黑头酸臭蚁微卫星标记的分离与开发(英文)

【目的】本研究旨在分离黑头酸臭蚁Tapinoma melanocephalum基因组微卫星标记,确定这些微卫星位点的多态性。【方法】使用454 GS-FLX焦磷酸测序技术开发来自中国华南陆地和岛屿的11个黑头酸臭蚁地理种群基因组微卫星位点。从随机设计的100对微卫星引物中筛选出10对引物,用于确定黑头酸臭蚁4个地理种群［东澳岛(DAD)、荷包岛(HBD)、梅州(MZ)和山咀(SJ)］10个微卫星位点的多态性,分析种群遗传多样性和种群分化。【结果】从11个黑头酸臭蚁地理种群基因组中成功开发和分离10对微卫星引物。在DAD, HBD, MZ和SJ 4个地理种群中,10个微卫星位点中7个有高多态性,这10个位点均显著偏离Hardy-Weinberg平衡;每个位点的等位基因数量(A)是3.50~9.00个,每个地理种群每个位点等位基因丰富度(A_R)在1.992~12.938之间。岛屿地理种群(DAD和HBD)的AR和预期杂合度(H_E)与大陆地理种群(MZ和SJ)的相比差异不显著。4个地理种群均显示高水平遗传分化(F_ST=0.15969);HBD和MZ种群与其他配对地理种群相比,遗传分化较高(F_ST=0.185),基因流较低,说明这两个种群基因流被限制。此外,遗传变异来自种群内个体之间。【结论】筛选新的微卫星位点能够为研究黑头酸臭蚁种群结构和繁殖结构提供有效工具,以深入了解其传播机制。     

长白山林线过渡带树岛土壤微生物群落结构和生态功能

林线过渡带是指从郁闭森林上限到树种分布上限之间的区域,过渡带内生物多样性丰富,生态系统结构、功能和生态过程在很小的海拔梯度内发生剧烈变化,因此对全球气候变化和人类活动极为敏感。树岛是在林线过渡带内出现的斑块状或条带形不连续分布的树木集群,树岛内生存的树木通常能达到与较低海拔郁闭森林同样的高度和胸径,因此揭示树岛这一特殊生境的生态特征及其形成机制,对于预测未来气候变化下林线动态具有重要意义。以长白山岳桦林线过渡带一大型树岛作为研究对象,测定了土壤理化性质和土壤酶活性,采用宏基因组测序技术分析了微生物群落结构组成和功能基因丰度,通过与同海拔的开阔区生境进行对比,揭示了树岛这一特殊生境的土壤微生物群落结构特征和潜在生态功能,从土壤养分和土壤微生物学角度,阐明树岛形成的可能驱动机制。结果表明,树岛土壤的含水量、总碳、总氮和微生物生物量显著高于同海拔开阔区（P<0.05）,与微生物r-策略相关的生理生化和遗传学指标,包括纤维素酶活性、放线菌相对丰度、与转录、防御、控制细胞周期相关的基因丰度、小分子碳降解基因丰度,均高于开阔区（P<0.05）。相反的,与微生物K-策略相关的指标,包括酸杆菌相对丰度、大分子碳降解基因相对丰度低于开阔区。揭示了树岛土壤微生物学特征,并从土壤微生物组学角度探讨了树岛形成的潜在机制,认为树岛内土壤养分增加并导致微生物群落r-策略倾向,这种变化反过来也可能促进树岛进一步扩大,进而影响林线动态。     

基于高通量测序分析西藏沙棘根瘤内生菌的多样性

根瘤是微生物侵染植物根部并与之形成的共生结构,这些微生物都可被称为植物内生菌。豆科植物根瘤中的内生菌常常又被称为根瘤菌,而侵染非豆科植物形成根瘤的主要是放线菌弗兰克氏菌,这些非豆科植物又被称为放线菌结瘤植物。西藏沙棘是一种典型的放线菌结瘤植物,由于其分布生境的特殊性,对其根瘤内生菌的研究具有重要的生态意义。对于西藏沙棘根瘤内生菌的研究,培养方法因难以模拟自然条件而不易获得纯培养,高通量测序技术对其多样性的研究提供了便利。因此,本研究以生长在甘肃省天祝县金强河河滩地的西藏沙棘根瘤为材料,采用16S rRNA基因扩增子高通量测序方法,结合OTU分析,对西藏沙棘根瘤内生菌的多样性进行探讨。实验结果表明,西藏沙棘根瘤内生菌具有丰富的多样性,根瘤内的优势属为共生固氮的弗兰克氏菌属（Frankia）,其相对丰度为47.63%,共检测到7个弗兰克氏菌属的OTUs;根瘤内除弗兰克氏菌外,还存在大量的非弗兰克氏菌,共检测到1523个OTUs,隶属于22个门、33个纲、69个目、113个科和202个属,相对丰度排名前9的属中有25个非弗兰克氏菌属的OTUs。该研究也表明,西藏沙棘根瘤内生菌具有丰富的多样性,西藏沙棘根瘤中不仅存在着可共生固氮的弗兰克氏菌,并且还分布着非弗兰克氏菌;在同一根瘤样品中,弗兰克氏菌属还具有不同的物种。本研究不仅拓展了西藏沙棘根瘤内生菌多样性的研究方法,还为同一寄主植物中弗兰克氏菌多样性的研究提供了分析思路。     

重组大肠杆菌全细胞催化L-苏氨酸合成2,5-二甲基吡嗪

2,5-二甲基吡嗪 (2,5-dimethylpyrazine,2,5-DMP) 在食品香料与医药方面具有重要的经济价值,工业上普遍采用环境不友好且反应条件苛刻的化学合成法来生产。文中结合代谢工程和辅因子工程策略设计高效催化L-苏氨酸合成2,5-DMP的全细胞催化剂,实现微生物转化法合成2,5-DMP。本研究首先分析了不同微生物来源的苏氨酸脱氢酶 (Threonine dehydrogenase,TDH) 对2,5-DMP合成的影响,发现来源于大肠杆菌Escherichia coli中EcTDH具有最佳的催化能力,2,5-DMP产量达到 (438.3±23.7) mg/L。随后结合辅因子工程,通过引入乳脂链球菌Lactococcus cremoris中NADH氧化酶 (NADH oxidase,LcNoxE) 并优化其表达方式发现通过融合表达EcTDH和LcNoxE可平衡胞内NADH/NAD+水平,维持较高细胞存活率,进一步提高2,5-DMP产量。最后,通过阻断合成2,5-DMP的支路代谢途径,可以显著减少副产物积累,增加2,5-DMP产量,同时提高L-苏氨酸转化率。最终获得的重组菌EcΔkΔAΔBΔA/TDHEcNoxELc-PSstT在含有5 g/L L-苏氨酸的转化体系中于37 ℃、200 r/min孵化24 h,可积累 (1 095.7±81.3) mg/L的2,5-DMP,L-苏氨酸转化率达到76%,产物得率为0.288 g/(g L-苏氨酸)。因此,文中构建的重组菌可以实现高效催化L-苏氨酸合成2,5-DMP,具有一定的工业应用潜力。     

抗菌肽HBβ-C在全雄和杂交黄颡鱼对多子小瓜虫抗性差异中的作用

为研究全雄黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)、瓦式黄颡鱼(Pelteobagrus vachelli)和杂交黄颡鱼(黄颡鱼P. fulvidraco♀×瓦氏黄颡鱼P. vachelli♂)对多子小瓜虫(Ichthyophthirius multifiliis)的抗性差异, 通过生物信息学分析黄颡鱼皮肤黏液蛋白质组, 发现其血红蛋白源抗菌肽(HBβ-C)位于血红蛋白β链HBβ的碳端, 共33个氨基酸。利用化学合成的不同浓度的HBβ-C肽段进行体外抗虫实验, 研究发现其能有效杀死滋养体、包囊体和掠食体阶段的多子小瓜虫, 其中15 μg/mL的HBβ-C能在3min内杀死所有滋养体。基因表达量分析显示, 在杂交黄颡鱼的鳃和皮肤组织中, HBβ的mRNA表达量高于全雄黄颡鱼; 但在应对小瓜虫感染的过程中, 全雄黄颡鱼的HBβ mRNA转录水平快速提升, 其表达水平和上升倍率显著高于杂交黄颡鱼。蛋白表达量分析显示, HBβ在全雄黄颡鱼鳃组织中的蛋白表达量明显高于杂交黄颡鱼。免疫荧光定位结果显示, 抗菌肽HBβ-C特异地在红细胞中表达, 可以分泌并附着在滋养体上。综上所述, 相对于杂交黄颡鱼, 全雄黄颡鱼中HBβ具有更高的翻译效率, 可以更高效地应对多子小瓜虫的感染。     

1株人乳头瘤病毒6型山东地方株的全基因组序列分析

人乳头瘤病毒6型(Human papillomavirus type 6,HPV6)是引起生殖器疣与复发性喉乳头瘤的主要病原体之一.为明确2019年济南市1例尖锐湿疣患者的病毒基因组序列特征,本研究提取其尖锐湿疣组织标本总DNA,分两段进行HPV6全基因组PCR扩增和步移法Sanger测序,将拼接后的序列与全球36条不同来源的HPV6全基因组序列进行对比分析.结果 显示,1013/19/JN/CHN/HPV6株(以下简称1013/HPV6)基因组全长8031bp,属于变异谱系B1,与全球不同地区HPV6分离株序列的同源性为98.4％～99.9％.1013/HPV6株与B1亚谱系参考株AF092932全基因组序列相比具有19个核苷酸变异位点,分布在7个开放阅读框架(Open Reading Frames,ORFs)和非编码区内.本研究首次分析了分离自中国大陆的HPV6全基因序列特征,研究结果为HPV分子进化的进一步研究和分型诊断试剂的优化提供了数据.     

中国东北地区人乳头瘤病毒16型全基因组克隆及HPV16.HaCaT重组细胞模型的构建及初步鉴定

为构建含东北地区人乳头瘤病毒16型(HPV16)全基因组的HPV16.HaCaT细胞模型,收集中国东北地区HPV16单一感染患者宫颈脱落细胞,提取DNA,将HPV16全基因组分成4个区段,通过4对特异性引物对HPV16全基因组进行分段扩增,测序后进行序列拼接及核酸序列分析,克隆HPV16全基因组序列;通过细胞转染,构建含HPV16全基因组的HPV16.HaCaT重组细胞模型;利用聚合酶链式反应(PCR)和细胞免疫荧光法检测重组细胞内HPV16早期基因的表达.成功克隆出中国东北地区HPV16全基因组序列(GenBank登录号:MW320358);构建了东北地区HPV16全基因组的重组质粒及HPV16.HaCaT重组细胞模型;证明了 HPV16早期基因E1-E4、E5、E6和E7在重组细胞模型内均有表达,从而获得中国东北地区HPV16全基因组序列及含有HPV16全基因组的HPV16.HaCaT重组细胞模型.     

定量稳定性同位素探针技术及其在微生物生态学研究中的应用

定量稳定性同位素探针技术(qSIP)是将生态系统中微生物分类性状与代谢功能联系起来的有效工具,能够定量测定特定环境中单个微生物类群暴露于同位素示踪剂后微生物代谢活动或生长速率。qSIP技术采用定量PCR与高通量测序技术并结合稳定同位素探针技术(SIP),通过向环境样品添加标记底物进行培养,提取微生物生物标记物,利用超高速等密度梯度离心将被同位素标记的重链核酸与未被标记的轻链核酸进行分离,并对所有组分微生物类群进行绝对定量和测序分析,基于GC含量和未标记处理DNA密度曲线量化参与吸收转化的DNA同位素丰度。本文重点阐述qSIP的技术原理、数据分析流程及其在微生物生态学研究中的应用进展,并对该技术存在的问题进行了分析和展望。     

杂交兰花色花香生物合成途径的转录组分析

该研究以杂交兰(Cymbidium hybrid)不同花色花香品种‘玉凤’(K18,黄色)和‘福韵丹霞’(K24,紫红色)为材料,采用RNA-Seq技术获得杂交兰不同花期的花朵转录组数据,分析杂交兰不同时期花色/花香相关基因的表达变化,探讨杂交兰花色花香形成的分子机理,为杂交的定向改良和新品种选育提供依据。结果表明:(1)K18和K24分别获得11914和6793个差异表达基因;KEGG注释显示,有58个差异基因与花色花香合成相关;进一步分析发现,类黄酮是K18和K24的主要花色素,其合成基因在小花蕾期显著上调,其中K18通过查尔酮异构酶基因(CHI)、类黄酮-3′,5′羟化酶基因(F3′5′H)和黄酮醇合酶基因(FLS)途径生成黄酮醇,K24则通过花青素合成酶基因(ANS)途径生成花青素。(2)qRT-PCR验证表明,萜类骨架基因羟甲基戊二酰辅酶基因(HMGS)、羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因(HMGR2)和甲羟戊酸-5-焦磷酸合酶基因(MVD)等的表达量均在K18盛花期最高,同时6个下游的萜烯合酶(TPS)基因在K18中表达量比K24上调100倍以上。(3)定量分析表明,K24、K18中的花色素苷总含量分别为608.74、122.28μg·g-1,K18花色苷含量仅为K24的20%;K24花中色素物质主要成分为矢车菊素苷,使其花色呈红色;K18中飞燕草素苷含量相对较高(花色为黄色)。研究推测,ANS基因的较高表达可能是K24花瓣中花色苷含量高于K18的原因之一,K18通过CHI、F3′5′H、FLS途径积累了大量黄酮醇而不是花青素,从而影响了花朵颜色的决定。     

江西省2010年柯萨奇病毒A组24型变异株的全基因组序列分析

急性出血性结膜炎(Acute hemorrhagic conjunctivitis,AHC)是目前人类最常见的眼病之一,柯萨奇病毒A组24型变异株(Coxsackievirus A24 variant,CV-A24v)是近年来报道引起该病的主要病原体。本研究选取10株来自江西省2010年AHC暴发疫情的CV-A24v,采用特异性引物扩增并测定其全基因组序列。对该10条CV-A24v的全基因组序列进行系统发育分析以及重组分析,计算本研究测定的江西10条以及GenBank中所有22条CV-A24v的全基因组序列的氨基酸置换熵值,并预测其正向选择位点。结果表明,在江西10条CV-A24v基因组序列中未检测到重组。基于全基因组序列构建的最大似然树表明江西10株CV-A24v属于GIV基因型,且分处于两条传播链。对上述32条CV-A24v序列的氨基酸置换熵值计算,共得到25个易突变位点(熵值>0.6),易突变概率最高的区段为2A区。基于Datamonkey中FUBAR和FEL模型分析,发现位于结构蛋白VP2区的234位氨基酸为两种模型共同获得的CV-A24v的正向选择位点。本研究分析了江西10株CV-A24v的全基因组序列特征,为CV-A24v引起的AHC防控工作提供了基础资料。