巴西橡胶树查尔酮异构酶HbCHI基因家族的鉴定和基因功能初步验证

为了研究查尔酮异构酶(CHI)对橡胶树叶片发育过程中黄酮类化合物合成的影响,本研究利用CHI的功能域Chalcone(PF02431)鉴定橡胶树查尔酮异构酶Hb CHI基因家族成员,分析其蛋白序列理化性质、保守结构域、保守基序和系统进化树分析;利用qRT-PCR分析Hb CHI在橡胶树叶片发育过程中的表达模式;利用农杆菌介导的烟草瞬时表达技术分析Hb CHI2影响植物黄酮合成的功能。结果表明:从橡胶树基因组数据库中鉴定获得9个HbCHI基因家族成员(HbCHI1~HbCHI9),其编码的蛋白质包含177~474个氨基酸,等电点为5.1~9.52,主要为亲水蛋白;大部分HbCHI含有1~3个数量不等的基序,只有HbCHI1含有6个保守基序(motif1~motif6);系统进化分析显示,HbCHI1~HbCHI4是Ⅰ型CHI,HbCHI6~HbCHI9表现出脂肪酸结合位点,是Ⅲ型CHI,HbCHI5是Ⅳ型CHI;橡胶树HbCHI基因家族的相对表达量检测结果均表现出从小古铜期到成熟期先下降后上升的趋势,其中在淡绿期时的相对表达量最低,且总黄酮含量与CHI基因相对表达量变化趋势一致;相关性分析表明HbCHI2表达量与黄酮含量相关性最高,皮尔逊系数为0.97;在烟草中过表达HbCHI2促进了本氏烟草中类黄酮的生物合成,增加了叶片的总黄酮含量,是对照的2.13倍。本研究结果表明HbCHI2基因正调控橡胶树叶片中类黄酮生物合成。

临沂和周口地区中高温大曲细菌群落结构与基因功能差异性研究

为明确山东临沂和河南周口地区中高温大曲细菌群落结构及菌群基因功能的差异,本研究采用MiSeq高通量测序技术对2个地区中高温大曲的细菌群落结构进行了解析,并基于直系同源蛋白数据库(clusters of orthologous groups of proteins,COG)分析了其细菌类群潜在的功能。α多样性发现,两者在丰富度和多样性上差异均不显著(P>0.05)。相较于周口地区大曲,在门水平上,临沂地区大曲中放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)平均相对丰度均显著偏低(P<0.05),在属水平上,不动杆菌属(Acinetobacter)平均相对丰度显著偏高(P<0.05),地杆菌属(Geobacter)和泛菌属(Pantoea)平均相对丰度均显著偏低(P<0.05)。LEfSe(linear discriminant analysis effect size)分析发现,Geobacter为周口地区大曲中的生物标志物,而临沂地区大曲中的生物标志物未在属水平体现;β多样性发现,两者在整体上存在明显差异;PICRUSt(phylogenetic investigation of communities by reconstruction of unobserved states)分析发现,临沂地区中高温大曲在转录、氨基酸和核苷转运与代谢功能上显著高于周口地区大曲(P<0.05)。由此可见,2个地区中高温大曲的细菌群落结构及菌群基因功能表达均存在明显差异。

生防菌株森吉木霉M75基因功能注释

[目的]本研究旨在解析对松枯梢病原菌Sphaeropsis sapinea具有强拮抗活性的生防菌株森吉木霉Trichoderma songyi M75的基因组基本信息。[方法]采用Illumina NovaSeq PE 150为依托的第二代测序技术对森吉木霉M75菌株进行基因组测序。[结果]M75菌株全基因组总长34483860 bp,GC含量49.50%,与木霉属真菌特征相吻合。在GO数据库中,森吉木霉M75共注释了28494个基因;在KEGG数据库中有8192个基因富集在KEGG中的383条不同的在三级代谢通路中,主要集中表现在代谢途径通路(848个)、次生代谢产物的生物合成通路(330个)、抗生素的生物合成(243个)、微生物代谢通路(240个)、氨基酸的生物合成(118个)、碳代谢通路(112个)等相关的代谢与次生代谢产物合成通路中;共有2184个基因在KOG数据库中获得蛋白功能注释;在碳水化合物活性酶CAZy数据库中,共注释了259个糖苷水解酶GHs基因,105个糖基转移酶GTs基因,7个多糖裂解酶PLs基因,21个糖类脂解酶CEs基因,54个糖类结合组件CBMs基因。森吉木霉M75全基因组中共包含41个基因簇,451个基因,多数与次级代谢产物的合成相关。[结论]本研究首次获得了生防真菌森吉木霉的基因组序列信息,为木霉的遗传信息、抑菌机制及抑菌物质的代谢通路等研究提供了数据支持和重要参考。

氨肽酶生产菌株Bacillus subtilis LBJ4-5的全基因组测序及基因功能分析

本研究从郫县豆瓣中分离获得一株高产氨肽酶菌株B. subtilis LBJ4-5,通过溶血性试验及抗生素敏感性试验评估了其安全性。同时,采用Illumina二代测序技术和第三代高通量Pacbio测序平台对B. subtilis LBJ4-5进行全基因组测序,获得其基因组特征信息,并通过COG、GO、KEGG、CAZY、CARD和VFDB等数据库进行基因预测及功能注释,以及评价其氨肽酶生产性能和安全性。结果显示,B. subtilis LBJ4-5经48 h摇瓶培养后发酵上清中的氨肽酶活达到179.23 U/mL,菌株无溶血活性且对头孢唑林、万古霉素、青霉素G、头孢氨苄等10种抗生素均高度敏感(直径≥20 mm),显示出良好的安全性。B. subtilis LBJ4-5的基因组由一条环状闭合DNA及一个环状质粒组成,大小为4053926 bp,GC含量为43.66%,共预测到4285个蛋白质编码基因、85个tRNA基因、33个rRNA基因、119个sRNA。在COG、GO、KEGG、CAZY、CARD和VFDB数据库中分别注释到3386、2581、2552、144、256和401个功能基因。进一步的信息挖掘分析表明,B. subtilis LBJ4-5的基因组中含有31个氨肽酶编码基因。而毒力基因与耐药性基因的预测分析,进一步证实了B. subtilis LBJ4-5菌株的安全性。综上,B.subtilis LBJ4-5可用作发酵食品加工的发酵菌剂。

大丽轮枝菌转录因子VDAG_04814基因功能探究

为明确Zn(Ⅱ)2Cys6转录因子基因VDAG_04814对大丽轮枝菌的生长发育及致病过程中的作用。利用聚乙二醇介导的同源重组构建VDAG_04814基因敲除突变体。将野生型菌株和突变体菌株分别接种至添加过氧化氢、氯化钠、氯化钾、山梨醇、十二烷基硫酸钠、刚果红的PDA培养基以及铺有无菌玻璃纸的培养基,分析其抗氧化胁迫、盐胁迫、渗透胁迫、细胞壁细胞膜完整性胁迫的水平和菌株穿透能力;测定其致病力,检测马铃薯植株中真菌生物量。经潮霉素筛选和PCR验证,正确的敲除转化子可扩增到上下游各1500 bp及敲除片段序列全长4500 bp的DNA条带。ΔVDAG_04814菌株生长速度缓慢、黑色素形成能力降低;在添加过氧化氢、氯化钠、氯化钾的氧化胁迫和盐胁迫培养基上,ΔVDAG_04814相较于野生型菌株受到的抑制率更高;在添加山梨醇的渗透胁迫培养基上,ΔVDAG_04814的生长抑制率显著低于野生型菌株;在添加十二烷基硫酸钠、刚果红的细胞壁细胞膜完整性胁迫培养基中生长并没有受到抑制;在铺有无菌玻璃纸培养基上,ΔVDAG_04814没有菌落长出,而野生型菌株有正常形态的菌落长出;致病力测定表明,ΔVDAG_04814菌株的致萎程度较野生型菌株显著下降,致萎指数为47.22~55.56。综合上述结果,VDAG_04814基因能够调控大丽轮枝菌的生长发育、抗胁迫能力、穿透能力以及对马铃薯的致病力,可为马铃薯黄萎病的防控提供新靶点。

RNAi技术在烟粉虱基因功能和防控研究中的应用

烟粉虱(Bemisia tabaci)是一种世界性蔬菜害虫,可传播多种植物病毒,影响植物生长发育,导致蔬菜产量下降。烟粉虱的防治以化学防治为主,但过度使用杀虫剂导致烟粉虱的抗药性不断增强,绿色防控的需求日益增加。RNA干扰(RNA interference,RNAi)是一项特异性沉默靶标基因技术,广泛应用于昆虫的基因功能研究和绿色防控。通过介绍RNAi作用原理和RNAi在烟粉虱的基因功能,总结了RNAi在烟粉虱的防控应用和RNA农药的应用现状,为烟粉虱的新靶点研究和开发RNA农药进行烟粉虱防控应用提供参考。

杜仲果实和叶片转录组数据组装及基因功能注释

所构建的杜仲果实和叶片转录组数据库获得了54 471 338条reads数据,包含4 902 420 420nt数据信息,对reads进行拼接,获得了452 421条Contig,总长度为90 705 736 nt;对contig进行拼接后,获得了147 027条Scaffold,总长度为65 877 052 nt;同理,对Scaffold进一步拼接后,获得了49 610条Unigene,总长度为37616 729 nt;Unigene和COG数据库进行比对表明,杜仲果实和叶片转录组中的Unigene根据功能大致可分为25类;杜仲果实和叶片转录组中的Unigene根据GO功能可分为生物过程、细胞组分和分子功能3大类42分支;以KEGG数据库为参考,依据代谢通路可以将转录组中的数据分成125类,包括脂类代谢,DNA剪切,植物激素生物合成,苯丙氨酸生物合成,萜类化合物与类固醇类化合物合成等。

杜仲幼果和成熟果实转录组数据组装及基因功能注释

对杜仲幼果和成熟果实进行测序后,共获得了53 080 588个reads片段,包含了4 777 252 920个核苷酸序列信息,对reads进行拼接,共获得了921 902个Contig片段,序列信息达到了129 461 462 nt;在Contig数据的基础上,进一步采用over-lap的方法进行拼接,共获得了190 518个Scaffold片段,序列信息达到了67 868 367 nt;在Scaffold数据的基础上,进一步拼接,数据共获得了64 474个Unigene片段,序列信息达到了39 120 703 nt;Unigene和COG数据库进行比对表明,杜仲幼果和成熟果实转录组中的Unigene根据功能大致可分为25类;Unigene根据GO功能大致可分为生物过程、细胞组分和分子功能3大类44分支;利用KEGG数据库作为参考,依据代谢通路可以将转录组中的数据分成119类,包括生化代谢通路、植物—真菌互作、DNA剪切、植物激素生物合成、苯丙氨酸生物合成、萜类化合物与类固醇类化合物合成、脂类代谢、RNA降解等。

稻瘟病菌阅读框架中SSR频率、分布及所在基因功能

在对稻瘟病菌基因组中SSR分布进行了系统分析的基础上,对由1～6个碱基为重复单元的SSR在基因的蛋白质编码区中的分布进行了分析.结果表明,该病原菌的2 378个基因的编码区中共分布有3 240个SSR序列(标准是15bp以上,匹配值为80%).在已经有注释的4 732个基因中,861个基因的编码区中有SSR.编码区中的SSR以三碱基重复和六碱基重复为主,其他类型的SSR则很少在编码区中出现.SSR在这些基因中很少有保守性,表明这些基因的高度变异,或者起源是较晚的.含有SSR的基因多为转录蛋白、信号传导的细胞调节基因这一现象表明,SSR在物种形成过程中有重要作用.利用基因编码区中丰富的SSR序列信息及其变化带来的功能变化的信息,将可以在该菌功能基因组的研究中发挥十分重要的作用.

安佳欣胶囊对抑郁症模型大鼠基因功能类表达影响的初步研究

目的研究安佳欣胶囊对抑郁症模型大鼠基因功能类表达的影响。方法分析抑郁症大鼠模型组和安佳欣胶囊组各8例样本的基因表达谱数据,筛选差异表达基因。利用基因功能分类体系Gene Ontology中的生物学过程子树和细胞组分子树,寻找和分析显著聚集差异表达基因的复合功能类,从分子水平和基因功能模块水平探索安佳欣胶囊对抑郁症模型大鼠基因表达谱的影响。结果筛选出330个差异表达基因,并进一步识别了8个差异表达基因功能模块,主要涉及糖代谢、蛋白转运、谷氨酰胺代谢、凋亡诱导和神经发生。通过文献证实进一步发现了差异功能模块中7个可能与抑郁症发病相关的基因(Pfkm、Gpx1、Stx1a、Ninj2、Plp、Evl、Nrn1)在两组动物中差异表达。结论安佳欣胶囊可能增加抑郁症模型大鼠的单胺递质合成和释放,改善神经保护和神经发生功能,这些改变可能与安佳欣胶囊的抗抑郁作用有关。

病毒诱导的基因沉默及其在植物基因功能研究中的应用

RNA介导的基因沉默是近年来在生物体中发现的一种基于核酸水平高度保守的特异性降解机制 .病毒诱导的基因沉默 (virusinducedgenesilencing ,VIGS)是指携带植物功能基因cDNA的病毒在侵染植物体后 ,可诱导植物发生基因沉默而出现表型突变 ,进而可以研究该目的基因功能 .至今 ,已经建立了以RNA病毒、DNA病毒、卫星病毒和DNA卫星分子为载体的VIGS体系 ,这些病毒载体能在多种寄主植物 (包括拟南芥、番茄和大麦 )上有效抑制功能基因的表达 .VIGS已开始应用于N基因和Pto基因介导的抗性信号途径中关键基因的功能研究、抗病毒相关的寄主因子研究以及植物代谢和发育调控研究 .在当前植物基因组或EST序列大量测定的情况下 。

丝状真菌基因功能研究的方法

近年来不少丝状真菌全基因组测序已完成或正在进行,基因功能研究成为真菌研究的一个热点.多种基因功能研究方法都已应用到丝状真菌领域,为丝状真菌的基因功能研究提供了许多不同的技术策略.本文总结了目前丝状真菌基因功能研究中常用的方法,如转座子标签法、基因敲除技术、RNA干扰、超表达及酵母杂交系统等,并对各方法在丝状真菌研究中的优缺点进行了阐述.

基于高通量测序的青花菜早期发育小孢子转录组分析与基因功能注释

为探明青花菜小孢子胚胎发育的分子生物学机制,本研究利用Illumina Hi Seq TM 2000平台对在32.5℃环境下分别培养17 h和24 h以及25℃环境下分别培养0、1和6 d的小孢子进行转录组分析及基因功能注释。结果表明,共获得174 324条Unigenes,其中有144 194条注释到GO、COG、KEGG、NR、Swissprot和Pfam数据库。GO注释显示,小孢子差异表达基因在细胞部分、细胞和细胞器、结合和催化活性、代谢过程、细胞过程和单一生物过程功能亚类中所占比较最高;功能分类中一般功能预测(R)、复制、重组与修复(L)、转录(K)、信号转导机制(T)和翻译后修饰、蛋白质周转、分子伴侣(O)在COG同源分类所占比例最高;KEGG注释结果表明,热击后小孢子差异基因最显著富集通路为内质网蛋白加工代谢途径、植物病原互作及植物激素信号转导剪接体途径。本试验结果为进一步深入研究青花菜小孢子胚胎发生的生理生化和分子机制奠定了理论基础。

水稻WRKY转录调控因子基因功能研究进展

WRKY转录调控因子的生物学功能涉及植物生长发育、物质代谢、抗病耐逆、氧化衰老等诸多方面。水稻全基因组测序完成后,水稻WRKY转录调控因子基因的功能研究随之逐渐开展,目前已经发现它在植物抗病、耐逆、衰老、糖代谢以及形态建成方面发挥重要作用。随着研究的深入,水稻WRKY基因的编号未能统一,很容易让人混淆,有必要进行校正。结合作者实验室的一些研究结果,对水稻WRKY基因家族的研究现状进行了综述,以期为进一步深入开展WRKY基因家族的研究提供帮助。

基因功能的研究方法

人类基因组计划的顺利进行使基因功能研究成为生命科学领域中的重大课题 ,基因转导、反义技术、转基因和基因剔除、染色体转导、RNA干涉等是目前研究基因功能的主要方法 ,新的技术不断涌现 。

筛选神经系统基因功能的行为学检测平台的探索

为大规模鉴定哺乳动物神经系统新基因的功能 ,利用反义核酸技术建立了一个小鼠行为学检测平台。从大鼠脑低丰度表达基因的cDNA亚库中挑选出在大鼠脑内表达的 2 0个基因 ,设计并合成了这些基因的小鼠同源基因的特异性反义核酸。用Hamilton微量注射器将反义核酸注射到小鼠的侧脑室 ,并以注射生理盐水和随机序列核酸组作为对照。小鼠的行为学检测模型为 :考察日常代谢能力的摄食量 ,考察Locomotionactivity (移动 )的旷场行为 ,考察疼痛阈值的甩尾试验和记忆能力的步下法实验。结果显示 ,上述 2 0个基因中的 14个在不同行为学模型中与对照组有显著性差异。

VIGS技术在植物基因功能研究中的应用

文章就病毒载体选择、目标基因插入片段设计、病毒嫁接技术、环境条件控制、沉默植株检测等方面对应用病毒诱导的基因沉默(VIGS)技术研究植物基因功能应遵循的基本原则进行介绍,并讨论了其在应用中存在的一些问题。

新基因功能研究的策略与方法

开展新基因功能研究在当前生物医学研究中变得日益重要.基因功能的研究策略主要包括新基因的生物信息学及体内表达规律分析、功能获得与功能失活策略研究、基因编码产物相互作用蛋白的研究.同时,结合近年来国内外的一些新进展,对与各种策略相关的一些技术方法也进行了介绍.

桃PEBP基因家族全基因组鉴定及桃TFL1基因功能分析

【目的】通过生物信息学分析明确磷脂酰乙醇胺结合蛋白(phosphatidyl ethanolamine-binding proteins,PEBP)家族在桃基因组中的分布、结构及进化特征,并解析桃PEBP蛋白家族成员PpTFL1基因功能,为后续利用分子手段调控桃开花时间提供理论依据。【方法】以拟南芥6个PEBP蛋白的氨基酸序列为参考序列,检索桃基因组中的PEBP基因家族成员,并对其进行生物信息学分析;采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法检测PpTFL1基因在桃不同组织中的表达量,构建PpTFL1过表达载体转化拟南芥。【结果】从桃全基因组鉴定出5个PEBP蛋白家族基因,均由4个外显子和3个内含子组成。5个桃PEBP蛋白中都包含PEBP保守基序和决定FT/TFL1功能的关键氨基酸位点;桃PEBP蛋白基因家族可分为TFL1-like、MFT-like和FT-like三个亚族。克隆获得PpTFL1基因编码序列(CDS),片段大小为519 bp;qRT-PCR结果表明,PpTFL1在‘中油桃14号’茎尖的表达量最高;与野生型相比,5个转PpTFL1的转基因拟南芥阳性株系均表现花期推迟;PpTFL1在5个转基因植株中均有表达,但不同单株间表达量有差异。【结论】PpTFL1基因过表达导致拟南芥花期推迟,表明PpTFL1基因参与花期调控。

植物基因功能鉴定新工具——病毒诱导基因沉默技术的研究进展

病毒诱导基因沉默(Virus-induced gene silencing,VIGS)技术是指带一段靶基因序列的VIGS重组病毒侵染植物、引起植物同源基因沉默与表型变异,进而通过表型变异进行基因功能分析的方法,是近年发展起来的从反向遗传学方向快速鉴定植物基因功能的技术,是转录后基因沉默机制的一种表现。①VIGS的分子机制,涉及基因沉默的起始、维持和信号放大、传播共3个阶段;②VIGS技术、载体与方法学的发展;③VIGS作为基因功能研究的优越性,如不必进行转基因、操作方法简便、获得结果快速等;④应用VIGS对植物抗病途径、代谢与发育调控中参与基因功能进行研究的概况。同时,展望了VIGS技术作为植物功能基因组学功能分析的高通量技术平台的美好前景。