亚致死剂量吡虫啉胁迫对意大利蜜蜂工蜂嗅觉学习行为的影响及其脑部转录组分析

【目的】分析吡虫啉处理对意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica嗅觉学习行为及脑部基因转录的影响,为新烟碱类杀虫剂对蜜蜂的负面影响提供依据。【方法】实验室条件下一次性饲喂意大利蜜蜂成年工蜂含有4 ng吡虫啉的50%蔗糖溶液,以饲喂不含吡虫啉的50%蔗糖溶液为对照,通过伸吻反应(proboscis extension response, PER)行为实验测定其对意大利蜜蜂成年工蜂嗅觉学习行为的影响;收集上述测试的意大利蜜蜂工蜂脑部提取RNA,进行RNA-Seq测序和生物信息学分析,利用实时荧光定量PCR挑选6个差异表达基因(DEGs)检测其在脑部的表达量以验证RNA-Seq测序结果。【结果】一次性饲喂意大利蜜蜂成年工蜂含4 ng吡虫啉的50%蔗糖溶液后,意大利蜜蜂的嗅觉学习能力与对照组(饲喂50%蔗糖溶液)相比显著降低。RNA-Seq测序结果显示饲喂意大利蜜蜂含4 ng吡虫啉蔗糖溶液后,处理组与对照组之间共有123个DEGs［校正后的P值(padj)<0.05)］,包括82个下调DEGs和41个上调DEGs。GO聚类分析发现下调DEGs主要富集在S-腺苷甲硫氨酸依赖性甲基转移酶活性、酸性磷酸酶活性、氧化还原酶活性、蛋白质异二聚化活性等,上调DEGs主要富集在跨膜受体活性、分子传感器活性、神经学系统过程等功能条目。KEGG富集分析显示下调DEGs主要富集在核糖体和溶酶体等细胞器、碳代谢和色氨酸代谢等代谢通路及Toll和Imd信号通路,上调DEGs未富集在KEGG代谢通路。荧光定量PCR结果显示测试的6个DEGs相对表达量变化趋势与RNA-Seq测序结果FPKM(fragments per kilobase million)值变化趋势一致,证明RNA-Seq测序结果可靠。【结论】亚致死剂量吡虫啉胁迫意大利蜜蜂成年工蜂显著降低意大利蜜蜂的嗅觉学习能力,影响意大利蜜蜂脑部免疫解毒等相关基因的表达和酶活性及氧化还原等生物代谢过程;亚致死剂量吡虫啉短时胁迫会刺激意大利蜜蜂的嗅觉感觉过程及神经信号传导过程。     

舟山海域大中型浮游动物群落时空变化及受控要素

为更好地保护舟山海域的渔业资源和生态环境,了解舟山海域浮游动物组成的时空变化,于2014年到2017年对舟山海域33个站位开展4个季节的生态综合调查,结果表明:4个航次共鉴定出浮游动物成体88种和浮游幼体19类,优势种共12种,浮游动物的优势种更替和群落特征季节变化明显,春夏、夏秋、秋冬、冬春相邻季节优势种更替率分别为75%、80%、100%和60%;平均生物量为夏季(176.34 mg/m³)>春季(120.20 mg/m³)和秋季(86.28 mg/m³)>冬季(7.21 mg/m³);平均丰度为夏季(143.97个/m³)>春季(86.30个/m³)>秋季(21.38个/m³)和冬季(26.86个/m³);平均多样性指数:夏季(3.03)>秋季(2.82)>春季(2.05)>冬季(1.71)。舟山海域浮游动物群落具有明显的季节和区域差异,温度、盐度、Chl a和营养盐是影响舟山浮游动物群落时空变化的主要环境因素,其中春季浮游动物群落空间分布主要受盐度的影响,夏季主要受温度、盐度和Chl a的影响,秋季主要受Chl a的影响,冬季主要受悬浮物和溶解氧的影响,而营养盐对每个季节的浮游动物群落分布都有一定的影响。     

子宫内膜癌中的lncRNA-miRNA-mRNA ceRNA网络的整合分析

子宫内膜癌(uterine corpus endometrial carcinoma, UCEC)是危害女性健康的癌症之一,但其发生发展机制尚不完全清楚。基因的异常表达在细胞癌变过程中发挥着重要的作用。本研究利用生物信息学方法对UCEC中异常表达的基因进行网络调控分析,为UCEC的机制研究及预后治疗提供理论依据。首先,利用"limma"包筛选得到差异表达的RNA分子;接着,利用R软件中的"GDCRNATools"包构建lncRNA-miRNA-mRNAceRNA网络;最后,利用DAVID(TheDatabasefor Annotation,Visualization and Integrated Discovery)、R软件中的"survival"包、MCODE(Molecular COmplex Detection)插件、StarBase数据库等对ceRNA网络中的RNA分子进行综合分析。结果显示,在UCEC中,我们鉴定了1 319个mRNA、68个lncRNA及100个miRNA为差异表达的RNA分子。同时,利用这些UCEC中的差异表达RNA分子,成功构建了ceRNA网络,结果表明,HCG11、LINC00958、LINC00667、MAGI2-AS3和AC093010.3可能具有ceRNA的功能。通过进一步对该网络成员的分析,结果发现,该网络中的mRNA分子聚集于内皮细胞增殖、细胞骨架和锌离子结合负调控等生物学过程中。生存分析显示,hsa-miR-449a、LINC00958、PKIA和DPYSL2等19个差异表达的RNA分子与UCEC患者预后显著相关。最后,利用MCODE插件对ceRNA网络进行筛选,共获得一个子网络,其成员分别是LINC00667、hsa-miR-449a、hsa-miR-34a-5p和RECK。该研究结果提示,在UCEC的发生发展中存在lncRNA、miRNA和mRNA的差异表达,并且这些RNA分子之间存在ceRNA网络模式的调控,其中一些关键分子与患者的预后相关,这将为进一步研究与理解UCEC的发病机制及预后提供理论依据。     

基于转录组的池蝶蚌系统发育及其遗传分析

池蝶蚌(Hyriopsis schlegelii)和三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)的亲缘关系一直存在争议, 为了更深入地对淡水珠蚌进行系统发育分析, 研究对池蝶蚌及其3个近缘物种三角帆蚌、褶纹冠蚌(Cristaria plicata)和背角无齿蚌(Anodonta woodiana)的转录组进行了比较分析。对它们共有单拷贝同源基因进行多序列联配后计算这4种淡水珠蚌之间的遗传距离, 结果表明池蝶蚌和三角帆蚌的遗传距离只有0.00746(小于1%), 而其他淡水珠蚌之间的遗传距离几乎是它的10倍(平均大于6%)。系统发育分析表明, 小方蚌亚科与无齿蚌亚科大约在5144万年前发生分歧, 而池蝶蚌和三角帆蚌发生分化的时间大约在424万年前。进一步的遗传差异分析鉴定了池蝶蚌转录组中的特有基因, 其中KEGG 通路富集的结果表明这些基因主要富集在免疫细胞膜分子和蛋白消化吸收等通路上。同时, GO注释结果表明有很多特有基因与池蝶蚌的优良性状相关, 如与发育相关的生长发育、系统发育和动物器官发育等生物学过程, 及与免疫相关的免疫系统过程、抗原处理和呈递等生物学过程。以上结果表明, 池蝶蚌和三角帆蚌具有更近的亲缘关系, 它们可能是同一物种的不同亚种或不同种群, 这对淡水珠蚌种质资源的保护和遗传育种具有重要参考意义。此外, 相比于三角帆蚌, 池蝶蚌可能具有一些与生长发育及免疫相关的特有基因, 这为探究相关的分子机制提供了线索。     

四种鲤科鱼类对捕食胁迫行为响应的种间比较

为了比较早期捕食胁迫经历和当前环境中存在的捕食者对鱼类行为的影响, 并考查这些影响是否存在种间差异, 研究分别考查了测定环境(有、无捕食者存在)对有、无捕食胁迫经历的鳊(Parabramis pekinensis)、草鱼(Ctenopharyngodon idellus)、鲫(Carassius auratus)和中华倒刺鲃(Spinibarbus sinensis)等4种鲤科鱼类探索性、活跃性和勇敢性的影响。结果发现: 早期捕食胁迫经历与当前环境条件对鱼类行为产生截然不同的影响, 且存在较大的种间差异。无捕食胁迫经历的鳊、草鱼和中华倒刺鲃均会对陌生的捕食者乌鳢(Channa argus)做出行为响应, 提示这3种鱼可能对陌生捕食者具有一定的识别能力, 但这种识别与猎物鱼通过捕食胁迫经历获得的识别仍具有一定差距; 具有捕食胁迫经历的鳊和中华倒刺鲃在空白环境中未表现出反捕食行为, 可能是节约能量的一种策略。总体而言, 草鱼对捕食胁迫经历和测定环境处理反应更为敏感, 而中华倒刺鲃的反应则相对保守。但当周围环境中存在捕食者时, 4种鲤科鱼类均会通过维持较高运动状态的方式来应对捕食者。维持这种应激状态可能对猎物鱼保持与捕食者的距离, 并随时保持警惕较为关键。     

吸水和干燥条件下发菜核糖体代谢差异表达基因分析

为解析发菜吸水和干燥条件下的基因差异表达规律以及发菜适应“干 湿”水分节律调控机制,该研究以充分吸水发菜藻体为对照组,干燥状态下的发菜藻体为处理组,采用高通量Illumina HiSeq PE150测序平台结合生物信息学分析方法对发菜吸水和干燥条件下的差异表达基因进行分析。结果显示：(1)发菜吸水和干燥条件下共鉴定到差异表达基因3 383个,其中显著上调和显著下调表达的基因数分别为1 767个和1 616个。(2)GO功能富集分析发现,在吸水和干燥条件下发菜差异表达基因主要富集在蛋白质合成与代谢等相关途径中;KEGG显著性富集分析发现,吸水和干燥条件下发菜有46个差异表达基因被显著富集到核糖体代谢途径,且均为显著上调表达,这些基因可能参与发菜对干旱胁迫的响应。(3)随机挑选6个被显著富集到核糖体代谢途径的基因进行qRT PCR分析发现,其基因相对表达量与转录组测序结果一致。研究表明,发菜在干燥条件下可能通过激活核糖体代谢特定基因表达帮助抗旱相关的蛋白质的合成和正确折叠、并参与渗透调节等重要生理活动进而调控其适应干燥环境条件。     

应用iTRAQ技术分析串子花型滩羊初生期与二毛期的差异蛋白

为了解二毛期时串子花型滩羊羊毛弯曲形成机理,本试验采用iTRAQ技术及LC-MS/MS的研究方法,对初生期和二毛期串子花型滩羊的皮肤样品进行蛋白质鉴定和筛选,并运用Proteome Discoverer 1.4软件进行定量分析,结合数据库搜索,鉴定出具有显著表达差异的蛋白,同时应用生物学技术对其进行GO和KEGG Pathway分析.结果显示初生期与二毛期裘皮共检出2 599个蛋白,其中初生期65个差异蛋白高表达,二毛期有122个差异蛋白高表达.对表达差异的蛋白进行分析,发现HSPA4L蛋白可能对滩羊串子花型裘皮二毛期毛发的弯曲程度有一定的作用.ApoA1可能在滩羊串子花型裘皮二毛期毛囊的发育以及羊毛的弯曲形成中起到重要作用.TGF-β1因子可能与滩羊串子花型裘皮二毛期毛囊及毛干的快速发育相关.研究发现滩羊串子花型裘皮在不同时期蛋白水平上的差异,为选育优良的滩羊串子花型二毛裘皮提供研究基础.     

氨基酸影响尖孢镰孢菌古巴专化型厚垣孢子的形成

香蕉枯萎病是由尖孢镰孢菌古巴专化型Fusarium oxysporum f. sp. cubense（Foc）侵染引起的一种土传真菌病害,已严重威胁香蕉产业的健康发展。该病菌产生的厚垣孢子可在土壤中存活多年,是香蕉枯萎病的初侵染源。本研究通过氨基酸添加试验,证明添加甘氨酸可抑制厚垣孢子的形成;通过对该病菌厚垣孢子形成前期、初期、中期和后期的转录组分析,发现氨基酸合成通路中有93个基因的表达水平在厚垣孢子形成过程中发生了显著变化;In silico 分析表明其中10个基因参与调控真菌的氨基酸合成,11个基因参与调控真菌种的生长发育和产孢,19个基因参与调控真菌种的致病性和毒素产生。由此推测,氨基酸合成通路不仅与尖孢镰孢菌古巴专化型厚垣孢子的形成相关,其有可能参与调控该病菌的致病性。     

基于GEO数据库的肝癌相关基因的筛选及验证

肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)是中国高发的恶性肿瘤之一,识别肝细胞癌发生发展相关基因,对于深入研究肝癌发病机制和开发诊疗靶点均具有重要意义.本研究利用GEO2R工具从基因表达汇编数据库(Gene Expression Omnibus Database,GEO)筛选5个数据集中共有的差异表达基因作为潜在的肝癌相关基因.利用Metascape网站,对差异表达基因进行功能富集及信号通路分析.结合GEPIA(Gene Expres-sion Profiling Interaction Analysis)网站筛选具有临床意义的基因.利用荧光定量PCR技术验证与肝癌预后相关的差异表达基因,候选肝癌相关基因,为后续的深入研究奠定扎实的基础.结果显示,从5个数据集中共发现94个共有的差异表达基因.文献检索后发现24个基因与肝癌发生发展的关系少见文献报道,属于肝癌中未知功能基因.利用GEPIA分析癌症基因组图谱(the cancer genome atlas,TCGA)中数据后发现,GINS1在肝癌组织中高表达,与肝癌患者生存期呈负相关;CFHR4和DNASE1L3在肝癌组织中显著低表达,与肝癌患者生存期呈正相关.荧光定量PCR技术证实GINS1在81.3％的肝癌组织中呈现高表达,CFHR4和DNAS-E1L3分别在71.9％和93.8％肝癌组织中低表达.因此,本研究发现GINS1、CFHR4和DNASE 1L3在肝癌组织中显著差异表达,与肝癌患者的预后密切相关,可能作为潜在的判断肝癌患者预后的分子标志物和研发肝癌治疗的潜在靶标.     

生物信息学分析筛选结直肠癌靶基因及评估预后价值

为寻找与结直肠癌发展和预后相关的潜在关键基因及信号通路。从美国国立信息中心NCBI的GEO数据库获得结直肠癌基因表达数据集GSE106582,通过PCA对样本进行分组,利用GEO2R进行综合分析,筛选结直肠癌与癌旁对照组的差异表达基因;通过DAVID在线工具对差异表达基因进行GO本体分析和KEGG通路富集分析,初步分析差异表达基因的生物学作用;基于STRING数据库对差异表达基因进行蛋白质相互作用网络分析,利用Cytoscape软件进行可视化并筛选关键基因;用生存分析和ROC曲线诊断对关键基因进行鉴定并通过数据集GSE21510进行验证。共鉴定出199个差异表达基因,其中53个为上调基因,146个为下调基因;上调的差异表达基因主要富集在与胶原蛋白分解代谢过程、细胞外基质分解、细胞外基质受体相互作用和PI3K/AKT信号通路等生物学过程;下调的差异表达基因主要富集在碳酸氢盐运输、一碳代谢过程、矿物质吸收、药物代谢-细胞色素P450和氮代谢通路等生物学过程;MCODE分析、生存分析和ROC诊断共发现3个基因分别为BGN、COL1A2和TIMP1可能与结直肠癌的发生发展有关,它们在肿瘤组织中的异常高表达与患者较差的生存期呈正相关,GSE21510的验证结果与GSE106582的分析结果相同。本研究采用生物信息学方法对CRC基因芯片数据进行挖掘,从基因水平探讨CRC潜在的发病机制、肿瘤标志物的及患者预后分子的筛选,以及可能的药物治疗靶点提供了一定的参考价值和理论基础。