毛果杨nsLTP基因家族全基因组水平鉴定及其表达特性分析

植物非特异性脂质转移蛋白（non-specific lipid transfer proteins,nsLTP）是一类多基因家族编码碱性蛋白,负责脂肪酸体外结和与膜之间的磷脂转移,在植物生长发育和逆境胁迫响应中扮演着重要角色。目前为止,尚无模式植物毛果杨（Populus trichocarpa）nsLTP家族的研究报导。本研究从全基因组水平对PtrnsLTP家族成员的基因数量、亲缘关系、基因结构、编码蛋白保守基序等特性进行了分析,结果表明：PtrnsLTP家族共由39个基因组成,进化成5个亚家族,其中A亚族含有6个基因、B亚族含有2个、C亚族含有13个、D亚族含有3个、E亚族含有15个。PtrnsLTP家族包含7对旁系同源基因,其中1对大于1,6对Ka/Ks均远小于1,且这6对基因均处于同一个大的进化分支上,进化压力的不同导致基因间的功能出现了分化,编码蛋白均含有Motif 1和 Motif 2保守基序。利用qRT-PCR技术并结合杨树转录组数据对PtrnsLTP的组织表达与盐胁迫响应特性研究发现：各家族成员在毛果杨根、茎和叶中均有表达且经qRT-PCR技术验证后与网站预测结果基本吻合,有11、15和13个成员分别在根、茎和叶中有较高的表达,表明该基因家族参与了杨树不同组织的生长发育;NaCl胁迫下,该家族39个基因中分别有26个成员在根部、14个成员在叶部表达量随着胁迫时间的增加而升高,而32个基因在茎部表现为先升高后降低的趋势。本研究结果对于PtrnsLTP家族基因生物学功能的鉴定与盐胁迫响应基因资源的工作有着积极的推动作用。     

谷子Trithlix转录因子鉴定与生物信息学分析

Trihelix转录因子家族在植物生长发育、生物胁迫和非生物胁迫等方面具有重要的作用,但是目前关于谷子Trihelix转录因子家族研究鲜见报道。本试验共鉴定到34个谷子转录因子,对其进行染色体定位、系统进化树、保守基序、基因结构和不同组织的表达分析发现,该家族成员均含有高度保守的Trihelix结构域,分为5个亚族,同一亚族含有相同的保守基序,同一亚族含有相似的基因结构,在不同的亚族中,组织表达模式不同。本研究初步明确了谷子Trihelix转录因子家族成员进化关系和结构特点,为进一步研究谷子Trihelix转录因子家族的系统发育以及生物学功能奠定了基础,为谷子的分子育种提供科学依据。     

柠条锦鸡儿CkLEA4基因克隆及表达分析

LEA蛋白是一种与植物抗逆相关的胚胎发育晚期丰富蛋白。该研究从已构建的柠条锦鸡儿干旱胁迫抑制削减杂交文库中筛选到1条LEA蛋白编码基因的部分序列,用RACE技术扩增得到该基因cDNA全长并对其进行了克隆。测序表明该基因cDNA长870bp,其中开放阅读框长510bp,编码169个氨基酸,推测蛋白分子量为17.03kD,等电点为9.3,是一种亲水蛋白。序列比对和系统进化分析表明,该基因属于LEA4基因家族成员,命名为CkLEA4。实时荧光定量PCR检测发现,CkLEA4基因在干旱、ABA和NaCl处理下均受到不同程度的诱导,说明CkLEA4基因可能与柠条锦鸡儿响应逆境胁迫有关。     

中间锦鸡儿转录因子基因 CiNAC1的克隆及功能分析

NAC转录因子家族是植物特有的、最大的转录因子家族之一,在植物应答非生物胁迫和生长发育过程中有重要的功能。该研究通过PCR技术,克隆得到了中间锦鸡儿 CiNAC1基因1 066 bp的cDNA全长序列。生物信息学分析显示, CiNAC1基因的开放阅读框(ORF)为921 bp,编码306个氨基酸,推导的蛋白分子量为34.57 kD,等电点为8.35,是一种亲水性蛋白,N端具有保守的NAM结构域,具有26个磷酸化位点和7个糖基化位点。实时荧光定量PCR检测显示,中间锦鸡儿 CiNAC1基因表达受干旱、高盐、脱水、高pH诱导;亚细胞定位发现CiNAC1定位到细胞核中,这与它作为转录因子的功能是一致的;转CiNAC1基因拟南芥株系侧根数目显著多于野生型,根长也明显比野生型长。研究认为, CiNAC1基因可能与中间锦鸡儿响应逆境胁迫机制有关。     

柠条锦鸡儿香豆酸-3-羟化酶基因克隆及其功能初步研究

香豆酸-3-羟化酶(Coumarate 3-Hydroxylase,C3H)是木质素生物合成途径中的关键酶之一.以柠条锦鸡儿为材料,利用RACE技术克隆了C3H基因.对柠条锦鸡儿C3H基因的gDNA和cDNA全长分析显示该基因具有3个外显子,2个内含子,编码框长度为1530bp,编码509个氨基酸.预测该基因编码蛋白的等电点位7.67,分子量约57.61 kDa.氨基酸序列分析显示具有一个保守的P450结构域.系统进化分析表明该蛋白与大豆C3H具有最高的同源性,将该基因命名为CkC3H,GeneBank登录号为HQ829858.构建了35S启动子驱动的CkC3H基因植物表达载体,互补拟南芥C3H(CYP98A3)基因突变体ref8,转基因植物表型得以部分恢复.这些结果说明柠条锦鸡儿CkC3H与拟南芥C3H至少具有部分相同的功能.     

中间锦鸡儿CiPP2C8-like基因的克隆及表达分析

蛋白磷酸酶PP2C作为调节因子直接或间接调控逆境胁迫信号途径和生长发育过程。本研究从已构建好的抑制性消减文库(SSH)中获得1条PP2C基因序列,对其进行了克隆。测序表明该基因c DNA长为999 bp,共编码333个氨基酸,推导该蛋白分子量为36.12 k D,等电点为6.71,是一种亲水蛋白。经氨基酸序列比对和进化树分析表明,该基因属于PP2C家族成员,并命名为Ci PP2C8-like。实时荧光定量PCR检测表明中间锦鸡儿Ci PP2C8-like基因表达受盐和脱水胁迫诱导。     

白菜CesA基因家族鉴定及表达模式分析

为探究CesA基因家族在白菜生长发育及纤维素合成过程中的作用机制,该文通过生物信息学的方法,以白菜的全基因组序列为研究区域,进行理化特征、基因结构、进化特征、保守基序及结构域、顺式作用元件和组织表达等鉴定分析。结果表明:(1)共鉴定出16个编码纤维素合成酶亚基的CesA基因,该家族成员所编码蛋白的理论等电点为4.76～9.12,相对分子量为17.76～122.67 kD,长度为153～1 089 aa。(2)15个基因不均匀地分布于白菜的7条染色体上,Bra036008定位于scaffold上。(3)大部分成员包含4～14个外显子,1～11个保守基序。(4)该家族具有保守的DDD-QXXRW 保守功能域。(5)该家族编码蛋白主要分布在质膜上,二级结构以无规则卷曲与α-螺旋为主,多数成员都含有CesA蛋白典型的N端、C端和跨膜区。(6)CesA基因在茎中表达量相对较高,其中Bra011865、Bra023952和Bra029874在茎、叶、花中显著表达。该研究结果为后续深入研究CesA基因功能以及白菜生长发育研究奠定了基础。     

七鳃鳗KCTD基因家族成员全基因组鉴定及进化分析

钾离子通道四聚化结构域(KCTD)蛋白基因家族是一个保守的基因家族,该家族成员的共同特征是具有一个含有BTB保守结构域的N-末端和一个可变的C-末端。KCTD基因的突变或不正常调控与人类多种疾病相关。七鳃鳗是现存最原始的脊椎动物,作为联系无脊椎动物和脊椎动物之间的桥梁,在生物进化研究中占有重要地位。本研究通过对海七鳃鳗(Petromyzon marinus)和日本七鳃鳗(Lethenteron japonicum)基因组和转录组数据分析,全面系统地鉴定了海七鳃鳗和日本七鳃鳗KCTD基因家族成员,并对其基因结构特征、蛋白保守基序和基因表达模式进行了分析。在海七鳃鳗和日本七鳃鳗中分别鉴定出13个和14个KCTD基因,基因长度和外显子数目在不同KCTD基因间变化很大,KCTD蛋白中4个基序保守性显著,大多数KCTD基因呈泛表达模式,并且在胚胎发育时期明显高表达。除七鳃鳗外,对12个无脊椎动物和脊椎动物代表物种KCTD基因家族成员进行了鉴定,并对KCTD基因家族成员的进化关系进行了分析。根据进化树聚类情况,将KCTD基因家族成员分为11个亚家族。进化分析结果显示,KCTD基因家族从低等的无脊椎动物线虫和果蝇到高等的人类都存在;线虫中仅有5个成员,果蝇中有8个成员,随着物种进化程度由低到高,KCTD家族成员数目呈现增加的趋势;从爬行类开始,脊椎动物KCTD基因数目稳定在24个左右。硬骨鱼类特有的全基因组复制事件影响鱼类KCTD基因数目。本研究结果不仅丰富了七鳃鳗KCTD基因家族信息,同时也对KCTD家族基因间的进化关系进行了探究,为深入研究该家族基因功能提供了一定的依据。     

大豆GATL基因家族结构、进化和表达分析

本研究利用同源检索的方法在大豆数据库中全基因组分析获得18个大豆GATL基因,大豆GATL基因的基因结构保守,其中16个成员不含内含子;其后对其编码蛋白的理化特点、亚细胞定位和信号肽进行了分析;通过邻接法构建了该家族的进化树,以了解GATL家族成员的进化关系;表达模式分析发现,家族成员呈现出各自的表达特点;成员启动子区顺式作用元件分析发现了大量的植物激素和胁迫响应相关元件。本研究为进一步分析基因家族成员的功能提供了理论依据。     

中间锦鸡儿CiMYB68基因克隆及表达分析

该研究以中间锦鸡儿(Caragana intermedia)为材料,利用RACE技术克隆了CiMYB68基因的全长序列。对CiMYB68的基因组DNA和cDNA全长分析显示,CiMYB68基因无内含子,开放阅读框为852bp,编码284个氨基酸。预测CiMYB68基因编码的蛋白质等电点为8.95,分子量约为31 459.4Da。序列比对和系统进化分析表明,该蛋白和大豆的GmMYB68一致性最高,达到67%。构建了CiMYB68基因与GFP融合表达质粒,激光共聚焦显微镜观察发现,融合蛋白定位于细胞核。用实时荧光定量PCR技术对在不同胁迫条件下CiMYB68基因的表达检测结果表明,在干旱和低温处理下CiMYB68均受到不同程度的诱导,暗示CiMYB68基因可能与中间锦鸡儿响应逆境胁迫有关。     

深畦栽培对干旱胁迫下葡萄叶幕微气候和光合作用的影响

试验以‘京亚’和‘红地球’葡萄品种2年生苗木为材料,在田间遮雨棚内考察了自然干旱胁迫下深畦栽植和平畦栽植葡萄根际土壤湿度、叶幕微气候因子、光合作用参数变化特征,探讨根际土壤湿度与叶幕气候互作对葡萄光合作用的影响。结果显示:(1)在干旱逆境下,葡萄根际土壤湿度和叶幕微气候因子交互作用能通过影响水分条件来影响葡萄的光合作用;土壤湿度阀值是葡萄进行光合作用时水分利用最有效的土壤湿度点值,土壤湿度阀值存在“阀值漂移”现象,与叶幕空气湿度呈明显负相关关系,维持较高的叶幕空气湿度有利于实现在较低的土壤湿度下达到更高的光合效率。(2)在干旱逆境下,与平畦栽植相比,深畦栽植在改善葡萄根际土壤水分和叶幕微气候方面具有明显的优势,在该模式下葡萄具有更强的保水能力和更高的水分利用效率,从而具有更强的光合效率。(3)采用深畦栽植模式时,根际土壤相对含水量30%~50%是显著影响葡萄光合作用的土壤湿度区间;根际土壤相对含水量分别在43.32%~50.00%和40.19%~50.00%是‘京亚’和‘红地球’光合作用适宜的土壤湿度范围,在43.32%和40.19%时分别为2种葡萄光合作用水分利用效率达到最高的最适土壤湿度。研究发现,干旱逆境条件下,葡萄根际土壤湿度和叶幕微气候因子交互作用能改善葡萄的光合作用效率;深畦栽植葡萄光合作用对土壤湿度的需求较低,在相对较低的土壤湿度即可达到相对较高的光合能力;深畦栽植模式可以协调葡萄光合作用和水分消耗之间的关系,具有较高的水分利用效率和光合能力,是干旱地区进行葡萄抗旱节水生产的理想模式。     

重离子诱变枯草芽孢杆菌高产复合酶菌种的筛选

重离子诱变作为一种新型高效的辐照诱变方式,具有突变率高、突变谱广、突变体稳定等特点。枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)因具有多种水解酶活力而广泛应用于工业生产,虽然经过多次诱变和改造,其酶活力不断提高,但其复合酶活力仍有提升空间。同时,多次同种诱变剂的使用容易导致菌种产生"抗性",酶活力提高不大。为此,本研究首次利用不同剂量¹²C⁶⁺重离子束对枯草芽孢杆菌20076进行辐照诱变。诱变后通过透明圈初筛和酶活力验证复筛方式选育出一株复合酶活力较高的菌株B. subtilis KC-1。与原始菌株相比,其发酵液滤纸酶活力、内切葡聚糖酶活力、β-葡萄糖苷酶活力、外切葡聚糖酶活力、蛋白酶活力和α-淀粉酶活力分别提高了20. 2%、79. 6%、98. 2%、7. 4%、10. 4%和27. 4%。11代遗传稳定性实验结果表明该突变株具有良好的稳定性。     

STR基因座中检测出三带型等位基因2例

针对出现的三等位基因2例亲子鉴定案件,同时检测其唾液斑及毛发,应用Goldeneye 20A、PowerPlex 6C、Investigator 24plex QS及华夏白金试剂盒进行检测验证。结果显示在2例二联体亲子鉴定案件中,一例母亲的D18S51基因座分型为13/16,孩子的分型为15/16/17;另一例父亲的D7S820基因座分型为8/11/12,孩子的分型为10/11。唾液斑及毛发样本结果与FTA血卡结果一致,应用Goldeneye20A、PowerPlex 6C系统、Investigator 24plex QS及华夏白金试剂盒验证检测的结果相同。在日常亲子鉴定案件中,出现三带型现象较为罕见,针对这种现象,需进行认真判读及确认,以保证检测结果的准确性。     

2001—2017年蒙古高原不同植被返青期变化及其对气候变化的响应

利用2001-2017年MODIS NDVI数据和气象观测数据,在NDVI数据进行S-G和HANTS平滑的基础上,采用累计NDVI的Logistic曲线曲率极值法、Logistic曲线曲率变化率法和动态阈值法等3种返青期识别方法研究了蒙古高原植被返青期,并在植被类型尺度上分析了返青期对气候变化的响应特征.结果表明:在研究区内,虽然S-G方法略优于HANTS方法,但两者均对返青期识别的影响较小,总体上累计NDVI的Logistic曲线曲率极值法较适用于蒙古高原植被返青期识别;蒙古高原平均返青期在124 d左右,其中,西南部和肯特山脉地区返青期最早,杭爱山脉和大兴安岭西侧返青期最晚,总体上呈微弱的提前趋势(-0.04 d·a^-1);从变化趋势的空间差异看,杭爱山脉地区呈明显的推迟趋势,而在大兴安岭、肯特山脉、大湖盆地和内蒙古中西部呈明显的提前趋势;除森林植被外(-0.67 d·a^-1),其他植被类型返青期变化不明显;蒙古高原植被返青期与返青期前特别是3月份的温度呈负相关,而与上一年秋冬季的降水呈正相关.     

荒漠草原主要植物种间关系对降水年型变化的响应

该研究采用内蒙古短花针茅荒漠草原长期试验平台2004~2015年期间不同降水年型(丰水、平水、欠水)下的植被数据,分析研究区7个主要植物21个种对的种间关系及其对降水年型的响应;应用方差比率法确定物种间的总体联结性,基于χ^2检验测定种对间的联结性,采用联结系数AC判断种对间联结的正负,运用共同出现百分率PC、Ochiai指数、Dice指数分析种对相伴出现的几率,以明确荒漠草原主要物种间的关系,揭示降水对种群间相互作用的影响机制。结果表明:(1)样方内的平均物种数在平水年达到最大,主要物种的总体联结性在丰水年呈显著正相关、平水年呈不显著正相关、欠水年呈不显著负相关,表明年降水量的下降致使种对间的关系由共存为主转变为竞争为主。(2)降水年型的变化使部分种对间的联结性发生改变,丰水年正联结的种对占57.1%,平水年降至52.4%,欠水年降至33.3%,也表明干旱胁迫导致协同共存的种对数减少,相互竞争的种对数增加。(3)降水年型的变化主要影响狭叶锦鸡儿与其他物种的共同出现几率,并以平水年最大,而对其他种对间的正相互作用无影响。     

昆虫嗅觉相关可溶性蛋白的研究进展

昆虫在长期进化过程中形成了一套高度敏感的嗅觉系统,通过该系统昆虫可以完成寻觅配偶、定位寄主及选择产卵位点等多种行为。在昆虫嗅觉系统中的可溶性蛋白主要有气味结合蛋白(odorant-binding protein, OBP)和化学感受蛋白(chemosensory protein, CSP)。OBP可以特异性结合并运输疏水性的气味分子相应的受体,是昆虫化学识别过程的第一步,具有十分重要的作用。CSP与OBP的结构和功能类似,主要参与化合物的识别和运输,尽管没有直接的证据表明CSP也参与了昆虫的化学感受过程,但已有研究发现,CSP在昆虫嗅觉系统中发挥着重要的作用。本文主要从分子特性、蛋白结构、表达模式、生理功能等方面分别对昆虫的OBP和CSP进行了概述,为深入的研究两者的功能提供理论参考,进而为以昆虫嗅觉系统为靶标的害虫防治提供新的思路。     

甘草次酸保肝功效的通路作用机制

甘草的活性成分包括甘草甜素(glycyrrhizin,GL)和甘草次酸(glycyrrhetinic acid,GA),而GA是甘草中的主要生物活性成分,是GL的主要代谢产物,部分GL通过细菌在肠内代谢为GA。在许多以往的研究中已经证实其具有多种药理学效果,例如抗炎、抗过敏、抗致癌、抗损伤和抗氧化特性以及肝脏保护。最近的研究表明,GA可以降低逆转录因子、二氧化钛纳米粒子和环磷酰胺诱导的肝毒性,并且可以保护免受四氯化碳诱导的肝损伤。已报道的GA的保肝作用机制主要归因于诱导抗氧化剂防御,抑制炎症反应和细胞色素P450表达,本文将对GA在不同信号通路中发挥保肝作用进行综述。     

亚洲小车蝗对内蒙古典型草原3种禾本科植物取食特性研究

通过了解亚洲小车蝗Oedaleus asiaticus的取食特性,为有害生物的防治和草原生态环境的保护提供理论依据。在分析亚洲小车蝗发生与羊草Leymus chinensis、克氏针茅Stipa krylovii及糙隐子草Cleistogenes squarrosa等3种禾本科植物特征参数关系的基础上,通过罩笼试验调查了罩笼内亚洲小车蝗3~5龄蝗蝻的存活率,比较了亚洲小车蝗的取食数量、取食高度及取食率等特性。结果表明,克氏针茅和糙隐子草生态优势度与亚洲小车蝗发生数量显著正相关,亚洲小车蝗喜食克氏针茅和糙隐子草(0.25≤RFN<0.5),少食羊草(0.025≤RFN<0.25)。4龄和5龄蝗蝻对克氏针茅和糙隐子草取食量显著大于羊草。亚洲小车蝗取食高度位于植物中下部(9~10cm),与3种植被高度无关;取食后上部掉落造成损失,特别是对克氏针茅的为害更大;亚洲小车蝗取食克氏针茅和糙隐子草时的存活率显著高于取食羊草时的存活率。结论:以克氏针茅和糙隐子草为优势植物的典型草原更适合亚洲小车蝗的发生与为害,应加强该类草原亚洲小车蝗的监测预警和防控。     

上皮细胞向间充质细胞转变在肝癌进程中的作用

上皮细胞向间充质细胞转变(epithelial to mesenchymal transition,EMT)是细胞通过瞬时去分化为间充质表型,导致上皮细胞的可塑性发生变化的多步骤的生物学过程。EMT及其逆转MET多数发生在胚胎发生形态发生过程中。近期更多的证据显示EMT参与肝纤维化和肝癌进程。在肝癌转移的早期阶段,细胞由于E-钙粘蛋白的消融而丧失细胞-细胞接触抑制,迁移能力增强,得以扩散到周围或远处组织,故EMT在肝癌转移的早期阶段中起关键作用。此外,由于EMT的增强诱导剂如转移生长因子(transforming growth factor-β,TGF-β)具有协调肝纤维化及肝癌进程的作用,故肝癌进程中上皮细胞的可塑性研究显得尤为重要。在本综述中,作者将阐述EMT-MET在肝癌进程中的重要性,及EMT在肝癌进程中的作用机制。同时,概述最近在识别影响重要EMT转录因子的临床诊治方面取得的进展。