羊草cDNA文库的构建及果聚糖水解酶的分离与鉴定

羊草(Leymus chinensis(Trin.) Tzvel.)又称碱草，隶属禾本科赖草属，是欧亚大陆草原区东部草甸草原及干旱草原上的重要建群种之一。作为一种兼具重要经济价值和生态价值的优良牧草，羊草受到了广泛的关注。但长期以来，对羊草的研究主要集中在生态学、生殖生物学方面，在分子生物学方面知之甚少。为了保存羊草基因资源，并在基因水平上研究羊草生物代谢的调控机理，本研究采用羊草根、叶片混合后做为材料，构建cDNA文库，并对文库中部分基因序列进行了分析。同时从中克隆获得羊草果聚糖水解酶全长基因并对这些基因进行了深入的生物信息学分析、转化毕赤酵母研究初步确定其功能，为深入了解羊草代谢的分子机制提供理论依据。主要结果如下： 1. 成功地构建了羊草根、叶混合cDNA文库，原始文库滴度达到4×106 pfu/ml，扩增文库滴度接近1011 pfu/ml ，重组率达97% 。PCR检测插入片段，均在0.5 kb到3 kb之间，l kb以上占68%。从文库中检测到了TC、γ-TMT、FEH基因，文库覆盖度达到要求且为PCR筛选文库提供了可能。 2. 随机挑取经检测过的597个单克隆进行测序，去除插入片段小于和污染序列后，获得了584条高质量的序列。所有584条EST序列与NCBI的核酸数据库比对时，有30.99%的EST序列与己知序列有很大的同源性：而与蛋白质数据库进行比对时，有61.27%的EST序列与已知序列有很大的同源性。核酸比对中，有32.87%的序列为未知功能新基因，而蛋白质比对结果只有11.27%的序列为未知功能新基因。其中获得5条全长基因。 3. 文库中测序得到果聚糖水解酶（FEH）片段，依据其核酸、蛋白序列，以羊草根茎为材料，结合果聚糖水解酶基因的保守序列设计引物，通过 RACE 方法，获得羊草果聚糖水解酶基因 Lc 1-FEH 的全长序列（2040bp），包含一个 1803bp 的开放阅读框，采用生物信息学方法对该基因编码蛋白质进行功能分析，该基因编码的氨基酸序列具有明显的果聚糖水解酶类蛋白特征(NDPNG，FRDP 和[WEC (V/P)D] 结构域)，其分子量为 66.8kD，等电点 pI 为 5.49，是一种酸性蛋白质。同源性分析结果表明Lc1-FEH与单子叶植物小麦、大麦和黑麦草细胞壁类酵素酶同源性最高，分别为89％、87％ 和72％。运用实时定量方法对Lc 1-FEH表达量在羊草发育各时期及不同逆境处理下进行测定，结果发现，幼苗中以叶中表达量最低，根茎中表达较高，成苗中花梗中的表达量最高；Lc1-FEH在转录水平明显受碱、ABA、SA及低温胁迫诱导，随着胁迫时间延长，表达量迅速增加，到达到最大值，之后表达水平逐渐降低，在盐、干旱的诱导下的表达量迅速降低。 4. 羊草果聚糖水解酶Lc1-FEH基因在毕赤酵母中的高效表达 将pMD-Lc1-FEH 质粒经双酶切后构建果聚糖酵母表达载体 pPICZα- Lc1-FEH 。将重组表达载体线性化后电击转化毕赤酵母Pichia pastoris X33，经抗生素 Zeocin 和酵母 PCR 筛选获得高效表达酵母工程菌。毕赤酵母表达的果聚糖水解酶蛋白经SDS-PAGE 分析表明Lc1-FEH表观分子量为 67 kD 左右。其最适反应 pH 值为 5.5，在 pH 值为 4.5~6.5 的范围内能保持较高的酶活力；表达Lc1-FEH的最适反应温度为 30 ℃；在温度在 20～30℃度范围内有较高的酶活。 Lc 1-FEH能够水解含有β-2，1糖苷键类型果聚糖：蔗果四糖、菊粉、6-蔗果三糖；而对β-2，6糖苷键类型果聚糖：6-蔗果三糖、新蔗果三糖、细菌类果聚糖及蔗糖基本不具水解活性。

成熟番茄果实多聚半乳糖醛酸酶（PG）cDNA克隆

本研究以成熟的番茄果实为材料，以其中提取总RNA，通过O1igo(dT)纤维素亲合层析，获得了mRNA。以该mRNA为模板，以Oligo(dT)为引物合成了相应的cDNA，将其克隆到载体入gtll中，构建了一个滴度(titer)为7×105pfu，重组率高于90％的番茄果实的cDNA文库。与此同时，利用PCR技术，以上述cONA为模板，扩增到了一个含有全部阅读框架的PG cDNA片段，将该片段克隆到质粒pBluescript中，该克隆的酶切分析和部分序列分析与Grieson等发表的完全一致，表明扩增到的片段确系PG的cDNA。由于上述片段不含PG的3'非编码区，因此以上述PCR片段的部分序列为探针，对cONA文库进行筛选。通过两轮噬菌斑原位杂交，获得了11个阳性克隆，利用PCR将它们从入gtli中亚克隆到质粒pBlusoript上，对其中一个1.0kb的片段进行部分序列分析，表明其5，末端缺少800bp，3'端完整，含有一个I3个A的多聚A尾。将找们测得的序列与国外发表的比较，没有发现因PCR技术产生的错误，证明PCR是一种克隆基因的可靠方法。目前已将PCR扩增的含有全部阅读框架的1.5kb片段以反方向插入到pBl121的衍生质粒pBin437中构建表达反义RNA的双元载体中，正在对其重组子进一步鉴定。

高亲和力PO4(3-)转运子编码基因的cDNA克隆及特性分析

以简并引物，利用RT -PCR，克隆了普通小麦和黑麦根系的PO 43-转运子( Trans-porter)基因长约1.2kb的部分cDNA序列。对其与GenBank中的已知序列进行同源性比较，结果表明：(1)小麦与拟南芥、番茄等高等植物的氨基酸水平的同源性为60%～78%; (2)与酵母较低为40%左右，而与丝状真菌和细菌的同源性则<27%; (3)小麦与黑麦的同源性为75%。对其表达特性的研究表明：(1)该基因在根系和茎叶组织中均有表达，但在根系组织中转录产物的累积量显著高于茎叶;(2)磷饥饿条件下，茎叶和根系组织中该基因的表达均增强，但根系组织中增强幅度较大，由此认为该基因产物的功能不只是根系从生长环境中吸收PO 43-，而与PO 43-在植物体内的转运密切相关;(3)磷饥饿5天 后的植株重新供给充足的PO 43-，则该基因的表达在24小时内即显著减弱;(4)分根试验中同株的部分根系生长于磷饥饿(OuM)环境中，而另一部分根系生长于PO 43-充足(250uM)的环境中，这两部分根系中该基因转录产物的积累水平并无显著差异。因此认为植物感受磷饥饿胁迫的信号可能来自植物体内部POi-库的耗竭。此外，用磷讥饿条件下的普通小麦根系mRNA构建了cDNA文库，以克隆的部分序列为探针，从cDNA文库中分离了全长序列。

Optical learning in a smart spatial light modulator

A synaptic plane rendered by an array of smart pixels was described regarding its application as a complementary component for neural network implementation. The smart spatial light modulator featured auto-modification abilities. Thus, an optical system incorporating this device can show self-reliant optical learning. Furthermore, the optical system design, in the area of its optical interconnection scheme, is highly flexible since the independent weight-plane pixels eliminated the difficulty between weight update calculation and weight representation.

Smart chemical sensor application of ZnO nanowires grown on CMOS compatible SOI microheater platform

Smart chemical sensor based on CMOS(complementary metal-oxide- semiconductor) compatible SOI(silicon on insulator) microheater platform was realized by facilitating ZnO nanowires growth on the small membrane at the relatively low temperature. Our SOI microheater platform can be operated at the very low power consumption with novel metal oxide sensing materials, like ZnO or SnO2 nanostructured materials which demand relatively high sensing temperature. In addition, our sol-gel growth method of ZnO nanowires on the SOI membrane was found to be very effective compared with ink-jetting or CVD growth techniques. These combined techniques give us the possibility of smart chemical sensor technology easily merged into the conventional semiconductor IC application. The physical properties of ZnO nanowire network grown by the solution-based method and its chemical sensing property also were reported in this paper.

恒河猴大脑前额叶cDNA 文库的构建

为筛选出与认知、记忆相关的脑部表达基因及基因家族,利用TRIzol试剂从恒河猴大脑前额叶组织抽提总RNA,再用纯化试剂盒从总RNA中成功纯化出mRNA。按照Stratagene公司的cDNASynthesisKit(200401)、ZAP-cDNASynthesisKit(200400)和ZAP-cDNAGigapackⅢGoldCloningKit(200450)三个试剂盒的操作说明,构建了恒河猴大脑前额叶组织的cDNA文库。文库总库容为2·0×106克隆;绝大多数的cDNA插入片段≥0·5kb,平均长度≈1·0kb;cDNA片段与噬菌体载体重组率为97·3%。文库各项指标均达要求,为克隆大脑PFC区表达基因、测定基因编码区序列、揭示具有多种剪切组合模式等提供了可靠资源,也为相关基因表达调控的研究提供了方便。

Isolation and cDNA cloning of cholecystokinin from the skin of Rana nigrovittata

Many neuroendocrine peptides that are distributed in amphibian gastrointestinal tract and central nervous system are also found in amphibian skins, and these peptides are classified into skin-gut-brain triangle peptides, such as bombesins, gastrin-releasi

利用修饰的随机引物构建非洲爪蟾酵母双杂交定向cDNA文库

描述了一种新的构建cDNA文库的方法,其中用来合成cDNA第一链的随机引物5'-端被加上碱基d(AC),在cDNA双链合成后所添加的连接头的末端含有碱基d(GTCG).在cDNA舣链3'-端,连接头连接上后会形成一个完整的Sall酶切位点d(GTCGAC),而在5'-端几乎不会形成Sall位点.在Sall酶切后利用形成的3'-粘性末端与5'-EcoRI粘性末端一起将cDNA双链定向导入线性化的质粒载体,再通过转化细菌获得cDNA文库.利用此方法构建了一个不同发育时期非洲爪蟾胚胎酵母双杂交cDNA文库.检测了文库中空载体的比例,插入片段大小和不同基因的表达水平几个指标,都符合预期,但是同时发现定位于mRNA的3'-端的插入片段比例比较低.这种倾向性符合文献报道,应该是实验系统的倾向性,不影响进一步的酵母双杂交实验.这些数据证明成功地构建了定向非洲爪蟾酵母双杂交cDNA文库.

中国株丙型肝炎病毒(HCV)感染猕猴后5^NTR-C区基因组的cDNA序列分析

从2份受丙型肝炎病毒(HCV)感染的献血员血清(CX1、CX2)、第一代感染HCV猕猴血清(CX3)、第二代感染HCV猕猴血清(CX4)中提取RNA, 用自行设计的HCV 5^非编码区和核心区C5^NTR-C区引物进行逆转录PCR, 经扩增克隆并序列分析, 结果显示: CX1 cDNA全长779bp, CX2 cDNA 778bp, CX3 cDNA 776bp, CX4 cDNA 777bp。CX1株和CX4株均在5^NTR nt-216有一C的插入, CX3和CX4区nt385-387处的3个碱基缺失; CX1株与CX2、CX3、CX4比较同源性分别为98.07%、96.15%、95.25%; CX2与CX3、CX4的同源性分别为96.28%、95.76%; CX3与CX4的同源性为97.56%。