条斑紫菜Tubulin和Kinesin基因家族鉴定及失水胁迫表达模式分析

微管是细胞骨架的主要成分,其结构及动力学机制对提高生物体耐受性具有重要作用。微管网络如何通过结构的动态变化调控适应环境变化已成为胁迫生物学领域的研究热点之一。条斑紫菜(Pyropiayezoensis)能够适应潮间带复杂多变的环境,是研究潮间带大型海藻抗逆机制的良好材料。目前对紫菜微管相关基因家族构成及其生物学功能的研究较少。本研究利用生物信息学方法,在条斑紫菜基因组中共鉴定出4个Tubulin基因(Pyα-tubulin 1、Pyα-tubulin 2、Pyβ-tubulin和Pyγ-tubulin)和11个Kinesin基因(PyKinesin1—PyKinesin11),并对其理化性质、基因结构、蛋白特征、染色体定位、系统进化和失水胁迫下的表达模式进行了系统分析。结果显示:条斑紫菜中有3种微管蛋白(Tubulin)亚型;该家族成员散布于1号和2号染色体上, Pyα-tubulin 1和Pyα-tubulin 2为串联重复基因;PyTubulin家族成员在基因结构和蛋白特征方面均较为保守,且在转录水平对失水胁迫不敏感。条斑紫菜中有5种驱动蛋白(Kinesin)亚型,亚家族种类和基因数量均少于高等植物;该家族基因散布于1号、2号和3号染色体上,无串联重复基因; PyKinesin家族成员在基因结构和蛋白特征方面存在一定差异,PyKinesin1在中高度失水胁迫下表达量显著上调。本研究为进一步理解Tubulin和Kinesin基因家族的进化和功能、解析微管在条斑紫菜响应失水胁迫中的作用奠定了基础。     

条斑紫菜SOD基因家族的全基因组分析及温度和失水胁迫下表达研究

为探究超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)在条斑紫菜响应温度和失水胁迫时发挥的作用,本文利用生物信息学的方法对条斑紫菜SOD基因家族的进化树、染色体定位、基因结构和蛋白结构等方面进行研究分析。在条斑紫菜中共鉴定出12个SOD基因(PySOD),包括8种Cu/Zn-SOD、3种Mn-SOD和1种Fe-SOD,不均等地分布在3条染色体上,且各含0～2个内含子;SOD基因启动子区域含有不同数目的胁迫响应、生长发育和激素响应元件;Mn-SOD和Fe-SOD二级结构中α螺旋所占比重大,Cu/Zn-SOD中β折叠所占比重大。基于条斑紫菜受到温度和失水胁迫的转录组数据和qPCR结果,PySOD不同胁迫条件下具有不同的表达模式,尤其在失水胁迫时Cu/Zn-SOD表达量呈现不同程度的上调。这种PySOD基因的全基因组分析为了解植物中SOD基因的进化关系提供信息,并且条斑紫菜受温度和失水胁迫时SOD基因的表达分析为改良条斑紫菜育种提供参考。     

雨生红球藻八氢番茄红素脱氢酶pds基因上游序列的分离和分析

在某些蓝藻、绿藻和高等植物中,八氢番茄红素脱氢酶是β-胡萝卜素合成过程中的一个关键酶之一,应用巢式PCR方法从雨生红球藻中克隆了八氢番茄红素脱氢酶基因约1kb的5’上游序列。通过生物信息学方法进行序列分析,发现pds基因上游序列中包含了一些可能的顺式元件,如ABRE调控元件、C-repeat/DRE调控元件等。同时,构建了由pds-启动子控制报告基因的重组载体,并转化到雨生红球藻细胞中,进行了报告基因瞬间表达的检测。结果表明,克隆的pds启动子区域具有启动子活性,可以驱使报告基因进行瞬间表达。     

裂殖壶菌pks2基因启动子序列扩增及其活性分析

针对目前裂殖壶菌(Aurantiochytrium limacinum)基因工程相关研究中,对内源启动子的了解和利用仍处在初步阶段的现状,本研究从裂殖壶菌中产多不饱和脂肪酸的主要途径聚酮合酶(PKS)途径出发,利用热不对称交错PCR技术(TAIL-PCR),针对pks2基因扩增出了未知的5’端侧翼序列,初步分析得到pks2基因启动子序列,并分别在原核宿主大肠杆菌(Escherichia coli)与真核宿主酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中对启动子活性做进一步研究,发现了pks2基因启动子可以在大肠杆菌和酿酒酵母中有效启动绿色荧光蛋白的表达,而且pks2基因启动子相较于pks1、pks3基因启动子具有更高的启动活性,显现出了其作为启动子用于基因工程研究的可操作性。     

真鲷（Pagrus major）vasa基因5′端启动子克隆及表达载体构建

采用染色体步移（Genome walking）的方法克隆了真鲷vasa基因5′侧翼序列,采用生物信息学方法分析潜在的顺式作用元件,并与斑马鱼核心启动子进行比对,在此基础上构建了绿色荧光蛋白表达载体。序列分析结果显示：克隆得到的真鲷vasa基因5′侧翼序列序列长度为2762bp,其中包括TATA-box、CAAT-box...     

坛紫菜碳酸酐酶基因的克隆、表达及酶活性分析

以坛紫菜丝状体为材料,采用RACE方法获得坛紫菜碳酸酐酶(CA)基因的全长cDNA。该cDNA全长1 081 bp,具有一个825 bp的开放阅读框,可编码274个氨基酸。序列同源性分析显示该cDNA序列推导的氨基酸序列与其他物种的碳酸酐酶具有较高的一致性,其中与条斑紫菜的一致性达到96%。氨基酸序列分析表明该蛋白为β-CA,含有两个CA活性位点,无跨膜结构,可能存在一个信号肽将其定位到叶绿体中,与藻类和细菌聚类。原核诱导表达得到一个72 kDa左右的融合蛋白,酶活测定结果显示此蛋白具有碳酸酐酶活性。该实验对进一步深入研究坛紫菜CA的功能及坛紫菜碳代谢、光合作用等生理过程具有重要的参考价值。     

盐藻的一种盐诱导碳酸酐酶基因转录起始点的确定及表达载体的构建

采用5′RACE和巢式PCR的方法确定盐藻(Dunaliella salina)一种盐诱导碳酸酐酶基因的转录起始位点,通过序列分析得出转录起始位点为A,从而确定核心启动子及上游调控区的位置。应用巢式PCR技术分别扩增盐藻这种碳酸酐酶基因上游调控区的2个片段,长度大约分别为0．8和1．2kb,序列经测定无误后分别与带β-葡糖苷酸酶(GUS)报告基因的载体相连接,经酶切鉴定这两种表达载体构建正确。用基因枪法将这两个载体导入盐藻细胞中,经染色检测,GUS基因在转化藻株中得到瞬时表达。     

条斑紫菜光系统Ⅱ反应中心蛋白编码psbA和psbD 的表达分析

从条斑紫菜（Porphyra yezoensis Ueda）的3个不同的生长阶段：壳孢子、孢子体和配子体中提取总RNA,并用相应基因的引物扩增序列,用荧光定量PCR技术检测条斑紫菜3个生长阶段中psbA和psbD的转录水平变化。结果表明,psbA和psbD的变化趋势不一致,并且,在壳孢子内基因表达量相对较高。这说明在细胞内,D1蛋白和D2蛋白并非同比例合成。壳孢子成熟发育成叶状体的过程要求光合作用提供更多的能量。     

大型海藻中环二肽类抑藻活性化合物的分离纯化

采用茚三酮试剂显色的薄层原位化学反应和抑藻活性检测方法,从龙须菜、条斑紫菜、鹿角藻和裙带菜中筛选环肽,发现龙须菜和条斑紫菜中存在具有抑藻活性的环肽。以龙须菜和条斑紫菜粉末为原料,采用硅胶柱层析和（或）硅胶薄层层析制备等方法,从龙须菜中分离到环（脯氨酸-甘氨酸）、环（丝氨酸-脯氨酸）和环（丙氨酸-色氨酸）,从条斑紫菜中纯化到环（亮氨酸-脯氨酸）和环（缬氨酸-酪氨酸）。除环（丝氨酸-脯氨酸）外,其余4种环二肽均是首次从相应大型海藻中获得。环（脯氨酸-甘氨酸）、环（亮氨酸-脯氨酸）和环（缬氨酸-酪氨酸）明显抑制了强壮前沟藻、赤潮异弯藻和球形棕囊藻的生长,对米氏凯伦藻和中肋骨条藻有选择性抑制作用。在50 μg/mL时,3种环二肽对强壮前沟藻、赤潮异弯藻和球形棕囊藻的生长抑制率≥50%（第4d）;环（脯氨酸-甘氨酸）对米氏凯伦藻以及环（亮氨酸-脯氨酸）对中肋骨条藻的生长抑制率超过或接近50%。随后,获得环二肽对赤潮微藻生长的半抑制效应浓度EC50-96h。结果表明,环（脯氨酸-甘氨酸）、环（亮氨酸-脯氨酸）和环（缬氨酸-酪氨酸）在抑制米氏凯伦藻、球形棕囊藻或赤潮异弯藻方面比重铬酸钾更有优势,有望开发为环境友好型赤潮微藻抑藻剂。     

对虾白斑综合症病毒极早期基因启动子筛选文库的构建

对虾白斑综合症病毒（white spot syndrome virus,WSSV）是危害对虾养殖业的主要病原,而WSSV极早期基因对病毒功能基因的转录翻译和调控起着至关重要的作用.本研究将WSSV基因组以超声法随机断裂至400～900bp DNA片段,并插入启动子缺失且多克隆位点下游具有报告基因的载体来构建文库,转染昆虫细胞Hi5.倒置荧光显微镜观察发现部分转染后的细胞有增强型绿色荧光蛋白（EGFP）的表达,表明这部分细胞中的DNA片段可能具有极早期启动子活性.流式细胞仪分析显示,这部分荧光细胞占总细胞的比例为0.35%.由于转染效率为50%,可认为占比0.7%的WSSV基因组随机片段能在Hi5细胞中激发下游报告基因的转录翻译,可能具有极早期基因启动子活性.这对于进一步筛选和鉴定WSSV极早期基因及开展极早期启动子研究具有重要的意义.     

杂色鲍β-1，3-葡聚糖识别蛋白基因的克隆和表达

从杂色鲍（Haliotis disversicolor）的表达序列标签（EST）中首先鉴定出β-1,3-葡聚糖识别蛋白基因片段（beta-1,3-glucan recognition protein,saflgrp）。通过5’RACE获得5’端序列,并用由头至趾（headtotoe）PCR方法检测全长cDNA序列的正确...     

现代生物技术在紫菜属中的应用

本文综述了近十年来国内外紫菜生物技术的发展与研究。在细胞生物学方面，介绍了紫菜原生质体制备、组织培养和细胞融合等技术，及其在新种质创建，工业苗种生产、单细胞活饵料开发和基因组操作等研究中的广泛应用，而细胞分光光度技术（MSP）和流式细胞技术（FCM）的加盟使得对紫菜细胞DNA的了解达到量化，快速分选细胞并实现对其生理代谢动态 观测，在生物化学方法中，讨论了用同工酶电泳技术来评价紫菜群体遗传结构、鉴别种质和描述系统发育等研究，以及利用生化方法对糖类等其它化合物进行提纯与测定等工作，在分子生物学方面；总结了如何获得高纯度DNA，并将其应用于DNA分析研究，RFLP、RAPD和DNA-序列测定等分子标记技术所揭示的紫菜的多态性，以及利用DNA-指纹和消减DNA文库的技术来构建紫菜的质体基因图谱和cDNA文库，并进行紫菜比较基因组学的研究，此外还介绍了紫菜基因转移方面的工作。     

大黄鱼β2-微球蛋白基因的克隆及其在大肠杆菌中的重组表达

主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex,MHC）是一类高度多态的基因群,它广泛分布于各种脊椎动物体内,在启动特异性免疫应答中起关键作用．MHC根据结构分为Ⅰ型和Ⅱ型两种．β2-微球蛋白（β2mcroglobulin,β2m）是MHCI型分子的轻链．本文根据大黄鱼β2m的表达序列标签（expressed sequence tags,EST）序列设计合成了特异性引物,利用RT—PCR技术从大黄鱼脾脏组织中克隆了β2m基因（Pscr-β2m）;构建了合β2m因的原核表达载体（pGEX4T-2-β2m,在0．1mmol／dm^3IPTG诱导下重组β2m得到了表达;采用Sepharose 4B亲合层析纯化目的蛋白并制备了抗体;Western—blotting分析证实了该抗体具有与天然大黄鱼脾脏组织中β2m蛋白反应的特性．这些结果为进一步研究鱼类β2m构与功能的关系,以及制备MHCI类分子四聚体奠定基础．     

半滑舌鳎骨形态发生蛋白2基因的克隆、表达分析及启动子活性分析

骨形态发生蛋白2（BMP2）在脊椎动物的骨形成、尤其是诱导成骨方面具有至关重要的作用。本研究克隆了半滑舌鳎（Cynoglossussemilaevis）BMP2基因的cDNA序列,分析其在半滑舌鳎成鱼的组织表达差异及其在早期发育阶段的定位和表达变化趋势,并检测了其启动子活性。研究结果表明,半滑舌鳎BMP2基因cDNA全长为2048bp,编码422个氨基酸。BMP2mRNA在半滑舌鳎成鱼的14个组织中具有广泛的分布,并在脊髓中表达量最高。此外,BMP2基因在早期胚胎发育阶段（原肠期）具有极高水平的表达,其表达量约为其他发育阶段表达量的10倍。整体原位杂交检测结果表明,BMP2mRNA在1日龄仔鱼主要在冠状幼鳍、心和肝表达,在脊索有微量表达;随后,3日龄仔鱼的BMP2mRNA主要表达于脊索。通过对BMP2基因5''上游调控区片段进行启动子活性分析,发现了-179～+109片段可能包含启动子活性增强原件,生物信息学预测该片段包含的锌指转录因子等可能参与了BMP2的转录调控。     

基于生物信息学分析骨关节炎中软骨生成祖细胞损伤的差异基因及中药预测

目的：通过生物信息学方法分析骨关节炎（OA）中软骨生成祖细胞（CPC）损伤的差异基因表达,并找出关键基因来预测可用于诊断或治疗CPC损伤的生物标志物及中药。方法：从GEO数据库下载CPC数据。共包含样本8 例。以R语言处理数据,得到差异表达基因。再使用DAVID数据库对差异表达基因进行基因本体（GO）功能及京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析。对显著差异表达的前100个差异表达基因进行分析后绘制蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络图。比较关键基因在OA组织及正常组织中的表达水平。筛选网络中显著模块及关键基因,最后预测作用于关键基因的中药。结果：共筛选出DEGs 1027个,其中上调基因327个,下调基因700个。DEGs 显著富集于细胞外基质（ECM）受体相互作用、金黄色葡萄球菌感染、粘着斑、人乳头瘤病毒感染、磷脂酰肌醇-3-激酶-蛋白激酶B（PI3K-Akt）信号通路、肺结核等通路。前7个关键基因为：基质金属肽酶3（MMP3）、脂多糖结合蛋白（LBP）、基质金属肽酶1（MMP1）、脂质运载蛋白（LCN2）、人血浆丝氨酸蛋白激酶（SERPINA5）、成纤维细胞生长因子23（FGF23）、颗粒酶B（GZMB）。其中MMP3和LBP为核心基因。MMP3和LBP出现显著表达,预测出治疗CPC损伤的潜在代表中药有黄芩、淫羊藿、桃仁等。结论：MMP3和LBP的显著表达有助于区分OA中的CPC,并且有望成为诊断和治疗CPC损伤的生物标志物。     

二、三倍体牙鲆肌肉和脑组织实时定量PCR内参基因的筛选及鉴定

多倍体诱导会造成物种中不同基因的表达水平变化不同,以内参基因作为对照的相对实时定量PCR是检测基因表达水平变化的一种高效方法,这就需要对多倍体中的内参基因进行筛选以获得较适宜的参比基因。本研究以二倍体和三倍体牙鲆肌肉和脑组织为对象,以绝对定量及2^–ΔCt等方法分析管家基因18S rRNA、β-肌动蛋白基因（β-actin）,β-2-微球蛋白基因（b2m）,3-磷酸甘油醛脱氢酶基因（gapdh）,核糖体蛋白L17基因（rpl17）,α-微管蛋白基因（α-tub）,延伸因子-1-α基因（ef1-α）和泛素结合酶基因（ubc-e）的表达水平稳定性。绝对定量分析发现18S rRNA和α-tub的表达在牙鲆二、三倍体肌肉之间有显著性差异,其他基因的表达没有显著性差异,利用2^–ΔCt分析方法分析发现只有α-tub的表达在二、三倍体牙鲆肌肉之间有显著性差异,其他基因的表达没有显著性差异;在牙鲆三倍体的脑和二倍体的脑之间,这些基因的表达均没有显著性差异。综合基因表达稳定性和Normfinder分析的结果发现,ef1-α是定量分析牙鲆三倍体的肌肉和二倍体的肌肉之间基因表达差异的较适合的内参基因,α-tub、ubc-e、rpl17、β-actin只在其中一种分析方法中符合要求,而其他基因不符合任何一种分析方法的要求;ef1-α、rpl17是定量分析牙鲆二、三倍体脑组织之间基因表达差异的比较适合的内参基因,β-actin只在基因表达稳定性上符合要求,其他基因不符合任何一种分析方法的要求。本研究为分析牙鲆二倍体和三倍体同一组织之间基因表达的差异奠定了基础。     

雨生红球藻中IPP异构酶基因表达调控机制的初步研究

单细胞淡水绿藻-雨生红球藻能够在一定条件积累一种次生类胡萝卜素-虾青素,因而在生长后期藻体变为深红色。其中,IPP异构酶在雨生红球藻中的虾青素合成过程中发挥了重要作用。在本研究中,我们首次通过基因组上游步移克隆到了雨生红球藻中IPP异构酶基因的两个不同5’上游侧翼序列,大小分别是1．8kb和2．5kb。利用生物信息学方法分别对这两个不同5’上游侧翼序列进行了序列分析,结果发现,二者具有某些相同的顺式作用元件,如可能的脱落酸反应元件（ABRE）、干燥或低温反应元件（DRE／C-repeat）、几种光反应元件（G-box,GAG-motif,I-boxand ATC-motif）、热激反应元件（HSE）、机械伤害反应元件（WUN-motif）、水杨酸反应元件（TCA-element）、生长素反应元件（TGA-element）、茉莉酸甲酯反应元件（TGACG-element）、缺氧特异反应中的增强子类似元件（GC-motif）和反式作用因子MYB蛋白的结合位点（MBS and MRE）,但是二者并不具有典型的TATA框和CCAAT框。上述研究预示了雨生红球藻虾青素合成中IPP异构酶基因转录调控方式的多样化。     

地芽孢杆菌属DYth03 DNA聚合酶基因的克隆、表达及性质分析

从东太平洋热液区E53站位的深海沉积物样品中分离出1株能在65℃生长的嗜热菌（DYth03）.该菌的16S rDNA序列与地芽孢杆菌属（Geobacillus）内各种之间的同源性为98%以上.克隆得到DYth03的DNA聚合酶基因（DYth-pol）,序列分析表明该基因全长为2 631 bp,G＋C含量为55.5%,推测编码为876个氨基酸,与BstDNApolI的同源性最高（达98%）.将该聚合酶基因克隆到pTTQ-h表达载体上,并在大肠杆菌DH1中进行表达.对纯化到的表达产物进行酶活性测定,结果表明该酶具有聚合酶活性和5’-3’外切酶活性.     

雨生红球藻中crtO基因存在3个5’上游侧翼序列

在本研究中,我们首次通过基因组上游第一次步移克隆到了雨生红球藻中crtO基因的3个不同大小的5’上游侧翼序列1．1kb,1．9kb和2．2kb。利用生物信息学方法分别预测并比较了这3个不同大小的5’上游侧翼序列,结果发现,三者具有与高等植物相类似的顺式作用元件,如脱落酸反应元件（ABRE）、干燥或低温反应元件（DRE／C-repeat）、几种光反应元件（G1-box,GAG-motif,l-boxand ATC—motif）、热激反应元件（HSE）、机械伤害反应元件（WUN-motif）、生长素反应元件（TGA-element）、茉莉酸甲酯反应元件（TGACG-element）和反式作用因子MYB蛋白的结合位点（MBSandMRE）等等,但是三者并不具有典型的TATA框和CCAAT框。上述研究预示了雨生红球藻虾青素合成中crtO基因调控方式的多样化。     

条斑紫菜（Porphyra yezoensis）EST序列中微卫星位点的计算机筛查及相关分析

利用公共数据库中的条斑紫菜的表达序列标签（EST），进行简单重复序列（SSR）即微卫星标记的发掘和分析。该研究利用EST序列能够代表特定基因的特性以及SSR标记的多态性，当具有多态性的SSR与功能确定的基因相关联时，这种SSR就可作为遗传标记看待。对21954条EST序列的分析发现其中1162条EST含有微卫星序列，对这1162条EST序列进行聚类，其中984条可聚类为112条重叠群（contig），其余178条不与其他序列聚类，共计得到非冗余基因290条。在筛查到的所有微卫星类型中，GC／CG型和GA／TC型最为丰富。GC含量丰富的微卫星类型，在各种不同碱基长度的微卫星中都占多数。