基于HMMER算法鉴定基因家族在本科创新实验中的设计与实践

基因家族是真核生物特有的,是共同祖先的单基因发生重复和拷贝而形成的功能与结构相似的基因集合。HMMER是一种基于隐马尔可夫模型(HMM)的深度学习算法,现已成为代替BLAST算法进行基因家族鉴定的有力工具。为了让学生更好地理解该算法,本实验教学采用学生自主挑选的目标物种与基因家族,通过HMMER-3.1软件在全基因组水平对基因家族成员进行分析。以高粱SBP(SQUAMOSA Promoter Binding Protein)为目标家族,进行全基因组筛选,然后利用SMART、Pfam、NCBICD进行验证,通过MG2C、GSDS2.0等工具完成数据可视化。结果显示,高粱SBP家族共有19位成员,且成员结构具有相似性。该创新实验促进了学生对基因家族的了解以及对全基因组鉴定的认识,进一步提升了学生的实验与科研能力。

高粱CIPK家族基因的全基因组鉴定及非生物胁迫下的表达特征

钙调磷酸酶B样蛋白互作蛋白激酶(CIPK)是一种重要的Ca^(2+)信号传感器,在植物应答逆境非生物胁迫过程中发挥着重要作用。为了探究高粱中CIPK家族基因的功能,本研究从高粱基因组中鉴定了31个SbCIPK基因,这些基因不均匀地分布在高粱的9条染色体上,编码蛋白质的氨基酸数量为403~519个,等电点为6.07~9.38,相对分子质量为46 357.31~58 316.97。基因结构分析结果表明,SbCIPK家族基因分为内含子缺失型和内含子富集型2类。进化树分析结果表明,SbCIPK家族蛋白质成员分为8个亚族。基于转录组数据的表达模式分析结果表明,SbCIPK基因广泛参与对盐胁迫、干旱胁迫等非生物胁迫的响应。本研究结果可以为高粱CIPK家族基因的功能研究奠定基础。

蓝花耧斗菜Expansin基因家族的全基因组鉴定及其在盐胁迫下的表达分析

扩展蛋白(EXP)可以调节细胞壁组分间松弛度和增强细胞壁的柔韧性,在植物适应环境胁迫过程中起着关键作用。为探究蓝花耧斗菜EXP家族成员特征及其在盐胁迫下表达模式,挖掘蓝花耧斗菜耐盐基因,利用生物信息学方法对蓝花耧斗菜AcEXP家族进行全基因组鉴定及分析,并通过RNA-seq表达数据和qRT-PCR分析其在盐胁迫下的表达模式。结果表明,蓝花耧斗菜全基因组包含27个EXP基因,分布于6条染色体及1个scaffold上;蛋白质二级结构以β-折叠和无规则卷曲为主;27个EXP均定位于细胞壁。系统发育树显示,AcEXP家族成员被划分为4个亚家族(EXPA、EXPB、EXLA、EXLB),同一亚族成员具有相似的基因结构和蛋白保守基序。AcEXP的启动子区域富含多个植物激素响应元件和胁迫响应元件。利用转录组数据,对盐胁迫下AcEXP的表达模式分析表明,21个EXP响应盐胁迫,在根系和叶片中的表达模式存在差异。AcEXPA8/9/12,AcEXPB1、AcEXLB1、AcEXLB2在叶片和根系中均差异表达,且qRT-PCR结果进一步验证了AcEXP基因在盐胁迫下的表达模式。该研究全面分析了蓝花耧斗菜EXP基因家族成员的基本特征及在盐胁迫下的表达变化,初步证明AcEXPA8/9/12、AcEXPB1、AcEXLB1、AcEXLB2参与了盐胁迫应答过程并作出积极响应。

虾夷扇贝AMPK基因家族的鉴定及表达

为了解AMPK基因家族在虾夷扇贝中的特征、进化及生物学功能,实验采用比较基因组学及生物信息学的方法对虾夷扇贝AMPK基因家族进行了鉴定、基因与蛋白结构分析、系统发生分析以及时空表达分析,通过虾夷扇贝亚致死温度胁迫实验,研究了AMPK基因家族在高温胁迫时的表达规律。结果显示,虾夷扇贝基因组中共存在3个AMPK家族基因,即PyAMPKα、PyAMPKβ、PyAMPKγ。时空表达分析发现,PyAMPK的3个家族基因在D型幼虫期之前均呈现较高的表达量,其中PyAMPKα基因在受精卵时期表达量最高,PyAMPKβ基因在囊胚时期表达量最高,PyAMPKγ基因在受精卵和2~8细胞时期的表达量达到最高水平。PyAMPK在虾夷扇贝成体器官中呈现不同的表达模式,其中肾脏表达量最高,其次是鳃。受高温胁迫后,肾脏和鳃中的PyAMPK基因短时间内呈现显著的上调表达,并随着时间延长呈现先上升后下降的趋势。研究表明,AMPK基因家族参与了虾夷扇贝早期胚胎发育过程的能量代谢调节以及机体面对高温胁迫的应激调节过程。本研究有助于理解贝类AMPK基因的功能和进化,并为深入阐明贝类应对高温胁迫时的能量调节机制提供理论基础。

新疆某规模化肉牛场牛病毒性腹泻病毒分离与基因型鉴定

新疆许多规模化牛场存在牛病毒性腹泻病毒(BVDV)的感染,且因病毒基因型具有多样性,给该病的防控、疫苗选择、净化带来了一定的困难,开展新疆地区规模化牛场BVDV基因分型鉴定,对BVDV防控具有重要的指导作用。采集BVDV胶体金抗原检测卡确定为阳性的犊牛抗凝血样品并分离淋巴细胞,在MDBK单层细胞上进行病毒分离,盲传5代,提取培养物RNA,以BVDV5′-UTR、N^_(pro)特异性引物进行逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)检测分析。结果显示,获得BL分离株1株,属于BVDV-1m亚型,研究结果丰富了新疆南疆地区规模牛场BVDV分子流行病学数据库。

利用种子红色荧光标记鉴定转基因番茄后代

转基因技术有助于番茄基因功能研究和遗传改良,其中转基因后代的筛选是一个非常重要但工作量大的环节。本研究基于番茄油体蛋白基因家族序列分析和番茄基因表达数据库SGN-TEA搜索结果,克隆了一个种子特异且高水平表达的油体蛋白基因SlOLE1(Solyc06g034040)。利用无缝克隆的方法将红色荧光蛋白基因TagRFP的编码区序列插入到SlOLE1基因的终止密码子前,形成一个嵌合基因SlOLE1-TagRFP。将嵌合基因插入到pBI121双元载体,构建植物表达载体pSlOLE1-TagRFP,利用农杆菌介导法转化番茄品种‘Money Maker’,T_(0)代植株的自交种子在荧光显微镜下呈现出明亮红色荧光或无荧光。PCR分子标记进一步验证发现,红色荧光种子萌发的幼苗均存在TagRFP序列,表明在种子阶段检测红色荧光筛选转基因番茄后代的准确率为100%。由此,本研究建立了一种利用SlOLE1-TagRFP嵌合基因,可以通过种子红色荧光可视化分析,简单快速、低成本地鉴定转基因番茄后代的方法。

陆地棉FAX家族的全基因组鉴定及GhFAX1的功能分析

【目的】脂肪酸转运蛋白(FAX)可介导植物细胞内脂肪酸从质体向外运输,在植物生长发育及响应非生物胁迫等方面发挥重要作用。研究陆地棉FAX家族基因及功能分析,为明确陆地棉油脂积累的分子机制和油脂代谢工程提供新思路。【方法】从全基因组水平对GhFAX基因家族进行鉴定,并对GhFAX1蛋白进行亚细胞定位,通过酵母与烟草遗传转化对GhFAX1进行功能验证。【结果】在陆地棉基因组中共鉴定到12个GhFAXs基因,家族各成员间具有相似的基因结构及蛋白理化性质。序列比对分析发现,GhFAX蛋白仅有少数氨基酸在进化中高度保守,暗示其对功能的重要性;进化树分析表明,GhFAXs基因与亚洲棉、雷蒙德氏棉的亲缘关系较近。转录组数据表明,GhFAXs可能参与陆地棉响应逆境胁迫的调控过程。通过实时荧光定量PCR发现,GhFAX4在花中表达较高,说明其参与花粉发育过程;GhFAX9在茎中表达较高,GhFAX1在陆地棉各个组织表达量均较高。选择GhFAX1进行亚细胞定位分析,证实GhFAX1定位在质体中。构建GhFAX1载体,使GhFAX1在酿酒酵母中过表达,结果显示,GhFAX1过表达酵母总脂提高了3.53%。底物偏好性试验显示,GhFAX1对C16:0具有选择性。通过烟草遗传转化,培育GhFAX1过表达烟草。结果显示,过表达烟草叶绿素提升了13.24%,荧光参数NPQ提高14.17%,Fm提高34.94%,F0降低35.28%;叶片总脂肪酸提高了5.2%,种子总脂肪酸提高了6.52%;种子的千粒重增加了近19.1%;同时蛋白含量显著下降。【结论】GhFAXs提高了酵母与烟草的含油量,参与质体中棕榈酸的转出,使蛋白合成途径上的碳源流向油脂合成途径。

紫花苜蓿SAUR基因家族的鉴定及其在非生物胁迫中的表达模式研究

SAUR(small auxin-up RNA)是植物早期响应生长素的一类基因,参与植物生长发育与非生物胁迫响应等一系列生物过程。在拟南芥、水稻、棉花等物种中已经对SAUR基因家族进行了系统鉴定与分析,但是,在世界上最重要的豆科牧草紫花苜蓿中关于SAUR基因家族的研究尚未开展。本研究利用生物信息学的方法在紫花苜蓿参考基因组共鉴定到433个MsSAUR成员,并对其基因组位置、基因结构、启动子顺式作用元件以及不同组织中的表达模式进行了分析。同时,利用紫花苜蓿在不同非生物胁迫下的转录组数据,发现有5、11、19以及12个MsSAUR成员分别响应干旱、盐、冷以及碱胁迫,MsSAUR14/94/254可以同时响应干旱和盐胁迫,MsSAUR297可以同时响应干旱、盐以及碱胁迫,MsSAUR306可以同时响应干旱、盐以及冷胁迫。本研究结果可为后期通过基因工程技术创制高产抗逆新种质提供重要的候选基因。

甜瓜HDM基因家族鉴定及特性分析

组蛋白去甲基化酶(histone demethylase,HDM)是生物生长过程中的重要调节因子之一,在植物的生长发育和环境适应过程中发挥着重要的调控作用。本研究通过生物信息学方法对甜瓜(Cucumis melo L.) HDM基因家族进行了鉴定,并通过转录组数据检测了其成员在甜瓜组织的表达特性。结果显示,在甜瓜基因组中鉴定得到了20个CmHDM基因,在各条染色体上非均匀分布;其成员可以分成LSD1和JmjC两大类,而JmjC类群又可划分为5个亚群,各类群成员数量不等;种内和种间的共线性关系显示,甜瓜HDM基因仅存在一对片段重复,与番茄(Solanum lycopersicum) HDM基因共线性区域较多,亲缘关系较近;各成员所含保守结构域数量不等,且外显子和内含子在数量上有所差异;在启动子区域存在多种与激素和环境信号响应的顺式作用元件,表达特性分析显示各基因成员在甜瓜雄花、雌花、根、茎、叶、子房和成熟果实中均存在不同程度的表达。这些结果将有助于更好地理解HDM基因的潜在功能以及它们在参与调节甜瓜生长发育和环境自适中可能发挥的作用。

枇杷HD-ZipⅠ转录因子家族全基因组鉴定及表达模式分析

【目的】同源结构域-亮氨酸拉链(HD-Zip)转录因子参与多种植物的非生物胁迫响应过程。然而,在枇杷中,HD-ZipⅠ基因家族尚未被鉴定。【方法】利用生物信息学方法对全基因组范围内枇杷HD-ZipⅠ基因家族成员进行鉴定和综合分析,通过qRT-PCR法分析基因家族成员在枇杷不同组织和干旱胁迫下的表达特征。【结果】在枇杷基因组中筛选出20个HD-ZipⅠ家族成员。共线性分析结果发现了3对串联复制序列和22对片段复制序列,表明串联复制和片段复制可能促进了枇杷HD-ZipⅠ基因家族的扩张。蛋白序列比对分析表明,所有的HD-ZipⅠ家族成员均具有高度保守的HD和Zip结构域。系统发育分析表明,枇杷HD-ZipⅠ家族可以分为7个分支。HD-ZipⅠ各基因在枇杷不同组织中的表达模式有所差异。启动子序列分析表明,HD-ZipⅠ家族成员的启动子上含有多个与干旱胁迫和胁迫相关激素信号响应的顺式作用元件。干旱处理能够诱导EjHB9、EjHB10、EjHB17、EjHB18和EjHB20在叶片中的表达显著上调,预示着这些基因参与枇杷对干旱胁迫的响应。【结论】鉴定出5个受干旱胁迫显著诱导表达的枇杷HD-ZipⅠ基因,为进一步研究HD-ZipⅠ基因在响应枇杷干旱胁迫中的分子功能提供理论依据。

木薯NHX基因家族鉴定及特征分析

【目的】鉴定木薯NHX基因家族成员并分析特征,为研究木薯耐盐新种质和挖掘木薯抗逆特性基因具有重要意义。【方法】基于全基因组水平上对木薯NHX基因家族进行鉴定,对其系统进化树、蛋白理化性质、保守结构、保守基序、共线性、蛋白互作等进行分析。【结果】在木薯中共鉴定到9条MeNHX基因(MeNHX1~MeNHX9),分为3个亚族,且不均匀地分布在7条染色体上,其中,染色体Chr03和Chr15中均包含2条MeNHX基因,染色体Chr01、Chr08、Chr09、Chr10和Chr17均只有1条MeNHX基因。MeNHX蛋白有520~1 157个氨基酸,其相对分子质量为58.09~128.21 kDa,理论等电点为5.63~9.11;为两性蛋白,不稳定系数为34.60~41.34;为疏水性蛋白,其GRAVY为0.094~0.595。9条MeNHX基因均含有典型的Na^(+)/H^(+)保守结构域,木薯NHX存在多个共线性区块,进化压力Ka/Ks值均小于1,主要受纯化选择作用;含有光响应、生物胁迫及非生物胁迫作用相关元件MeNHX基因同多条离子通道基因存在蛋白互作关系。【结论】MeNHX基因在木薯受到光、生物胁迫和非生物胁迫时参与生长发育过程,以适应其环境变化。

小麦金属硫蛋白全基因组鉴定及镉胁迫下的表达分析

为探究小麦金属硫蛋白(metallothionein,MT)基因的潜在功能,以小麦品种中国春、M1019和西农20为材料,采用生物信息学方法,在小麦全基因组水平系统分析和鉴定了TaMT基因,并利用转录组数据分析和qRT-PCR技术检测在镉胁迫条件下,小麦不同组织和不同品种中的表达。结果显示,在小麦全基因组水平上共鉴定到21个TaMT基因,他们在进化关系上被分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三组。TaMT蛋白可定位在细胞不同位置,暗示这些基因可能在不同部位发挥功能。经染色体定位分析,这些基因不均等地分布在小麦的8条染色体上,其中4个TaMT基因形成了4个串联复制基因对。此外,相同亚组的TaMT在基因结构和保守基序组成上表现出相似性,其中motif 3构成了α结构域,而motif 1和motif 4组成了β结构域。在TaMT基因的启动子区分布着多种类型的顺式作用元件,包括植物发育、激素响应、胁迫响应、光调节和其他类型。表达分析表明,TaMT基因在小麦不同组织中均能检测到,同时镉胁迫能够诱导TaMT基因在不同品种和小麦组织中发生差异表达。

谷子AGO基因家族全基因组鉴定及特征分析

阿尔戈蛋白(Argonaute proteins,AGO proteins)作为一种高度保守的RNA诱导沉默复合物,与基因转录和转录后沉默有关。目前,植物AGO基因功能的研究主要集中在拟南芥和水稻,对谷子AGO基因功能尚无文献报道。本研究利用生物信息学方法在谷子全基因组中鉴定出15个具有保守结构域和位置顺序的家族成员,分布在7条染色体上,其编码的蛋白质长度在862~1148 aa之间。系统进化分析显示,谷子AGOs蛋白分布在3个进化分支,与拟南芥相比,家族成员数量有所扩展;组织表达特异性分析表明,谷子AGOs大部分基因在穗部表达强烈,推测其参与生殖发育基因调控;蛋白互作结果预测显示,所有谷子AGOs蛋白都与三种蛋白质相互作用,其中DNA介导的RNA聚合酶v亚单位1已被证明与转录水平基因沉默有关。表明AGO基因在谷子进化过程中结构和功能保守,可为谷子AGO基因家族成员的功能研究提供理论基础。

蒺藜苜蓿OSCA基因家族鉴定及低温逆境表达分析

高渗门控钙渗透通道(hyperosmolality-gated calcium-permeable channel,OSCA)是一类高渗胁迫感受器。本研究通过全基因组鉴定,从蒺藜苜蓿中筛选鉴定出13个MtOSCAs基因,并根据其与拟南芥OSCA基因家族成员的同源性命名为MtOSCA1.1~4.1。染色体定位分析表明MtOSCAs基因不均匀地分布在8条染色体上。MtOSCA家族按系统进化关系可分为4个亚家族,且同一亚家族内的成员具有相似的内含子-外显子模式。功能结构域和保守基序分析表明该家族在进化中高度保守,进一步共线性分析发现MtOSCAs和大豆OSCAs亲缘关系近,而与拟南芥OSCAs亲缘关系远。基因表达模式分析发现,不同亚家族的MtOSCAs基因表现出组织特异性。非生物胁迫转录组数据分析及qRT-PCR分析表明MtOSCA2.5/2.6/3.1显著受低温胁迫诱导表达。顺式作用元件分析证实MtOSCAs启动子区包含多种光、激素和逆境响应的顺式作用元件。上述结果为今后MtOSCAs基因调控蒺藜苜蓿抗逆性的功能研究奠定了坚实的理论基础。

积雪草CabHLH基因家族的全基因组鉴定和表达分析

目的:鉴定积雪草中bHLH转录因子家族,利用生信分析其蛋白理化性质和在基因组中的相关特性,为CabHLH家族基因在积雪草三萜生物合成调控研究中提供理论基础。方法:根据bHLH基因家族特征筛选积雪草的CabHLH基因家族,进行生信学分析和表达分析。结果:基于基因组和转录组一共鉴定得到137个CabHLHs基因,命名为CabHLH001~CabHLH137。每个CabHLH蛋白均有bHLH结构域,多数为亲水性蛋白,定位于细胞核,系统进化树分析发现CabHLH家族蛋白成员可被分为16个组别29个亚组,与拟南芥AtbHLH蛋白系统分类结果类似。积雪草CabHLHs在基因组内存在大量的基因复制,而与拟南芥的共线性发现成对基因较少,这些成对的基因具有类似的生物学功能。137个CabHLHs在不同组织部位呈现差异表达,CabHLH017、CabHLH023、CabHLH096、CabHLH076表达受到茉莉酸甲酯(MeJA)诱导并在叶中高表达。结论:在积雪草基因组中共获得137个CabHLHs基因,具有亚家族分类的序列特征和不同的表达模式,叶中高表达并响应MeJA的CabHLHs可能具有调控积雪草三萜生物合成的作用。

猕猴桃BBX基因家族成员鉴定与转录特征分析

【目的】BBX(B-Box)作为锌指转录因子亚家族之一,广泛参与植物的生长发育过程。本研究旨在揭示猕猴桃BBX家族的基因特征和潜在功能。【方法】从全基因组水平对猕猴桃BBX基因家族进行鉴定,分析其蛋白质理化性质、亚细胞定位、系统发育特征、蛋白质保守结构域以及同源特性等,同时研究它们在不同组织部位和果实贮藏过程的表达模式。【结果】48个AcBBX不均匀地分布于22条染色体上,编码的氨基酸长度126-515 aa,蛋白分子量14172.09-57905.84 Da,预测有4种亚细胞定位;家族成员有0-4个内含子;启动子含有光反应、植物激素调控、逆境胁迫调控、生长发育调控等多种顺式作用元件。结合进化树及保守结构域被聚为5个组,基因串联重复和片段复制是家族成员扩张的主要原因。AcBBXs在猕猴桃不同器官中的表达量有差异,7个成员在成熟果中表达量较其他部位高,3个成员在幼果中表达较高,7个成员在叶中表达量较高,3个成员在花中表达量较高;果实采后贮藏过程中,3个成员受果实外源激素调控影响表达上调且高于其他处理组,6个成员在果实室温贮藏一周后表达上调且高于其他处理组。在果实4℃低温贮藏过程中,10个成员的表达随时间增加而上调,5个成员的表达随时间增加而下调。【结论】揭示了BBX家族不同成员在猕猴桃生长发育和果实采后贮藏期间的转录特征,为后续猕猴桃BBX基因功能验证奠定基础。

闽楠bZIP基因家族的鉴定与表达分析

【目的】基于闽楠全基因组数据对bZIP(碱性亮氨酸拉链)基因家族进行鉴定,并研究其在闽楠根系水分胁迫下的作用,确定关键调控基因。为进一步探究闽楠根系抵御逆境胁迫的分子机制提供了参考。【方法】利用生物信息学方法进行系统进化、保守基序、基因结构、启动子顺式势作用元件以及蛋白互作分析,并通过qRT-PCR验证基因在水分胁迫下的表达模式。【结果】在闽楠基因组中共鉴定出52个bZIP转录因子,划分为10个亚家族;顺式作用元件分析表明,PbbZIP可能响应光照、生物与非生物胁迫以及生长发育等生物学过程;转录组数据分析显示,PbbZIP15在干旱/水涝胁迫下的表达量较高,PbbZIP40在干旱胁迫下的表达量较高;qRT-PCR验证结果与转录组数据基本一致。【结论】PbbZIP15和PbbZIP40是调控闽楠根系水分胁迫的2个关键基因。

异源四倍体油菜HAKs家族核心基因的鉴定及其功能初步解析

[目的]HAKs家族基因编码高亲和力K^(+)转运蛋白,在K^(+)吸收和运输过程中发挥关键作用。鉴定甘蓝型油菜HAKs家族核心基因,研究不同养分胁迫下核心基因表达的响应,不仅可加深对HAKs功能的理解,也可为HAKs介导油菜营养胁迫抗性的遗传改良提供基因资源参考。[方法]对甘蓝型油菜HAKs基因家族进行全基因组鉴定和分析,其中包括系统发育关系、基因结构、保守基序、染色体定位、顺式作用元件。利用不同养分胁迫下的转录组数据对HAKs家族基因进行差异基因表达分析,并用Cytoscape构建共表达网络图。以低钾抗性品系“H280”和低钾敏感品系“L49”为材料,在低钾胁迫下进行水培试验,使用ICP-MS分析了“H280”和“L49”根部K+含量,RT-qPCR以及亚细胞定位分析了低钾胁迫下BnaA7.HAK5的响应和功能。[结果]在甘蓝型油菜中共鉴定到40个HAKs家族成员。对其进行进化关系分析,发现它们的Ka/Ks值均小于1.0。顺式作用元件分析表明,MYB和激素响应顺式作用调控元件ABRE在HAKs家族基因的启动子区域高度富集。共线性分析表明在进化过程中,甘蓝型油菜中绝大多数的HAKs基因保存完整。差异表达基因分析发现,大部分HAKs家族基因的表达水平受低钾胁迫的显著诱导。共表达网络分析表明,BnaA7.HAK5响应油菜低钾胁迫。RT-qPCR结果显示,BnaA7.HAK5在抗低钾品系“H280”根中的表达量显著高于低钾敏感品系“L49”。亚细胞定位结果显示,BnaA7.HAK5定位在细胞质膜上。[结论]甘蓝型油菜共有40个BnaHAKs基因,BnaHAKs基因响应低钾或盐等养分胁迫。定位在细胞质膜上的BnaA7.HAK5在低钾条件下的表达量显著上调,且在“H280”和“L49”油菜品系根部的表达量差异显著,表明BnaA7.HAK5在油菜高亲和性钾离子的吸收和转运中发挥重要功能。

大麦非特异性磷脂酶C基因家族全基因组鉴定及苗期胁迫表达分析

【目的】非特异性磷脂酶C(non-specific phospholipase C,NPC)是磷脂酶C的一种,在植物生长发育和响应非生物胁迫等方面发挥重要作用。在大麦全基因组范围内鉴定NPC基因家族成员,分析相关基因表达特点,为大麦NPC基因功能研究及遗传改良提供理论依据。【方法】基于EnsemblPlants数据库收录的大麦全基因组数据,利用生物信息学的方法对大麦NPC基因家族进行鉴定,并对大麦NPC基因家族的理化特性、亚细胞定位、系统进化关系、基因结构、蛋白结构域和启动子顺势元件等进行分析。利用转录组数据和实时荧光定量PCR分析HvNPC基因在不同组织以及苗期在低温、干旱、盐胁迫下的表达特征。【结果】在大麦基因组中,共鉴定了5个非特异性磷脂酶C基因家族成员,其编码蛋白与其他植物的NPC基因结构相似,均具有Phosphoesterase结构域;HvNPC蛋白序列长度为477-553 aa,等电点为5.22-8.83,分子量为53.12-61.33 kD;亚细胞定位预测HvNPC基因定位于叶绿体、液泡膜、细胞质中;HvNPC启动子区含有大量与非生物胁迫有关的顺势作用元件。实时荧光定量PCR分析证实HvNPC基因受干旱、高盐及低温胁迫诱导表达,其中HvNPC2、HvNPC3和HvNPC5受低温和干旱胁迫诱导表达;HvNPC3和HvNPC5受盐胁迫诱导表达。【结论】在大麦基因组中共鉴定5个HvNPC基因,HvNPC基因成员具有器官表达特异性,并且不同基因对非生物胁迫响应不同。

肝星状细胞特异性Grk2基因敲除小鼠模型的制备及鉴定

目的利用Cre-loxP基因敲除技术建立肝星状细胞特异性G蛋白偶联受体激酶2(G protein-coupled receptor kinase 2,GRK2)基因敲除小鼠模型,为研究GRK2在肝星状细胞中的生物学功能提供动物模型基础。方法将loxP标记的Grk2基因小鼠(Grk2^(fl/fl))和Lrat-Cre工具鼠进行多次繁殖,建立肝星状细胞特异性Grk2基因敲除(Grk2^(ΔHSC))小鼠模型。观察和分析小鼠的生长繁殖情况;通过PCR反应鉴定flox和Cre基因型;免疫荧光双染检测肝星状细胞中GRK2表达;Western blot检测小鼠肝星状细胞及肺、脾、肾脏、心脏组织中GRK2蛋白表达;HE染色观察肝脏及肺、脾、心脏、肾脏组织学形态。结果成功鉴定Grk2^(ΔHSC)小鼠基因型;两组小鼠体质量、繁殖能力无明显差异;免疫荧光双染及Western blot结果表明,Grk2^(ΔHSC)小鼠的肝星状细胞中GRK2蛋白水平明显低于对照组小鼠,Grk2^(ΔHSC)小鼠肺、脾、肾脏和心脏组织中GRK2蛋白表达与对照组相比无明显变化;HE染色结果显示,Grk2^(ΔHSC)小鼠肝脏及主要组织结构与Grk2^(fl/fl)相比差异无显著性,可用于后续研究。结论本研究应用Cre-loxP技术成功构建了肝星状细胞特异性Grk2基因敲除小鼠,为进一步研究GRK2在肝脏中的作用提供了优良工具。