盐胁迫下杜氏盐藻(Dunaliella salina)cDNA文库的构建与新表达序列标签(EST)的获取、分析

在成功养殖杜氏盐藻(Dunaliella salina)的基础上,采用Takara cDNA文库构建试剂盒,构建盐胁迫下(1.5 mol/L NaCl)杜氏盐藻的cDNA文库.经鉴定,原始文库的滴度达1.2×106 cfu/mL,重组率高达95%,且多数插入片段均在500 bp以上.对表达序列标签(expressed sequence tag,EST)分析发现,杜氏盐藻基因组中包含大量未鉴定的新基因.随机挑取60个单克隆进行序列测定,将所测序列经Blast比对等生物信息学方法分析后,发现其中三分之一,即20个未见报道的代表新基因的表达序列标签,值得进一步发掘.这些新表达序列标签(基因)的发现,为进一步筛选和克隆杜氏盐藻耐盐性基因提供了筛选平台.     

茉莉酸甲酯对杜氏盐藻β-胡萝卜素含量的影响

研究甲基茉莉酸(MeJA)对杜氏盐藻生长、β-胡萝卜素含量及叶绿素含量的影响.在盐藻生长基本培养基中分别添加0μmol.L-1、50μmol.L-1、100μmol.L-1、200μmol.L-1、500μmol.L-1、1 000μmol.L-1和2 000μmol.L-1 MeJA,每隔2 d取样,测定盐藻细胞生长、β-胡萝卜素含量及叶绿素含量.研究结果表明:低MeJA浓度(50~500μmol.L-1)对盐藻的生长无显著的影响,高MeJA浓度(1000~2000μmol.L-1)对盐藻的生长有显著的抑制作用.盐藻β-胡萝卜素及叶绿素含量随着MeJA浓度的升高,呈现先升高后降低的趋势,100μmol.L-1 MeJA处理盐藻时其β-胡萝卜素含量最高,200μmol.L-1 MeJA处理盐藻时其叶绿素含量最高.方差分析结果表明:MeJA对盐藻的生长、类胡萝卜素及叶绿素含量有极显著影响(P0.01),MeJA是诱导盐藻次生代谢产物积累的一个有效的诱导因子.     

三角褐指藻DGAT1基因生物信息学分析及表达调控研究

本研究采用转录组测序获得了三角褐指藻DGAT1基因cDNA全长序列(GeneBank登录号: 7200924), 并对其进行生物信息学分析和表达调控研究. 结果表明, 三角褐指藻DGAT1基因cDNA序列全长为1438bp, 开放阅读框(ORF)为1098bp, 编码365氨基酸序列, 含有脂肪酸蛋白特性(I)和DAG结合位点(II)等功能结构域. 预测三角褐指藻DGAT1蛋白为亲水性蛋白, 含有6个跨膜结构域和7个超强跨膜螺旋区, 无信号肽. 进化树分析表明, 三角褐指藻与海链藻DGAT1蛋白同源性最高. RT-qPCR结果表明, 光照强度和温度均显著促进三角褐指藻DGAT1基因的表达. 随着光照强度和温度的增加, 三角褐指藻DGAT1基因的表达量呈先升高后降低趋势, 在光照强度为2500lx或温度为25℃时, 三角褐指藻DGAT1基因的表达量达到最大, 这与三角褐指藻总脂含量的变化趋势一致, 同样揭示DGAT1蛋白与三角褐指藻总脂生物合成与积累密切相关.     

莲铜锌超氧化物歧化酶cDNA的克隆和序列分析

用RT-PCR方法,从中国莲(Nelumbo nucifera)幼叶cDNA中成功扩增出铜锌超氧化物歧化酶(CuZnSOD)全长序列,并进行测序分析.该cDNA序列全长461 bp,包括起始密码子和终止密码子.其中编码区段为456 bp,共编码152个氨基酸,其编码蛋白的相对分子质量为1.552×104,等电点为4.515.与GenBank中其他物种的CuZnSOD进行同源性比较,发现其核苷酸序列相似性高达80%~86%,氨基酸序列相似性达89%~94%.所有已知的CuZnSOD的关键活性位点在该蛋白中均保守存在.将其与一些典型的单子叶和双子叶植物的该蛋白进行进化树分析,为富有争议的莲的系统学地位的确定,在分子生物学上为莲的系统学地位的确定提供了一个依据.该基因已在GenBank登记,序列号为DQ227345.     

虹鳟腺苷酸转移酶基因2(ant2)cDNA克隆与蛋白结构分析

腺苷酸转移酶(ANT)是位于线粒体内膜上参与能量分子传导的转运蛋白,在细胞凋亡调控网络中发挥重要作用.以虹鳟鱼(Oncorhynchus mykiss)为研究材料,使用RT-PCR和RACE法分离和克隆了虹鳟鱼ant2基因cDNA的全长序列(GenBank登录号:FJ591153).该序列全长1276 bp,其中5'端非翻译区长66 bp,3'端非翻译区长316 bp,开放性阅读框长894 bp,编码297个氨基酸.该蛋白具有3个保守的线粒体穿膜功能结构域和3个转膜区.通过与其他脊椎动物腺苷酸转移酶蛋白序列的比较,发现该基因具有高度保守性,氨基酸序列的同源性均在90%左右.同源模建显示其与牛的线粒体ADP/ATP载体,chain A蛋白有相同的孔洞(cavity)结构.     

一株海杆菌的溶藻活性及基于基因组的溶藻机理分析

为了解新型海杆菌Marinobacter)菌株YWL01溶藻活性及其可能的溶藻机理YWL01与常见的赤潮藻中肋骨条藻Skeletonema costatum)混合培养, 通过肉眼、光电镜观察及藻叶绿素a浓度测定来评估溶藻活性采用Illumina Miseq测序技术测定YWL01基因组将预测基因的蛋白序列分别进行BLASTP比对注释信息分析其可能的溶藻机理结果表明YWL01可直接溶藻藻液颜色由黄褐色逐渐变淡藻细胞裂解藻叶绿素a浓度明显降 低YWL01基因组中许多与溶藻相关的基因     

北美海蓬子甜菜碱醛脱氢酶基因的克隆及表达载体构建

以北美海蓬子种子为材料, 采用RACE技术获得北美海蓬子BADH基因的cDNA全长序列. 结果表明: BADH基因cDNA全长为1836bp, 其中开放阅读框(ORF)为1503bp, 编码500个氨基酸, 预测蛋白的分子量为54.5kDa, 理论等电点为5.31. 推测出BADH氨基酸中含有甜菜碱醛脱氢酶家族高度保守的十肽序列(VTLELGGKSP)及与酶功能相关的半胱氨酸残基(Cys). 序列比对和系统进化树显示, 北美海蓬子与盐节木和盐穗木的亲缘关系最近, 同源性达94%. 并构建了植物表达载体pCAMBIA3301-BADH, 将其成功导入到农杆菌EHA105中, 为进一步研究该基因的功能奠定了基础.     

半滑舌鳎两种Aquaporinl同源基因的克隆与表达分析

克隆了半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)AQP1o和AQP1基因的全长cDNA序列,并对其序列和表达模式进行了分析.结果表明,AQP1o cDNA全长为993 bp,包括120 bp的5'非翻译区,789 bp的开放阅读框,84bp的3'非翻译区,编码262个氨基酸的蛋白质,分子质量为28.3×103.AQP1的cDNA全长为1 335 bp,包括63bp的5'非翻译区,786 bp的开发阅读框,486 bp的3'非翻译区,编码261个氨基酸的蛋白质,分子质量为27.4×103.聚类分析表明半滑舌鳎AQP1o蛋白与金头鲷和塞内加尔鳎等海洋鱼类在卵巢中特异表达的AQP1o聚为一类,而AQP1与非卵巢特异表达的AQP1聚为一类,表明该两类基因为不同类型的AQP1同源基因.RT-PCR分析表明两个基因具有不同的表达模式,AQP1o主要在卵巢中表达,提示其在卵巢中具有特定的生理功能、而AQP1则在雌雄鱼的多种组织中表达.     

基于转录组数据分析杜氏盐藻能量代谢途径

通过杜氏盐藻转录组测序,共获取39 820个单一基因.基于转录组功能注释和聚类分析预测了杜氏盐藻能量分子的代谢途径,并分析了脂质(脂肪酸和三酰基甘油)及淀粉代谢路径中的关键酶(乙酰辅酶A羧化酶、二酰基甘油O-酰基转移酶、葡萄糖-1-磷酸腺苷转移酶和淀粉磷酸化酶)的作用.分析结果显示,在三酰基甘油合成途径中,杜氏盐藻除了存在传统的酰基辅酶A依赖型合成通路外,还可能存在一条酰基辅酶A非依赖型合成通路.通过抑制淀粉的分解代谢(如干扰α-淀粉酶或淀粉磷酸化酶基因)或促进淀粉合成代谢(如高表达葡萄糖-1-磷酸腺苷转移酶基因),可能导致杜氏盐藻淀粉含量的增加.而抑制淀粉合成或促进淀粉分解代谢,也会导致杜氏盐藻脂质的增加.     

细菌诱导光滑鳖甲幼虫抑制差减cDNA文库的构建与分析

本研究以光滑鳖甲幼虫的cDNA为材料,应用抑制差减杂交(Suppression Subtractive Hybrriization,SSH)技术构建细菌诱导的光滑鳖甲幼虫抑制差减cDNA文库,并利用反向Northern杂交技术获得差异基因.结果表明,随机挑取的阳性克隆的大小均为20(0~750 bp,符合差减文库PCR产物片段的大小.通过斑点杂交技术共筛选出940个差异基因片段,对其克隆、测序及同源性分析后鉴定出70种编码蛋白的基因ESTs序列,所得ESTs序列主要涉及免疫防御、代谢过程、生长发育类等相关基因.细菌诱导光滑鳖甲幼虫抑制差减cDNA文库的构建,为进一步克隆光滑鳖甲免疫抗菌相关基因及其免疫防御机制的研究奠定了基础.     

扁穗冰草PLD基因cDNA序列克隆及生物信息学分析

利用RT-PCR技术和RACE方法克隆得到扁穗冰草(Agropyron cristatum(L.)Gaertn)PLD基因cDNA的全长,并对该cDNA序列、氨基酸序列的相似性、组成成分、理化性质、疏水性/亲水性、进化树、二级结构、三级结构、无序化特性进行了预测和分析.结果显示:扁穗冰草PLD基因具有2967个核苷酸,含有PLD所特有的HKD基序和C2结构域,属亲水性蛋白,二级结构以无规卷曲为主,蛋白质的三级结构显示两个HKD基序靠近形成具功能的活性位点,蛋白质无序化分析发现无序化区域较少;进化树分析表明与蒙古冰草亲缘关系最近,与草莓亲缘关系最远.为研究扁穗冰草PLD在干旱胁迫信号转导及应答过程的机理奠定基础.     

青花菜抗坏血酸过氧化物酶基因BoAPX的克隆与表达分析

根据NCBI基因数据库提供的抗坏血酸过氧化物酶(Ascorbate Peroxidase,APX)基因序列设计简并引物,以青花菜(Brassica oleracea var.italica)叶片cDNA和DNA为材料进行PCR扩增,基因定名为BoAPX(Gen-Bank登录号:HQ871864).BoAPX的基因组全长为1 394bp,具7个内含子,编码区全长为753bp,编码250个氨基酸残基.序列分析结果表明,BoAPX的N端中没有信号肽序列,为胞质型APX,BoAPX与已知APX具有较高的同源性.RT-PCR结果表明,BoAPX的表达受霜霉菌(Hyaloperonospora parasitica)诱导,在96h时达最大值,说明BoAPX与霜霉菌抗性相关.以pBI121为植物表达载体,BoAPX为目的基因,成功构建了重组表达载体pBI121-BoAPX.     

UV-B辐射对2种海洋微藻生长和生理生化特征的影响

通过实验生态学和生物化学的方法,研究了UV-B辐射对杜氏盐藻、小角毛藻的生长、叶绿素含量、可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶活力的影响.结果表明：（1）UV-B辐射对小角毛藻的生长起促进作用,高剂量UV-B辐射对盐藻的生长具有一定抑制作用.（2）2种微藻叶绿素含量均低于对照组,UV-B辐射使盐藻叶绿素含量先下降后升高,而小角毛藻则随辐射剂量的增加呈现下降趋势.（3）2种微藻可溶性蛋白含量均低于对照组,且随辐射剂量的增加而下降;2种微藻超氧化物歧化酶活力较对照组呈现出升高的趋势.     

基于RNN-CNN集成深度学习模型的PM2.5小时浓度预测

针对目前大部分PM_2.5预测模型预测效果不稳定、泛化能力不强的现状,以记忆能力较强的循环神经网络（RNN）和特征表达能力较强的卷积神经网络（CNN）为基础,采取Stacking集成策略对两者进行融合,提出了RNN-CNN集成深度学习预测模型。该模型不仅充分利用时间轴上的前后关联信息去预测未来的浓度,而且在不同层次上将自动提取的高维时序数据通用特征用于预测,以保证预测结果的稳定性。最后,对集成之前的RNN、CNN和集成之后的RNN-CNN模型,以2016年中国大陆地区1 466个监测站点的空气质量数据为样本进行实例验证,结果表明,RNN-CNN在PM_2.5时间序列预测上的表现明显优于集成之前的RNN和CNN,而且泛化误差更低,在34%站点上的拟合度超过0.97,该模型可用于大范围区域的PM_2.5小时浓度预测。     

基于RNN-CNN集成深度学习模型的PM2.5小时浓度预测

针对目前大部分PM_2.5预测模型预测效果不稳定、泛化能力不强的现状,以记忆能力较强的循环神经网络（RNN）和特征表达能力较强的卷积神经网络（CNN）为基础,采取Stacking集成策略对两者进行融合,提出了RNN-CNN集成深度学习预测模型。该模型不仅充分利用时间轴上的前后关联信息去预测未来的浓度,而且在不同层次上将自动提取的高维时序数据通用特征用于预测,以保证预测结果的稳定性。最后,对集成之前的RNN、CNN和集成之后的RNN-CNN模型,以2016年中国大陆地区1 466个监测站点的空气质量数据为样本进行实例验证,结果表明,RNN-CNN在PM_2.5时间序列预测上的表现明显优于集成之前的RNN和CNN,而且泛化误差更低,在34%站点上的拟合度超过0.97,该模型可用于大范围区域的PM_2.5小时浓度预测。     

黄颡鱼MyoD基因的克隆及其表达

采用RT-PCR和RACE(cDNA末端快速扩增)方法克隆黄颡鱼MyoD(myogenic differentiation antigen,成肌分化抗原)基因的cDNA全长序列,对其进行生物信息学和在雌雄个体组织中的表达差异分析.结果表明,黄颡鱼MyoD基因编码区由810个碱基组成,编码269个氨基酸,其中第1～89个氨基酸为Basic区,第90～141个氨基酸为bHLH结构;黄颡鱼的MyoD基因与斑点叉尾鮰的同源性最高为93%.在雌雄成体组织中的表达分析显示,雄性个体中肌肉和胃组织中的表达量极显著高于雌性个体(p<0.01),雌性个体的肾脏和鳃组织中的表达量显著高于雄性(p<0.05).通过MyoD基因在雌雄个体中表现出的组织表达差异,认为这可能是造成黄颡鱼雌雄生长差异的重要因素之一.     

介导GAD基因的人泡沫病毒载体的构建及其应用

构建了两种新的重组人泡沫病毒载体pGPSNI—hGAD67和pGPSNI—hGAD65，分别携带人符氨酸脱羧酶（GAD）的两种同工酶GAD65和GAD67基因，并研究其在帕金森病（PD）模刭鼠丘脑底核中的表达及对帕金森病的治疗作用．RT—PCR结果表明，人泡沫病毒载体成功地介导了GAD65基因和GAD67基因在PD模型鼠丘脑底核中有效表达．动物行为检测表明，GAD65基因导入组PD模型鼠行为与对照组相比得到明显的改善（n=12，由〈0．01）．