靶向基因编辑技术在秀丽隐杆线虫中的应用

遗传突变体和转基因是生物学研究的基础,是揭示生物体内各个基因相互作用的生物学研究对象.秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)是遗传学研究的模式生物,如何有效地诱导特定基因发生突变和构建转基因线虫品系是秀丽线虫遗传学研究的两个重要方面.近些年来,靶向基因编辑技术迅速发展,使得科研人员可以在秀丽线虫中快速而高效地编辑特定基因.本文就线虫中靶向基因编辑的方法,特别是CRISPR/Cas9技术,以及目的线虫品系的筛选进行了综述.     

杨品种‘普瑞’和‘107’对模拟酸雨胁迫的生理响应

通过测定杨(Populus×euramericana)抗硫新品种‘普瑞’和‘107’在3种梯度酸雨胁迫下的各项生理指标,研究酸雨胁迫对2个杨品种影响的差异。结果显示,在酸雨胁迫下,‘普瑞’叶片受伤害程度明显轻于‘107’,可以维持较稳定的光合作用,显示出较强的抗酸雨胁迫能力。酸雨胁迫下,‘107’光合作用强度显著下降,非气孔因素是其下降的主要原因。酸雨在一定程度上破坏了2个杨品种的水分平衡,尤其对‘107’的影响程度更为明显,但气孔关闭不是引起其光合作用强度下降的主要原因。研究结果表明杨品种‘普瑞’在酸雨环境下具有更强耐受性。     

全国农业植物检疫性昆虫的分布与扩散

我国全国农业植物检疫性有害生物名单中包括10种昆虫,根据每年农业部安排对全国农业植物检疫性有害生物(昆虫)发生、分布和扩散情况的监测和普查结果,结合这些检疫性昆虫的各种研究报道,全面综合分析了包括菜豆象Acanthoscelides obtectus(Say)、蜜柑大实蝇Bactrocera tsuneonis(Miyake)、四纹豆象Callosobruchus maculatus(Fabricius)、苹果蠹蛾Cydia pomonella(L.)、葡萄根瘤蚜Viteus vitifolii(Fitch)、美国白蛾Hyphantria cunea(Drury)、马铃薯甲虫Leptinotarsa decemlineata(Say)、稻水象甲Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel、红火蚁Solenopsis invicta Buren和扶桑绵粉蚧Phenacoccus solenopsis Tinsley的危害、入侵,扩散历史和分布现状。10种全国农业植物检疫性昆虫有5种来自北美洲,危害作物包括粮食作物、果树、蔬菜和经济作物棉花等,最早发现这些物种的区域主要为沿海和沿边地区;稻水象甲、苹果蠹蛾、红火蚁、扶桑绵粉蚧和马铃薯甲虫扩散势头强,分布区域较大;湖南、云南、吉林和台湾的种类数最多,各为5种,浙江、新疆和广西各有4种,西藏和青海没有发现全国农业植物检疫性昆虫。20世纪80年代开始新增分布省份成倍增加,90年代比80年代新增分布省份增加了3倍,20世纪前10年比90年代增加了1.6倍,2010-2016年的6年时间新增省份已与前一个10年持平。我国全国农业植物检疫性昆虫分布范围广,对主要作物威胁大,沿海和沿边省区是主要的最早入侵地,并且扩散速度越来越快,省级区域水平发生新疫情的频率越来越高。植物检疫措施对控制检疫性昆虫的扩散发挥了重要作用,但还需要各级主管部门以及农林等不同部门间更密切的合作。建议全国农业植物检疫性有害生物名录的修订要慎重,遵循"基本稳定、适时增减"的基本原则。     

生命的历程系列讲座(四) 捕食者的兴起与食物链的建立

正距今大约5.3亿年前,寒武纪生命大爆发涌现了现代海洋动物几乎所有门类的祖先分子,奠定了现代海洋多层次生态格局的雏形,也构建了地球历史上第一个金字塔式的复杂食物链。那么,这条食物链是如何构建起来的?经历了怎样的发展过程呢?后生动物兴起翻开地球历史这本厚重的大书,地球上第一条复杂食物链的形成可一直追溯到距今6亿年前     

大麦TILLING群体的构建及EDR1基因突变的检测（英文）

该研究选用栽培大麦品种‘西引2号’,通过化学诱变剂甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)处理,创建了3 750个M1及2 012个M2突变株系。结果表明:在M2中,有115株表现黄化,98株表现矮化,101株表现极早或极晚抽穗,其他35株表现分蘖少、叶片小或者不育等性状,所有突变株系占M2群体的17.35%;M2的基因组DNA用于突变频率的研究,用优化的CELⅠ酶切体系对M2株系进行了EDR1基因突变体筛选,获得了EDR1基因的3个突变体,其中一个发生在外显子区域,导致了氨基酸Pro到Ser的转换,突变频率平均为每661kb一个点突变,这与前人研究的突变频率基本在一个范围内。该研究创建了大麦品种‘西引2号’的TILLING筛选群体,并用于EDR1突变体的筛选。为大麦性状研究提供了不同的思路,搭建了新的资源和技术平台。     

维生素D受体(VDR)对中枢神经系统功能作用的研究进展

维生素D是一种具有神经活性的类固醇激素,维生素D受体(vitamin D receptor,VDR)在胚胎期以及成年大脑组织的不同区域均有表达。越来越多的流行病学数据表明,VDR基因多态性以及维生素D缺乏与阿尔茨海默氏症、帕金森氏症等中枢神经系统疾病易感性有关。VDR对中枢神经系统可能具有重要作用。现综述VDR调控大脑发育以及神经保护作用的研究进展,以期为维生素D促进脑发育以及预防和治疗中枢神经系统疾病的应用提供理论参考。     

旱作农田不同耕作土壤呼吸及其对水热因子的响应

为研究旱作农田春玉米生育期不同耕作土壤呼吸变化特征及其对水热因子的响应情况,在山西省寿阳县旱农试验基地采用红外气体分析法测定了传统耕作(CT)、少耕(RT)和免耕(NT)土壤呼吸速率,并同步测定了各土层土壤水分、温度.研究表明:在春玉米生育期内,土壤呼吸速率均呈单峰型变化趋势,峰值出现在8月;传统耕作与少耕土壤呼吸速率变化趋势基本一致,而免耕土壤与前两者相比波动幅度较大;土壤呼吸峰值与水分、温度之间无明显相关,其余时期土壤呼吸与水分、温度因子具有良好的相关性;双因子模型较单因子模型能更好的描述土壤呼吸与水分、温度之间关系,基于水热双因子(10-20 cm)的指数-幂模型能够解释土壤呼吸变化的81％-87％ (P＜O.01);3种耕作土壤呼吸对水热因子协同影响的敏感性表现为CT＞NT＞RT.     

干旱和坡向互作对栓皮栎和侧柏生长的影响

用年轮学方法测定了不同坡向的栓皮栎和侧柏的年轮宽度及相应的年树干面积增长量,同时测定了旱季碳稳定同位素比值(δ13C)及不同坡向之间的微气象指标差异,分析了不同坡向两种树木径向生长与旱季降雨量的关系,目的是探索在华北石质山区季节性干旱条件下坡向对栓皮栎和侧柏生长的影响。结果显示阴坡栓皮栎和侧柏年轮和年增加的截面积显著大于阳坡,两个树种都表现出阳坡δ13C值显著(P<0.05)大于阴坡,阳坡栓皮栎δ13C值比阴坡高1.17,而阳坡侧柏的δ13C值比阴坡高0.56。白天,阳坡气温高于阴坡、相对湿度低于阴坡、饱和蒸汽压匮缺高于阴坡。分析显示旱季降雨量和栓皮栎的树干截面积年增长量显著(P<0.05)相关,而旱季的降雨量和侧柏的截面积年生长没有显著关系。结果表明:相对于侧柏,干旱条件更严重的影响到栓皮栎生长和叶片水分利用效率,反映出这两种树木耐旱能力的差异,以及应对干旱策略的不同。华北石质山区的土壤储水能力低,阳坡较大的蒸散加剧了干旱对树木生长的不利影响。     

研究报告：MWNTs/PMMA薄膜对大鼠棕色脂肪来源的心脏干细胞生物学特性的影响

近年来,鉴于心肌组织独有的电生理特性,应用导电纳米材料作为细胞支架开展心肌组织工程研究取得明显进展．碳纳米管材料具有良好的力学性能和导电特性,前期研究表明,其具有促进新生鼠心肌细胞中未成熟心肌细胞增殖与成熟心肌细胞进一步发育的作用,但尚未见碳纳米管材料对棕色脂肪来源的心脏干细胞(CSCs)生物学特性影响的研究报道．为此,本研究首先采用凝胶-溶胶法制备了羧基化多壁碳纳米管和聚甲基丙烯酸甲酯 (MWNTs/PMMA)薄膜,并通过一系列细胞学、免疫细胞化学及电镜检测方法,系统评价了MWNTs/PMMA薄膜对大鼠棕色脂肪CSCs活力、增殖能力及向心肌分化效率的影响．研究发现,与明胶材料相比,MWNTs/PMMA薄膜对棕色脂肪CSCs活力、增殖能力有明显促进作用,并且明显增强其向心肌细胞分化的能力,分化的心肌细胞具有明显可见的肌管结构,并且表达介导细胞间电化学传导的缝隙连接蛋白connexin43．此外,超微结构观察发现碳纳米管与细胞膜间及细胞与细胞之间可直接形成紧密连接,调控细胞行为．本研究首次探讨了碳纳米管导电材料对棕色脂肪CSCs生物学特性影响的规律,证实碳纳米管导电材料具有良好的促心肌细胞分化作用．作为一种新型导电纳米材料,碳纳米管在心肌组织工程研究中具有良好的应用前景,未来有望在心肌组织体外构建及心肌梗死治疗性应用中发挥潜在的价值．