16S/18S/ITS扩增子高通量测序引物的生物信息学评估和改进

【背景】在过去的十几年里,基于核糖体RNA基因的扩增子测序技术被广泛用于各种生态系统中微生物群落的多样性检测。扩增子测序的使用极大地促进了土壤、水体、空气等环境中微生物生态的相关研究。【目的】随着高通量测序技术的不断发展和参考数据库的不断更新,针对不同的环境样本的引物选择和改进仍然需要更深入的校验。【方法】本文收集了目前在微生物群落研究中被广泛采用的标记基因扩增通用引物,包括16S rRNA基因扩增常用的8对通用引物和2对古菌引物、9对真菌转录间隔区(internal transcribed spacer,ITS)基因扩增引物,以及18S rRNA基因扩增的4对真核微生物通用引物和1对真菌特异性引物。这些引物中包括了地球微生物组计划(Earth Microbiome Project,EMP)推荐的2对16S rRNA基因扩增引物、1对ITS1基因扩增引物和1对18S rRNA基因扩增引物。采用最近更新的标准数据库对这些引物进行了覆盖度和特异性评价。【结果】EMP推荐的引物依然具有较高的覆盖度,而其他引物在覆盖度及对特定环境或类群的特异性上也各有特点。此外,最近有研究对这些通用引物进行了一些改进,而我们也发现,一个碱基的变化都可能会导致评价结果或扩增产物发生明显变化,简并碱基的引入既可以覆盖更多的物种,但同时也会在一定程度上降低关注物种的特异性。【结论】研究结果为微生态研究中标记基因的引物选择提供了一个广泛的指导,但在关注具体科学问题时,引物的选择仍需数据指导与实验尝试。     

不同地区田间草地贪夜蛾卵巢的结构和发育

【目的】探明田间草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda卵巢的发育状态及其变化,为草地贪夜蛾种群的发生和迁飞动态提供精准监测依据。【方法】采用雌性生殖系统解剖法,比较不同日龄和地区的田间草地贪夜蛾雌蛾卵巢的形态差异,分析卵巢成熟状态与雌蛾交配的关系。【结果】草地贪夜蛾雌蛾生殖系统包含卵巢、输卵管、交配囊、导精管、受精囊、附腺和产卵器。根据形态特征可以将田间草地贪夜蛾卵细胞分为卵黄发生前期、卵黄期和成熟期3个时期。田间雌蛾1日龄卵巢中发育最快的卵仅处于卵黄期中期,卵巢管柄为空;3日龄卵巢出现分化,一部分卵巢仍然和1日龄相似,另一部分卵巢中存在成熟卵;这种卵巢发育分化到羽化后11 d时仍然存在。云南江城、弥勒,广西田阳以及浙江瑞安和镇海等地的田间雌蛾,到死亡时分别有61.5%, 51.7%, 41.7%, 42.1%和35.5%卵巢发育不成熟。室内饲养第1代雌蛾中,有39.6%的个体到死亡时卵巢未发育成熟,和田间雌蛾比例相似。交配雌蛾卵巢可以是发育成熟和未成熟的,但是未成熟卵巢的比例仅为18.0%±5.0%。【结论】结果提示同一代次的田间草地贪夜蛾可能同时存在迁飞和非迁飞个体,其比例随地理位置和季节发生变化。本研究的结果在一定程度上解释了单纯依据化学农药难以防治草地贪夜蛾的原因,也为田间草地贪夜蛾的迁飞监测和绿色防控提供了一定依据。     

二点委夜蛾非典型嗅觉受体AlepOrco的基因克隆、原核表达及多克隆抗体制备

【目的】非典型嗅觉受体(olfactory receptor co-receptor, Orco)与典型嗅觉受体共同形成离子通道,在昆虫嗅觉识别中具有至关重要的作用。本研究旨在克隆和表达二点委夜蛾Athetis lepigone Orco基因,明确其分子特性,为进一步研究该基因在二点委夜蛾中的功能奠定基础。【方法】将二点委夜蛾雌雄成虫触角转录组数据建立本地数据库,通过生物信息学分析获得二点委夜蛾Orco同源基因AlepOrco;利用RT-PCR方法克隆二点委夜蛾AlepOrco基因全长,并在pGEX-6P-1/BL21(DE3)系统中进行了该基因开放阅读框(ORF)的原核表达,制备多克隆抗体,用Western blot检测抗体特异性;利用qPCR技术检测该基因在二点委夜蛾雌雄成虫不同组织(喙、触角、去除触角和喙的头、胸、腹、足和翅)中的表达谱。【结果】获得了二点委夜蛾AlepOrco的cDNA(GenBank登录号:MN583125)全长序列,开放阅读框长1 422 bp,编码473个氨基酸,序列中有7个跨膜结构区,预测等电点为8.59,分子量为53.40 kD。SDS-PAGE和Western blot分析结果表明AlepOrco能够在大肠杆菌Escherichia coli中高效表达。利用制备的多克隆抗体对二点委夜蛾AlepOrco进行Western blot检测,其能够特异识别成虫触角中AlepOrco蛋白。qPCR结果表明,AlepOrco在二点委夜蛾雌雄成虫不同组织间具有相似的表达模式,都是在触角中的相对表达量最大,在翅中的表达量最小。【结论】克隆并原核表达了二点委夜蛾非典型嗅觉受体基因AlepOrco,制备的多克隆抗体能够特异识别二点委夜蛾成虫触角中的AlepOrco。结果为深入了解二点委夜蛾AlepOrco基因的结构和功能奠定了基础。     

nC22矿物油及其与吡虫啉混用对柑橘木虱的室内毒力评价

【目的】室内评价nC22矿物油单独使用,以及与吡虫啉混用对柑橘木虱Diaphorina citri的毒力,并筛选nC22矿物油对吡虫啉防治柑橘木虱具有增效作用的混配比例,为矿物油防治柑橘木虱的应用提供科学依据。【方法】使用nC22矿物油以及阳性对照nC23和nC28矿物油,采用浸渍法和喷雾法分别检测矿物油对柑橘木虱卵和低龄若虫、高龄若虫、成虫的致死作用,以处理后第7天(卵)和第1天(若虫和成虫)的LC 50值评估毒力。将nC22矿物油与吡虫啉以不同配比混配,测定混配液对低龄若虫的毒力,使用交互测定法、共毒因子(co-toxicity factor,CTF)法和共毒系数(co-toxicity coefficient,CTC)法评价矿物油对吡虫啉的增效作用。【结果】单独使用时,nC22矿物油对卵的LC 50值低于nC23和nC28矿物油;对低龄若虫和高龄若虫的LC 50值与nC23矿物油相当,都低于nC28矿物油;对成虫的LC 50值与nC28矿物油相当,都低于nC23矿物油。与吡虫啉混用时,nC22矿物油与吡虫啉混配比例为3∶7,4∶6和7∶3时,矿物油对吡虫啉有增效作用:交互测定法中柑橘木虱低龄若虫的实际死亡率位于等效线的上方,CTF值分别为34.807,22.655和40.798,CTC值分别为187.410,183.876和222.936。3种混配液中7∶3的混配比例对吡虫啉的增效作用最强。【结论】nC22矿物油对柑橘木虱的毒力高于进口nC23矿物油及传统nC28矿物油,且以适当混配比例混用时nC22矿物油对吡虫啉具有显著增效作用,理论上可大幅减少化学杀虫剂的使用量,可进一步通过田间试验进行验证。     

Capsaicin induces apoptosis in human osteosarcoma cells through AMPK-dependent and AMPK-independent signaling pathways

Recent studies have focused on the anti-tumor activity of capsaicin. However, the potential effects of capsaicin in osteosarcoma cells and the underlying mechanisms are not fully understood. In the current study, we observed that capsaicin-induced growth inhibition and apoptosis in cultured osteosarcoma cells (U2OS and MG63), which were associated with a significant AMP-activated protein kinase (AMPK) activation. AMPK inhibition by compound C or RNA interference suppressed capsaicin-induced cytotoxicity, while AMPK activators (AICAR and A769662) promoted osteosarcoma cell death. For the mechanism study, we found that AMPK activation was required for capsaicin-induced mTORC1 (mTOR complex 1) inhibition, B cell lymphoma 2 (Bcl-2) downregulation and Bax upregulation in MG63 cells. Capsaicin administration induced p53 activation, mitochondrial translocation and Bcl-2 killer association, such effects were dependent on AMPK activation. Interestingly, we observed a significant pro-apoptotic c-Jun NH2-terminal kinases activation by capsaicin in MG63 cells, which appeared to be AMPK independent. In conclusion, capsaicin possessed strong efficacy against human osteosarcoma cells. Molecular studies revealed that capsaicin activated AMPK-dependent and AMPK-independent signalings to mediate cell apoptosis. The results of this study should have significant translational relevance in managing this deadly malignancy.     

低温对东方百合试管鳞茎解除休眠及生长的影响

以东方百合‘索邦’和‘西伯利亚’鳞片为外植体得到的一代试管小鳞茎为试材,研究0℃冷藏不同时间对试管鳞茎生理指标变化,以及试管鳞茎解除休眠和移栽后生长发育的影响。结果表明,冷藏0--28dN,随着冷藏时间的延长,试管鳞茎出苗率逐渐增加,冷藏处理28d达到最高,之后逐渐降低。冷藏期间,试管鳞茎中淀粉含量持续降低,而可溶性总糖和还原性糖含量表现出先升高后下降的趋势,冷藏处理28d的含量最高。同时,随着冷藏时间的延长,IAA和ZR含量逐渐升高,ABA含量逐渐下降,而GA。含量表现出先上升后下降的趋势,并且也在冷藏处理28dN-含量达到峰值。另外,采用隶属函数值对低温处理的试管苗栽培1年后所收获种球的数量、质量等指标进行评价,结果显示,均以低温处理28d时达到最大值。由此得出,0℃低温处理试管小鳞茎28d为解除休眠及促进生长发育的最适处理时间。     

黑龙江省野生东北虎调查管理信息系统的构建

文章以黑龙江省野生东北虎（Panthera tigris altaica）野外调查数据为基础,利用地理信息系统技术、计算机技术与野生动物资源调查管理技术,构建了黑龙江省野生东北虎调查管理信息系统。主要运用面向对象程序设计语言C#和ArcGIS Engine嵌入式组件技术以及SQL Server数据库技术,设计并构建东北虎调查管理系统,实现了对野生东北虎调查数据的图形可视化操作管理。同时,结合研究区域内的自然因素和人文因素对调查资源进行动态的空间分析,及时准确地反映出东北虎的种群数量和空间变化规律,并制作出相应的分类专题图及野外分布信息统计图表等。该管理信息系统将有助于野生东北虎种群及栖息地调查数据与资料的科学管理,对于推动我国野生东北虎就地保护和科学管理具有重要意义。     

三角鲂和长春鳊肌肉营养成分分析与品质评价

用常规方法测定、分析了三角鲂(Megalobrama tarminalis)和长春鳊(Parabramis pekinensis肌肉中营养成分组成与含量.结果显示,三角鲂肌肉蛋白质、脂肪含量分别为18.19％和3.06％,长春鳊肌肉蛋白质、脂肪含量分别为19.38％和2.89％.三角鲂和长春鳊肌肉中均检测出18种氨基酸,其中包括了8种人体必需氨基酸.三角鲂肌肉中氨基酸总量为76.27％,其中,8种人体必需氨基酸含量为32.17％,占氨基酸总量的42.18％;长春鳊肌肉中氨基酸总量为77.60％,其中,8种人体必需氨基酸含量为31.70％,占氨基酸总量的40.85％.必需氨基酸的构成比例基本符合FAO/WHO的标准.三角鲂肌肉中限制性氨基酸主要为甲硫氨酸加胱氨酸,必需氨基酸指数为63.55,4种呈味氨基酸为氨基酸总量的32.81％;长春鳊肌肉中限制性氨基酸主要为色氨酸,必需氨基酸指数为66.81,4种呈味氨基酸为氨基酸总量的33.80％.脂肪酸中二十碳五烯酸(EPA)与二十二碳六烯酸(DHA)含量均较高,三角鲂为7.96％,长春鳊为3.11％.矿物元素比值合理.以上分析表明,三角鲂和长春鳊均为营养价值、经济价值都较高的优质鱼类,相比而言,三角鲂肌肉脂肪、脂肪酸含量和质量更优,而长春鳊肌肉在蛋白质、氨基酸组成与含量方面更优.     

铅锌尾矿中耐重金属镉的丝状真菌的分离鉴定

【目的】旨在从重金属污染地分离出耐重金属镉真菌, 获得耐受重金属镉污染的高效菌株, 为重金属污染微生物修复提供菌种资源。【方法】利用稀释平板涂布法, 采用4种培养基对粤东北梅州市梅县铅锌尾矿废弃地9个样品进行分离, 并结合形态学和ITS rDNA基因序列分析, 鉴定分离到的耐镉真菌, 最后对分离到的耐镉真菌进行最小抑制浓度 (MIC) 检测。【结果】从粤东北梅州市梅县铅锌尾矿废弃地分离出72株丝状真菌, 经形态学和分子技术鉴定, 它们主要属于曲霉属(Aspergillus)、青霉属(Penicillium)、枝孢属(Cladosporium)、油瓶霉属(Lecythophora)、拟青霉属(Paecilomyces)、镰刀孢属(Fusarium)等。MIC检测发现有4株丝状真菌耐镉浓度较高, Paecilomyces lilacinus (Thom) Samson (6?20 p), Penicillium pinophilum Hedgcock (6?16 p), Penicillium rolfsii Thom (6?16 m) 和Fusarium oxysporum Schlecht. (8?11 p) 分别为200、40、25和15 mmol/L。【结论】从粤东北梅州市梅县铅锌尾矿废弃地分离到的72株丝状真菌, 不同程度耐受重金属镉, 在重金属污染的治理中有可能发挥作用。本研究为镉污染环境的微生物修复提供了重要菌株。