二代测序技术(NGS)结合遗传统计模型在微生物分子生态学中的研究进展

近年来,二代测序技术(next generation sequencing, NGS)的出现,使得在短时间内准确获得微生物基因组数据成为可能, NGS已成为微生物分子生态学研究的有力工具. NGS具有非序列依赖性的优势,能同时检测样品中可培养或不可培养的、含量高或含量低的所有微生物.基因组数据的获得越来越容易,但人们对全基因组水平上基因如何参与微生物与其他生物相互作用的了解依然十分有限.遗传统计模型则有助于实现将表型数据和基因组数据相关联或将海量的基因组数据进行聚类分析、网络构建等,极大地促进了全基因组水平上生物群体作用机制的研究.本文对NGS结合遗传统计模型在微生物分子生态学中的应用和未来前景进行了概述和展望,探讨了两者结合对于促进微生物种间互作机制研究的重要性,并分析了两者结合在细菌表型可塑性机制方面的应用,最后阐述了其在构建微生物与植物互作基因调控网络中的作用,旨在挖掘关键基因以增强植物的抗病能力.     

利用植物组织培养纯化病毒

植物病毒的实验室研究需要大量纯化的病毒材料源.Agriculture Canada的P.L.Monette和D.James似乎已发现了这一来源.他们从接种了植物病原体葡萄病毒A.的烟草Nicotiana benthamiana小植株建立了离体节培养物.与无病毒培养物相比,有病毒存在时对组织培养生长率无明显影响.当增殖组织培养物达20g时,比较了此培养物病毒含量与感染病毒的温室保存植物叶片所含病毒量.结果表明,从组织培养物获得的病毒量几乎比温室保存植株所含量高4倍.     

植物检疫性病毒等温扩增检测技术研究进展

植物病毒严重影响农林作物的产量和质量.随着全球化的快速发展,植物检疫性病毒跨境入侵风险加剧,研发植物检疫性病毒的精准、快速的检测技术对于保障进出口贸易及农林业生产安全具有重要作用.早期植物病毒检测主要基于寄主生物学症状、病毒形态观察以及ELISA为主的血清学检测方法等.当前,核酸扩增技术成为主要的植物病毒检测方法,特别是近20年来发展起来的等温核酸扩增技术,因其具有快速、灵敏、适于现场检测等优势,在许多植物病毒检测中广泛开展研究.其中,我国20余种进境植物检疫性病毒已建立了等温扩增检测技术.本文在综述等温扩增技术原理的基础上,归纳总结了主要等温扩增技术在植物检疫性病毒检测中的研究进展,并对其在口岸检疫的应用前景进行展望.     

下一代测序技术在传染病耐药性研究中的应用

近几年,下一代测序技术(next-generation sequencing,NGS)获得了令人瞩目的进步,该技术正革命性地改变整个生物医学研究的生态。病原微生物在临床中的耐药现状已经十分严峻,而NGS可以让人们深入理解病原微生物及其在人体的耐药突变机理,从而对医药研究产生了颠覆性的影响。现主要分析了NGS技术的主要技术原理和优缺点,并对其在疟疾、艾滋病、肝炎、结核病和流感的抗药性基因的检测中的应用研究进行了综述,同时分析了NGS技术在以上几种传染病耐药性的研究现状,最后对NGS技术在耐药性研究的应用前景进行了展望。     

生物技术在植物病害诊断中的应用

1 免疫技术 1.1 酶联免疫法 Voller[1]和Clark[2]等早在70年代中期就将现代血清学技术——酶联免疫法(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)应用于植物病毒的检测.ELISA与血清学技术相比具有明显的优越性,可灵敏地大规模定量检测植物提取液中病毒蛋白的含量,这一技术现已成为植物病毒病害诊断的标准方法[3].以后,人们对ELISA技术在检测速度、表确性以及仪器装备等方面进行了改进,使之更加趋于完善.除此之外,其它一些以抗体为基础的检测技术如放射免疫检测、免疫荧光技术、免疫显微镜检技术等也用于植物病害的诊断.     

水体环境的植物病毒及其生态效应

人和动物病毒污染水体的研究已有多年 ,并取得了可喜的成果 ,其研究已从单纯的环境监测和卫生评价向机制和规律等纵深方向发展。分子生物学方法已深入到水病毒学领域 ,利用基因探针和扩增技术检测水体病毒已成为重要的研究方法[1] 。然而针对水体植物病毒污染及其环境效应的研究就显得很薄弱。事实上水体中也有众多的植物病毒 ,并有可能导致严重的植物病毒病流行 ,如 1 994年福建省三明地区因“5 .2”大洪水 ,水中带有大量的烟草病毒 ,导致烟草花叶病大爆发 ,仅宁化县就损失烟叶 1 0多万担。本文将讨论水体植物病毒的浓缩、检测及可能来源 ,…     

激素对植物细胞悬浮培养代谢产物的影响研究进展

激素是调节植物细胞生长发育和代谢产物形成的主要物质。综述了在植物细胞悬浮培养中,激素对细胞生物量和代谢产物含量的影响的研究进展。内容包括外源激素的种类、浓度、配比对悬浮培养细胞生物量和代谢产物含量的影响,内源激素检测技术的发展历程、内源激素的含量变化及其对悬浮培养细胞生物量和代谢产物含量的影响,内源激素和外源激素对植物细胞悬浮培养影响的相互作用关系以及新品种激素影响作用的相关研究。     

病毒宏基因组学技术及其在医学领域的应用

病毒宏基因组学(Viral metagenomics,VM)无需知晓核酸序列,直接以环境中的病毒群落为研究对象,对研究环境中病毒的多样性、快速鉴定出已知和未知病毒,实时监测特定病毒的动态变化等具有重要价值。下一代测序(Next-generation sequencing,NGS)平台具备快速、自动化和高通量等综合优势,因此相对于一代Sanger测序技术,其测序能力大大提高。同时,近年来测序技术的不断改进、成本的不断降低、数据分析流程的普及以及对数据深入挖掘能力的显著性改进表明,在可预见的未来,病毒宏基因组测序将会成为常规检测项目,为未知病毒检测提供新的技术手段和思路。本文将从病毒宏基因组学的兴起,研究过程和在医学领域中的应用等方面进行综述。     

口岸植物检疫脱毒处理技术研究进展

植物病毒影响植物的生长和发育,尤其是植物病毒的传染性及增殖性对一种或者一类植物的危害巨大。为了防范植物病毒随寄主贸易跨境传播危害,本文阐述了茎尖培养脱毒、热处理脱毒、热处理结合茎尖脱毒、离体微型嫁接、化学处理结合茎尖脱毒和低温疗法等脱毒技术,对应用于口岸检疫性病毒的不同脱毒方法进行了综述和分析,同时对今后植物检疫脱毒研究方向进行了展望。     

基于深度学习的农业植物表型研究综述

植物表型是指植物可测量的特征和性状,是植物受自身基因表达、环境影响相互作用的结果,也是决定农作物产量、品质和抗逆性等性状的重要因素.大多数植物表型信息可通过数字图像处理的方法获取和分析.随着基因组学研究的快速发展,传统植物表型研究方法在诸多方面已无法满足进一步研究的需要,高精度、高通量的植物表型获取技术成为植物表型研究的新兴热点方向.近年来深度学习在数字图像处理领域取得了突破性进展,在物体识别、分割等应用上,基于深度学习的图像处理在技术表现上远好于传统方法.在植物表型研究领域,如何使用深度学习技术研究植物表型已成为研究人员十分关注的一项研究问题.本综述从植物株型与生理参数获取、植物识别与杂草检测、病虫害检测以及产量预测四个方面,对近几年基于深度学习的植物表型检测方法进行概述,同时还分析了这些方法和传统机器学习方法的优劣,最后对基于深度学习的植物表型研究的未来趋势进行分析和展望.     

病毒诱导的基因沉默及其在植物功能基因组研究中的应用

病毒诱导的基因沉默已成为研究植物功能基因组的重要工具. VIGS 体系因其方法简便、周期性短以及避免植物转化等诸多优点, 已在利用正向遗传学和反向遗传学寻找和鉴定基因功能方面发挥了日益重要的作用. 越来越多的植物病毒被改造成为VIGS 载体, 并已在植物发育、生物逆境、非生物逆境、细胞代谢、信号传导等基因功能研究方面得到了应用. 本文围绕VIGS的发展以及在植物功能基因鉴定中的应用及前景提出了展望.     

检测植物组培苗脱毒的酶联免疫技术

目前,植物茎尖培养是植物脱病毒技术中一种较有效的方法,国内外植物脱病毒技术的研究大都集中于这项工作。在植物脱病毒的研究中,病毒检测是一个重要的环节,而试管苗一般不易直接观察到病毒的症状。当前,常用于检测试管苗脱毒的技术有指示植物法和电镜观察法,其中,指示植物检测法灵敏度低,同时因受寄主植物生长期,培养指示植物的温度及光照等条件的影响,有时会导致症状很难表现。电子显微镜检测法灵敏直观,但工作量很大,速度慢。酶联免疫检测法(ELISA)的原理是通过抗原抗体专一性反应来鉴定病毒的存存与否,因此,这种方法具有灵敏度高,专一性强,速度快,操作简便的优点。     

病毒诱导的基因沉默及其在植物基因功能研究中的应用

RNA介导的基因沉默是近年来在生物体中发现的一种基于核酸水平高度保守的特异性降解机制.病毒诱导的基因沉默（virus induced gene silencing, VIGS）是指携带植物功能基因cDNA的病毒在侵染植物体后,可诱导植物发生基因沉默而出现表型突变,进而可以研究该目的基因功能.至今,已经建立了以RNA病毒、DNA病毒、卫星病毒和DNA卫星分子为载体的VIGS体系,这些病毒载体能在多种寄主植物（包括拟南芥、番茄和大麦）上有效抑制功能基因的表达.VIGS已开始应用于N基因和Pto基因介导的抗性信号途径中关键基因的功能研究、抗病毒相关的寄主因子研究以及植物代谢和发育调控研究.在当前植物基因组或EST序列大量测定的情况下,VIGS为植物基因功能鉴定提供了有效的技术平台.     

VIGS技术在植物基因功能研究中的应用

文章就病毒载体选择、目标基因插入片段设计、病毒嫁接技术、环境条件控制、沉默植株检测等方面对应用病毒诱导的基因沉默(VIGS)技术研究植物基因功能应遵循的基本原则进行介绍,并讨论了其在应用中存在的一些问题。     

台湾植物组织培养研究现状

高等植物组织培养技术在农业研究上的应用已引起广泛的注意,在许多发达国家组织培养已取得巨大进步。本文概括介绍组织培养技术在台湾农业上的应用情况。这包括：1．生产脱毒植物;2．优良作物的快速繁殖;3．花药培养生产单倍体植物;4．试管受精和胚胎培养;5．通过愈伤组织和细胞悬浮培养生产次生物质;6．通过体细胞变异产生新的遗传资源;7．种质保存和运输;8．原生质体培养和基因转移技术。工生产脱毒植物通过组织培养的无菌操作可以得到无细菌或真菌感染的植物。茎尖或根尖通常没有病毒或只有很少病毒颗粒（Kassanis,1957）。因…     

m6A修饰与植物RNA病毒侵染

N⁶-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine, m⁶A)是真核生物m RNA中丰度最高的RNA转录后化学修饰. RNA的m⁶A修饰主要由甲基化转移酶(writers)、去甲基化酶(erasers)以及阅读蛋白(reader proteins)共同调控.近年的研究表明, m⁶A修饰在植物病毒侵染中发挥了重要作用,相关调控机制成为植物病毒领域的研究热点.本文概述了植物RNA m⁶A修饰相关蛋白的基本组成和m⁶A修饰的检测技术,重点阐述了m⁶A修饰在植物与RNA病毒互作中的作用,并提出了今后植物RNA病毒m⁶A修饰功能研究的方向.     

聚合酶链反应技术在脑脊液病毒学诊断中的应用

近年来中枢神经系统病毒感染性疾病发病率上升,确诊的主要依据是脑脊液的病原学诊断,但脑认中病毒含量甚低,其病毒培养检测不但费时,费力,而且敏感性和特异性很差,远远不能满足临床要求,建立在聚合酶链反应技术基础上的各种分子生物学诊断技术,逐渐成为生物医学领域最有价值的研究手段和病毒学诊断方法,已经越来越多地应用于中枢神经系统病毒学的基因诊断,本文对近几年聚合酶链反应技术的研究进展进行了综述。     

植物反转录转座子及其在功能基因组学中的应用

高等植物中的反转录转座子是构成植物基因组的重要成分之一.它分病毒家族和非病毒家族两类,病毒家族包括反转录病毒和类似于反转录病毒的非病毒转座子,病毒家族中的反转录转座子可再细分为Ty3-gypsy类和Ty1-copia类;非病毒家族可细分为LINE类和SINE类.正常情况下大部分反转录转座子不具有活性,某些生物或非生物因素胁迫可激活部分反转录转座子转座.反转录转座子自身编码反转录酶进行转录,以"拷贝-粘贴"的转座模式导致基因组扩增和进化.具有活性的反转录转座子通过插入产生新的突变,可作为一种基因标签技术,应用于功能基因组学研究,并成为研究植物基因功能和表达的重要技术平台.本文综述了近几年来在植物反转录转座子方面的研究进展,主要包括植物反转录转座子的结构、特征、活性及其对基因组的影响和它们在功能基因组学中的应用.     

植物病毒载体的研究进展及其应用

综述了利用植物病毒载体过量表达或抑制基因表达方面的研究进展.这些技术的发展为工业制药和功能基因组学的研究提供了有力的研究工具.对病毒载体在应用中的局限性及其前景进行了分析.     

使用管家基因进行生物气溶胶组分分析的初步研究

空气中生物成分来源多样,对人类健康构成潜在威胁,目前缺少有效监测空气中不同生物成分含量的技术,通过检测不同物种的管家基因进行鉴别是可选的手段。本研究使用BIO Capturer-6病毒气溶胶采集富集仪收集环境样本28份,分别使用细菌、动物和植物管家基因特异性引物探针进行荧光定量PCR扩增,检测分析空气中各物种含量差异。结果表明:全部样本均检出细菌、动物和植物成分;不同高度(地面和楼顶)空气中各生物组分含量无统计学差异,温度高、湿度小时,空气中细菌成分含量最多。本研究创造性地将管家基因与生物气溶胶检测结合起来,建立了评价空气质量的新方法;并通过实验证明了该方法有良好的稳定性和灵敏度,相信可以为空气生物学调查分析提供新的手段。