (M. sp1 and M. sp2) and three in the Pacific coast (M. sp3, M. sp4 and M. sp5). Overall, we produced 19 and 20 sequences for the 18S and 28S genes, respectively. Neither gene displayed intraspecific polymorphisms, which allowed us to establish that some morphological variation was likely either ontogenetic or due to phenotypic plasticity. Although 18S and 28S phylogenies were topologically congruent (incongruence length difference test, P > 0.05), divergences between species were much higher in the 28S gene. Moreover, this gene possessed a stronger phylogenetic signal to resolve relationships involving Rhabdodemania and Bathylaimus. On the other hand, the close relationship of Pareurystomina (Enchilidiidae) with oncholaimids warrants further study. The 28S sequences (D2D3 domain) may be better suited for DNA barcoding of marine nematodes than those from the 18S rDNA, particularly for differentiating closely related or cryptic species. Finally, our results underline the relevance of adopting an integrative approach encompassing morphological and molecular analyses to improve the assessment of marine nematode diversity and advance their taxonomy.     

无苯酚培养基分离到的降酚菌多样性的分子分析

用3种不含苯酚的培养基(YPG、10%YPG和LB)从上海焦化厂废水处理系统(A2/O法)好氧池的悬浮污泥分离到24株降酚菌株.通过16SrDNAPCR扩增产物的限制性酶切分析(amplifiedribosomalDNArestrictionanalysis,ARDRA)、ERICPCR指纹图谱分析、多组分苯酚羟化酶大亚基(thelargestsubunitofthemulticomponentphenolhydroxylase,LmPH)基因的PCR扩增及16SrRNA基因测序的方法对这些降酚菌株进行表征.通过ARDRA分型,将这24株降酚菌株分为8个类型;利用ERICPCR可以将这24个菌株分为17种类型,说明同一ARDRA类型内菌株具有多样性.对17个ERIC类型代表菌株的16SrDNA扩增产物进行克隆并测序,测序结果在GenBank和RDP中进行比对.结果表明,与这17个代表菌株同源性最高的菌中,有6株是未见报道具有降酚功能的菌株.在这24株降酚菌中,有19株在苯酚含量为200mg/L的MP培养基中培养5d,苯酚降解率为20%左右,其余5株苯酚降解率达到100%,且均属于Rhodococcus属.本研究在降酚菌生物多样性上作了有益的探索.图2表1参20