基于生态调控的小麦害虫综合治理研究进展

中国是小麦种植面积最大的国家。近年来,受全球气候变化、农业产业结构调整等因素的影响,小麦虫害问题趋于严重。而目前化学农药是小麦害虫防治的主要手段,过度依赖化学农药带来了环境污染、害虫抗性等一系列问题。针对这些问题,我国科学家在阐明小麦害虫区域性灾变规律和机理的基础上,发展了小麦害虫生态调控技术,并构建了基于农田景观设计的生态调控工程。本文综述了我国小麦害虫治理的新进展,并基于国际上小麦害虫治理的发展趋势,展望了我国小麦害虫治理的未来发展方向。     

昆虫肠道微生物的研究进展和应用前景

昆虫肠道的独特结构和理化性质为多种多样的微生物定殖提供了特殊环境,肠道微生物的群落组成与宿主昆虫的生长发育、代谢繁殖等生命活动密切相关。种类丰富多样、生态位分布广泛的昆虫体内含有大量特化的肠道微生物群落,经过长期协同进化形成的共生关系具有多方面无可替代的优势。这种相对稳定的共生关系对昆虫整个生命周期具有极其重要的作用,肠道微生物不仅为宿主提供重要的营养物质、协助消化食物、提高宿主防御和解毒能力,还影响宿主昆虫的寿命、发育周期以及交配与繁殖能力等。同时,昆虫肠道微生物在农业、生态、医药以及能源环保等多个学科领域也显示出了巨大的应用前景。本文就昆虫肠道微生物群落的多样性、功能和影响肠道微生物生存因素,以及应用前景等方面进行综述,讨论了昆虫肠道微生物的最新研究进展。     

miRNA参与植物胚和胚乳发育调控的研究进展

籽粒性状是构成产量的重要基础,是粮食产量的最终体现,也是育种最复杂的性状之一。籽粒主要由胚和胚乳组成,胚乳是积累和贮藏营养物质的场所,主要为胚的萌发和生长提供营养。胚乳细胞的发育、增殖和充实情况决定了籽粒的重量和品质。籽粒发育是一个非常复杂的生物过程,涉及许多基因的时空表达以及转录水平和转录后水平的调控。微小RNA（microRNAs,miRNAs）是一类内源性的非编码小RNA（21～24 nt）,可通过靶向降解和翻译抑制在转录后水平调控植物基因表达。miRNA及其靶基因组成精密的调控网络参与籽粒的发育。基于此,概述了植物miRNAs的生成及作用机制,综述了miRNAs在植物胚和胚乳发育中的调控功能研究进展,以期为进一步鉴定与玉米籽粒发育相关的miRNAs并解析其调控功能提供更好的研究方向。     

甘草抗动脉粥样硬化机制的网络药理学研究

利用网络药理学方法探讨甘草在抗动脉粥样硬化中的分子机制。本研究利用中医药系统药理学数据库和分析平台(traditional Chinese medicine systems pharmacology database and analysis platform,TCMSP)分析甘草中的有效活性成分,并获得有效成分的作用靶点。通过Cytoscape软件构建可视化靶点互相作用网络,对网络中的关键靶点进行基因本体(GO)富集分析和KEGG通路富集分析。结果显示甘草中40种有效活性成分的预测靶点共97个,47个靶点与动脉粥样硬化(AS)相关,其中18个是血管保护药物和脂质修饰药物的作用靶点,表明甘草可作为调控AS发展的药物。基于97个预测靶点的GO富集分析,发现甘草可参与多种生物学过程,尤其是应对外源性刺激,以及参与细胞凋亡等过程。通过构建甘草靶点与AS疾病靶点相互作用网络(PPI),确定了AKT1、MAPK3、MAPK1、JUN和CASP3等关键靶点,并对关键靶点进行KEGG富集分析,结果表明甘草主要影响调控细胞增殖、生存以及凋亡的细胞信号转导相关通路,并激活先天免疫相关信号通路,调节炎性细胞因子释放,从而发挥抗动脉粥样硬化作用。甘草具有多成分、多靶点、多途径的作用特点,主要通过PI3K-AKT信号途径、MAPK信号途径、NOD样受体信号通路调控细胞增殖和凋亡,同时发挥免疫调控作用,从而影响动脉粥样硬化的发展,由此可见,甘草可作为动脉粥样硬化疾病治疗的候选中草药。     

马铃薯甲虫结节性硬化复合物基因LdTSC1和LdTSC2基因的克隆及功能分析

【目的】通过RNAi技术明确马铃薯甲虫TOR上游的关键信号集成节点及类胰岛素信号通道下游基因结节性硬化复合物TSC1和TSC2的功能。旨在为探明马铃薯甲虫类胰岛素信号转导提供更多理论支持。【方法】在NCBI(美国国家生物技术信息中心)获取马铃薯甲虫LdTSC1/2序列,分别利用多重序列比对和系统发育分析确定该基因的完整性和系统发育关系;采用喂食幼虫dsRNA的方法,观察该基因的调低对马铃薯甲虫幼虫生长发育、糖脂代谢的影响。【结果】克隆得到马铃薯甲虫TSC1编码蛋白的氨基酸序列与鞘翅目白蜡窄吉丁直系同源蛋白的氨基酸序列的自展一致度为100%,聚为一支;TSC2编码蛋白的氨基酸序列与鞘翅目白蜡窄吉丁和赤拟谷盗的同源蛋白氨基酸序列的自展一致度为100%,聚为一支。通过分别喂食2龄幼虫LdTSC1/2的dsRNA能有效降低靶标基因的表达量,幼虫出现体重减轻,化蛹率和羽化率显著下降,葡萄糖的吸收转化效率降低,海藻糖含量升高和甘油三酯均减少。【结论】下调2龄幼虫LdTSC1/2的表达量,导致试虫出现抑制了糖脂代谢、脂肪体减少、体重减轻以及发育延迟;结果表明LdTSC1/2调控了马铃薯甲虫幼虫的糖脂代谢过程,显著影响幼虫化蛹和蜕皮过程。     

蕨类植物叶绿体rps12基因的分子进化研究

以68种蕨类植物和2种石松类植物的rps12基因为对象,在系统发育背景下,结合最大似然法,使用HyPhy和PAML软件对该基因进行进化速率和适应性进化研究。结果显示:位于IR区的外显子2~3,其替换率明显降低,rps12基因编码序列的替换率也随之降低,且rps12基因密码子第3位的GC含量明显升高;在蕨类植物的进化过程中,3′-rps12更倾向定位于IR区,以保持较低的替换率;rps12基因编码的123个氨基酸位点中,共检测到4个正选择位点和116个负选择位点。研究结果表明基因序列进入到IR区后,显示出降低的替换率;强烈的负选择压力表明RPS12蛋白的高度保守性以及rps12基因的功能和结构已经趋于稳定。     

40种蕨类植物matK基因的系统分类及分子进化研究

采用“放松分子钟”模型、氨基酸位点正选择模型和分子内共进化网络估算方法,对蕨类植物Ⅱ型内含子成熟酶蛋白K(Maturase K,MATK)编码基因matK的进化趋势进行研究。结果显示:matK基因在蕨类植物系统学研究中具有一定的应用价值,与rbcL基因和psaA基因联合后能显著提升系统发育树的可信度;蕨类植物MATK蛋白中存在少数曾经历正选择的位点;MATK蛋白内部有多对氨基酸位点共同构成共进化网络。在被子植物兴起环境改变后,MATK蛋白部分位点发生适应性进化,通过位点间共进化网络协同作用方式提升蕨类植物对新光合环境的适应能力。     

慢病毒介导的c-Myc启动子结合蛋白1过表达对结肠癌HCT116细胞增殖与凋亡的影响及其机制研究

目的探讨慢病毒介导的c-Myc启动子结合蛋白1(MBP-1)过表达对结肠癌HCT116细胞增殖和凋亡的影响及其机制。方法将体外培养的HCT116细胞分为以下3组:空白对照组,细胞未做任何处理;空载感染组,空载体对照慢病毒(LV-GFP)感染HCT116细胞;MBP-1过表达慢病毒组(MBP-1组),MBP-1过表达的重组慢病毒(LV-MBP-1-GFP)感染HCT116细胞。RT-PCR检测各组细胞中MBP-1 mRNA的表达,CCK-8实验检测细胞的增殖能力,流式细胞仪检测细胞的周期变化,Western blot检测细胞中MBP-1、NF-κB p65、c-Myc、CyclinD1及细胞凋亡相关蛋白Bcl-2、Bax、cleaved caspase-3的表达。三组间比较采用单因素方差分析,方差齐性采用F检验,若方差齐则组间比较采用LSD检验,若方差不齐则组间比较采用Dunnett检验。结果与空载感染组比较,MBP-1组在MBP-1 mRNA(1.02±0.15比4.56±1.03)、蛋白表达水平(0.18±0.01比0.72±0.10)、S期百分比[(39.12±2.18)﹪比(45.64±3.21)﹪]、G2/M期的百分比[(14.81±1.02)﹪比(23.16±2.12)﹪]、细胞中Bax蛋白(0.55±0.10比0.76±0.11)、cleaved caspase-3蛋白(0.45±0.08比0.81±0.11)表达水平均升高,差异具有统计学意义(P均<0.001),而细胞48 h OD值(0.58±0.08比0.43±0.03)、72 h OD值(1.10±0.13比0.52±0.09)、细胞G0/G1期的百分比[(46.06±1.89)﹪比(31.36±2.02)﹪]、细胞中Bcl-2蛋白(0.52±0.10比0.23±0.02)、NF-κB p65蛋白(0.61±0.13比0.16±0.03)、c-Myc蛋白(0.79±0.15比0.43±0.05)、CyclinD1蛋白(0.62±0.09比0.32±0.01)的表达水平均降低,差异具有统计学意义(P均<0.001);空白对照组和空载感染组之间各指标差异无统计学意义(P>0.05)。结论MBP-1过表达可抑制HCT116细胞增殖及诱导细胞周期阻滞于S期,其作用机制可能与抑制NF-κB信号通路活化有关。     

基于焦磷酸测序技术建立基因编辑水稻检测方法

基因编辑技术发展迅速,但对应的检测方法较少。为寻找创建基因编辑作物适用的检测方法,以 PL3 基因编辑水稻编辑位点为靶标,有效设计了焦磷酸测序的扩增引物及测序引物,并进行有效性检测,分别利用Sequence to Analyze等程序以及SNP和AQ两种模式完成了对PL3 基因的定性和定量检测试验,建立了 PL3 基因编辑水稻编辑位点焦磷酸测序检测方法。结果表明,基于焦磷酸测序技术可以通过检测编辑位点从而将基因编辑型水稻与野生型水稻进行区分。与常规的转基因检测方法相比,该检测方法具有较好的准确性、高效性及高灵敏度等优点,在基因编辑型水稻编辑位点定性和定量检测分析方面具有很好的应用前景。     

培养基灭菌方式对细菌分离效率的影响

自然界蕴含大量未/难培养微生物,分离这些微生物对理论研究和资源开发具有重要意义。本研究使用高压灭菌和过滤除菌方式制备培养基,采用稀释涂布方法,从红树林灰泥样品中分离获得123株细菌,通过16S rRNA基因序列分析对其进行鉴定,进而探究培养基灭菌方式对细菌分离效果的影响。结果表明：过滤除菌培养基生长的单菌落数目（339±82）个显著多于高压灭菌培养基生长的单菌落数目（179±65）个;两种培养基分离细菌的群落结构在门、科和属分类水平上总体相似,但优势类群的数目和少数类群存在差异;过滤除菌培养基分离细菌的Shannon Wiener’s指数、均匀度、新种率、基因多样性均高于高压灭菌培养基,而其与近缘模式菌株相似度的平均值和中位数则低于高压灭菌培养基。因此,过滤除菌培养基分离获得细菌的多样性、均匀性和新颖性均高于高压灭菌培养基。本研究首次探究培养基灭菌方式对细菌分离效果的影响,具有更高分离效率的过滤除菌培养基为未/难培养微生物菌株资源获取提供了借鉴。