普通小麦不同优势杂交种及其亲本苗期根系基因的差异表达

为探讨小麦(Triticum aestivum L.)杂种优势形成的分子机理,选用普通小麦品种(系)3338、6554和2410TD及其强优势杂种A(3338×6654)和无优势杂种B(2410TD×6554),采用mRNA差异显示技术,对生长至三叶一心的根系(初生根)基因表达差异进行了比较研究.结果发现,小麦杂种一代苗期根系基因表达较亲本明显不同,表现为数量水平和质量水平上的差异,且差异表达基因的数目远高于我们以苗期叶片为材料的研究结果,表明小麦杂交种与其亲本间的基因差异表达与所研究的组织和器官有关.比较分析发现,在强优势杂种组合A中,超亲表达和偏高亲表达基因所占比例均明显高于无优势杂种组合B.以家族特异基因替代随机引物进行的差异显示结果表明,MADS-box家族基因在小麦杂交种和亲本苗期根系中存在着显著的表达差异,且差异表达类型以杂种特异表达和亲本基因在杂种一代沉默为主,说明MADS-box家族基因可能与小麦的杂种优势形成具有重要关系.对杂种和亲本基因表达差异与杂种优势的关系进行了分析和讨论.     

小麦杂种及其亲本苗期叶片家族基因差异表达及其与杂种优势关系的初步研究

为探讨小麦杂种优势形成的分子机理,以一套双列杂交组合的苗期叶片为材料,利用mRNA差异显示技术分析了杂种及其亲本间MADS－box、G－ box、Ser/Thr蛋白激酶、EIF－4A、ARF1基因家族共5类家族基因在杂交种和亲本之间的表达差异。并与杂种性状表现和杂种优势进行了相关分析。结果发现,除ARF1家族基因外,其余家族基因在杂种和亲本间存在显著的表达差异,差异表达类型可概括为4种：（1）双亲共沉默;（20单亲表达沉默;（3）杂种特异表达;（4）单亲表达一致。分析发现,MADS－box、G－box和EIF－4A家族基因在杂种和亲本间的差异表达模式相似,均以单亲特异表达和种特异表达类型所占比例最高。相关分析结果表明,以上所有家族基因的总体差异表达程度与所有性状的杂种表现均不相关,MADS－box家族基因中杂种特异表达类型与小穗数、单株产量和单穗产量杂种优势呈显著正相关,双亲共沉默类型与小穗数、千粒重和单穗产量杂种优势呈显著负相关,另外,EIF－4A家族基因中单亲表达一致型与单穗产量杂种优势呈显著正相,但双亲共沉默类型与小穗数和单穗产量杂种优势呈显著负相关,对于G－box基因家族而言,仅小穗数杂种优势和双亲共沉默类型成显著负相关,而蛋白激酶家族基因的各种差异类型与性状杂种优势的相关分析均不显著。这些研究表明,调控基因的差异表达与杂种优势形成有密切关系。     

小麦杂交种与亲本发育早期种子的基因表达差异及其与杂种优势关系的初步研究

为深入探讨小麦杂种优势形成的分子机理,选取3个冬小麦品种(系)为一组亲本,3个为另一组亲本,配制了正反交18个杂交组合,以授粉后6d的杂交和自交种子为材料,应用mRNA差异显示技术(DDRT—PCR)研究了小麦杂交当代种子与其亲本自交种子基因的表达差异,并与杂种优势进行相关分析。为降低DDRT—PCR技术假阳性的不利影响,对每个引物组合均作了两次PCR扩增,在处理数据时,仅统计能重复出现的条带。结果发现：杂交种和亲本之间的基因表达模式有8类共15种：(1)单亲沉默型(2种),(2)单亲一致型(2种),(3)正交或反交沉默型(2种),(4)正交或反交特异型(2种),(5)正交或反交单亲一致型(4种),(6)杂交种特异型(1种),(7)双亲共沉默型(1种),(8)表达一致型(1种)。分析发现,小麦杂交种和亲本间存在显著的表达差异。在差异表达类型中,杂交种特异型和双亲共沉默型比例最低。对上述15种表达模式与杂种优势进行相关分析,结果表明,表达一致型与各产量性状杂种优势之间的相关均不显著,说明杂种优势是由某些有表达差异的基因造成。9个产量性状均能检测到一种以上与其显著或极显著相关的基因表达模式,有些性状受正负相关效应的共同影响;沉默型(包括单亲沉默型、正交或反交沉默型和双亲共沉默型)和正交或反交单亲一致型在杂种优势形成中发挥重要作用。这些研究表明,在种子发育早期,基因的差异表达与杂种优势形成之间可能存在较为复杂的关系。     

玉米雌穗发育期基因差异表达与杂种优势的研究

杂种优势在提高粮食作物特别是玉米的产量方面具有重要的作用。然而,杂种优势的原理却仍然是一个世界性的难题。用12个玉米自交系及其按不完全双列杂交组配的33个杂交种为材料,分4个不同发育时期取杂交种及其亲本的雌穗组织,利用差异显示技术,分析杂种与亲本的基因差异表达类型及其与7个主要农艺性状的杂种表现和杂种优势的相关关系。发现1):在5种表达类型中单态表达(基因在杂交种和双亲中同时表达的类型)的数量最大,这说明杂种优势的形成不仅与基因的表达与否相关,还与大量基因的上调或下调表达相关;2):在玉米雌幼穗的发育初期杂交种与双亲的基因表达差异最大,这可能与雌穗发育初期器官的形成和发育相关,因此这一时期差异表达(在质的方面)的基因对产量性状和杂种优势的形成具有密切关系;3):综合各种基因表达类型与产量性状和杂种优势的关系,发现某些基因在杂种中的沉默表达可以促进籽粒的发育和抑制幼穗中小花的发育。     

小麦ARF基因家族生物信息学分析及在干旱胁迫下的表达特性研究

植物生长素响应因子ARF(auxin response factor)参与调节了植物的向性运动、顶端优势、微观的分化、侧根和茎的形态发生等众多生理反应,在植物生长发育的整个过程都起到重要调控作用。本研究通过对小麦最新基因组数据进行分析,获得了61个ARF家族基因,命名为TaARFs,根据染色体编号排列为TaARF1~TaARF61,对61个TaARFs基因进行系统生物信息学分析后发现ARF家族基因结构较为复杂,外显子数量从1个到15个变化不等,除了4号染色体和5A和5B染色体之外,其余的染色体均有ARF家族基因分布。ARF家族基因大多包含B3 DNA结构域、ARF结构域(Auxin-resp)和Aux/IAA结构域;同源进化分析表明,小麦ARF家族基因的旁系同源基因数量明显多于大麦和二穗短柄草。通过拟南芥数据库比对获得14个高同源的根系发育相关的小麦ARF家族基因,利用二系杂交小麦京麦6号及父母本根系为试材进行干旱胁迫处理及实时荧光定量PCR(qPCR)筛选。结果表明,7个小麦ARF基因不同程度受到干旱胁迫诱导,其在旱胁迫下的表达量显著高于正常条件下的表达量,可能参与干旱胁迫应答;此外本研究还发现,ARF基因在F1杂交种中表达量显著高于双亲,表现出超亲表达模式,可能参与了根系抗旱杂种优势基因表达调控网络。     

玉米杂种与亲本穗分化期功能叶基因差异表达与杂种优势

为探讨玉米杂种优势的分子机理,以10个玉米自交系及其组配的38个杂交种为材料,利用cDNA-AFLP技术,分析杂种与亲本在玉米雌穗小穗分化期功能叶片的基因差异表达类型与主要农艺性状的杂种表现及杂种优势的关系。研究表明：（1）杂种的基因相对于其双亲,存在质和量的表达差异,其中质的差异表达类型包括：单亲沉默表达,双亲沉默表达,亲本显性表达和杂种特异表达等类型。（2）在雌穗小穗分化期,同一差异表达类型中不同杂交组合间差异很大;从总体平均看,杂种特异表达类型占25.22%,亲本显性表达类型占21.46%,双亲沉默表达类型占8.27%,单亲沉默表达类型占33.49%。（3）单亲沉默表达与株高的杂种表现呈显著正相关;双亲沉默表达与穗粗的杂种优势呈显著负相关,显性表达与行粒数和单株粒重的杂种优势呈显著负相关,其余表达类型与所有农艺性状杂种表现及杂种优势均不相关,并对结果进行了讨论。     

基因差异表达与杂种优势形成机制探讨

对杂种优势这一普遍而重要的生物学现象研究虽有百余年的历史, 但其根本机理尚未阐述清楚。继基因组组成差异及基因效应研究之后, 基因表达差异成为探寻杂种优势分子机理新的切入点。旨在通过揭示杂种中等位基因差异表达、杂种与亲本间基因差异表达的调控机制, 来认识杂种优势形成的分子机理, 从而达到指导育种实践的目的。文章概述了杂种等位基因差异表达现象及其产生机理, 总结了杂种与亲本相比所呈现出的加性、显性和超显性等多种差异基因表达模式, 归纳了表达谱研究筛选出的与杂种优势形成有关的基因, 以及某些关键生化代谢途径对杂种优势形成的贡献。但由于杂种优势机理的复杂性, 基因表达研究并没有得出统一的表达模式, 大多数杂种优势基因也不能被归属为同一类别。尽管如此, 基因表达谱研究毕竟迈出了解析杂种优势形成复杂基因表达网络的第一步, 随着表达谱技术和生物信息学的不断更新和发展, 杂种优势形成的分子机理有望在基因表达层面上取得突破。     

水稻杂种一代与亲本幼苗基因表达差异的分析

杂种优势是一种普遍存在的生物学现象,其形成的原因十分复杂。本世纪初,Bruce和Shull相继提出的杂种优势形成的显性互补假设和超亲优势假设至今仍作为一种理论模型而缺乏实验证实。水稻杂种优势的利用自70年代三系配套技术建立得到了广泛的应用,但水稻杂种优势形成的遗传学基础目前还知之甚少。在水稻杂种优势形成机理研究中,分别从生理生化代谢、同工酶分析、DNA限制性片段多态性和DNA含量差异进行了分析,但杂种优势形成的分子机理仍未得到阐明。杂种优势的形成是与异质化相关的过程,它涉及到两个遗传背景不同的体系的相互作用。因此,在相互作用过程中,亲本基因的表达与调控就决定了杂种一代的基因表达类型和特性。因此,我们从分析基因表达与调控入手,运用mRNA差异展示技术分析了玉米杂种一代与亲本基因表达的差异,揭示了不少有意义的现象。本研究以水稻籼型杂交组合(汕优63:珍汕97A×明恢63)为材料,探讨水稻杂种一代与亲本基因表达的差异,揭示了杂种优势形成过程中的一些重要现象。     

盛花期抗虫杂交棉及其亲本叶片基因表达差异与杂种优势

采用DDRT-PCR技术,以棉花盛花期项尖叶片cDNA为材料,对上海生物工程公司合成的专用于基因差异显示分析的3个锚定引物和全套26个随机引物进行筛选,最后选择了15个扩增差异带丰富的随机引物。采用3个锚定引物和这15个随机引物组成的45对引物组合对24个抗虫棉杂交组合及其10亲本盛花期叶片cDNA进行扩增和差显,2次扩增重复率达70．1％,表明在扩增过程中存在较高的假阳性,通过重复PCR扩增,统计稳定扩增的条带,可减少假阳性干扰。根据基因表达方式,将其划分5种模式：MI为双亲表达沉默,双亲出现条带而杂种没有条带;M2为单亲表达沉默,带仅出现在亲本之一,包括仅母本有带而父本和杂种无带和仅父本有带而母本和杂种无带2种表达方式：M3为杂种特异表达,带仅出现在杂种,双亲无带;M4为单亲表达一致,带在双亲之一和杂种中出现,而在另一亲本中不出现,包括母本、杂种中有带而父本无带和父本、杂种中有带而母本无带2种方式;M5为基因表达一致,带在双亲和杂种中均出现。差显表达模式比例与产量性状和杂种优势分析表明：M4与所有产量性状均呈正相关,并且与单位面积铃数相关达显著水平,其他各种模式与杂种产量性状表型值均未达到显著水平;M2与单位面积铃数杂种优势呈显著负相关,M3与皮棉产量杂种优势呈显著正相关。上述结果表明,盛花期叶片中的基因显性表达和杂种特异表达有利于产量形成和杂种优势发挥。     

高丹草杂种和亲本叶片基因差异表达研究

以4份高粱不育系和5种类型苏丹草为亲本,按照NCⅡ设计配制成20个杂交组合,分析各组合及亲本的表型值和中亲及超亲优势并筛选出8个优势强的组合为试材,利用cDNA-AFLP技术,分析杂种与亲本苗期叶片基因差异表达类型与主要产量性状的杂种表现及杂种优势的关系。研究表明:(1)12对引物共扩增出315条TDFs,杂种与亲本间基因表达类型有:单亲表达一致一型(P1F1型)和二型(P2F1型)、杂种特异表达类型(F1型)、单亲表达沉默一型(P1型)和二型(P2型)、双亲共沉默类型(P1P2型)和杂种亲本表达一致型(P1F1P2型)7种。(2)在差异展示类型与产量构成因素的相关分析中,有效分蘖数与P1F1型(0.726**)呈极显著正相关,单株鲜重与P1P2型(0.659*)、叶长与P2型(0.647*)呈显著正相关,成株期叶片数与F1型(-0.81**)呈极显著负相关。在与中亲优势相关分析中发现,单株鲜重与P1(0.695*)、P2(0.637*)呈显著正相关,单株鲜重与P1F1P2型(0.743**)呈极显著正相关,叶宽与P1P2型(-0.619*)呈显著负相关。在与超亲优势进行相关分析后发现,穗长与P2F1型(0.732**)呈极显著正相关,叶宽与P2F1型(-0.731**)以及P1P2型(-0.731**)呈极显著负相关。(3)差异展示类型P1F1、P2F1、P1和P2是显性效应类型,共占总检测的91.4%。差异展示类型F1和P1P2表现超显性,共占总检测的4.8%,说明各个性状的杂种表现主要受到的是(超)显性效应影响。(4)对8个与高丹草杂种优势相关的TDFs进行回收及BLAST分析均得到同源核苷酸,并且找到7个同源蛋白,这些蛋白质在控制植物生长发育方面具有重要作用。(5)将克隆测序获得差异片段的核苷酸序列,采用半定量RT-PCR进行了验证。本研究为进一步揭示高丹草杂种优势的分子机制和提高高丹草强优势组合的筛选效率以及种质资源的创建提供依据。     

A Unique Protease Cleavage Site Predicted in the Spike Protein of the Novel Pneumonia Coronavirus (2019-nCoV) Potentially Related to Viral Transmissibility

正Dear Editor,In December 2019, a novel human coronavirus caused an epidemic of severe pneumonia(Coronavirus Disease 2019,COVID-19) in Wuhan, Hubei, China(Wu et al. 2020; Zhu et al. 2020). So far, this virus has spread to all areas of China and even to other countries. The epidemic has caused 67,102 confirmed infections with 1526 fatal cases     

Curcuminoids as inhibitors of thioredoxin reductase: A receptor based pharmacophore study with distance mapping of the active site

Curcumin is the yellow pigment of turmeric that interacts irreversibly forming an adduct with thioredoxin reductase (TrxR), an enzyme responsible for redox control of cell and defence against oxidative stress. Docking at both the active sites of TrxR was performed to compare the potency of three naturally occurring curcuminoids, namely curcumin, demethoxy curcumin and bis-demethoxy curcumin. Results show that active sites of TrxR occur at the junction of E and F chains. Volume and area of both cavities is predicted. It has been concluded by distance mapping of the most active conformations that Se atom of catalytic residue SeCYS498, is at a distance of 3.56 from C13 of demethoxy curcumin at the E chain active site, whereas C13 carbon atom forms adduct with Se atom of SeCys 498. We report that at least one methoxy group in curcuminoids is necessary for interation with catalytic residues of thioredoxin. Pharmacophore of both active sites of the TrxR receptor for curcumin and demethoxy curcumin molecules has been drawn and proposed for design and synthesis of most probable potent antiproliferative synthetic drugs.     

Comparative morphology of the carpel in the Liliaceae: Hewardieae, Petrosavieae, and Tricyrteae

The young pistils in the melanthioid tribes, Hewardieae, Petrosavieae and Tricyrteae, are uniformly tricarpellate and syncarpous. They lack raphide idioblasts. All are multiovulate, with bitegmic ovules. The Petrosavieae are marked by the presence of septal glands and incomplete syncarpy. Tepals and stamens adhere to the ovary in the Hewardieae and the Petrosavieae but not in the Tricyrteae. Two vascular bundles occur in the stamens of the Hewartlieae and Tricyrtis latifolia. Ventral bundles in the upper part of the ovary of the Hewardieae are continuous with compound septal bundles and placental bundles in the lower part. Putative ventral bundles occur in the alternate position in the Tricyrteae and putative placental bundles in the opposite. position in the Petrosavieae. The dichtomously branched stigma in each carpel of the Tricyrteae is supplied by a bifurcated dorsal bundle.     

Enterovirus 71 3C proteolytically processes the histone H3 N-terminal tail during infection

Highlights
1. The N-terminal tail of histone H3 is specifically cleaved during EV71 infection.
2. Viral protease 3C is identified as a protease responsible for proteolytically processing the N-terminal H3 tail.
3. Our finding reveals a new epigenetic regulatory mechanism for Enterovirus 71 in virus-host interactions.     

Detection of EBV and HHV6 in the Brain Tissue of Patients with Rasmussen’s Encephalitis

Rasmussen’s encephalitis (RE) is a rare pediatric neurological disorder, and the exact etiology is not clear. Viral infection may be involved in the pathogenesis of RE, but conflicting results have reported. In this study, we evaluated the expression of both Epstein-Barr virus (EBV) and human herpes virus (HHV) 6 antigens in brain sections from 30 patients with RE and 16 control individuals by immunohistochemistry. In the RE group, EBV and HHV6 antigens were detected in 56.7% (17/30) and 50% (15/30) of individuals, respectively. In contrast, no detectable EBV and HHV6 antigen expression was found in brain tissues of the control group. The co-expression of EBV and HHV6 was detected in 20.0% (6/30) of individuals. In particular, a 4-year-old boy had a typical clinical course, including a medical history of viral encephalitis, intractable epilepsy, and hemispheric atrophy. The co-expression of EBV and HHV6 was detected in neurons and astrocytes in the brain tissue, accompanied by a high frequency of CD8⁺ T cells. Our results suggest that EBV and HHV6 infection and the activation of CD8⁺ T cells are involved in the pathogenesis of RE.     

Perinatal Vertical Transmission of Chikungunya Virus in Ruili,a Town on the Border between China and Myanmar

正Dear Editor,Chikungunya virus (CHIKV), an arbovirus in the family of Togaviridae, genus Alphavirus, is transmitted by the A.aegyptii or A. albopictus mosquito, and causes disease in humans characterized by fever, rash, and arthralgia (Silva and Dermody 2017; Suhrbier 2019). It was first reported in 1953 in Tanzania, and caused only a few outbreaks and sporadic cases in Africa and Asia in last century. However, in the epidemic in 2004, CHIKV acquired mutations that conferred enhanced transmission by the A. albopictus mosquito(Schuffenecker et al. 2006). Since then, it has successively caused outbreaks in Africa, the Indian Ocean, South East Asia, the South America, and Europe (Zeller et al. 2016).     

Development of a Novel Reverse Transcription Loop-Mediated Isothermal Amplification Method for Rapid Detection of SARS-CoV-2

In conclusion, the novel visual RT-LAMP assay is a simple, rapid, and sensitive approach for detection of SARS-CoV-2, and it is ready for application in primary care and community hospitals or health care centers, and even patients' own houses in response to the current SARS-CoV-2 epidemic because the assay does not require sophisticated equipment and skilled personnel. Furthermore, it is also ready to be used in fields for screening samples from wild animals and environments to facilitate the identification of potential intermediate hosts that mediate the cross-species transmission of SARS-CoV-2 from bats to humans.