昆虫造血作用和造血干细胞研究进展

昆虫血细胞（insect hemocyte）在昆虫代谢、 发育变态以及先天免疫等方面承担着重要的作用。昆虫只有先天免疫系统, 血细胞所行使的免疫功能对于昆虫对抗外源病菌尤为重要。本文主要介绍了昆虫血细胞类型、 造血作用、 造血干细胞及造血相关因子的相关研究。通过特殊染色和形态学观察, 果蝇Drosophila血细胞主要由3类细胞组成, 而鳞翅目等大部分昆虫血细胞由5类细胞组成。昆虫血细胞主要存在于循环血液环境及造血器官内, 而在这两个系统中都存在有进行复制的血细胞, 这为研究昆虫造血干细胞特性和其定位提供了一个很好的系统。果蝇血细胞祖细胞来自于胚胎中胚层细胞, 然后再分化为各种血细胞, 这一系列分化过程由造血因子所调控。     

造血干细胞发育过程中的信号通路调控

血液系统是维持机体生命活动最重要的系统之一,为机体提供所需的氧气和营养物质,通过物质交换维持内环境的稳态,同时为机体提供免疫防御与保护。血细胞是血液的重要组成成分,机体中成熟血细胞类型起源于具有自我更新及分化潜能的多能成体干细胞—造血干细胞(hematopoietic stem cells,HSCs)。造血干细胞及各类血细胞产生、发育及成熟的过程称为造血过程,该过程开始于胚胎发育早期并贯穿整个生命过程,任一阶段出现异常都可能导致血液疾病的发生。因此,深入探究造血发育过程及其调控机制对于认识并治疗血液疾病至关重要。近年来,以小鼠(Mus musculus)和斑马鱼(Danio rerio)作为动物模型来研究造血发育取得了一系列的进展。其中,BMP、Notch和Wnt等信号通路对造血干细胞的命运决定和产生发挥了重要作用。本文对这些信号通路在小鼠和斑马鱼造血过程中的调控作用进行系统总结,以期能够完善造血发育过程的调控网络并为临床应用提供指导。     

Hippo信号调控果蝇中肠稳态维持的机制研究

Hippo信号通路是近年来发现在进化上高度保守的肿瘤抑制信号通路,能通过协调细胞增殖与凋亡来控制组织、器官发育的大小,并在干细胞的自我更新及组织稳态维持中发挥着极其重要的作用。Hippo信号通路关键成员的活性异常可以导致包括癌症在内的多种疾病的发生。因此,Hippo信号通路成员的蛋白稳定性调控是Hippo信号通路研究的重点之一。果蝇中的研究表明,Hippo信号通路上游成员Pez的蛋白稳定性受NEDD4(neural precursor cell expressed developmentally down-regulated protein 4)家族泛素连接酶Su(dx)及Kibra的共同调节,进一步的研究揭示了该调控过程的具体分子机制。该调控在维持果蝇中肠干细胞(intestinal stem cell,ISC)稳态平衡中发挥了重要作用。在哺乳动物细胞中的研究则提示该调控机制存在进化上的保守性。这些研究成果不仅加深了我们对Hippo信号通路调控果蝇肠稳态功能的认识,还为我们研究相关肿瘤发生发展的机制和发掘潜在的肿瘤治疗靶点提供了新的思路。     

哺乳动物Hippo信号通路:肿瘤治疗的新标靶

Hippo信号通路是首次在果蝇中发现具有调节细胞增殖与凋亡作用的信号通路。最近发现果蝇Hippo信号通路的组成、分子作用机制和生物学功能在进化过程中高度保守。Hippo信号通路在胚胎发育中对细胞的生长分化、组织器官形成以及成体干细胞的维持和自稳态的保持等方面具有重要作用。同时,Hippo信号通路与Wnt信号通路、Notch信号通路等相互作用、密切联系,在肿瘤的发生、发展过程中也起到关键作用。文章综述了哺乳动物Hippo信号通路的作用机理、与其他信号通路和蛋白质因子的相互联系及与肿瘤的关系,对于肿瘤的诊断、预防和治疗具有一定的参考价值。     

敲低piwi基因对黑腹果蝇血细胞增殖及分化的影响

【目的】探究敲低piwi基因对黑腹果蝇Drosophila melanogaster血细胞增殖及分化的影响。【方法】利用黑腹果蝇e33C-Gal4和Hml-Gal4-UAS-2×EGFP品系分别与野生型w¹¹¹⁸和UAS-piwi RNAi品系杂交,实现在黑腹果蝇游离血细胞或淋巴腺中降低piwi基因的表达;采用免疫荧光染色方法检测Piwi蛋白在血细胞中的定位及其对黑腹果蝇血细胞增殖与分化的影响。【结果】Piwi蛋白在黑腹果蝇游离血细胞及整个淋巴腺中都表达,且主要定位在细胞质;敲低piwi基因导致游离血细胞数量明显增加,处于有丝分裂M期的细胞数量增加,但未影响游离血细胞中浆细胞及薄层细胞的分化;敲低piwi基因对淋巴腺血细胞增殖无影响,但导致浆细胞过度分化及薄层细胞的产生。【结论】piwi基因在果蝇游离血细胞中的缺失可引起血细胞过度增殖,而在淋巴腺中敲低可引起血细胞的异常分化。     

Hippo信号通路生物学作用研究进展

Hippo信号通路是20世纪末在黑腹果蝇中进行基因筛选时发现的,该通路受各种生化、物理和结构信号的影响,调控细胞生长、分化,组织和器官发育以及内环境稳态等基本生物学过程。研究表明Hippo信号通路失调会引起一系列疾病的发生。本文阐述了目前Hippo信号通路在胚胎发育、器官和组织稳态调节、肿瘤的发生发展和细胞自噬等一系列生物学过程以及靶向治疗中的研究进展,其中Hippo信号通路通过细胞自噬来维持机体细胞内环境稳态成为新的研究热点。对该通路的功能和调控机制的深入研究也为组织器官修复再生医学及癌症治疗提供参考。     

RNA修饰调控造血发育和白血病发生的研究进展

胚胎造血发育和成体造血稳态维持是复杂有序、高度保守的过程,受到诸多因素,包括细胞内转录因子、信号通路及表观遗传修饰和细胞外造血微环境的精密调控. RNA修饰将表观修饰从转录水平提升到转录后精确调控的新层面,参与调控多项重要生命过程,其在血液发育及白血病发生中的调控作用已有多项研究.本文系统总结了RNA修饰在胚胎造血发育、稳态维持及白血病发生中的功能和分子机制,不仅有助于完善目前对造血系统发育以及正常造血和恶性转化的认识,而且为寻找潜在的白血病治疗靶点提供了新思路.     

ERK信号通路在人胚胎干细胞造血分化中的作用研究

细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinase,ERK)信号通路在斑马鱼及小鼠造血发生中发挥着重要作用,但其在人胚胎干细胞(human embryonic stem cells,h ESCs)造血分化中的作用尚不清楚。该研究利用h ESCs单层造血分化模型及ERK信号通路抑制剂PD98059探索了ERK信号通路在h ESCs造血分化中的作用。采用免疫荧光技术、流式细胞术分析发现,PD98059能够显著抑制CD43~+造血干/祖细胞的产生。进一步的研究发现,PD98059的作用阶段为APLNR+侧板中胚层产生阶段,在该作用阶段添加PD98059与造血分化全程添加对CD43~+造血干/祖细胞产生的抑制效果一致。该研究结果表明,抑制ERK信号通路通过抑制侧板中胚层细胞的产生而抑制h ESCs造血分化。该研究为建立体外h ESCs高效造血分化体系及规模化产生功能性血细胞奠定了理论基础。     

Hedgehog信号通路与脂肪细胞发育育

TGFβ、Wnt、FGF和Hedgehog（Hh)等信号通路是参与胚胎发育的关键信号通路.从果蝇到人类,Hh信号通路广泛存在并高度保守,在多种器官的发育过程中发挥重要作用. 脂肪细胞发育的过程包括多潜能干细胞向前脂肪细胞定向和脂肪细胞终末分化两个阶段.近年来,Hh信号通路在脂肪细胞发育过程中的作用逐渐成为研究热点.越来越多的研究表明,Hh信号通路抑制脂肪细胞发育.本文将对Hh信号通路抑制脂肪细胞发育的作用以及其发挥作用的阶段进行综述,并分析将该信号通路作为靶点治疗肥胖症及相关疾病的可行性.     

《细胞》：双重信号维持造血祖细胞平衡

近期来自加州大学洛杉矶分校的研究人员在果蝇中发现来自两种不同的细胞的双重信号对维持造血祖细胞平衡起至关重要的作用。果蝇通过这两种信号的互作确保生成适当数量的血液祖细胞来维持正常的血液供应。相关研究成果发表2011年12月23日的《细胞》（Cell）杂志上。     

Essential roles for the Dhr78 orphan nuclear receptor during molting of the Drosophila tracheal system

The Drosophila Dhr78 orphan nuclear receptor has been proposed to play a role in molting of the tracheal cuticle and regulate gene expression during the third larval instar, possibly in response to a novel systemic hormonal signal. Here, we show that there are no essential maternal functions for Dhr78 during development, and that mutants missing both maternal and zygotic Dhr78 function die primarily during second and third instar larval development. We show that defects in the tracheal system can be observed as early as the first instar, manifested as regions of fluid in the dorsal tracheal trunks. In addition, Dhr78 mutant tracheae show a highly penetrant defect in gas filling at the first-to-second instar larval molt. Dhr78 expression in only the tracheal system is sufficient to rescue the lethality of Dhr78 mutants, and selective inactivation of Dhr78 function in the tracheae by targeted RNAi is sufficient to result in tracheal defects. Finally, we see no evidence for widespread activation of the Dhr78 ligand binding domain in third instar larvae using the GAL4-LBD system, arguing against a systemic hormone for the receptor at this stage in development. Taken together, our results indicate that Dhr78 exerts its essential functions during molting of the tracheal cuticle in Drosophila.     

拟南芥种皮色素形成突变体的筛选与表型鉴定

类黄酮在植物应答各种环境胁迫和种皮发育调控中起着重要作用。通过甲基磺酸乙酯（EMS）诱变筛选获得1个透明种皮突变体，与野生型拟南芥（Arabidopsis thaliana）（Col-0）相比，突变体成熟的种子颜色为黄色，其表型性状由隐性单基因控制。利用图位克隆和精细定位技术将突变基因定位于5号染色体MAH20的BAC上，是TT4（At5G13930）基因的第1 299位碱基C突变为T，使得第324位氨基酸甘氨酸突变为谷氨酸。TT4（transparent testa 4）编码1个类黄酮合成的结构基因查尔酮合酶（CHS），突变后种皮透明，种子颜色为黄色，突变体命名为tt4-1。利用功能回补突变体恢复褐色种皮表型，进一步证明了TT4在调节种皮颜色发育过程的重要作用。启动子偶联GUS基因组织表达分析显示TT4基因在植株幼苗的根、茎、叶和花中均有表达，生理表型分析结果显示与野生型相比，突变体tt4-1种子萌发早，幼苗主根短、侧根和根毛较多，成苗叶片气孔开度大和失水率高等特性。该研究将为进一步阐述TT4基因功能奠定理论依据。     

澳洲坚果MiMYB2基因克隆及结构与功能分析

为研究R2R3-MYB转录因子家族成员在澳洲坚果生长发育和产量形成中的作用机制，利用PCR技术从澳洲坚果品种“桂热一号”叶片中克隆MiMYB2基因并采用生物信息学对其结构及功能进行分析。结果表明，克隆获得的MiMYB2（NCBI登录号：MN254976）基因cDNA序列全长1 210 bp，开放阅读框（ORF）1 002 bp，编码333个氨基酸。MiMYB2编码一个无跨膜结构、无信号肽且定位于细胞核的不稳定亲水蛋白，含两个SANT保守结构域，属于R2R3-MYB家族。BLAST分析发现MiMYB2与荷花NnMYB3-like氨基酸序列同源性最高。系统进化分析将MiMYB2与AtMYB17、AtMYB106和AtMYB16聚类为S9亚族。通过转录组数据分析MiMYB2基因在“桂热一号”和“695”品种澳洲坚果枝条、花和叶片中的表达模式，表明MiMYB2在“桂热一号”品种花中的表达量最低，“695”品种花中的表达量最高。推测MiMYB2与澳洲坚果花生长发育密切相关。本研究为阐明MiMYB2基因在澳洲坚果生长发育和产量形成中的作用机制提供理论参考。     

杨树SHMT基因家族分析及PtrSHMT9突变体创制

丝氨酸羟甲基转移酶（SHMT）在植物细胞一碳代谢途径上起着重要作用。我们识别毛果杨PtrSHMT家族有9个基因成员，eFP数据显示7个PtrSHMTs基因在多个组织内有转录表达，其中PtrSHMT9在木质部表达水平最高。进一步定量PCR和Aspwood检测显示，PtrSHMT9表达量在茎木质组织次生壁加厚阶段呈现高水平，这表明它可能参与杨树木材形成。用Cas9/gRNA基因编辑技术，制备PtrSHMT9被编辑产生的突变体，获得4个不同株系ptrshmt9敲除突变体。这些研究结果为深入探究树木SHMT及PtrSHMT9功能，提供了基础信息和遗传材料。     

蜈蚣草的解剖结构与组织化学特征

蜈蚣草（Pteris vittata）是多年生的超积累砷植物，并用于修复受重金属污染的土壤。利用光学显微镜和荧光显微镜来研究蜈蚣草的解剖结构及组织化学特征，以此明确该物种适应干旱岩生环境，以及具有离子超富集作用的特点。结果表明：（1）蜈蚣草孢子体的根状茎、不定根和叶的结构均为初生结构，不定根的结构由内而外包括维管柱、内皮层、皮层、木质化厚壁组织层和表皮。（2）根状茎结构由内而外包括网状中柱、内皮层、皮层、表皮外覆盖的角质层。（3）羽状复叶的总叶柄的结构由内而外包括维管束、内皮层、皮层、厚壁组织层、表皮外覆盖的角质层。叶片为异面叶，表皮内方具厚壁层，叶表皮具角质层，仅下表皮有气孔。（4）蜈蚣草根表皮、皮层与根毛的表面富含果胶，皮层木质化；黄连素离子通透性试验结果显示，根毛、根表皮和皮层滞留大量黄连素离子。综上，植物体的内皮层、木质化厚壁组织层、异面叶和厚的角质层结构说明蜈蚣草适应岩生环境，根具木质化皮层和富含果胶的组织化学特点，以及离子通透性试验表明其与离子超积累功能有关。     

利用 CRISPR/Cas9 系统定向编辑黑腹果蝇Osiris24基因

Osiris基因在几丁质沉积过程中表达,可能参与昆虫表皮的发育。本研究利用CRISPR/Cas9 基因编辑系统对Osiris24基因进行编辑,进而观察Osiris24突变体果蝇的性状并且检测Osiris24的表达特征。在Osiris24第1外显子设计2个sgRNA靶位点,插入到pCFD4敲除载体骨架中,同时构建酵母Gal4蛋白序列的供体(donor)载体,将2个载体同时注射到nos-Cas9胚胎中获得G0代转基因果蝇。结果显示,G0代基因编辑阳性率为92.8%,Osiris24纯合突变体在胚胎或1龄幼虫期致死,杂合突变体未观察到可见表型。将阳性G0代雄虫与UAS-GFP雌虫杂交,检测不同龄期和不同组织GFP信号表达情况。结果发现,Osiris24在不同龄期幼虫中均有表达,幼虫期主要在体壁、气管、前肠和后肠高表达,蛹期主要在体壁和翅上表达,推测其在果蝇发育中发挥重要作用,本研究为深入探究Osiris基因功能提供了研究模型。     

The Drosophila homolog of human AF10/AF17 leukemia fusion genes (Dalf) encodes a zinc finger/leucine zipper nuclear protein required in the nervous system for maintaining EVE expression and normal growth

Sibling neurons in the embryonic central nervous system (CNS) of Drosophila can adopt distinct states as judged by gene expression and axon projection. In the NB4-2 lineage, two even-skipped (eve)-expressing sibling neuronal cells, RP2 and RP2sib, are formed in each hemineuromere. Throughout embryogenesis, only RP2, but not RP2sib, maintains eve expression. In this report, we describe a P-element induced mutation that alters the expression pattern of EVE in RP2 motoneurons in the Drosophila embryonic CNS. The mutation was mapped to a Drosophila homolog of human AF10/AF17 leukemia fusion genes (alf), and therefore named Dalf. Like its human counterparts, Dalf encodes a zinc finger/leucine zipper nuclear protein that is widely expressed in embryonic and larval tissues including neurons and glia. In Dalf mutant embryos, the RP2 motoneuron no longer maintains EVE expression. The effect of the Dalf mutation on EVE expression is RP2-specific and does not affect other characteristics of the RP2 motoneuron. In addition to the embryonic phenotype, Dalf mutant larvae are retarded in their growth and this defect can be rescued by the ectopic expression of a Dalf transgene under the control of a neuronal GAL4 driver. This indicates a requirement for Dalf function in the nervous system for maintaining gene expression and the facilitation of normal growth.     

中国9个合瓣花植物名称原白中排印错误之更正

根据《国际藻类、菌物和植物命名法规》（深圳法规）规则9.2的精神，对我国9个合瓣花植物名称原白中指定的主模式标本错误信息做了更正，这些植物名称是美花补血草、假轮状糙苏、崇安鼠尾草、京黄芩大花变种、长序母草、微唇马先蒿、税氏唇柱苣苔、光萼党参和软叶久苓菊。     

植物营养元素胁迫相关microRNA研究进展

营养元素以多种方式参与植物光合作用、呼吸作用、能量代谢和信号转导等生理和代谢过程，是植物生长发育、产量和品质的重要物质基础。MicroRNAs（miRNAs）是一类存在于真核生物体中的内源性非编码单链RNA，在植物适应营养元素胁迫过程中发挥着重要作用。综述了近年来miRNA参与调控磷、硫、氮、钾等营养元素胁迫的研究进展，并对今后miRNA在植物营养元素胁迫领域的研究作出了展望，以期为利用miRNA进行营养元素高效利用分子育种提供新的思路。     

内陆水体盐度升高对小球藻生理特性的影响

全球气候变化引起内陆水体盐度缓慢升高，对浮游植物造成显著影响。为了探究水体盐度升高对浮游植物生理特性的影响，以普通小球藻为试验对象，在原水和不同盐度（1、3、5 g·L^-1）条件下研究普通小球藻生长增殖情况，分析其抗氧化酶活性及对光合作用的生理响应。结果显示，盐度升高会抑制普通小球藻生长，当达到3 g·L^-1以上时抑制作用明显，细胞分裂增殖指标均明显下降，叶绿素a合成速率衰减，藻细胞膜损坏严重，同时其光合活性显著降低。这表明过高盐度（>3 g·L^-1）极有可能破坏藻细胞的生理结构和抗氧化能力，导致其生长增殖受到抑制。研究结果从细胞增殖和生理特性角度分析了水体盐度变化对水体浮游藻类的影响，以期为保护内陆水体生物多样性提供参考。