基于新一代测序方法的小鼠睾丸出生后发育的转录组研究

哺乳动物睾丸的发育是一个高度复杂而精密的过程.为了从转录组水平研究睾丸正常发育过程中的动态变化,本实验选取了出生后6日龄、4周龄和10周龄的3组小鼠,分别代表其幼年期、青春期以及成年期.应用超高通量的新一代测序技术(RNA-seq),获得了2.11亿条长度为35bp的序列,鉴定出18837个基因,并且发现表达量最高的基因均与精子发生相关.同时,也发现6日龄小鼠睾丸的基因表达谱明显有别于4和10周龄,表明4周龄小鼠已进入性发育期.本文分析了睾丸发育过程中大量与精子发生和体细胞发育相关的基因,找到了MAPK,Hedgehog和Wnt等信号通路在睾丸不同发育阶段中所起的重要作用.这些研究结果加深了对睾丸发育的分子调控机制的认识.本研究也表明新一代测序技术在转录组研究中具有很大优势.     

侵染中华蜜蜂6日龄幼虫的蜜蜂球囊菌的微小RNA差异表达谱及调控网络

【目的】蜜蜂球囊菌(Ascosphaeraapis,简称球囊菌)是专性侵染蜜蜂幼虫的致死性真菌病原。MicroRNA(miRNA)作为一类重要的基因表达调控因子,能够广泛参与真菌及其宿主的相互作用过程。本研究通过比较分析球囊菌孢子(AaCK)和侵染中华蜜蜂(Apis cerana cerana,简称中蜂) 6日龄幼虫肠道内的球囊菌(AaT)的smallRNA(sRNA)组学数据对球囊菌的差异表达miRNA(differentiallyexpressed miRNA,DEmiRNA)、靶mRNA及二者间的调控网络进行全面解析,旨在揭示miRNA介导的球囊菌对中蜂幼虫的侵染机制。【方法】对于球囊菌侵染的中蜂6日龄幼虫肠道的small RNA-seq (sRNA-seq)数据,利用BLAST工具连续比对东方蜜蜂(Apiscerana)和球囊菌的参考基因组筛滤得到AaT的sRNA组学数据。分别将AaCK和AaT的sRNA组学数据比对miRBase数据库,对球囊菌侵染宿主前后miRNA的数量和结构特征进行分析。联用RNAhybrid+svm_light、Miranda和TargetScan软件预测AaCK vs AaT比较组中DEmiRNA的靶mRNA,进而利用相关生物信息学软件对上述靶mRNA进行GO分类和KEGG代谢通路富集分析。通过Cytoscape软件对DEmiRNA-mRNA调控网络进行可视化。利用Stem-loop RT-PCR、RT-qPCR和分子克隆验证测序结果的可靠性。【结果】在AaCK和AaT中分别鉴定到380和387个miRNA。结构特征分析结果显示,AaCK和AaT的mi RNA皆集中分布在18–25 nt,且首位碱基主要偏向于U。AaCKvsAaT比较组共有270个DEmiRNA,包含155个上调miRNA和115个下调miRNA,分别靶向结合6091和6145个mRNA。GO分类结果显示,上述靶mRNA主要涉及代谢进程、细胞进程、应激反应等15个生物学进程;细胞、细胞组分、细胞器等12个细胞组分;催化活性、结合、转运子活性等11个分子功能。KEGG代谢通路富集分析结果显示,上述靶mRNA富集在123条代谢通路,参与对氨基酸代谢、碳水化合物代谢以及核苷酸代谢等物质代谢,氧化磷酸化、硫代谢、氮代谢等能量代谢,以及MAPK和Hippo等信号通路的调控。球囊菌DEmiRNA与靶mRNA之间存在复杂的调控关系,其中miR-29-x、miR-250-x、miR-4968-y、miR-11200-x、novel-m0023-5p、novel-m0130-5p和novel-m0135-5p等DEmiRNA可靶向结合与球囊菌的半胱氨酸蛋白酶、DNA甲基化转移酶以及几丁质酶相关的mRNA;此外,miR-7-x、miR-9-z、miR-319-y和miR-5951-y等同时参与调控MAPK信号通路;进一步分析发现,miR-250-x同时参与对DNA甲基化转移酶、MAPK信号通路及其他酶类合成与代谢途径的调控,并可能参与球囊菌与中蜂6日龄幼虫之间的跨界调控。通过Stem-loopRT-PCR和RT-qPCR验证了4个DEmiRNA的差异表达,并利用分子克隆和Sanger测序证实miR-7-x的序列与测序结果一致。【结论】本研究解析了侵染中蜂6日龄幼虫的球囊菌的miRNA差异表达谱及DEmiRNA的调控网络,揭示了球囊菌DEmiRNA可能通过调控病原的物质和能量代谢、增殖、毒力、信号通路及相关mRNA参与对中蜂幼虫的侵染过程。miR-7-x、miR-250-x、novel-m0023-5p等关键DEmiRNA有望作为白垩病治疗的新型分子靶点。     

利用表型芯片系统高通量分析H37Ra与H37Rv差异表型

H37Rv是结核分枝杆菌标准有毒株,H37Ra是从H37Rv获得的稳定减毒株,但目前H37Ra毒力减弱原因尚不完全清楚。本研究利用表型芯片系统,高通量分析H37Ra生长表型,并与H37Rv表型比较,筛选两菌株表型差异,分析与H37Ra毒力减弱可能的相关表型及分子机制。结果发现,与H37Rv相比,H37Ra耐酸及耐渗透压能力显著下降,且不能利用丁二酸单甲酯和吐温40作为碳源。结核分枝杆菌耐酸能力直接影响其在吞噬体中的生存和代谢,耐高渗能力影响其必需营养物质的跨膜运输,代谢途径的改变影响其在宿主内的能量摄取,三者改变均可能与H37Ra毒力减弱相关。     

露地栽培向设施栽培转变对菜田土壤重金属含量及形态的影响

为了研究露地栽培向设施大棚栽培转变对土壤重金属含量的影响,对武汉市郊区露地和设施塑料大棚两种栽培条件下菜田土壤重金属Cd、Cr和Pb各形态含量及分布特征进行了研究。结果显示,露地和大棚栽培条件下土壤重金属元素Cr和Pb各种形态含量之间没有明显差异,但Cd各种形态含量间有显著差异;从露地到大棚,土壤中Cd酸可提取态含量从露地的0.62 mg/kg上升到大棚的1.19 mg/kg,其次是Cd残渣态、有机结合态、氧化态和碳酸盐结合态;Cd总含量从露地的0.79 mg/kg升高到大棚的1.58 mg/kg,显著超过土壤环境质量标准中的Cd含量标准值(0.3 mg/kg),达到严重污染水平。Cd碳酸盐结合态和氧化态占总量的比例有所降低,而酸可提取态占总量的比例有所升高。说明从露地到设施大棚栽培,促使了土壤中部分Cd碳酸盐结合态和氧化结合态向酸可提取态转变,提高了土壤中Cd的生物有效性。因此,在设施大棚栽培快速发展的情况下,要加强重金属Cd对土壤污染的治理,减少重金属Cd对蔬菜的毒害。     

源自大黄鱼肠道柠檬酸杆菌的外切几丁质酶的特性分析（英文）北大核心CSCD

【目的】从饲喂富含几丁质饲料的大黄鱼肠道分离具有几丁质分解功能的菌株并分离鉴定新的几丁质酶。【方法】利用胶体几丁质平板分离饲喂杂鱼的大黄鱼肠道中的几丁质分解菌。对几丁质酶基因chi-X进行了克隆并在大肠杆菌中表达。对CHI-X的酶学性质进行了分析。【结果】从饲喂杂鱼的大黄鱼肠道内容物中分离出1株具有几丁质分解功能的费氏柠檬酸杆菌,其中的几丁质酶基因编码1个含493个氨基酸残基的蛋白,其中包含一个糖苷水解酶18家族催化域。CHI-X对胶体几丁质具有分解功能。最适p H和温度分别是4.0和60°C。CHI-X具有很强的pH稳定性,在pH 3.0–11.0的范围培育1 h仍保留90%左右的活性。Mn^(2+),Li^+和K^+可促进CHI-X酶活,Ag^+对CHI-X有抑制作用。CHI-X对蛋白酶和石斑鱼肠道内容物有较强的抗逆性。CHI-X可分解胶体几丁质为N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰葡萄糖胺二聚体,表明它是一个几丁质外切酶。最后,CHI-X和另一个几丁质酶Chi565表现出酶活性的加和效应。【结论】分离自肠道菌的CHI-X能很好适应海水鱼类的肠道环境,可以作为温水海水养殖鱼类的饲料添加剂使用。     

一种具有高β-葡聚糖酶活性的几丁质外切酶基因的克隆、表达和性质鉴定

【目的】表达并鉴定来源于维氏气单胞菌的几丁质酶Chi92并研究其作为水产饲用酶的有效性。【方法】自A.veronii B565中克隆chi92基因并在Pichia pastoris GS115中进行表达,对表达成功的Chi92进行分离纯化和生化鉴定。最后将Chi92添加到含有毕赤酵母粉的饲料中饲喂斑马鱼2周,研究Chi92添加对斑马鱼生长、饲料利用率、肠道微绒毛形态和抗病性能的影响。【结果】chi92基因编码具有864个氨基酸残基的多肽。Chi92在p H 6.0和40°C时表现最佳酶活。Chi92对蛋白酶有抗性,同时酶活不受金属离子显著影响。Chi92具备高几丁质酶活(69.4 U/m L)。以胶体几丁质和β-1,3-1,4-葡聚糖作为底物时,比活力分别为809.2 U/mg和235.6 U/mg。薄层层析和电喷雾电离质谱联用技术均表明N-乙酰葡糖胺二聚体是Chi92酶解胶体几丁质的主要产物。Chi92在对酵母细胞壁的降解方面比其他几丁质酶性能更加优良。经过2周饲喂,添加有Chi92的饲料显著提高了斑马鱼肠道微绒毛的高度和密度,同时斑马鱼的生长,饲料利用率,以及抗病性能均得到了一定提高。【结论】Chi92具有p H稳定性、抗逆性和高酵母细胞壁降解功能,能较好地作为饲用酶用于温水水产养殖。     

菊黄东方鲀、暗纹东方鲀及其杂交F1代肌肉营养成分的比较分析

为了了解菊黄东方鲀(Takifugu flavidus)、暗纹东方鲀(T.obscurus)及其杂交F1代的肌肉营养特征,利用生物化学方法,从每类实验样本中取9尾对其肌肉中的粗蛋白、粗脂肪、水分、粗灰分和氨基酸成分进行了测定和分析。结果显示:(1)杂交F1代在生长方面具有明显的杂交优势,与亲本之间存在着显著差异(P0.05),杂交F1代的体重为其亲本的1.48~1.77倍;(2)杂交F1代肌肉水分含量与其母本含量相近,但粗脂肪含量均较亲本少(P0.05),粗蛋白含量则与亲本差异不显著(P0.05);(3)除色氨酸和胱氨酸外,16种氨基酸均在肌肉样本中被检测到,除甲硫氨酸外,其余15种氨基酸间含量均存在着显著性差异(P0.05)。菊黄东方鲀(♀)×暗纹东方鲀(♂)杂交F1代的总氨基酸含量最高,而暗纹东方鲀(♀)×菊黄东方鲀(♂)F1代总氨基酸含量则介于两亲本之间。对其必需氨基酸总量进行分析发现,菊黄东方鲀与其正反杂交F1代之间均存在显著性差异(P0.05),而暗纹东方鲀与其正反杂交F1代之间差异不显著(P0.05);(4)肌肉营养品质评价结果表明,菊黄东方鲀(♀)×暗纹东方鲀(♂)杂交F1代的鲜味氨基酸含量为26.68%,明显高于双亲样本(菊黄东方鲀22.28%、暗纹东方鲀25.20%),而暗纹东方鲀(♀)×菊黄东方鲀(♂)F1代的鲜味氨基酸总量(23.30%)较其父本偏高,但低于其母本。研究结果表明,杂交东方鲀的肌肉营养综合了双亲的优良特性,特别是是菊黄东方鲀(♀)×暗纹东方鲀(♂)杂交F1代,拥有最高的鲜味氨基酸含量,具有推广价值。     

基于光学相干检测的非接触全光学光声显微镜

报道了一种非接触、宽频带、联合微型激光器和低相干迈克尔逊干涉仪的全光学光声显微镜(BD-AOPAM)、光学相干层析系统(OCT)的硬件用于光声信号的检测。目前全光学光声显微镜可检测到的带宽为67 MHz,用碳纤维测得系统的横向分辨率可以达到10.8μm。进一步的,利用包埋头发丝的模拟样品和在体小鼠耳朵血管来验证系统的成像能力。实验结果表明,这种全光学光声显微镜可以在体的实现组织高分辨率的成像,有望成为一种便携式非接触的光声显微镜应用于生物医学当中。     

东北地区被子植物新资料

东北地区位于中国东北部,地处欧亚大陆东缘,地域辽阔,环境复杂,植被类型多样,是我国北方植物种类较为丰富、植物区系起源演变发展的重要地区。该研究根据野外实地调查及资料分析,报道了东北地区2种新分布植物,分别是野生堇菜(Viola arvensis)、线叶毛膏菜(Drosera anglica)。野生堇菜为东北地区新归化种,分布于哈尔滨市帽儿山,该种在我国台湾地区有分布,原产于非洲北部、亚洲西南部和欧洲;线叶毛膏菜为中国新记录种,分布于东北长白山区。该属在东北地区还有1种,即圆叶茅膏菜(D.rotundifolia)。两者的主要区别:前者叶为线状匙形,花柱3,每个花柱2分裂至中部;后者叶片近圆形,花柱3,每个花柱深裂至基部。凭证标本保存于东北林业大学植物标本室(NEFI)。这些新资料种的发现,对于丰富东北地区植物种类及对本地区植物多样性的研究具有重要意义。     

赤眼鳟MyD88基因cDNA克隆与表达特性研究

实验使用RACE-PCR技术获得了赤眼鳟(Squaliobarbus curriculus)髓样分化因子88 (Myeloid differentiationfactor 88, MyD88)的cDNA全长, 命名为ScMyD88。ScMyD88的cDNA全长为1779 bp, 其中开放阅读框855 bp, 共编码284个氨基酸残基, 推导的蛋白质分子量为33.053 kD, 理论等电点为5.66。赤眼鳟MyD88具有典型的MyD88结构特征, 包括死亡结构域和TIR结构域(Toll-IL-1 receptor domain, TIR), 其氨基酸序列和鲤科鱼类具有高度保守性, 相似性达到了90%以上, 特别是和武昌鱼相比, 相似性达到了98%。在检测的9个赤眼鳟组织和器官中均有MyD88表达, 其中肝脏、头肾和体肾中表达水平最高, 在脑中表达量最低。在草鱼呼肠弧病毒(Grass carp reovirus, GCRV)感染初期(12h内), MyD88在赤眼鳟免疫组织中表达水平急剧上升, 特别是在脾脏和体肾中尤为明显, 随后恢复正常水平。研究表明, MyD88在赤眼鳟抵抗GCRV入侵的免疫应答反应初期发挥了重要作用。