家蚕丝素重链启动子克隆片段在家蚕体内和昆虫培养细胞内的渗漏表达

为了探讨家蚕丝素重链基因的调控机制,应用重组苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒(AcMNPV)为基因转移载体,以绿色荧光蛋白基因为报告基因,研究了丝素重链基因启动子克隆片段在家蚕丝腺的不同部位,以及脂肪体细胞和Sf9培养细胞中的表达渗漏。结果发现,丝素重链启动子克隆片段在家蚕中部丝腺存在表达渗漏,并且在中部丝腺前部的表达活性要强于中部丝腺的中部和后部；克隆片段在脂肪体组织存在表达渗漏,通过荧光解剖显微镜可以在体表观察到绿色荧光；克隆片段在Sf9培养细胞中也存在表达渗漏。上述结果说明目前已知的有关家蚕丝素重链基因的调控元件仍不充分,家蚕基因组中可能还有其他调控丝素重链基因表达组织和时相的特异性元件存在。

家蚕丝素P25蛋白基因启动子顺式作用元件的功能分析

为了阐明蚕丝蛋白基因表达调控的分子机制,利用Bac-to-Bac杆状病毒表达系统及实时荧光定量PCR等技术,对家蚕Bombyx mori丝素P25基因启动子上游1233bp的活性及其调控元件的功能进行了分析。结果表明:在P25启动子上游-423～-1233区和-127～-238区存在正调控元件,在-238～-423区段存在负调控元件;PSGF和BMFA两结合元件在P25基因表达中起负调控作用。PSGF结合元件对A3启动子在后部丝腺的活性具有一定的增强作用,进一步验证了PSGF调控元件的功能。通过对P25基因启动子的活性分析,尤其是对PSGF和BMFA调控元件的功能分析,有利于进一步了解P25基因表达调控的精细机制。

家蚕蚕丝蛋白基因表达调控研究进展

家蚕蚕丝蛋白是由家蚕丝腺特异合成的,蚕丝蛋白主要由丝素和丝胶组成。其中,丝素包括丝素重链(Fib-H)、丝素轻链(Fib-L)和P25共3种蛋白,其基因的表达主要是在转录水平上受到一系列反式作用因子与相应顺式作用元件的共同调控。蚕丝蛋白基因的表达具有组织和时期特异性,但是这种特异性并不是十分严格。

催青温度对家蚕二化性品种滞育激素受体基因表达的影响及基因的结构特征

家蚕二化性品种的卵滞育与否受上代环境影响,25℃高温明催青将产滞育卵,而15℃低温暗催青将产非滞育卵。为探究催青温度调控二化性家蚕滞育的分子机制,对从家蚕卵巢细胞中克隆的家蚕滞育激素受体基因(Bmdhr)的5种cDNA进行生物信息学分析,结果表明Bmdhr基因的5种cDNA由相同的mRNA转录本通过不同的剪接方式而来,其中Bmdhr mR-NA-1与Bmdhr mRNA-2编码的氨基酸序列相同,Bmdhr mRNA-4编码的氨基酸序列与家蚕滞育激素BmDHR-1的序列相似度达99.2%。将家蚕二化性品种秋丰的蚕卵用蛾区半分法分成2组,分别以15℃暗催青和25℃明催青,利用实时荧光定量PCR分析催青温度对家蚕不同发育时期及蚕体组织中Bmdhr基因mRNA转录的影响。结果显示:Bmdhr mRNA-1主要在蛹期卵巢中表达,在对滞育激素最敏感的化蛹后4 d时,其转录水平急速上升至峰值,并且高温催青的转录水平高于低温催青;Bm-dhr mRNA-4主要在各发育时期的蚕体血液中表达,特别是在高温明催青条件下,其在蛹期血液中的转录水平是低温暗催青的7.7倍,说明BmDHR-4可能是决定家蚕二化性品种卵滞育与否的关键因子之一;Bmdhr mRNA-5在化蛹后2～3 d的卵巢中转录水平高,且低温催青的转录水平高于高温催青,化蛹后3 d其转录水平开始下降,至化蛹后4～5 d 2种催青处理间的转录水平无显著差异。研究结果为阐明家蚕滞育的分子机制积累了实验数据。

家蚕丝素基因表达水平的定量分析

采用实时定量RT-PCR方法,对丝素轻链基因(fib-L)、丝素重链基因(fib-H)、P25基因在家蚕幼虫不同组织和不同发育时期的表达进行了定量分析。结果发现3种丝素基因除主要在5龄幼虫的后部丝腺中表达外,在其它组织如脂肪体和中部丝腺中也有一定程度的表达;在4龄眠期的后部丝腺中3种丝素基因也有一定的表达水平,其中fib-L在这一时期的表达量较高。同时发现在5龄第3天和第5天的后部丝腺中,fib-H、fib-L与P25在mR-NA水平上的摩尔比分别为9∶18∶1和19∶32∶1,推测丝素基因的表达可能具有转录后调控,此结果说明家蚕丝素基因的表达可能具有更加精细的调控机制。

基于trnL内含子序列的桑属植物分子系统学初探

用PCR产物直接测序法对12份桑种质、1份无花果和1份构树的亮氨酸转运RNA基因（trnL）内含子序列进行了测定。tmL序列长度变异范围为534～561bp，平均核苷酸组成为0．39100（A）、0．27114（T）、0．17679（C）、0．16086（G），平均A＋T含量为0．66214，说明该序列富含A／T。利用PHYLIP软件构建其最大简约数（maximum likelihood，DNAML）分子系统发育树，聚类结果表明桑属所有材料聚为一类，进一步证明桑属为单系，为探明桑属植物的亲缘关系提供了新的分子生物学证据。

类蜘蛛丝丝素蛋白SPF198在毕赤酵母中的分泌表达

将人工合成的长度为594 bp的类蜘蛛丝丝素蛋白spf198基因克隆到表达载体pP iczαA并导入毕赤酵母(Pichia pastoris)GS115细胞内,利用筛选到的Mut+(m ethanol utilization p lus)重组酵母株进行了表达。初步的研究结果显示,spf198基因在GS115酵母里可以正确表达。

植酸酶基因在家蚕-杆状病毒表达系统中的表达及其酶学特性

将从黑曲霉菌株Aspergillusniger 96 3克隆并经改造后的植酸酶基因在昆虫 -杆状病毒表达系统中表达 ,SDS PAGE电泳检测蚕体和蛹的表达量分别达到 1.4 3g L血淋巴液和 1.90g L血淋巴液。酶活性测定结果表明 ,在蚕体和蛹的表达活性分别为 4 .6 7× 10 8u L血淋巴液和 5 .99× 10 8u L血淋巴液。该酶活性的最适温度范围为 5 0～6 0℃ ,最适pH值为 5 .5～ 5 .0和 2 .5。研究表明杆状病毒系统表达的植酸酶具有耐酸性和抗高温的特性 ,可以用于生产饲用植酸酶。

家蚕类胰岛素相关肽结合蛋白2(BmIBP2)的原核表达与组织特异性分析

【目的】从体外表达家蚕中新发现的1个免疫球蛋白超家族成员—类胰岛素相关肽结合蛋白2(BmIBP2),并制备其多克隆抗体,为进一步深入研究BmIBP2的生物学功能奠定基础。【方法】以家蚕中肠的总cDNA为模板,利用普通PCR方法,扩增出BmIBP2基因的成熟肽序列;通过构建重组表达质粒pET-28a-BmIBP2对BmIBP2的成熟肽进行重组表达;制备多克隆抗体,通过免疫共沉淀的方法研究BmIBP2蛋白的组织特异性。【结果】SDS-PAGE电泳分析表达产物发现,重组蛋白rBmIBP2主要以包涵体的形式表达,目的蛋白大小约为30 kD;以兔抗His-tag抗体为一抗进行Western blot检测,结果表明rBmIBP2具有良好的免疫反应性;用镍离子亲和层析的方法可获得纯化的rBmIBP2,以纯化的rBmIBP2为抗原免疫新西兰白兔制备多克隆抗体,Western blot结果显示家蚕的中肠组织匀浆液中有1条约28 kD大小的条带,大小与BmIBP2成熟肽的蛋白分子量基本一致,而脂肪体、血淋巴、丝腺、精巢及卵巢的组织匀浆液中没有检测到特异反应条带。【结论】成功地实现了BmIBP2在大肠杆菌中的表达和纯化,并获得其多克隆抗体,Western blot结果证明BmIBP2被正确表达,并明确了该蛋白只在家蚕中肠表达的组织特异性。

桑树2个钙调蛋白亚型基因cDNA克隆和序列分析

为了揭示钙调蛋白在桑树抗逆性方面的作用,利用SMART技术(switching mechanism at 5 end of RNA transcript)构建丰驰桑幼苗cDNA文库,从中获得2个钙调蛋白cDNA序列,2条序列的读码框均为450bp,均包括完整的3端非翻译区;序列比对分析发现,2条序列ORF(open reading frame)同源性为86%,但氨基酸同源性却为98%,说明是2个钙调蛋白基因,命名为MCaM-1,MCaM-2.其中MCaM-1与拟南芥CaM7、胡萝卜CaM4的氨基酸同源性达100%.这表明钙调蛋白序列在植物中相当保守.

家蚕丝腺Matchmaker cDNA文库的构建和3种蚕丝蛋白基因转录因子编码区的克隆

采用Clontech公司SMARTTM技术,分别构建了家蚕4龄眠蚕后部丝腺(PSG0)以及5龄第3天后部丝腺(PSG3)、中部丝腺(MSG3)和脂肪体(FAT3)的Matchmaker cDNA文库,用A3基因引物对几个文库的质量进行了检测;从cDNA文库和家蚕基因组中克隆了FMBP-1、POU-M1和BmFkh 3种在蚕丝蛋白基因表达调控中起重要作用的转录因子编码区,并对其序列进行了分析。结果表明,所建cDNA文库能够用于利用酵母的杂交系统开展蚕丝蛋白基因的表达调控研究。

家蚕POU因子功能域的初步研究

为了利用酵母双杂交系统研究家蚕POU因子的相互作用蛋白,构建了包含家蚕POU-M2基因的诱饵质粒和猎物质粒,发现包含全长POU-M2的诱饵质粒和猎物质粒对酵母具有毒性和自激活现象。对POU-M2进行结构域分析,发现其构建的诱饵质粒、猎物质粒产生毒性与自激活现象来源于POU-M2因子羧基端POU结构域的DNA结合能力。POU-M2因子的转录激活域为氨基端约140个氨基酸区段,其中氨基端约100个氨基酸为激活作用的重要区段。鉴定发现POU结构域中的POUH区(POU同源结构域)对POU结构域与DNA的结合起主要作用,POUS区(POU特异性结构域)可以增强POU结构域与DNA的结合能力。最终采用截去POU氨基端激活区的片段作为酵母双杂交文库筛选的诱饵质粒。

家蚕bmo-miR-34对BmE74基因表达的调控

为了研究家蚕bmo-miR-34(一类高度保守的miRNA)对E74基因(BmE74)的表达调控作用,首先利用生物信息学软件RNAhybrid和RNA22进行结合位点预测,然后从家蚕丝腺组织中克隆了bmo-miR-34前体序列,分别构建bmo-miR-34表达载体和靶基因BmE74 3'UTR重组表达载体,利用双报告基因荧光检测系统在细胞水平研究bmo-miR-34对BmE74基因的转录后调控作用。生物信息学预测结果表明,BmE74 3'UTR具有bmo-miR-34潜在结合位点;体外转染试验结果显示,与对照相比,转染bmo-miR-34重组质粒的细胞荧光素酶活性极显著下调(P<0.01),但是当加入人工合成的bmo-miR-34抑制物后荧光素酶活性显著上调(P<0.01)。说明bmo-miR-34对BmE74的转录后表达具有抑制作用。

重组AcMNPV感染家蚕后造成宿主组织液化的机制分析

杆状病毒的组织蛋白酶(V-CATH)和几丁质酶(V-CHIA)是病毒感染宿主后造成宿主组织液化的关键酶。家蚕核型多角体病毒(BmNPV)感染家蚕后会导致宿主组织的液化,而苜蓿银蚊夜蛾核型多角体病毒(AcMNPV)感染家蚕后不会造成宿主组织的液化。为了分析AcMNPV不造成家蚕宿主组织液化的原因,利用Bac-to-Bac系统将BmNPV的v-cath(Bmcath)、v-chiA(BmchiA)同时或分别重组到AcMNPV的极晚期强启动子p10和polh下游,并以同样的方法将AcMNPV的v-cath(Accath)、v-chiA(AcchiA)同时或分别重组到AcMNPV的p10和polh下游,从而构建6种重组AcMNPV。结果显示6种重组AcMNPV均能感染家蚕,并造成家蚕宿主组织的液化,说明重组AcMNPV中v-cath和v-chiA的过量表达在病毒对家蚕组织液化过程中发挥了重要作用。通过对感染6种重组AcMNPV之间的蚕体液化发生时间和液化率进行比较,发现相对于v-chiA,v-cath对组织液化的作用可能更加直接。检测比较感染AcMNPV和重组AcMNPV家蚕血淋巴中的组织蛋白酶和几丁质酶活性,两种酶的活性均随v-cath和v-chiA基因拷贝数的增加而增加。AcMNPV感染后不会造成家蚕宿主组织液化可能是由于病毒的组织蛋白酶活性太低,而不是由Bmcath和Accath、BmchiA和AcchiA之间的序列差异造成的。

家蚕一种hAT家族转座酶基因的分析

【目的】对家蚕中一个潜在的hAT家族转座酶编码基因BmhAT进行分析。【方法】通过生物信息学方法,分析BmhAT转座酶的结构域及序列同源性。采用Real-time PCR方法,对BmhAT在野蚕及家蚕不同品种中的拷贝数进行分析以及在mRNA水平上测定BmhAT在家蚕不同组织中的相对表达量。【结果】BmhAT与许多hAT家族转座酶在序列上有很高的同源性,并具有hAT家族转座酶的保守结构域;BmhAT在家蚕基因组中存在约3—6个拷贝;在家蚕后部丝腺和脂肪体中的表达量分别是参照基因actin 3的0.4倍和0.6倍。【结论】BmhAT可能是家蚕中一个有活性的转座酶基因,编码家蚕一种新的hAT家族转座酶。

家蚕裸蛹基因(Nd)的SSR定位

家蚕裸蛹是自然突变产生的,裸蛹基因(Nd)与丝素重链基因(Fib-H)同处于第25染色体上,二者紧密连锁。利用家蚕雌性不交换的特点,以家蚕正常茧品种P50和裸蛹品种Nd为亲本获得P50×(P50×Nd)和(P50×Nd)×P50回交群体(分别记为BC1M和BC1F),再用已经构建的家蚕SSR分子标记连锁图谱对Nd基因进行定位,共筛选出7个与Nd基因连锁的SSR标记。BC1F群体中的所有裸蛹个体均表现出与(P50×Nd)F1相同的杂合型带型;而所有正常茧个体带型与亲本P50一致,为纯合型。利用另一个群体BC1M构建了Nd基因的遗传连锁图,连锁图的遗传距离为96.8 cM,Nd基因位于60.8 cM。同时得到了2个与Nd紧密连锁的SSR标记S2511及S2513,与Nd基因的距离分别为0.1 cM和1.1 cM。

对家蚕第2隐性赤蚁基因(ch-2)的SSR标记定位及连锁分析

家蚕蚁蚕体色突变之一的第2隐性赤蚁(ch-2)有作为特殊遗传系统的实用价值。采用家蚕正常黑蚁品种P50和第2隐性赤蚁品种k04为亲本组配正反交群体,回交后获得回交群体(k04×P50)×k04和k04×(k04×P50),分别记作BC1F和BC1M,基于雌性家蚕的W与Z染色体不发生交换的特点,用已构建的家蚕SSR分子标记连锁图谱对ch-2基因进行定位和连锁分析。在第18连锁群上的20个多态性标记中共筛选出7个与ch-2基因连锁的SSR标记。根据第18连锁群上已有但不表现多态性的微卫星序列,寻找其所在Scaffold上的其他SSR位点并设计引物,结果找到2个新的多态性SSR标记。BC1F群体中的所有黑蚁个体均表现出与F1(k04×P50)相同的杂合型带型,而所有赤蚁个体带型与亲本k04一致,为纯合型,说明家蚕ch-2基因位于第18连锁群。利用另一个群体BC1M构建了ch-2基因的SSR分子标记遗传连锁图,连锁图的遗传距离为70.7cM,ch-2基因位于69.6 cM处。2个与ch-2最近的SSR标记为S1814和S1819,与ch-2的距离分别为7.9、1.1 cM。

利用Bac-to-Bac杆状病毒表达系统在家蚕中表达人瘦素蛋白

瘦素(leptin)蛋白由肥胖基因编码,对人体能量代谢等多种生理过程起着重要的调节作用。利用Bac-to-Bac杆状病毒表达系统,将人瘦素蛋白基因(lep)克隆到杆状病毒转移载体pFastBacHTb,并转化E.coli DH10Bac,获得重组杆粒Bacmid-lep,然后转染家蚕BmN细胞,获得重组杆状病毒。用SDS-PAGE和Western blotting方法在感染重组病毒的家蚕BmN细胞检测到大小约22 kD的蛋白条带,与预期的人瘦素蛋白分子质量相符。给家蚕5龄起蚕注射重组病毒液后的4～5 d出现发病症状,RT-PCR检测发病家蚕的血液中有lep基因转录,并通过SDS-PAGE和Western blotting检测到大小为22 kD的人瘦素蛋白的表达。研究结果表明,利用Bac-to-Bac表达系统能够获得含有人瘦素蛋白基因的重组杆状病毒,并且目的蛋白能在家蚕细胞及幼虫体内表达。

二化性家蚕卵低温和常温催青的胚胎期蛋白质表达差异分析

家蚕二化性品种的滞育性受上代胚胎期环境条件调控,查找家蚕胚胎期滞育关联蛋白,可为最终阐明家蚕滞育的分子机制提供实验依据。以家蚕二化性品种秋丰的蚕卵为材料,分别在25℃常温和18℃低温条件下催青,提取胚胎不同发育时期蚕卵的易溶性和难溶性蛋白,采用蛋白质双向电泳(2-DE)和图像分析技术,研究蚕卵在胚胎不同发育时期的蛋白质差异表达谱。在易溶性和难溶性蛋白图谱中分别检测到5个和7个差异显著的蛋白点。对这些差异蛋白点进行质谱鉴定,有8个蛋白点得到可信的最佳匹配蛋白报告,共鉴定出卵特异蛋白、卵黄原蛋白、表皮蛋白和丙酮酸脱氢酶激酶4种蛋白。这些差异表达蛋白可能导致蚕卵胚胎中物质代谢和能量代谢的不同,据此推测低温和常温催青可能在蚕卵胚胎中诱导了不同的生理生化反应。