家蝇幼虫抗菌肽Attacin基因的克隆表达及抑菌生物学活性

目的克隆家蝇幼虫Attacin抗菌肽基因．构建原核融合表达载体,建立Attacin体内抗菌活性检测系统,优化表达和纯化Attacin目的蛋白,并初步研究其抗菌生物学功能。方法以pUC m-T／Attacin重组质粒为模板,设计特异性引物,PCR扩增Attacin编码区序列,分别克隆至原核表达载体pET30a（＋）和pGEX-4T-1。构建原核重组质粒,转化大肠埃希菌,表达重组Attacin蛋白,并在大肠埃希菌中体内检测Attacin的抗菌活性。利用亲和层析柱纯化重组融合蛋白Attacin,SDS-PAGE进行纯度分析,琼脂糖平板抑菌试验鉴定其生物活性。结果pET30a（a＋）／Attacin和pGEX-4T—1／Attacin重组质粒分别转化大肠埃希菌后,以IPTG诱导表达,与未诱导对照相比,含有重组质粒的宿主菌生长受到抑制。从pET30a（＋）／Attacin重组质粒的表达宿主菌中未能获得His-Attacin融合蛋白,而从pGEX-4T—1／Attacin重组质粒转化菌种获得GST-Attacin融合蛋白。SDS-PAGE分析表明Attacin重组蛋白分子量与预期结果一致,琼脂糖平板抑菌试验显示重组Attacin具有抗菌活性。结论Attacin基因在原核系统中成功表达,并且纯化后具有抑菌活性,为下一步研究Attacin的生物学功能及其应用开发奠定了基础。     

抗菌肽-X基因的克隆及在大肠杆菌中的表达

用PCR技术获得抗菌肽—X基因、TNFα基因,与温度诱导的表达载体pRC连接成为重组表达载体,导入大肠杆菌TG1,通过温度诱导表达重组蛋白。将重组质粒转入不同的表达菌中进行表达,经SDS—PAGE选出E.coil BL21(DE3)为最佳表达的宿主菌。培养后,离心得菌体,经超声破碎离心得包涵体,溶解后用CNBr切割并透析,最后经CM52纤维素柱分离纯化得到有活性高纯度的抗菌肽—X。     

家蝇抗菌肽Cecropin-His_6融合基因的克隆、序列分析及其表达载体构建

克隆家蝇幼虫抗菌肽Cecropin -His 6融合基因 ,构建其真核表达载体 ,为更深入的抗菌肽活性研究及制备新型肽类抗生素创造条件。该文从家蝇幼虫组织中提取总RNA ,RT -PCR扩增编码Cecropin开放阅读框cDNA序列 ,将其克隆至pUCm -T载体进行序列测定 ;然后用含 6×His标签序列的下游引物克隆Cecropin -His 6融合基因 ,并将其构建于真核表达载体pcDNA3.1( )中 ;同时应用生物信息学对融合基因的理化性质和二级结构进行预测分析。结果表明 ,RT -PCR扩增得到约 2 30bp的目的cDNA片段 ,与Genebank中报道的家蝇CecropincDNA序列存在一个无义变异差异 (Lys:AAG→AAA) ;6×His标签成功融合到Cecropin的C端。Cecropin -His 6融合基因的克隆和真核表达载体的成功构建 ,为进一步制备抗耐药菌的肽类抗生素奠定了基础。     

西伯利亚蓼半胱氨酸合成酶基因的克隆与表达

摘要: 半胱氨酸合成酶是植物半胱氨酸合成反应的关键限速酶。文中应用RACE技术从西伯利亚蓼中成功克隆了半胱氨酸合成酶基因(GenBank登录号: EU597481), 命名为PcCSase1, 该基因全长cDNA为1 260 bp, 编码382个氨基酸。经生物信息学分析, 初步确定PcCSase1的N端前16个氨基酸为信号肽, 并引导PcCSase1蛋白定位于胞质, 为胞质型半胱氨酸合成酶。同源序列分析表明, 此蛋白与其他植物半胱氨酸合成酶成熟蛋白序列高度保守, 氨基酸相似性达到90%左右。荧光定量RT-PCR分析表明, PcCSase1在西伯利亚蓼的叶、茎和地下茎中均有表达, 叶中表达最高, 茎和地下茎次之, 在3% NaHCO3胁迫过程中, 该基因在叶、茎和地下茎中均在第2 d表达量最高。将PcCSase1转入酿酒酵母INVSc1, 结果显示培养基中半胱氨酸和菌体中谷胱甘肽含量均有显著增加, 在10% NaHCO3和5 mol/L NaCl胁迫下, 转基因INVSc1-pYES2-PcCSase1菌株的存活率明显高于对照INVSc1-pYES2, 证明PcCSase1基因具有耐高盐的作用。     

西伯利亚蝗痘病毒超微结构和发育及DNA特性

为寻找新的生物治蝗措施,采用显微镜和生化方法,对1992年从新疆木垒县西伯利亚蝗上分离的一株痘病毒(Gomphocerus sibiricus entomopoxvirus, GsEPV)的超微结构、发育循环和DNA特性进行了研究,结果表明:该病毒的包含体为球形,最大直径约6.90μm,最小直径约3.95μm,平均为5.33μm.脂肪体超薄切片中的病毒粒子呈椭圆形,大小为267nm×103nm.病毒粒子髓核折叠成2～3折,其横切面呈圆形,中间有3～4个电子非致密的圆点.GsEPV主要感染寄主脂肪体.接种后15～20天包含体大量形成,此时已没有游离病毒粒子存在,发育同步,并且比其它痘病毒发育周期短.GsEPV-DNA经三种限制性内切酶HindⅢ、BglⅡ和EcoRⅠ酶解后分别得到20、17和29条片段,其分子量分别为155.37×106D,156.45×106D和156.79×106D,平均为155.37×106D.与已报道的蝗虫痘病毒进行比较,这些痘病毒可分为二种类型:一种包含体为圆形的;另一种为椭圆形.形态相似的包含体病毒髓核结构相似,分子量也在一个范围内,具有椭圆形包含体的痘病毒如OaEPV、CiEPV、MsEPV、AcEPV和PnEPV,其病毒粒子中DNA链折叠较少(1～2折),分子量也较小,通常在125×106D范围;而具有圆形包含体的痘病毒如DkEPV和GsEPV,其DNA链折叠较多(2～3折),分子量也较大,在155×106D范围.     

意大利蝗和西伯利亚蝗高温耐受能力及酶活性比较研究

【目的】阐明意大利蝗Calliptamus italicus和西伯利亚蝗Gomphocerus sibiricus高温耐受能力及酶活性差异。【方法】以3℃为间隔,将意大利蝗和西伯利亚蝗成虫分别在27~48℃、24~42℃下处理4 h后测定死亡率及POD、SOD和CAT活性值。【结果】27~42℃处理下,意大利蝗存活率显著大于西伯利亚蝗(P<0.05)。雌性意大利蝗的LT50、LT90分别为48.76℃和50.67℃,雄虫则分别为47.90℃和50.53℃;雌性西伯利亚蝗的LT50、LT90分别为39.21℃和42.10℃,雄虫则分别为36.11℃和41.43℃。随着温度升高,雄性意大利蝗和雌、雄西伯利亚蝗体内POD、SOD、CAT活性先升高后降低,雌性意大利蝗体内POD活性则先降低后升高。27~42℃范围内,西伯利亚蝗体内POD和SOD活性值增幅较大,分别达到54.69%、23.54%;意大利蝗体内则以CAT活性值增幅最大,为27.02%。【结论】两种蝗虫耐高温能力存在差异,意大利蝗具有更强的耐热能力。     

白及蔗糖合成酶基因的克隆及表达分析

为揭示白及蔗糖合成酶基因与生长发育的关系,该研究以白及为材料,利用RT-PCR技术同源克隆白及蔗糖合成酶的关键基因SuSy,对SuSy基因的生物学特性及表达特征进行了分析,并利用实时荧光定量PCR检测SuSy基因在不同组织中的表达规律。结果表明:(1)白及SuSy基因长度为2 215 bp,编码737个氨基酸,与铁皮石斛、文心兰和蝴蝶兰的蛋白质氨基酸序列的相似性分别为97%、92%和95%。(2)生物信息学分析表明,SuSy蛋白质序列具有较高的亲水性,与拟南芥SuSy蛋白质氨基酸三级结构一致性为75.2%;系统进化树分析发现,白及SuSy蛋白与铁皮石斛处于同一个分支上。(3) qRT-PCR结果表明,SuSy基因在叶片中的表达量最高,块茎中的表达量最低;成熟叶片的表达量高于未成熟叶片的表达量;数据差异性分析显示,SuSy基因在根、块茎中表达量具有极显著性差异,但在一年生叶和二年生叶中的表达量无显著性差异,幼苗叶和一、二年生叶中表达量具有极显著性差异。由此推测,SuSy基因可能受生长发育的诱导,是调控白及生长发育关键基因。     

大黄鱼肝表达抗菌肽2基因的克隆和原核表达

抗菌肽是在多种细胞中表达具有抗菌活性的肽类物质的总称,在免疫反应中发挥着非常重要的作用.通过同源克隆法克隆到大黄鱼肝脏表达的抗菌肽2(liver-expressed antimicrobial peptide-2,LEAP-2)基因的完整开放阅读框(Opening Reading Frame,ORF).克隆到的大黄鱼LEAP-2全长2236 bp,包含外显子Ⅰ78 bp,内含子Ⅰ880 bp,外显子Ⅱ179 bp,内含子Ⅱ1044 bp,外显子Ⅲ55 bp,编码序列312 bp,编码103个氨基酸.推断的氨基酸序列羧基端区域存在高度保守的4 个半胱氨酸残基,符合LEAP-2超家族的结构特征.同源性对比后显示LEAP-2基因在进化上高度保守,大黄鱼LEAP-2推断的氨基酸序列与牙鲆、黄颡鱼、蓝色鲶鱼和斑点叉尾鮰等鱼类之间的同源性均在95%以上.将大黄鱼LEAP-2 cDNA连接到pET-32a(+),构建了重组表达质粒pET-32a-LEAP-2,将其转化到大肠杆菌BL21上并用1.0 mmol/L IPTG诱导表达,获得了大小约为27 kDa的重组蛋白,与预期的一致.     

西伯利亚蝗卵发育过程的比较转录组分析及滞育关联基因筛选

【目的】通过筛选西伯利亚蝗Gomphocerus sibiricus卵滞育基因及代谢通路,初步明确西伯利亚蝗卵滞育分子机理。【方法】利用Illumina NovaSeq 6000测序平台对西伯利亚蝗早期发育(ES)、滞育(DS)和滞育后发育阶段(PS)的卵进行转录组测序;采用GO和KEGG富集分析并结合文献,预测滞育相关通路并聚类热图分析,筛选蝗卵滞育关联基因,并选取其中6个重要基因进行qRT-PCR验证。【结果】DSvs ES和PS vs DS两比较组分别富集到12 419和4 789个差异表达基因,且多上调表达;两比较组共表达差异基因为2 206个,主要与糖代谢、环境胁迫和生长发育相关。DS vs ES组富集最显著的GO条目为蛋白结合,PS vs DS组GO条目主要包含酶活性、细胞骨架构建及蛋白结合等过程。滞育关联基因主要集中在Wnt信号通路、胰岛素信号通路、细胞周期通路以及昆虫激素生物合成等通路。6个重要的滞育关联基因的表达量变化趋势与转录组数据结果基本一致。【结论】本研究初步明确了西伯利亚蝗卵滞育调控的重要代谢途径,并筛选出20个滞育关联基因,为后续深入研究该物种的适应机理奠定了基础。     

天蚕抗菌肽B基因的化学合成及克隆

用化学合成法,我们设计、合成了一个以植物偏爱的遗传密码子编码的天蚕抗菌肽B基因。通过把该基因与M13mpl9噬菌体载体重组、克隆,转化大肠杆菌JMl03,杂交检测和序列测定,得到二个与设计一致的克隆。     

西伯利亚蝗基因组DNA提取及RAPD分析条件的优化

以西伯利亚蝗Gomphocerus sibiricus(L.)为研究材料,利用改良的SDS法提取高质量的DNA,分别测试了dNTP浓度、镁离子浓度、TaqDNA聚合酶用量、模板DNA的量等因素对反应结果的影响。通过各因子的组合比较,建立了西伯利亚蝗RAPD优化体系:25μLPCR反应体系,10×buffer2·5μL;dNTP0·24mmol/L;MgCl22·0mmol/L;Taq DNA聚合酶1U;DNA模板45ng;引物30ng。扩增程序为:94℃预变性1min45s、94℃变性30s、35℃退火1min30s、72℃延伸2min,45个循环、72℃延伸10min。结果表明,利用优化的反应条件进行西伯利亚蝗基因组DNA分析,实验有着良好的重复性和稳定性。     

荒漠昆虫小胸鳖甲抗菌肽Attacin基因的克隆及低温表达模式分析

昆虫在低温冷驯化过程中会发生很多基因表达的改变, 从转录组层面上开展广泛的研究有助于全面认识昆虫对冷响应的分子机制。为了对荒漠昆虫小胸鳖甲Microdera punctipennis的 4℃低温转录组数据中一个上调表达的Attacin基因（MpAttacin1）进行深入了解并分析其对低温诱导的响应情况, 本研究通过生物信息学分析对该基因进行了鉴定, 并利用实时荧光定量PCR对其在低温下的mRNA水平进行了检测。结果表明： 获得的MpAttacin1 cDNA长度为523 bp, 包含一个456 bp的开放阅读框和67 bp的5′端非翻译区。MpAttacin1编码含有151个氨基酸残基的多肽, N端含有17个氨基酸的信号肽序列。同源性分析表明, 其氨基酸序列与其他鳞翅目、 双翅目和鞘翅目昆虫的抗菌肽Attacin具有30%~40%的一致性。以邻接法（neighbor-joining, NJ）构建的系统进化树表明, 小胸鳖甲Attacin1与其他鞘翅目昆虫的Attacin起源于共同的祖先, 属于Attacin_C超家族。实时荧光定量PCR分析结果显示, 在4℃与-4℃低温胁迫时, MpAttacin1基因的转录都呈现先升高后降低的应激反应趋势, 但在对低温的响应时间和强度上有所不同。在4℃处理5 h和9 h后, MpAttacin1的表达量分别为对照组的2.3和3.8倍, 而在-4℃处理7 h和9 h后, 分别为对照组的2.4和1.5倍。这些研究表明, 除已知的抗菌功能外, Attacin在昆虫的低温适应过程中可能也发挥着重要的作用。     

Extra heterochromatin in natural populations of Gomphocerus sibiricus (Orthoptera: Acrididae)

Two types of extra heterochromatin, in the form of either supernumerary segments or B-chromosomes, have been observed in natural populations of Gomphocerus sibiricus. The presence of a heterochromatic supernumerary segment affecting the M₇ pair in a population from the Valle de Arán disturbs the normal separation of this bivalent at anaphase I of meiosis and non-disjunction products, respectively deficient or duplicate for the M₇, are present at metaphase II.A stable B_m chromosome has been detected in a second population from Formigal. In a single individual where a B_m is present together with a small unstable B_s supernumerary chromosome both the B_m and the M₅ are unstable in the germ line and in the case of the M₅ this unstability leads to a state of germ line polysomy.     

西伯利亚蝗辣病毒超微结构和发育及DNA特性

为寻找新的生物治蝗措施 ,采用显微镜和生化方法 ,对 1992年从新疆木垒县西伯利亚蝗上分离的一株痘病毒 (Gomphocerussibiricusentomopoxvirus,GsEPV)的超微结构、发育循环和DNA特性进行了研究 ,结果表明 :该病毒的包含体为球形 ,最大直径约 6 90 μm ,最小直径约 3 95 μm ,平均为 5 33μm。脂肪体超薄切片中的病毒粒子呈椭圆形 ,大小为 2 6 7nm× 10 3nm。病毒粒子髓核折叠成 2～ 3折 ,其横切面呈圆形 ,中间有 3～ 4个电子非致密的圆点。GsEPV主要感染寄主脂肪体。接种后 15～ 2 0天包含体大量形成 ,此时已没有游离病毒粒子存在 ,发育同步 ,并且比其它痘病毒发育周期短。GsEPV -DNA经三种限制性内切酶 HindⅢ、BglⅡ和 EcoRⅠ酶解后分别得到2 0、17和 2 9条片段 ,其分子量分别为 15 5 37× 10 6D ,15 6 45× 10 6D和 15 6 79× 10 6D ,平均为 15 5 37× 10 6D。与已报道的蝗虫痘病毒进行比较 ,这些痘病毒可分为二种类型 :一种包含体为圆形的 ;另一种为椭圆形。形态相似的包含体病毒髓核结构相似 ,分子量也在一个范围内 ,具有椭圆形包含体的痘病毒如OaEPV、CiEPV、MsEPV、AcEPV和PnEPV ,其病毒粒子中DNA链折叠较少 (1～ 2折 ) ,分子量也较小 ,通常在 12 5× 10 6D范围 ;而具有圆形包含体的痘病毒     

西伯利亚蝗气门结构及呼吸代谢对高温胁迫的响应

【目的】掌握西伯利亚蝗Gomphocerus sibiricus的气门结构和呼吸代谢应对高温胁迫的响应策略。【方法】运用扫描电镜观察西伯利亚蝗气门超显微结构,多通道昆虫呼吸仪测定18~42℃处理下西伯利亚蝗的O_2吸收率、CO_2释放率、代谢率和呼吸商。【结果】西伯利亚蝗共有10对气门,胸部2对,腹部8对,呈圆形或椭圆形,内侧着生有筛板,呈刺凸状,分布密集。18~42℃范围内,随温度升高,西伯利亚蝗呼吸代谢呈先上升后下降的趋势。18℃时西伯利亚蝗雌雄成虫的O_2吸收率、CO_2释放率和代谢率值显著小于其他温度下的相应值(P<0.05),雌虫分别为0.0022 m L/min、0.0019 m L/min和0.0210 m L/(g·min),雄虫分别为0.0016 m L/min、0.0016 m L/min和0.0236 m L/(g·min);21~27℃范围内,西伯利亚蝗雌雄成虫的呼吸代谢变化平稳,超过30℃呼吸代谢各指标值迅速上升,至36℃时雌雄成虫的O_2吸收率和代谢率值均显著大于其他温度下的相应值(P<0.05);雌虫分别为0.0071 m L/min和0.0592 m L/(g·min),雄虫分别为0.0089 m L/min和0.1108 m L/(g·min),39℃时CO_2释放率显著大于其他温度下的相应值(P<0.05),雌雄成虫分别为0.0074 m L/min和0.0067 m L/min。【结论】依据西伯利亚蝗呼吸代谢随温度变化特征可以判断,随气候持续变暖,西伯利亚蝗仍将是新疆高山、亚高山草原的重要致灾类群。     

Structure and expression of the attacin genes in Hyalophora cecropia

To study the regulation of the immune genes in insects, we have cloned and sequenced the attacin gene locus of the giant silk moth Hyalophora cecropia. The locus contains one acidic and one basic attacin gene as well as two pseudogenes, which are remnants of basic attacin genes. A small insertion element was found within the locus. The two functional attacin genes are transcribed in opposite directions and have two introns inserted at homologous positions. A common sequence, GGGGATTCCT, is found at nucleotide position -48 in the acidic gene and at nucleotide position -58 in the basic gene. Interestingly, this decanucleotide is similar to the consensus of the NF-k B-binding site. Expression studies revealed that both attacins are strongly induced by phorbol 12-myristate 13-acetate, lipopolysaccharide and bacteria. However, only the acidic attacin gene showed a clear response to injury.     

真核基因的快速克隆及表达

以细胞间隙连接蛋白基因Cx26作为目的基因,通过T-A载体介导,构建真核表达重组载体pcDNA3.1( ) /Cx26,重组表达载体转染人鼻咽癌细胞株HNE1,表达Cx26间隙连接蛋白。     

Expression and evolution of the Drosophila attacin/diptericin gene family

We describe the genes for three new glycine-rich antimicrobial peptides in Drosophila, two attacins (AttC and AttD) and one diptericin (DptB). Their structures support the proposal that these glycine-rich antimicrobial peptides evolved from a common ancestor and are probably also related to proline-rich peptides such as drosocin. AttC is similar to the nearby AttA and AttB genes. AttD is more divergent and located on a different chromosome. Intriguingly, AttD may encode an intracellular attacin. DptB is linked in tandem to the closely related Diptericin. However, the DptB gene product contains a furin-like cleavage site and may be processed in an attacin-like fashion. All attacin and diptericin genes are induced after bacterial challenge. This induction is reduced in imd mutants, and unexpectedly also in Tl(-) mutants. The 18w mutation particularly affects the induction of AttC, which may be a useful marker for 18w signaling.     

高温胁迫下西伯利亚蝗体内抗逆物质含量变化

【目的】新疆气候变暖是导致西伯利亚蝗Gomphocerus sibiricus (L.)持续严重发生的重要原因之一,前期研究表明近40年来西伯利亚蝗严重发生与新疆同期气候变暖有显著相关性,本研究进一步探讨了温度升高条件下西伯利亚蝗的生理生化适应机理。【方法】采用生理生化研究方法,研究了24, 27, 30, 33, 36, 39和42℃下西伯利亚蝗体内海藻糖、甘油、油酸、亚油酸和亚麻酸5种抗逆物质的积累与变化过程。【结果】在24~42℃范围内,西伯利亚蝗体内5种物质的积累量随温度的升高呈现出先增后减的变化趋势。海藻糖、甘油、油酸、亚油酸和亚麻酸含量在30℃时含量最高,分别为18.691 μg/g, 261.432 μg/g, 79.063 mg/g, 78.664 mg/g和227.593 mg/g;42℃高温时为最低,含量依次为18.218 μg/g, 104.588 μg/g, 4.343 mg/g, 3.039 mg/g和11.067 mg/g。5种抗逆物质积累的速率不同,其中随温度升高亚油酸含量增、减速率最快,分别为832.189%和63.988%,海藻糖含量增、减速率最慢,分别为 0.893%和0.224%。【结论】在24~30℃之间,随着温度升高,西伯利亚蝗可以通过积累体内抗逆物质,尤其通过快速积累不饱和脂肪酸以提高自身对阶段性高温的耐受能力;超过30℃,蝗虫体内抗逆物质积累下降,死亡率增加,虫体对高温胁迫失去耐受力。这预示着在气候变暖趋势下,西伯利亚蝗仍将是新疆草原最重要的生物灾害之一。