褐牙鲆白化相关基因zfp123的组织表达谱与蛋白结构分析

C2H2锌指是真核细胞中最常见的DNA结合模体.对通过mRNA差异显示技术和克隆测序.在褐牙鲆中获得的一条白化相关锌指蛋白基因zfp123,进行了电子表达谱与实验验证表达谱的比较分析及该蛋白序列的一、二级和三级结构分析.电子表达谱分析分别对与ZFP123有较高同源性的斑马鱼、家鼠和猪的zfnd5a(zfp123)摹因各个组织表达情况进行了比较分析;一、二级结构分析发现其具有多个保守的基序和结构域;同源建模显示其具有一个"C-X(2-4)-CX11-C-X2-C"结构的锌指样三级结构.ZFP可以介导靶基因的转录调控,抑制或激活特定基因的表达;对DNA进行修饰,如人造限制性内切酶、重组酶、抗病毒感染等.锌指蛋白应用前景广阔.研究价值显著,是未来基因治疗的革命性的工具.     

水稻锌指蛋白基因OsWIP6的克隆、表达及RNAi载体转化

为了解水稻C2H2型锌指蛋白转录因子基因的表达调控机理及生物学功能,克隆了水稻的一个C2H2型锌指蛋白转录因子基因(OsWIP6),并构建其RNA干涉植物表达载体,通过农杆菌介导转化获得转基因植株.生物信息学分析显示,OsWIP6氨基酸序列与拟南芥两个WIP家族转录因子高度同源.组织差异性表达分析表明,该基因在水稻花发育上具有表达偏向性.与野生型相比,转基因水稻表现为抽穗延迟,结实率及千粒重降低,半定量分析显示转基因植株OsWIP6表达量明显下降.因此,推断OsWIP6基因与水稻育性密切相关.     

干燥和复吸水条件下发菜过氧化物氧还蛋白差异表达与基因克隆

发菜(Nostoc flagelliforme)是一种陆生固氮蓝藻,为探讨其耐旱的分子机理及对极端干旱环境的适应和保护机制,运用双向电泳技术(2-DE)、凝胶图像分析、MALDI-TOF-TOF/MS质谱鉴定和数据库检索,分析发菜过氧化物氧还蛋白(Peroxiredoxin)在持续干燥48 h和复吸水4 h后的差异表达水平,根据鉴定的过氧化物氧还蛋白已知氨基酸序列设计简并性引物克隆该基因,分析基因和氨基酸序列的同源性及对蛋白质二级结构进行预测,并研究其原核表达.结果表明,发菜过氧化物氧还蛋白在复吸水后的表达量明显高于干燥状态下的表达量。根据简并性引物克隆获得长度为639 bp的过氧化物氧还蛋白基因,GenBank登陆号为HM854286.序列比较分析显示该基因具有较高的保守性,蛋白质二级结构主要由α螺旋、β折叠和随机卷曲构成.将过氧化物氧还蛋白基因在大肠杆菌中表达,获得符合预期的外源重组蛋白(26.5×103),经Western blotting验证,该外源蛋白为过氧化物氧还蛋白.图10表1参25     

地衣芽孢杆菌2709和 6816碱性蛋白酶基因在大肠杆菌中的克隆、表达及序列分析

用PCR方法从地衣芽孢杆菌 2 70 9和 6 816中扩增了碱性蛋白酶基因 (apr1和apr2 ) ,扩增的DNA片段插入到大肠杆菌载体 pET -2 8a中 ,构建成重组分泌型表达载体pAPR1、pAPR2 .pAPR1、pAPR2中碱性蛋白酶基因在大肠杆菌宿主JM 10 9(DE3)中得到表达 .SDS -PAGE分析显示融合表达产物的分子量均为 30 .5× 10 3 ,同核酸序列测定所推导的值相符 .表达产物分别占细胞总蛋白的 8.0 %和 7.5 % .2 70 9重组菌所得酶活为 12 10u/mL ,6 816重组菌所得酶活为 1175u/mL .研究发现 ,重组的碱性蛋白酶在进入大肠杆菌周质空间时可能存在前肽自动脱落的现象 .同时 ,对地衣芽孢杆菌 2 70 9碱性蛋白酶基因序列进行了测定和比较分析 ,发现与地衣芽孢杆菌 6 816碱性蛋白酶基因的同源性为 98% .图 5参 11     

香蕉几丁质酶基因ChiI2超表达载体和干涉表达载体的构建

分离克隆栽培香蕉中的几丁质酶基因ChiI2,构建超表达载体和干涉表达载体,可为进一步研究ChiI2基因响应抗逆胁迫的功能提供基础.从栽培香蕉天宝蕉(Musa spp., AAA)中克隆几丁质酶基因ChiI2,利用生物信息软件对该基因进行分析,并用无缝克隆技术分别构建ChiI2的超表达载体和干涉表达载体.从香蕉果皮中克隆到一个几丁质酶基因ChiI2,该基因全长942 bp,蛋白编码313个氨基酸,其编码的蛋白质理论分子量(Mr)为32.96,等电点(pI)为6.77.ChiI2蛋白的α-螺旋结构有6个,β-折叠结构有5个,转角结构有33个.蛋白质疏水性预测分析值为-0.233,属于亲水性蛋白.功能保守域分析表明,该蛋白是糖苷水解酶家族几丁质酶家族的一员.该基因核苷酸序列推导的氨基酸与野生香蕉、玉米、水稻、小麦、莲等植物的同源性都在70%以上.对ChiI2基因进行荧光定量PCR检测,发现4℃处理6 h的表达显著高于对照和38℃处理6 h,表明ChiI2基因可能与低温响应有关,诱导香蕉苗产生抗冷性.利用无缝克隆技术成功构建了pGreenII-ChiI2超表达载体和pGreenII-ChiI2i干涉表达载体,并转化到农杆菌EHA105菌株中.本研究成功地从栽培香蕉天宝蕉中分离克隆到了ChiI2基因,并对其基因特点和蛋白功能进行了预测分析,成功构建了超表达载体和干涉表达载体,可为进一步研究其功能奠定基础,也为采用基因工程方法改良选育香蕉抗寒品种提供了新尝试.(图8表1参24)     

甘蔗泛素结合酶基因的克隆与表达北大核心CSCD

为克隆鉴定甘蔗泛素结合酶基因（Sugarcane ubiquitin-conjugating enzyme,ScUBc E2）并探索其在激素信号通路和甘蔗与黑穗病互作过程中的作用,选择黑穗病菌胁迫下甘蔗抑制消减杂交文库（Suppression subtractive hybridization,SSH）中注释为泛素结合酶的差异表达EST序列为探针,结合电子克隆技术和RT-PCR技术,以甘蔗cDNA为模板进行泛素结合酶基因克隆.对克隆获得的序列进行生物信息学分析,并利用qRT-PCR技术分析该基因在甘蔗根、蔗髓、叶、芽中的组织特异性表达以及在黑穗病菌、茉莉酸甲酯（Methyl jasmonate,Me JA）、脱落酸（Abscisic acid,ABA）和水杨酸（Salicylic acid,SA）胁迫下的表达情况.最终克隆得到一条长度为699 bp的甘蔗泛素结合酶基因（ScUBc E2;Gen Bank accession number：KJ577594.1）,该基因包含长度为447 bp的完整开放读码框,编码148个氨基酸.生物信息学分析结果显示,ScUBc E2编码的蛋白分子量（Mr）为16.507×10^3;无信号肽,为碱性不稳定的亲水蛋白;包含4个α螺旋、4个β折叠和一些无规则卷曲;第15位氨基酸为泛素化位点,74-89位氨基酸为活性位点;在进化过程中与高粱泛素结合酶基因的亲缘关系最近.qRT-PCR分析结果表明,ScUBc E2基因组成型表达,但在芽中的表达量最高;其表达在甘蔗感黑穗病基因型ROC22中受到黑穗病菌胁迫的抑制,在黑穗病抗病基因型YC05-179中则先被抑制,后被诱导;ScUBc E2基因受MeJA及SA诱导表达,对ABA胁迫的响应不明显.本研究表明,甘蔗ScUBc E2基因在抗病基因型和感病基因型甘蔗中存在不同表达模式,可能参与甘蔗与黑穗病菌的互作过程,有望为抗病育种分子标记提供潜在基因资源;同时,该基因受MeJA和SA外源激素胁迫后的表达模式,可为泛素-蛋白酶体途径及激素调控的信号转导在甘蔗与黑穗病菌互作过程中的作用提供一定的理论依据.     

桃ACC合酶基因组DNA（pACSG01）的序列分析及其表达

以桃基因组DNA为模板，用套式PCR技术扩增并克隆了桃ACC合酶基因片段，将其克隆（定名为pACSG01）并进行序列测定，表明该自然全长1320bp，并富含HindⅢ和EcoRⅠ位点，与其它ACC合酶基因结构序列有一定的相似性，内含有两个内含子，编码的氨基酸序列与已克隆桃ACC合酶cDNA推导的氨基酸序列的同源性分别为57．4％和56．8％，pACSG01与我们已克隆的两个桃ACC合酶cDNA基因表达有所不同，RNA点杂交和RT－PCR结合Southern杂交分析表明，该基因在成熟和乙烯处理的果实均不表达，伤处理、LiCl和生长素处理也不能诱导核基因的表达，在衰老花瓣中也不表达，图3参18。     

深黄被孢霉苹果酸酶基因的克隆和表达

为了克隆与表达深黄被孢霉(Mortierella isabellina)M6-22苹果酸酶基因,根据深黄被孢霉M6-22转录组测序结果,以其c DNA为模板PCR扩增苹果酸酶基因编码序列,经测序验证分析后将扩增片段连接到表达载体pET-32a(+)中构建重组表达质粒pET32a MIME2并进一步转化入大肠杆菌BL21中进行诱导表达,经镍柱亲和纯化目的蛋白和酶活分析确定其为苹果酸酶.PCR扩增得到全长为1 815 bp的cDNA序列,序列分析表明该序列具有一个编码604个氨基酸的开放阅读框,预测编码蛋白分子量(Mr)为66.4×10~3.预测的氨基酸序列与已报道的苹果酸酶同样具有保守的2个二核苷酸结合结构域和1个二价金属离子结合结构域,因此是一个新的苹果酸酶基因序列,命名为MIME2,Gen Bank序列号为KU097323.将该序列转化大肠杆菌BL21中进行诱导表达,SDS-PAGE电泳检测到1条约67×10~3的蛋白条带表达,经镍柱纯化和酶活分析表明所纯化蛋白能催化苹果酸脱氢生成丙酮酸,同时生成NADPH,具有苹果酸酶的特性,其酶活大小为177.46 U/mg.以上结果证明所克隆的cDNA序列MIME2为1个新的苹果酸酶基因,基因编码蛋白具有苹果酸酶活性,可为深入研究苹果酸酶的结构和功能关系以及进一步应用奠定基础.     

邻苯二酚2,3-双加氧酶基因克隆、定位和高效表达

采用特异性引物，以菲、芘降解菌株ZL5的代谢性质粒为模板，扩增出邻苯二酚2，3—双加氧酶(C23O)基因，将该基因和表达载体pET—30a( )连接，转化E.coli JM109(DE3)，获得了高效表达的转化子，SDS—PAGE结果表明，转化子的C23O蛋白不仅在细胞内存在，而且能被分泌到胞外，薄层扫描显示，转化子细胞内和细胞外表达蛋白总量占细胞总蛋白的42％，酶活分析表明，分布在转化子细胞内、外的表达蛋白都具有较高的C23O比活力，Southern杂交将菌株ZL5的C23O基因定位在内生质粒的不同酶切片段上。图5表1参12。     

L-山梨糖还原酶基因在大肠杆菌中的表达及融合蛋白的酶学特性

为获得L 山梨糖还原酶 (SR)整个操纵子序列 ,以 pGEM 3zf( )作为载体构建了Gluconobactersp .S6基因文库 .结合转化子在以L 山梨糖为唯一碳源培养基上的生长情况 ,利用PCR技术筛选到一个含L 山梨糖还原酶基因的阳性克隆pGEM 3zf( ) sr3/E .coli,酶切鉴定插入片断长度约 5 .0kb左右 .以 pGEM 3zf( ) sr3/E .coli质粒DNA为模板 ,扩增SR结构基因 .PCR产物经测序验证为SR基因序列后 ,与表达载体Pet32a( )相连 ,转化宿主大肠杆菌AD4 94 (DE3)对SR基因进行表达 ,并利用重金属离子亲和层析技术对SR融合蛋白进行了纯化 ,对其酶学特性进行了研究 .结果表明 :还原型辅酶II(NADPH)是SR酶蛋白的最适电子供体 ;SR酶蛋白的最适反应pH为 7.0 ,pH为6 .5时保持稳定 ,酶活力较高 ;最适反应温度是 5 0℃ ,30℃时热稳定性较好 .SDS PAGE电泳分析 ,SR融合蛋白的Mr 在6 5× 10 3 左右 ,由此推测出天然SR的Mr 在 5 3× 10 3 左右 ,与SR基因序列推测出的分子量大小一致 .图 13表 2参 6     

甘蔗乙醇脱氢酶基因的克隆与表达

乙醇脱氢酶基因(Alcohol dehydrogenase,ADH)在植物抵御涝害、冷害、干旱等逆境中起着重要作用.基于前期已构建的甘蔗受黑穗病菌胁迫后基因差异表达的抑制消减杂交(Suppression subtractive hybridization,SSH)文库,利用电子克隆和RT-PCR技术,从甘蔗品种ROC22中获得一条ADH基因的c DNA全长序列,命名为Sugarcane Alcohol Dehydrogenase(Sc ADH;Gen Bank登录号为KJ577593).生物信息学分析显示,Sc ADH基因全长为1 644 bp,含有1 140bp的开放阅读框,编码一个379个氨基酸的蛋白质.Sc ADH蛋白为稳定、亲水的酸性非分泌蛋白,定位于叶绿体基质上.蛋白二级结构元件多为无规则卷曲,具有典型的ADH蛋白结构域以及NAD和锌的结合位点.实时荧光定量PCR(Real-time quantitative PCR)表达分析表明,该基因在甘蔗各组织中组成型表达,其中根中表达量最高,而叶中的表达量最低.在SA和Me JA胁迫下,Sc ADH基因的表达趋势为"先扬后抑",均在胁迫6 h达到最大值,分别为对照的7.34倍和11.81倍.在ABA胁迫下,该基因均上调表达,在胁迫12 h达到最大值,为对照的5.53倍.在黑穗病菌胁迫下,该基因在感病品种ROC22中的表达受到抑制,而在抗病品种YC05-179中的表达模式为"先抑后扬".综上推测Sc ADH基因在甘蔗应答非生物胁迫和生物胁迫中发挥重要作用.     

优良籼型恢复系转基因植株的获得及其遗传稳定性

报道了用基因枪转化法将雪花莲凝集素基因(gna)转移到优良籼型杂交稻恢复系蜀恢527中．PCR、PCR Southern blotting和Southern blotting等分子检测证明，外源基因以多拷贝单位点方式整合到受体基因组中并稳定遗传到转基因第三代(T2)．转基因第一代植株(TO)在株高和结实率上与相应的组培、种子实生苗植株相比，发生明显的不可遗传的变异，随着繁殖代数的增加，转基因植株恢复到与对照植株一致．Western blotting表明，目的基因在转基因植株中正确表达．蛋白活性分析显示，外源基因在转基因植株中合成的蛋白具有凝血生物活性，含量占可溶性总蛋白的0．1％左右．本文还对转基因技术在杂交稻育种中的应用进行了讨沦．图4表2参18     

拟南芥蛋白磷酸酶PPH1的结构预测与功能分析

拟南芥PPH1属于蛋白磷酸酶2C(PP2C)家族,主要参与捕光色素复合物LHCⅡ蛋白去磷酸化调控与光系统的状态转移,与STN7蛋白激酶共同参与调控LHCⅡ的磷酸化与去磷酸化.为了解此酶的具体的催化机制和空间结构,使用生物信息学的方法对PPH1的疏水性、跨膜区、膜体和二级结构进行分析,构建系统进化树并通过同源建模的方法建立其核心结构域的三级结构,围绕蛋白磷酸酶的结构和可能的作用机制关系进行探讨.在以上分析的基础上选择特异位点合成多肽后,免疫家兔并成功制备抗体.蛋白印迹结果显示制备得到了PPH1特异抗体,证实此磷酸酶结构得以正确地预测.研究为今后进一步研究其结构和功能以及突变体的设计提供了理论基础.     

多能硫杆菌1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶的酶学特征及基因检测

从固体平板的生长情况及RubisCO酶活性测定结果，表明多能硫杆菌是通过卡尔文循环固定的CO2，并具有该循环的关键酶──1，5－二磷酸核酮糖羧化酶／加氧酶．进一步将多能硫杆菌染色体DNA用各种限制性内切酸酶切，Southern转移到硝酸纤维素滤膜上，与光合细菌Rhodobactersphaeroides的RubisCO基因（rbcL－rbcS）探针杂交，显示出杂交带型，说明多能硫杆菌具有R．sphaeroides同源的羧化酶基因，并初步将该基因定位在3．0kb的PstⅠ片段内．     

青稞β—1，3—葡聚糖酶Ⅱ基因启动子的克隆分析及表达载体的构建

根据本实验室克隆并公布的藏青稞β—1，3—葡聚糖酶Ⅱ(BGH Ⅱ)基因序列，以藏青稞QB09基因组DNA为模板，构建DNA步移文库，并通过步移技术克隆出BGH Ⅱ起始密码子上游调控序列BGHP．鉴定和分析表明，BGHP具备大多数高等植物启动子的保守元件，预测它对BGHⅡ基因的表达具有一定的作用．为鉴定BGHⅡ基因的基本启动子元件，将基因5′侧翼序列做缺失片段分析，利用PCR方法从BGHP中得到3个不同大小两端带有Hind Ⅲ、BamH I酶切位点的片段BGHP1、BGHP2和BGHP3，定向插人载体pMGFP4(pBI221改建，报告基因为GFP)中，取代原有的CaMV35S启动子，构建了由驱动报告基因GFP的植物表达载体BGHPVl、BGHPV2和BGHPV3，用于大麦的遗传转化，为进一步研究其功能奠定了基础．图5表1参15     

苏云金芽胞杆菌菌株WB9编码活性因子的基因分析

采用PCR—RFLP及PCR技术对苏云金芽胞杆菌新分离菌株WB9的ICP、VIP、几丁质酶和肠毒素4种活性因子的编码基因进行了分析．结果表明，该菌株含有编码ICP的cry1Aa、cry1Ab、cry1Cb、cry1Fa和cry1GaS个cry1基因型，编码Vip3A蛋白的vip3A基因以及编码3种肠毒素的hblA、bceT和entS基因；不含编码几丁质酶的基因．将vip3A、hblA、bceT和entS基因PCR产物回收纯化后直接测序，经在线的BLAST软件进行同源性分析，前两个基因片段与Bt已公布基因序列的相应片段同源性分别为99％和96％～98％，bceT基因片段与蜡质芽孢杆菌bceT相应片段同源性为97％．     

水稻RBX1基因cDNA的分离及其过量表达载体对水稻的转化

RBX1蛋白是基于Cullin蛋白的E3复合体中的一个亚基,对于基于Cullin蛋白的E3复合体结合E2及Cullin蛋白的活化具有重要作用.利用RT-PCR分离到水稻RBX1cDNA,序列比对分析显示,水稻RBX1与拟南芥、人、果蝇及酵母中该同源蛋白的氨基酸序列一致性分别为80%、74.4%、72%和51.2%.酵母双杂交实验显示,水稻RBX1与水稻Cullin4蛋白有着相互作用.将水稻RBX1cDNA插入植物表达质粒pHB,利用农杆菌介导法将构建好的植物表达载体导入水稻,获得植株38株.以基因组DNA为模板对潮霉素抗性基因片段进行扩增,初步确定其中32株为转基因植株.图5表1参17     

小麦PGIP圆二色性与生物活性关系

应用圆二色谱（CD谱），测定了小麦多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白（PGIP）在不同pH和温度影响下的构象变化，并和生物活性作了比较，天然小麦PGIP的CD谱显示211nm处的单一负峰，此时小麦PGIP含有较多β－折叠（43．7％）和13．1％α－螺旋，这是关于小麦GPIP二级结构的首次报道，pH和温度引起小麦PGIP的活力改变与CD谱的变化有密切的关系，活性降低时，CD谱峰峰值变小，活性完全丧失时，负峰蓝移，根据给出的[θ]值计算结果，发现β折叠与小麦PGIP的活性直接相关。     

甘蔗泛素结合酶基因的克隆与表达

为克隆鉴定甘蔗泛素结合酶基因(Sugarcane ubiquitin-conjugating enzyme,ScUBc E2)并探索其在激素信号通路和甘蔗与黑穗病互作过程中的作用,选择黑穗病菌胁迫下甘蔗抑制消减杂交文库(Suppression subtractive hybridization,SSH)中注释为泛素结合酶的差异表达EST序列为探针,结合电子克隆技术和RT-PCR技术,以甘蔗cDNA为模板进行泛素结合酶基因克隆.对克隆获得的序列进行生物信息学分析,并利用qRT-PCR技术分析该基因在甘蔗根、蔗髓、叶、芽中的组织特异性表达以及在黑穗病菌、茉莉酸甲酯(Methyl jasmonate,Me JA)、脱落酸(Abscisic acid,ABA)和水杨酸(Salicylic acid,SA)胁迫下的表达情况.最终克隆得到一条长度为699 bp的甘蔗泛素结合酶基因(ScUBc E2;Gen Bank accession number:KJ577594.1),该基因包含长度为447 bp的完整开放读码框,编码148个氨基酸.生物信息学分析结果显示,ScUBc E2编码的蛋白分子量(Mr)为16.507×10~3;无信号肽,为碱性不稳定的亲水蛋白;包含4个α螺旋、4个β折叠和一些无规则卷曲;第15位氨基酸为泛素化位点,74-89位氨基酸为活性位点;在进化过程中与高粱泛素结合酶基因的亲缘关系最近.qRT-PCR分析结果表明,ScUBc E2基因组成型表达,但在芽中的表达量最高;其表达在甘蔗感黑穗病基因型ROC22中受到黑穗病菌胁迫的抑制,在黑穗病抗病基因型YC05-179中则先被抑制,后被诱导;ScUBc E2基因受MeJA及SA诱导表达,对ABA胁迫的响应不明显.本研究表明,甘蔗ScUBc E2基因在抗病基因型和感病基因型甘蔗中存在不同表达模式,可能参与甘蔗与黑穗病菌的互作过程,有望为抗病育种分子标记提供潜在基因资源;同时,该基因受MeJA和SA外源激素胁迫后的表达模式,可为泛素-蛋白酶体途径及激素调控的信号转导在甘蔗与黑穗病菌互作过程中的作用提供一定的理论依据.     

鸡贫血病毒(CAV)vp1基因的克隆及与其他CAV vp1基因的比较

把一个新鸡贫血病毒(CAV)的vp1基因通过PCR扩增，然后克隆到质粒载体pUC18上．vp1基因包含1347个碱基对，并且推定的VP1蛋白氨基酸序列含有449个氨基酸．通过DNA BLAST软件把该基因的序列数据与在GenBank中发表的其他vp1基因比较显示，克隆的vp1基因与已发表的其他vp1基因之间存在许多核甘酸差异．核甘酸的变异导致其编码蛋白质的某些氨基酸发生改变．氨基酸的改变主要集中在VP1蛋白的29、75、125、141、144、251、254、447位．在这些变异中，许多氨基酸的电荷和／或疏水性发生了改变，例如：Gly→Glu、Val→Glu、Ala→Thr、Leu→Gln、Cys→Trp、Leu→Arg、Arg→Ala、Gly→Ser、Ser→Ala、Glu→Gly、Gly→Thr等．通过CLUSTAL X软件比较了6个不同的vp1基因．该vp1基因已被GenBank登录(登录编号：AF448446)．VP1蛋白是CAV的唯一衣壳蛋白，因此VP1的氨基酸变异可能影响该蛋白质的抗原特征．对该vp1基因进一步进行免疫学研究具有重要意义，并且有可能应用该基因构建CAV基因工程疫苗．图1表3参20