中国野葡萄新基因cDNA全长的克隆及序列分析

根据对中国野生葡萄华东葡萄株系白河-35-1在白粉病诱导下构建的cDNA文库中获得的1条EST序列设计特异引物,以总RNA逆转录产物为模板,进行SMART-RACE扩增。结合生物信息学方法对所获的序列进行开放阅读框、序列同源性分析,并预测了蛋白质的理化性质、信号肽、酶与非酶分析、亚细胞定位以及蛋白质二级结构。结果表明,获得的中国野生葡萄新基因的全长序列为854 bp,其开放阅读框为585 bp,5′非编码区为107 bp,3′非编码区为162 bp;同源性比对表明该新基因推导的氨基酸序列与拟南芥RNA结合蛋白和水稻推定的半乳糖基转移酶的同源性分别为55%和63%,第8-82位氨基酸序列与RNA识别基序相类似,是一个典型的结构功能域;推导该基因表达产物为相对分子质量为21 801.27、等电点为6.86的不稳定蛋白,定位于细胞核,不包含信号肽,二级结构主要是无规则卷曲。

紫杉烷13α-羟基化酶基因的克隆及其转化烟草的研究

利用东北红豆杉(Taxus cuspidata)cDNA文库作为模版,通过PCR技术扩增得到我国东北红豆杉紫杉烷13α-羟基化酶(Taxane13α-hydroxylase,简称13OH)的全长cDNA,将PCR产物克隆到pGM-T载体后测序结果表明该序列长度为1458bp。同源性比较分析结果表明:其碱基序列与已经报道的东北红豆杉(Taxus cuspidata)的13OH基因的一致性为99.38%,其氨基酸序列同与已经报道的东北红豆杉的13OH氨基酸序列的一致性为99.18%。将获得的cDNA全长序列正向插入到含有GUS报告基因的pCambia1305.1后成功地构建出东北红豆杉13OH植物表达载体pC13OH,通过电击法把pC13OH转入根癌农杆菌GV3101中。利用该工程菌株对普通烟草进行了转化,在潮霉素选择压力下获得了完整的再生植株。利用13OH基因特异引物,通过PCR技术筛选到4株阳性再生植株。在这4株再生植株中,有3株植株GUS报告基因的组织化学染色呈现阳性反应,表明该植物载体表达载体中与13OH相融合的GUS基因成功地得到了表达。为今后深入研究13OH基因在烟草中的表达和开展紫杉烷13α-羟基化酶基因对红豆杉细胞的转化以及研究作用于该基因的小RNA调节子打下了基础。

烟草叶片全长cDNA文库构建及EST序列分析

【目的】构建烟草叶片全长cDNA文库并测序,发掘与烟叶发育、代谢和抗逆相关的基因,为进一步研究功能基因奠定基础。【方法】以烟草苗期叶片为试验材料,利用改进的Cap-trapper法构建烟草叶片全长cDNA文库。利用测序技术获得大量的EST序列,采用生物信息分析手段,对所测EST进行拼接和功能注释。【结果】构建了烟草叶片的全长cDNA文库,该文库滴度为1.2×106pfu.mL-1,平均插入片段在1.4 kb左右。利用该文库测序了5 280个克隆,获得5 233条高质量表达序列标签(EST),序列拼接出3 922个单一基因;同源比对分析表明,89.7%的基因与已知功能基因具有较高的同源性,这些基因涉及细胞生长、信号转导、翻译合成、抗逆反应和能量代谢等功能;并详细鉴定了部分与烟碱合成和抗病相关的基因。【结论】通过Cap-trapper法成功构建了高质量的烟草幼苗叶片全长cDNA文库;大规模EST测序分析挖掘到大量与烟草幼苗叶片发育、抗逆、抗病、烟碱代谢相关的侯选基因。

全长cDNA文库构建方法及应用研究

构建全长cDNA文库是获得大量基因全序列信息的有效途径,也是进行功能基因组研究的一条经济、快速的途径,它克服了常规cDNA文库的缺点,极大地推进了功能基因组的研究,尤其是对于那些因基因组庞大而未能进行全基因组序列测定的生物来说更为重要.全长cDNA文库的研究在不断发展,几种文库构建方法已经建立,并得到了较为广泛的应用.本文重点阐述了全长cDNA文库的构建方法,对各种方法进行了分析和比较;同时对全长cDNA文库的应用也作了介绍.

利用改进的Oligo-Capping法构建甘蔗茎全长cDNA文库

Oligo-Capping法是目前全长cDNA文库构建的重要方法之一。笔者在引进、消化和吸收的基础上,通过对特异引物和接头序列的设计,及cDNA扩增反应条件的优化,对该方法进行了一些切实可行的改进,形成了一套简便易行的技术体系。利用本研究中改进的Oligo-Capping法,成功地构建了甘蔗茎全长cDNA文库。综合评价结果表明,本研究中所构建的甘蔗茎全长cDNA文库的库容大于2.5×106cfu,重组率为91%,全长率高达88.9%。本文库的构建为进一步甘蔗茎中全长基因的克隆和功能基因的表达分析奠定了基础。

绵毛优若藜冷胁迫均一化全长cDNA文库的构建

以绵毛优若藜叶片和嫩茎为材料，对盆栽的绵毛优若藜小苗进行梯度低温胁迫处理后，采用SMART（switching mechanism at 5’end of RNA transcript）与DSN（duplex-specific nuclease）均一化相结合技术构建绵毛优若藜冷胁迫均一化全长cDNA文库。经测定，原始文库的库容量为1．4×10^6pfu。PCR检测结果显示：插入片段的长度在0．5～3kb之间，平均大于1kb，表明文库构建效果较好。该文库包含有大量的未知基因，有待进一步的发掘和研究。

以长链PCR为基础利用融合PCR扩增乙型脑炎病毒全长cDNA

目的以长链PCR(Long-PCR)技术为基础,应用融合PCR方法扩增乙型脑炎病毒(JEV)全长基因组。方法根据GenBank中收录的JEV全长基因组序列设计引物,分别扩增JEVSA14-14-2株的5′和3′半长分子,在5′端上游引物中引入T7启动子核心序列。利用细胞培养增殖病毒,提取病毒RNA,逆转录后采用Long PCR方法得到JEV的5′和3′两个半长分子,在此基础上进行融合PCR,得到JEV全长cDNA分子,克隆入pGEMT-easy载体,酶切鉴定并测序。结果扩增出均6000bp的JEV的5′和3′两个半长分子及约11000bp的全长cDNA片段,其二级结构丰富的非编码区未发生缺失。JEV全长cDNA分子与GenBank中收录的相关毒株的的核苷酸序列同源性最高达99%,其氨基酸序列同源性最高达96.3%。其E蛋白基因与野毒株和减毒株进行比较,核苷酸序列同源性高达98%～99%,氨基酸序列也未出现较大差异。结论已获得了乙型脑炎病毒SA14-14-2株全长基因组,为进一步构建感染性克隆奠定了基础。

雨生红球藻PHOT的基因克隆和生物信息学分析

【目的】本文旨在获得雨生红球藻中蓝光受体向光素(Phototropin,PHOT)的全长序列并进行生物信息分析。【方法】采用同源克隆和RACE结合的方法获得雨生红球藻中编码HaePHOT的c DNA序列全长,并对HaePHOT进行生物信息分析。【结果】HaePHOT的开放阅读框全长为2139 bp,编码712个氨基酸,预测的等电点8.66,理论分子量78.73 k D。经BLASTP程序分析,与拟南芥来源PHOT的相似性达到58%,与莱茵衣藻来源PHOT的相似性达到68%。通过序列比对和结构域分析,PHOT蛋白的典型结构域存在于HaePHOT中,包括发色团结合和激酶结构域。系统进化分析表明,高等植物和真核绿藻来源PHOTs来自共同祖先。【结论】首次从雨生红球藻中获得编码PHOT的基因序列,为下一步雨生红球藻中PHOT的表达和功能研究奠定基础,同时为解析蓝光调控雨生红球藻虾青素合成的分子机制提供线索。

大豆幼荚全长cDNA文库的构建及鉴定分析

构建大豆幼荚全长cDNA文库,可为克隆与大豆产量相关基因,培育高产大豆新品种奠定基础。以吉农18大豆幼荚突变体为材料,提取大豆幼荚总RNA,反转录成单链cDNA,LD-PCR方法合成双链cDNA;PCR产物经蛋白酶K消化、Sfil酶切后,采用CHROM SPIN-400柱分级分离,回收500 bp以上的cDNA组分。以λTriplE×2载体连接并进行体外包装,构建吉农18大豆幼荚全长cDNA文库。经检测研究构建的大豆幼荚cDNA原始文库滴度达到1.5×106pfu.mL-1,重组率达92%。扩增的文库滴定达到2.6×108pfu.mL-1,重组cDNA片段长度在500 bp以上。结果显示构建的大豆幼荚全长cDNA文库符合高质量文库的标准,可用于进一步开展相关基因的克隆及分子生物学研究。

甘蔗茎全长cDNA文库构建及EST序列分析

在利用改进的Oligo-capping法构建1个高质量的甘蔗茎全长cDNA文库基础上,对该文库进行大规模测序,获得了283条5′端有效EST序列,平均长度为459 bp,经聚类和拼接获得204个假定独立转录本(TUTs),冗余序列所占比例27.9%。NCBI同源比对分析结果表明,其中132条EST拼接的103个TUTs与已知功能基因具有较高的同源性,结合拟南芥功能基因分类标准对这些TUTs进行分类,可分为12类,以参与蛋白质合成的基因最多,其次为细胞结构、蛋白质降解和贮藏、转录等类型的基因。

高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒感染性克隆的构建

目的确定"猪高热综合征"的主要病原是否为猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV),为探寻高致病性病毒基因组结构和功能、高致病性蓝耳病发病机制,以及进一步研制针对后者的基因工程疫苗奠定基础。方法根据PRRSV基因组序列设计特异性引物,分5段扩增了高致病性PRRSV JX143株的全长cDNA,将各cDNA片段克隆到pBlueScriptⅡSK(+)载体中,进而利用重叠区中的单酶切位点将其连接成JX143株的全长cDNA克隆pJX143和含有遗传标记MluⅠ限制性内切酶的基因组全长cDNA克隆pJX143-M。结果全长cDNA克隆经体外合成RNA后转染MA-104细胞,均获得稳定的拯救病毒。通过比较亲本病毒与拯救病毒的病毒滴度、多步生长曲线和利用拯救病毒vJX143进行动物回归试验,结果发现病毒学及生物学特性没有显著差异。结论PRRSV的JX143株病毒确实是引起"猪高热综合征"的主要病原;建立了首个高致病性PRRSV的感染性cDNA克隆,证明拯救病毒与亲本病毒生物学特性相同。

欧洲型PRRSV弱毒株全长基因组cDNA克隆的构建与分析

为了获得欧洲型PRRSV弱毒疫苗株AMERVAC-PRRS/A3全基因组序列和病毒基因组全长cDNA克隆,通过RT-PCR技术扩增了AMERVAC-PRRS/A3弱毒株的全基因组,并对基因组cDNA序列进行了测定。根据测序结果,选择合适的酶切位点将各个亚克隆产物逐段克隆入改造过的pBluescriptⅡKS(+)载体中,从而获得了病毒的全长基因组cDNA克隆。测序结果表明,该弱毒株基因组序列全长为15 098 bp(不包括poly(A)尾)。同源性比较结果显示,Ningbo42株ORF7基因(EF473137)、FJ0603株Nsp2基因(EF592535)与该弱毒株的相应基因之间的同源性分别为100%和98%。这些数据暗示,国内欧洲型PRRSV Ningbo42株和FJ0603株的存在与欧洲型PRRSV弱毒疫苗株AMERVAC-PRRS/A3密切相关。测序及酶切鉴定结果表明,欧洲型PRRSV全长基因组cDNA克隆已构建成功。

干旱胁迫下耐旱稻中旱3号全长cDNA文库的构建

干旱胁迫导致很多基因的表达发生变化。以干旱胁迫下的耐旱稻品种中旱3号为材料,我们用SMART技术（RNA转录5′末端模板转换技术）成功构建一个高质量的干旱胁迫诱导的节水抗旱稻中旱3号全长cDNA文库。体外包装后感染大肠杆菌XL1-Blue宿主菌,未扩展文库的滴度为1.94×10^6pfu/mL,重组率为85.15%。扩展后文库的滴度为1.45×10^11pfu/mL。将λ噬菌体臂转入pTriplEx2质粒,从中随机挑选100个克隆,PCR扩增检测插入片段长度,结果显示文库插入片段在500～2000bp之间。

马动脉炎病毒基因组全长cDNA克隆的构建

根据马动脉炎病毒(Equine arteritis virus,EAV)Bucyrus株全基因组序列设计并合成EAV特异引物,进而应用RT-PCR技术分6段扩增了EAV全基因组cDNA。将扩增的各个cDNA重叠片段PE124、PE631、PE1854、PE5191、PE61107、PE97Q分别克隆到载体PCR BluntⅡ-TOPO中,建立了EAV初级cDNA克隆。在扩增5′末端时,引入NotⅠ酶切位点和T3启动子序列;在基因组3′末段PolyA尾引入XhoⅠ酶切位点,后者供cDNA模板的线性化之用。将扩增片段在PCR BluntⅡ-TOPO中依次连接,最后亚克隆到质粒pBluescriptⅡKS(+)中,获得了EAV全长基因组cDNA克隆pWEAV。核酸序列分析表明:该毒株基因组全长为12 704个核苷酸,与EAVBucyrus分离株的同源性为99.1%;全长基因组中有104个核苷酸发生突变,相应地导致编码区内34个氨基酸的改变。

传染性法氏囊病病毒疫苗B87株基因组B节段的克隆和序列分析

目的获得传染性法氏囊病病毒(IBDV)疫苗B87株B节段全长cDNA,并对其序列进行分析,为进一步在分子水平上研究病毒基因组的功能、抗原变异和毒力变异奠定基础。方法使用蛋白酶K和酚/氯仿抽提法提取病毒基因组RNA,用LiCl分级沉淀方法纯化病毒基因组dsRNA,通过RT-PCR一步扩增获得B节段的全长cDNA。将其克隆到pGEM-T载体上,然后测序,并用DNAStar软件进行序列分析。结果测序结果表明,克隆的B87株基因组B节段全长为2827bp,与超强毒参考株UK661和HK46的同源性分别为89.8%和89.3%,与强毒参考株Harbin-1和ZJ2000的同源性分别为90.2%和89.5%;与变异毒株GLS的同源性为97.8%;与弱毒参考株CEF94和Gt株的同源性均为99.8%,与P2株的同源性达100%。结论通过对9株IBDV编码氨基酸序列进行分析、比较,推测B节段上10个独特的氨基酸位点可能与毒力相关。

泛亚型口蹄疫病毒O/China/99缺失毒株全长cDNA分子克隆的构建

设计并合成了4条O型口蹄疫病毒(FMDV)泛亚型代表毒株O/China/99基因组的引物,利用RT-PCR扩增各基因片段,酶切后连接到pOK12载体上,然后人工合成一段缺失PKs的5′UTR序列,利用两端的限制性内切酶位点,将该基因片段插入到上述载体中。酶切、PCR和序列测定结果显示,O/China/99株全基因组由8 200个核苷酸组成,构建的感染性cDNA与原毒株的核苷酸序列同源性为99.1%。结果表明,O/China/99缺失毒株全长cDNA分子克隆的构建成功。

犬贾第虫病毒感染性体外转录体制备及转染试验

目的研究犬贾第虫病毒全长cDNA体外RNA转录体的感染性,为进一步研究犬贾第虫病毒的特性、深入阐明病毒的致病机理奠定基础。方法根据已知的GCV(长春株)基因序列设计一套特异性重叠引物,利用RT-PCR技术,构建感染性犬贾第虫病毒基因组全长cDNA;用T7 RiboMAXTM Express Large Scale RNA Production System制备体外转录体,电穿孔方法感染无病毒株犬贾第虫滋养体,通过提取总核酸和超薄切片电镜观察感染情况。结果成功构建犬贾第虫病毒基因组全长cDNA,体外转录体电穿孔后72 h,提取的总核酸中发现6.2 kb的dsRNA带,电镜观察到完整的病毒粒子。结论该转录体具有感染性,可以在无病毒株犬贾第虫滋养体内复制表达,为进一步研究GCV奠定基础。

苦瓜果实商品成熟期均一化全长cDNA文库的构建及分析

为构建苦瓜果实商品成熟期的cDNA文库,并对相关EST进行序列分析,笔者以多肽二号苦瓜亲本‘189-4’商品成熟期果实为材料,利用SMART技术构建其果实的cDNA文库。经检验该文库库容量为2.08×10~6,重组率为96.29%,平均插入片段750~2000 bp,插入片段平均大小约1000 bp。随机挑取400个单克隆进行测序,共获得370条EST,序列分析结果表明350条有同源性,全长率为70%;19条序列无匹配,单一序列为320条,其中,片段重叠群10个,单基因260个,可能与营养品质相关的基因有48个。本研究为苦瓜果实功能基因的筛选、克隆奠定了基础。

象耳豆根结线虫actin基因的克隆与分析

采用RT-PCR、cDNA末端快速扩增法(RACE),克隆了象耳豆根结线虫生长发育关键基因actin的全长cDNA序列(登录号:KF534787),并与NCBI核酸数据库进行序列比对,结果表明:序列全长1298 bp,包含一个全长1125 bp的开放阅读框ORF,编码375个氨基酸,起始密码子在82位,终止密码子在1207位,与已知的其它物种的actin具有高度的保守性,与马铃薯腐败线虫和松才线虫actin的同源性分别为99.20%和98.67%,与秀丽隐杆线虫、人类相似性分别达到98.67%和97.33%。系统发育分析表明,象耳豆根结线虫actin可能是β-actin,同时也发现了象耳豆根结线虫actin与人类的胞质actin(β-actin)更相似。本研究填补了GenBank数据库中象耳豆根结线虫内标参照基因的空白。