线纹尖塘鳢性别相关的2个dmrt基因结构特征及表达规律

线纹尖塘鳢(Oxyeleotris lineolata)具有典型性别生长二态性,雄鱼生长优势显著,doublesex and mab-3 related transcription factor(DMRT)家族是一个与性别决定相关的转录因子家族。基于线纹尖塘鳢性腺转录组数据,共获得2个dmrt基因的cDNA序列,分别命名为Oxldmrt1和Oxldmrt3,并采用PCR技术扩增验证2个基因的cDNA序列。运用生物信息学方法分析2个基因序列结构特征,结果显示,Oxldmrt1和Oxldmrt3开放阅读框分别为903 bp和1363 bp,分别编码300个氨基酸和453个氨基酸;OxlDMRT1属于碱性蛋白,而OxlDMRT3属于酸性蛋白;2个基因均含有高度保守的DM结构域,OxlDMRT3还存在DMA结构域。氨基酸聚类分析显示,脊椎动物不同DMRT家族都是独立聚类,OxlDMRT1属于DMRT1家族,OxlDMRT3属于DMRT3家族,DMRT1家族最先聚类,再和DMRT3家族聚类。利用实时荧光定量PCR技术(real-time quantitative PCR,RT-qPCR)分析2个dmrt基因在雌鱼和雄鱼8个组织的表达水平,结果显示,2个基因在精巢中的表达量均显著高于其他组织(P<0.01),Oxldmrt3在脑中也有少量表达;利用RT-qPCR分析2个dmrt基因在早期不同发育时期的表达谱,显示2个基因在受精卵中的表达量均最高,Oxldmrt1在眼囊期的表达量最低,而Oxldmrt3在出膜7 d时的表达量最低。利用荧光原位杂交(fluorescencein situhybridization,FISH)对2个基因在精巢中的表达进行定位,显示2个基因在精巢中表达部位一致,均在精原细胞中有较强的表达信号。综上所述,Oxldmrt1和Oxldmrt3均在线纹尖塘鳢性腺胚胎发育阶段和精巢发育过程中起调节作用,而Oxldmrt1还可能参与胚胎后期性别决定和性别分化调控过程,Oxldmrt3还可能参与神经系统发育。本研究为线纹尖塘鳢性别决定与性别分化相关的分子机制研究提供了参考。

烟草 HSP18.1 基因生信分析及非生物胁迫下表达分析

以秦烟1号无菌幼苗为供试材料克隆出HSP18.1基因的CDS区,构建重组质粒,对该基因蛋白进行诱导表达及表达条件优化,通过生物信息学分析,研究其在不同组织中非生物胁迫表达。结果表明:该基因属于HSP20家族,全长615 bp,CDS全长579 bp,编码192个氨基酸,且含多个磷酸化和糖基化位点,二级结构以无规则卷曲为主;烟草HSP18.1蛋白与拟南芥HSP18.1蛋白同源,且与多个蛋白相互作用。系统发育表明,烟草HSP18.1与文冠果的亲缘关系较近,与小米椒的亲缘关系较远;在热胁迫下NtHSP18.1基因在根、茎叶中被强烈诱导表达,表明NtHSP18.1基因是调节植物耐热性的关键。

刺参TRAF7基因克隆及其响应高温胁迫下的表达特征分析

肿瘤坏死因子受体相关因子7 (tumor necrosis factor receptor associated factor 7, TRAF7)作为一种细胞内蛋白,参与信号转导,并介导宿主应激防御调控过程。为研究TRAF7在刺参(Apostichopus japonicus)高温胁迫中的作用,本研究利用c DNA末端快速扩增技术(RACE)和实时荧光定量PCR技术(RT-qPCR),克隆了刺参TRAF7(Aj TRAF7)全长c DNA序列,分析了其结构特征和在基因组中的分布,并检测了该基因在刺参不同组织和高温胁迫过程中体壁组织中的表达变化情况。结果显示,AjTRAF7全长2 576 bp,开放阅读框(ORF)长1 770 bp,5'UTR长345 bp,3'UTR长461 bp,编码589个氨基酸,预测蛋白分子量为65.6 kDa,理论等电点(p I)为7.52。蛋白序列包含1个RING finger结构域、1个Coiled coil结构域和6个WD40结构域,N端包含1个螺旋区域。该基因预测蛋白包含41个丝氨酸磷酸化位点、20个苏氨酸磷酸化位点和3个酪氨酸磷酸化位点,蛋白N端具有3个天冬酰胺糖基化位点。刺参基因组中比对到2个AjTRAF7基因拷贝,第一个拷贝包含18个外显子和15个内含子,第二个拷贝包含17个外显子和14个内含子。系统进化学分析表明,刺参TRAF7氨基酸序列与蝠海星(Patiria miniata)和紫色球海胆(Strongylocentrotus purpuratus)相似性较高,分别为40.58%和38.37%,刺参与蝠海星和紫色球海胆聚在一支。RT-qPCR结果显示,Aj TRAF7在健康刺参各组织中均有表达,其在雌性性腺中表达量最高,体腔细胞中表达量次之,在呼吸树、体壁、肠道、雄性性腺和纵肌中表达量依次降低,各组织间表达量差异显著(P<0.05)。在响应高温胁迫的过程中,与对照组相比,体壁组织中AjTRAF7基因表达量在第2天和第4天显著上升(P<0.05),第6天基因表达开始下降。综上,AjTRAF7基因可能参与刺参应对高温胁迫的表达调控过程,相关结果将为解析刺参应对高温胁迫的分子机制提供科学依据。

草鱼不同月龄性腺组织学观察及性别特征基因cyp19a1a和amh的表达分析

为探讨草鱼(Ctenopharyngodon idella)性腺发生、性别分化及发育规律,本研究对1、2、3、4、5、6、12、24、36和48月龄草鱼性腺组织结构以及性别特征基因cyp19a1a和amh的表达差异进行了分析。组织切片结果显示,2月龄时,首次在生殖嵴中观察到原始生殖细胞,标志原始性腺形成。3月龄时,雌性草鱼性腺中观察到卵巢腔和卵巢小叶。4月龄时,观察到卵原细胞,表明其在3月龄时出现解剖学分化,4月龄时出现细胞学分化。4月龄雄性草鱼在性腺中观察到输精导管,5月龄时观察到精原细胞,表明其在4月龄出现解剖学分化,5月龄出现细胞学分化。12、24、36和48月龄草鱼卵巢分别处于发育的第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ期,精巢则分别为发育的第Ⅱ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ期。荧光定量结果显示,雌性特征基因cyp19a1a在卵巢中的表达量总体呈先上升后下降再上升的趋势,2月龄时显著上调(P<0.05),3、6和48月龄时处于峰值。雄性特征基因amh在精巢中表达量总体呈先上升后下降的趋势。2月龄时显著上调(P<0.05),5月龄时达到峰值。综上,草鱼性腺发育启动时间约为2月龄,雌雄性腺分化时间分别约为3月龄和4月龄,至4龄时雌雄性腺发育成熟。本研究结果丰富了草鱼的繁殖生理学资料,也为其性别调控技术研究奠定了基础。

杉木ClOFP1基因的克隆、表达及单核苷酸多态性分析

OFP基因家族在植物的生长发育中发挥重要调控作用。为探究ClOFP1在木质部形成过程中的作用,本研究通过克隆杉木ClOFP1基因,分析其表达模式,并开展该基因在杉木群体的单核苷酸多态性(SNP)及连锁不平衡(LD)分析。结果表明,ClOFP1基因的cDNA序列长1 648 bp,开放阅读框(ORF)长1 320 bp,在氨基酸序列的376~428位有卵形蛋白家族特有的OVATE结构域。系统进化树分析结果显示,ClOFP1蛋白与水稻、拟南芥中调控细胞伸长和次生壁形成的OsOFP19、AtOFP1、AtOFP4聚为一类。ClOFP1在幼嫩叶片和茎段中优势表达,随着叶片成熟和茎段木质化程度加深其表达量递减,幼叶中的表达量是老叶中的14倍。同时,在杉木木材中,ClOFP1主要在靠近树皮的边材区域表达,而在心边过渡区表达较弱。推测ClOFP1基因作为负调控因子,参与次生木质部的形成。共检测到ClOFP1基因内存在16个常见SNP位点,平均发生频率为1/103 bp。其中编码区域有11个SNP位点,分为7个同义突变和4个错义突变。7个地理种源的SNP多样性指数差异不显著,非同义突变多样性π_(ns)小于同义突变π_(s)。连锁不平衡分析结果发现,ClOFP1基因间的LD在875 bp左右长度内迅速消失,且SNPs具有3个较强的连锁不平衡区块。综上,ClOFP1的表达与杉木茎段木质化程度负相关,ClOFP1在不同无性系中SNP变异较为丰富,位点间的LD在较短序列长度内迅速消失,表明基于该基因的LD作图是可行的。本研究结果为深入解析ClOFP1功能和开展LD作图提供了重要依据。

低氧胁迫对虹鳟心脏生化指标和低氧相关基因表达的影响

虹鳟(Oncorhynchus mykiss)是一种低氧敏感性鱼类,低氧胁迫下其生长、行为、代谢和免疫等均会受到影响。为了解低氧胁迫对虹鳟心脏生化指标和低氧相关基因表达的影响,本研究用酶活性测定和实时荧光定量PCR(RT-qPCR)方法,分析中度低氧[(4.5±0.1)mg/L]和重度低氧[(3.0±0.1)mg/L]胁迫4、8、12、24 h、中度低氧1个月(TMM)、重度低氧1个月(TMS)及复氧[(8.5±0.1)mg/L]12 h和24 h后虹鳟心脏中生化指标变化以及低氧相关基因的表达情况。结果显示,在中度低氧胁迫下,虹鳟心脏中丙酮酸激酶(PK)、总胆固醇(TC)、乳酸(LD)和谷丙转氨酶(GPT)水平在8 h时升高,24 h时降低,复氧后仍显著高于对照水平(P<0.05)。在重度低氧胁迫下,琥珀酸脱氢酶(SDH)活性随低氧胁迫时间延长逐渐升高,在8 h时达到峰值(P<0.05),24 h和复氧后均与对照无显著性差异(P>0.05)。三磷酸腺苷酶(ATPase)、脂肪酶(LPS)、TC、谷草转氨酶(GOT)和GPT水平在12 h时降低,复氧后均恢复至正常水平(P>0.05)。与对照组相比,TMM组和TMS组中PK、TC、乳酸脱氢酶(LDH)和GPT水平均显著升高(P<0.05)。在中度低氧胁迫下,sdh、fih1和hif-1α基因表达量在8 h显著升高(P<0.05),复氧后均恢复至正常水平。在重度低氧胁迫下,ldh、pk、sdh、hif-1α、egln-1和vhl基因表达量在24 h时显著升高(P<0.05)。与对照组相比,TMM和TMS组中ldh、pk、sdh、fih1、egln-1和vhl基因表达量在中度低氧胁迫下降低但无显著性差异(P>0.05),重度低氧胁迫下pk、sdh和vhl基因表达量显著升高(P<0.05)。本研究结果表明,低氧胁迫使虹鳟心脏发生代谢紊乱,影响体内正常的代谢水平,并对虹鳟心脏造成一定损伤。本研究可为进一步阐明虹鳟低氧胁迫的调控机制提供基础资料。

土壤含水量对玫瑰茄花青素含量及DFR基因表达水平的影响

【目的】分析土壤含水量对玫瑰茄萼片花青素含量以及二氢黄酮醇⁃4⁃还原酶(DFR)基因表达水平的影响,为玫瑰茄栽培时的水分管理以及进一步明确DFR基因在花青素合成中的功能提供参考。【方法】以玫瑰茄品种‘广东早熟’为试验材料,分别设置了33%(极度干旱)、55%(轻度干旱)、80%(渍涝)3个土壤含水量处理,分别测定各处理下开花后10(前期)、20(中期)、30 d(后期)玫瑰茄萼片中花青素的含量以及5个DFR基因的表达量,并对花青素含量与DFR基因表达量的相关性进行了分析。【结果】(1)不同土壤含水量下,随着开花时间的推移,玫瑰茄萼片花青素含量均呈下降趋势,且开花前期与开花后期的差异显著;含水量为80%时,花青素含量下降幅度最大;开花前、中期,土壤含水量为33%的花青素含量明显低于土壤含水量为55%、80%的含量;开花后期,3个土壤含水量处理的花青素含量差异不显著。(2)不同土壤含水量下,DFR基因的表达量随着开花时间的推移呈现不同的变化趋势。土壤含水量为33%时,5个DFR基因的表达量高于其他两个含水量处理,且在开花后30 d显著上调,达到最高值,其中,DFR4表达量最高,DFR5表达量最低;土壤含水量为55%、80%时,5个DFR基因的表达量均较低。(3)土壤含水量为55%时,DFR4、DFR5表达量与花青素含量显著相关,表明其为调控花青素合成的关键基因。【结论】严重的干旱和渍涝都不利于玫瑰茄萼片花青素的合成;干旱胁迫促进了DFR基因的表达,而渍涝情况下DFR基因的表达受到了抑制;DFR4、DFR5基因为调控玫瑰茄花青素合成的关键基因。

野生二粒小麦AP2家族基因鉴定与表达模式分析

AP2转录因子在植物信号转导、生长发育和胁迫响应方面发挥着重要作用。为探索AP2转录因子在野生二粒小麦中的分子特征,基于野生二粒小麦基因组信息,采用Blast和Hmmer进行AP2家族成员鉴定,对鉴定到的成员进行蛋白质理化性质、亚细胞定位、系统进化树、保守结构域、基因扩增、顺式作用元件、密码子偏好性、表达模式和遗传多样性分析。结果表明,在野生二粒小麦中共鉴定到265个AP2基因,主要定位在细胞核和叶绿体中。根据系统进化树将其分为3个亚族,各亚族之间的保守结构域和基因结构存在保守性与多样性。AP2含有多个与生长发育和非生物胁迫相关的顺式作用元件。AP2基因的密码子偏好性可能受到压力选择作用。从AP2基因的表达模式看,该家族成员可能发生了亚功能化,且对盐胁迫响应有重要作用。通过对不同小麦群体中核酸多样性和分化指数分析,AP2基因部分成员在野生二粒小麦中具有较高的遗传多样性。

蓝莓转录因子VcICE全基因组鉴定及其在花果发育进程的表达分析

为探究ICE(inducer of CBF expression)转录因子在高丛蓝莓花果发育进程中可能的调控机制,通过对VcICE基因家族进行全基因组鉴定及生物信息学分析,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析VcICE基因亚家族成员在蓝莓花芽膨大和果实发育进程中的相对表达水平.结果表明:在高丛蓝莓‘Draper’基因组中鉴定出8个VcICE成员,系统进化分析将其划分为2个亚家族,各亚家族成员均包含S-rich,bHLH和ACT等保守结构域;VcICE基因启动子区域富含光响应、植物激素、生长发育及非生物胁迫相关顺式作用元件;VcICE亚家族基因在高丛蓝莓‘O’Neal’和‘Bluerain’花芽膨大与果实发育进程中的相对表达差异显著.研究结果以期为深入了解VcICE转录因子在蓝莓花果发育进程中的功能提供理论参考.

黑莓果实发育过程中外观形态、营养物质及基因表达的动态分析

为明确黑莓(Rubus spp.)果实发育过程中外观形态、营养物质及基因表达的动态变化规律,以黑莓品种‘Arapaho’为材料,对其不同发育时期果实的表型和生理生化指标以及基因表达水平进行了比较和分析。结果显示:在黑莓果实发育过程中,果实由青色转为深紫色,S1(果实95%以上呈青色)时期果实红绿相值(a^(*))以及S4(果实50%左右转为深紫色)和S5(果实95%以上呈深紫色)时期果实黄蓝相值(b^(*))为负,S1时期果实明亮度(L^(*))和颜色饱和度(C^(*))最高,S5时期果实L^(*)和C^(*)值最低;硬度和可滴定酸含量呈降低的趋势,横径、纵径、单果质量、可溶性固形物含量、pH值和花色苷含量总体呈升高的趋势,总酚和类黄酮含量呈先降低后升高的趋势。主成分分析中前2个主成分的累计贡献率达到87.4%,pH值、可滴定酸含量和a^(*)值是果实发育动态的主要评价指标。相关性分析结果显示:果实表型指标与生理生化指标间多数呈显著或极显著相关。可滴定酸含量与总酚含量、类黄酮含量和花色苷含量呈显著或极显著相关,推测可滴定酸含量能影响黑莓果实中总酚、类黄酮和花色苷的含量。实时荧光定量PCR结果显示:RuSUS和RuFRK可能正向调控黑莓果实的糖类代谢,RuACO和RuIDH可能负向调控果实有机酸的积累,RuANR和RuLAR参与的原花青素合成与花色苷合成存在竞争关系,RuMYB 8可能负向调控黄酮类化合物的合成。综合研究结果显示:黑莓果实中糖、酸、黄酮类化合物的含量及其相互作用以及相关基因的表达水平共同影响果实的外观形态及风味。

1-MCP对百香果乙烯合成和细胞壁降解及相关基因表达的影响

以黄金百香果为实验材料,研究1-甲基环丙烯(1-MCP)处理对百香果常温贮藏的影响及其内在机制。使用1.2μL/L的1-MCP处理商业成熟的百香果果实,以未处理的果实作为对照。将百香果于(20±1)℃贮藏12 d,每3 d测定果实乙烯释放速率、呼吸速率、总可溶性固形物含量、果胶含量和细胞壁降解酶活性等指标,同时分析百香果乙烯生物合成相关基因(ACS1、ACO1)和细胞壁降解酶编码基因(PME1、XTH16/28/30、PG1、GAL1)的表达水平。结果表明:与对照组相比,1-MCP处理能够降低百香果的乙烯释放速率和呼吸速率,抑制乙烯生物合成关键基因ACS1和ACO1的表达。1-MCP处理组的酸溶性果胶含量显著高于对照组,而水溶性果胶含量显著低于对照组。酶活性检测发现,1-MCP处理降低了多聚半乳糖醛酸酶和纤维素酶活性。基因定量结果表明,1-MCP抑制了PME1、XTH16/28/30和GAL1的表达。此外,贮藏后期1-MCP处理组a*和L分别显著低于和高于对照组,总可溶性固形物和可滴定酸含量无显著差异。研究结果表明:1-MCP通过降低ACS1和ACO1表达,抑制了百香果内源乙烯的合成;同时通过抑制PME1、XTH16/28/30和GAL1的表达和细胞壁分解酶活性,降低了果皮细胞壁的分解,延缓了百香果采后成熟进程,从而对百香果起到了较好的保鲜作用。

加权共表达网络分析与机器学习识别类风湿关节炎滑膜中的关键基因

背景:类风湿关节炎是一种全身的免疫相关性疾病,主要病理特点是关节滑膜炎性增生及关节软骨的破坏,其发病机制目前尚不明确,迫切需要发现新的具有高度敏感性和特异性的诊断标志物。目的:联合使用生物信息学技术及计算机学习算法,识别并筛选类风湿关节炎患者滑膜中的关键基因,构建类风湿关节炎预测模型并进行验证。方法:从基因表达综合数据库中下载3个包含类风湿关节炎患者滑膜的数据集(GSE77298、GSE55235、GSE55457),GSE77298和GSE55235作为训练集,GSE55457作为测试集,共纳入66个样本,其中类风湿关节炎患者滑膜样本39个,正常滑膜样本27个。应用R语言筛选训练集中的差异基因,然后使用加权共表达网络将训练集中的基因模块化,选出关键模块中的特征基因,将差异表达基因和特征基因取交集,交集基因进入下一步机器学习。采用3种机器学习方法:最小绝对值收敛和选择算子算法、支持向量机-递归特征消除和随机森林算法对交集基因进一步分析获得枢纽基因,将枢纽基因再次相交即得到类风湿关节炎滑膜中的关键基因。以关键基因为变量构建预测类风湿关节炎的列线图模型,推测患者发生类风湿关节炎的危险程度,使用受试者工作特征曲线确定类风湿关节炎预测模型及其关键基因的诊断价值。结果与结论:①通过差异分析,训练集中共筛选出差异基因730个,加权共表达网络分析得到特征基因185个,两者交集基因159个;②最小绝对值收敛和选择算子发现枢纽基因4个,支持向量机-递归特征消除发现枢纽基因11个,随机森林发现枢纽基因5个,取交集后获得关键基因2个(TNS3、SDC1);③基于2个关键基因,在训练集及测试集种构建列线图,其校准预测曲线与标准曲线贴合较好,且预测类风湿关节炎发生的临床效能良好;④上述结果证实,基于生物信息及机器学习算法获得的TNS3和SDC1有可能成为类风湿关节炎诊断和治疗的关键靶点。

辣椒SAD基因家族的鉴定与表达分析

^(Δ)9-硬脂酰-ACP脱氢酶(^(Δ)stearyl-ACP dehydrogenase,SAD)是不饱和脂肪酸合成代谢的重要限速酶。为明确辣椒SAD基因家族成员的特征及在不同组织、果实发育阶段和低温胁迫中的表达模式,本研究基于全基因组数据鉴定辣椒SAD家族成员,并对其理化性质、系统进化关系、保守基序、基因结构、蛋白质结构、顺式作用元件与表达情况进行分析。结果表明,在辣椒中鉴定出5个CaSADs基因,均包含FA_desaturase_2保守结构域;主要分布在4条染色体上,编码蛋白的氨基酸数量在316~396个之间,基因外显子数量为2~3个;进化树分析表明,辣椒SAD基因家族可以分为3类;顺式作用元件分析表明,CaSADs基因上游启动子广泛存在植物生长发育响应元件;转录组数据分析表明,CaSAD5在果实发育阶段中差异表达;基因表达量分析表明,CaSAD2~CaSAD5基因在果皮与种子中差异表达,并且在低温胁迫响应中发挥了作用。研究结果为CaSADs基因的功能开发与耐寒育种提供理论基础。

李PsNAC基因家族鉴定及其在空腔褐变果实中的表达模式分析

【目的】NAC转录因子广泛参与植物生长发育和应对逆境胁迫过程,被认为是植物次生细胞壁生物合成转录调控的一级开关。鉴定李PsNAC转录因子家族,探索其与皇冠李果实空腔褐变的关系。【方法】采用生物信息学方法,分析李PsNAC家族成员、理化性质、系统发育和基因结构等,并通过qRT-PCR技术,分析PsNACs在空腔褐变皇冠李果实中的表达模式。【结果】李PsNACs包含115个成员,不均匀地分布在8条染色体上,可分为17个亚族,与植物次生细胞壁合成相关的OsNAC003和OsNAC7亚族分别含6和10个PsNACs。PsNACs启动子区域含有丰富的激素响应元件和MYB结合位点。10个PsNACs在皇冠李空腔褐变果实中的表达量均高于非空腔褐变果实。【结论】本结果为研究PsNAC家族成员与皇冠李果实空腔褐变的具体关联性奠定了重要基础。

‘新露’核桃内果皮发育相关基因JrMYB44和JrMYB13的克隆及表达分析

木质素合成是核桃内果皮硬化的必要条件,但其调控机制尚不清楚。克隆核桃木质素合成相关基因JrMYB44和JrMYB13的CDS全长,检测这两个基因在核桃不同组织器官以及内果皮不同发育时期硬化与非硬化部位的表达水平,调查这两个蛋白的亚细胞定位。结果表明:JrMYB44和JrMYB13分别编码319和317个氨基酸,两者同源性为39.5%;系统发育树分析发现,JrMYB44与Juglans regia×Juglans major杂交核桃和山核桃同源蛋白的亲缘关系较近,而JrMYB13与Juglans regia×Juglans major杂交核桃同源蛋白的亲缘关系较近。亚细胞定位结果显示,JrMYB44和JrMYB13均在细胞核内表达。基因表达检测发现,JrMYB44基因主要在核桃内果皮的非硬化区富集表达,且在内果皮不同发育时期的表达水平与木质素含量呈负相关,推测JrMYB44基因对木质素合成起负调控作用;JrMYB13基因主要在核桃内果皮硬化区富集表达,且表达水平随木质素含量增加而上升,推测JrMYB13基因对木质素合成起正调控作用。

太平洋牡蛎不同温度处理下转录组分析与类B3GALT1基因的克隆及表达

目的探究不同温度处理下太平洋牡蛎中诺如病毒结合受体合成通路上响应的基因,筛选后进行克隆和表达规律的研究。方法对牡蛎分别进行高温(25℃)及低温(5℃)处理,取其鳃和消化腺两种组织,提取RNA后进行转录组测序与分析。选取诺如病毒结合受体合成通路上规律性响应温度处理的基因作为目标,对目标基因进行克隆、原核表达与免疫印迹鉴定。通过实时荧光定量聚合酶链式反应(quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)分析该基因的组织表达和季节表达规律。结果类β1,3半乳糖转移酶1(B3GALT1)基因(GenBank LOC117683256)在鳃组织低温组的多个取样点均出现显著上调。扩增得到该基因1089 bp的编码区(coding sequence,CDS)。在25℃、异丙基-D-硫代半乳糖苷(isopropyl beta-D-1-thiogalactopyranoside,IPTG)诱导8 h后,出现大小约为84.9 kDa的蛋白条带,该条带与抗MBP标签抗体、抗人B3GALT1抗体均能发生特异性结合。类B3GALT1基因在鳃组织中大量表达,且低温时的表达量显著高于高温(P<0.01)。结论太平洋牡蛎类B3GALT1基因的表达量受温度影响,表达的蛋白与人类β1,3半乳糖基转移酶具有相似的免疫原性;类B3GALT1基因的组织表达和季节表达规律在一定程度上与诺如病毒爆发的季节性相符合。本研究为深入探索牡蛎季节性富集诺如病毒分子机制提供基础。

自主运动对小鼠海马分子表达特征影响:基于GEO数据库基因表达谱分析

背景:海马体对认知功能至关重要,运动有望提升认知并缓解认知衰退,然而其分子机制尚不明了。生物信息学通过分析运动对海马体分子表达的影响,从而揭示关键机制,为理解运动如何促进认知及制定干预策略提供新的视角。目的:采用生物信息学方法深入分析自主运动干预对小鼠海马组织基因表达谱的影响,通过研究差异表达基因的生物学功能及其潜在的调控网络,揭示运动对海马体神经功能调控的分子机制。方法:通过美国国立生物技术信息中心NCBI创建并维护的基因表达综合数据库(GEO)获取自主运动干预小鼠海马组织的基因表达微阵列数据集(GSE42904和GSE29075),随后采用R语言中的Limma和DESeq2包进行严格的差异基因分析,并借助ggplot2包绘制火山图直观展示分析结果;通过FunRich软件识别共同的差异表达基因;利用R语言中的clusterProfiler包进行基因本体论和京都基因与基因组百科全书通路富集分析;通过在线分析工具STRING对差异表达基因进行蛋白-蛋白相互作用网络分析;应用Cytoscape软件进一步筛选核心靶点。结果与结论:(1)在GSE42904数据集中,自主运动干预导致小鼠海马体123个基因存在差异,它们主要参与节律过程、糖基化等基因本体论生物过程,并涉白细胞介素17、钙、乙醇等多条京都基因与基因组百科全书信号通路,蛋白-蛋白相互作用网络确定的关键枢纽基因包括Npy、Mapk3、Mapk11和Chgb等;(2)GSE29075数据集中,自主运动引起小鼠海马455个差异基因表达,它们主要参与细胞投射组织的正调控、凋亡负调控信号等基因本体论生物过程,并在神经退行性疾病相关通路显著富集,蛋白-蛋白相互作用网络确定的关键枢纽基因包括Eed、Bptf和Nedd8等;(3)提示自主运动可以显著调节小鼠海马中Chrm1、Eed、Npy、Mapk3、Mapk11和Map2k1等关键基因表达,这些基因可能在神经退行性疾病、钙信号传导等生物学过程中起着核心的调控作用,自主运动可能通过影响神经发生和突触可塑性来促进认知功能。

普通烟草PYL基因家族成员鉴定及干旱胁迫下基因表达分析

PYR/PYL/RCAR(PYL)蛋白作为脱落酸(ABA)的直接受体,在ABA信号转导途径中发挥着关键调控作用。为探究PYL基因在烟草中的系统发育和表达模式,本研究利用生物信息学手段在普通烟草品种K326全基因组范围内进行了鉴定分析,并利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测了各基因在遭受干旱胁迫0、1、3、6、12、24、36和48 h的基因表达量。结果共鉴定到26个烟草PYL基因,依据系统发育和结构特点可划分为3个亚家族(Ⅰ~Ⅲ),成员数目分别为9、11和6。蛋白理化性质分析结果表明,所有烟草PYL蛋白都呈亲水性,氨基酸长度在173~586 aa之间,相对分子量在16 763.26~65 709.39 Da之间,等电点(pI)在4.73~9.05之间。顺式作用元件分析结果发现,烟草PYL基因启动子区含有MYB、NAC、WARKY、TCP、ZF-HD等逆境胁迫响应相关元件。基因表达结果显示,烟草PYL基因在遭受干旱胁迫后,除NtPYL8、NtPYL9、NtPYL17和NtPYL21基因外、其余基因表达量整体表现为上调趋势,但各亚家族成员间基因表达具有明显差异。其中亚家族Ⅱ中NtPYL1、NtPYL2、NtPYL4基因和亚家族Ⅲ中NtPYL25基因在遭受干旱胁迫6~12 h后基因表达量达到最高,且相对表达量较0 h上升显著,可作为烟草应答干旱胁迫的重要候选基因。本研究为进一步开展烟草候选抗旱PYL基因功能研究及育种利用奠定了基础。

油茶KAS基因家族的鉴定及表达分析

酮脂酰ACP合成酶(beta-ketoacyl-acyl carrier protein synthase,KAS)是植物脂肪酸生物合成过程中的关键酶系。为探究KAS在油茶种子成熟和油脂积累中的作用,本研究通过生物信息学方法对CoKAS基因家族成员进行鉴定,分析其理化性质、染色体定位、亚细胞定位、二级结构、进化关系、保守基序、启动子顺式作用元件,并采用RT-qPCR技术分析油茶果实油脂快速积累期的表达模式。结果表明:鉴定出的14个CoKAS家族成员分布在7条染色体上,相对分子质量在1.13~5.15 kDa之间,且大部分为酸性稳定蛋白。除CoKAS II-2定位于线粒体和叶绿体外,其余均定位于叶绿体。系统发育分析显示CoKAS基因被分为3个亚类,同一亚族成员的基因结构和保守基序具有相似性。CoKAS基因家族成员的启动子区域富含与生长发育、光响应、激素诱导和胁迫应答相关的顺式作用元件。通过表达分析发现,大部分CoKAS基因在油茶种子油脂快速积累期的表达量较高。此外,在油茶果实成熟过程中,CoKAS与CoMYB基因家族间存在有较强相关性的成员。本研究结果为深入解析CoKAS基因在油茶油脂生物合成中的调控机制提供理论基础。

玉米CDC48基因家族鉴定及表达分析

为了揭示玉米CDC48基因功能和机制,采用生物信息学方法在玉米基因组水平鉴定CDC48基因家族成员,并运用实时荧光定量聚合酶链式反应方法分析家族基因逆境和组织表达模式。结果表明:在全基因组水平筛选鉴定出14个ZmCDC48基因;染色体定位分析显示ZmCDC48基因家族成员不均匀地分布在9条染色体上;系统进化分析将14个ZmCDC 48基因分为3组进化分支,各组内基因结构和蛋白序列保守,但各组间差异较大,可能存在功能差异;种内和种间共线性分析结果显示ZmCDC 48基因共有7个重复事件,与水稻Oryza sativa的OsCDC 48有12个同源基因对,与拟南芥Arabidopsis thaliana的AtCDC 48无同源基因对;顺式作用元件、组织和逆境表达模式分析显示ZmCDC 48基因可能参与玉米生长发育和逆境响应过程;互作蛋白预测的结果显示ZmCDC48蛋白可能通过与核蛋白定位蛋白4(NPL4)家族、泛素融合降解(UFD1)家族、含泛素调节X(UBX)结构域蛋白、卵巢肿瘤(OTU)样蛋白等互作,参与玉米生长发育、蛋白质降解和免疫过程。