家蚕全基因组启动子预测及基于芯片表达谱的精巢偏向表达启动子顺式元件分析

启动子是基因的重要组成部分,决定mRNA的转录,从而实现生物的有序发育过程。基于家蚕基因组和全长cDNA序列数据,鉴定了1 341条家蚕启动子序列。序列分析显示,在启动子-500~200 bp区间的GC、AT含量分别出现了1次和2次高峰值。TATA框(TATA-box)、起始子(Inr)、CAAT框(CAAT-box)和GC框(GC-box)等元件分别在256、453、200、334个启动子中被鉴定出,前3种元件集中分布于启动子-500~200 bp区间,第4种元件主要分布在-1 600^-300 bp上游较远处。进一步利用家蚕芯片表达谱数据发现23个启动子为精巢偏向表达基因的启动子。顺式元件分析这些精巢偏向表达启动子中含有6个高频率基序(motif),其中3个motif在精巢偏向表达启动子中的出现频率显著高于对照组,暗示这3个motif在精巢偏向表达基因的转录调控中可能起着重要作用。

多倍体银鲫nanos2等位多态性、共线性和表达模式分析

为研究生殖干细胞(Germline stem cells, GSCs)的标记基因nanos2的功能,在银鲫(Carassius gibelio)中克隆了两个nanos2的同源基因(Homologs),将其命名为Cgnanos2a和Cgnanos2b,等位、系统进化树和共线性分析表明,在银鲫进化历程中发生了额外的两轮多倍化事件,是一个异源六倍体。qPCR分析表明Cgnanos2a和Cgnanos2b在5月龄银鲫精巢中的表达水平最高,其次是卵巢;对在孵化后25—190d的卵巢中的表达动态分析表明,孵化后25d的卵巢中的Cgnanos2a和Cgnanos2b转录水平最高,随后表达水平急剧下降;并且Cgnanos2a和Cgnanos2b呈现出偏向表达的特征。切片RNA原位杂交实验结果表明, Cgnanos2a和Cgnanos2b均特异地在银鲫卵巢邻近生殖上皮的胞囊(Cyst)中一类直径小于20μm的细胞中表达, Cgnanos2a在精巢精小囊边缘一类单个或两个紧紧相邻的细胞中高表达,推测是银鲫的GSCs。此外,还可在精原细胞和初级精母细胞中检测到Cgnanos2a和Cgnanos2b的转录本。研究通过对nanos2阳性细胞的追踪描绘了银鲫卵巢早期胞囊的发育过程,为后续分离银鲫GSCs奠定了基础;同时对银鲫nanos2两个歧化的部分同源基因的序列特征、进化及表达特征分析,为研究鱼类多次多倍化事件后重复基因的进化提供了一个典型例子。

甘蓝型油菜脯氨酸合成相关同源基因的进化和差异表达分析

以异源四倍体甘蓝型油菜(Brassica napus)及其二倍体祖先白菜(B.rapa)和甘蓝(B.oleracea)为对象,研究了脯氨酸合成途径关键酶基因P5CS和OAT的进化命运以及各自不同祖先来源的同源基因的差异表达情况。序列比对和进化分析表明,甘蓝型油菜中P5CS基因和OAT基因和其二倍体祖先的相对应基因高度同源;进化上,和二倍体亲本相比甘蓝型油菜P5CS2基因发生了1个拷贝的丢失,而OAT基因没有基因丢失现象;半定量RT-PCR结果表明,甘蓝型油菜中来自二倍体亲本白菜和甘蓝的P5CS2和OAT同源基因在所有检测器官中均表达,没有发生基因沉默;但是它们可能发生了亚功能化,不同祖先来源的2个P5CS2同源基因存在较弱的偏向性表达,不同器官的同源基因表达模式稍有不同;而OAT基因明显偏向于表达来自于甘蓝祖先的同源基因,OAT的2个同源基因的不同器官表达模式基本一致;盐胁迫处理后,来自于甘蓝的BnaC.P5CS1.d表达量显著高于来自于白菜的Bna A.P5CS1.a,表明盐处理条件下甘蓝型油菜偏向性表达BnaC.P5CS1.d。甘蓝型油菜的脯氨酸合成基因Bna A.P5CS1.a、BnaC.P5CS1.d及Bna A.P5CS2.a、BnaC.P5CS2.c的盐诱导表达模式均基本保持了亲本来源基因的特征。以上结果表明,与二倍体祖先相比,甘蓝型油菜中脯氨酸合成基因序列和表达模式均存在高度保守性,这可能说明了脯氨酸积累在进化上对植物的有利性。

花生MYB转录因子的鉴定与生物信息学分析

MYB转录因子是植物中重要的基因家族之一,参与多种生物学功能的调控。目前对花生(Arachis hypogaea)MYB转录因子家族的功能仍知之甚少,对花生中MYB转录因子的鉴定及生物信息学分析具有重要的意义。本研究在栽培花生中共鉴定出MYB转录因子443个,包括219个1R-MYB、209个2R-MYB、12个3R-MYB以及3个4R-MYB,它们不均匀地分布在20条染色体上,大多集中于染色体末端;MYB结构域分析表明,R2结构包含3个极度保守的色氨酸残基,R1第三个保守色氨酸、R3结构域第一个保守色氨酸分别被其它疏水氨基酸替代;系统发育树显示,大多数聚类在相近分支中的MYB转录因子在对应染色体上的分布位置相近。鉴定到的AhMYB部分同源基因对共有170对,其中有72对在至少一个组织中表现出表达偏向性;功能富集分析显示,偏向性基因对、非偏向性基因对、无配对基因对在功能上有一定的差异。栽培花生基因组中的AhMYB基因在转录水平上表达模式各异,但其蛋白具有一定的进化保守性和结构多样性,显示出在花生演化过程中,MYB家族成员存在大量的功能异化。本研究为后续探究AhMYB基因功能奠定了基础。

烟草CONSTANS-like基因家族的鉴定与分析

烟草(Nicotianatabacum)是基因功能分析的模式植物以及重要的经济作物之一,适宜的生存环境对烟草的生长和繁殖至关重要。COL(CONSTANS-like)基因家族编码蛋白不仅调控植物开花,而且在植物生物/非生物胁迫响应中发挥重要作用。该研究通过鉴定烟草COL基因家族成员,分析其基因结构、进化关系、转录调控元件和表达模式,探究其编码蛋白的生物学功能,尤其是在烟草响应低温胁迫中的可能作用。结果显示,在烟草中共鉴定出15个COL基因,其编码的蛋白理化性质相近;进化分析结果表明其包括3类,每个类别的成员之间具有相似的外显子/内含子结构以及motif数量和类型;烟草COL基因启动子区域含有大量与光、低温、干旱以及植物激素等响应相关的顺式作用元件;基于二代高通量测序分析结果表明,低温显著影响烟草COL基因的表达,但对不同基因的影响存在差异,不同COL基因的亲本(林烟草(N.sylvestris)(母本)和绒毛状烟草(N.tomentosiformis)(父本))具有表达偏好性,且这种偏好性大部分会从6–7叶期保持到现蕾期。

Dependence of femtosecond time-resolved magneto-optical Kerr rotation on the direction of polarization of the probe beam

We demonstrate that the femtosecond time-resolved magneto-optical Kerr rotation oscillates with the direction of polarization of the probe beam when a sample of Al0.25Ga0.75As/GaAs multi-quantum wells is excited by a circularly polarized pump and detected by a linearly polarized probe at wavelengths from 800 to 830 nm. Analytical expressions are derived to explain the mechanism, which is in good agreement with the numerical computation and the experimental data. The results suggest that the Kerr signal can be enhanced by choosing an optimal direction of polarization, which is of benefit to the measurement of the weak Kerr rotation.