多能干细胞诱导分化为肾脏类器官的研究进展与挑战

用于分化为多种类型细胞的多能干细胞(PSC)体外培养技术已被广泛应用于生物学领域中。由PSC分化而来的肾脏类器官可基本还原生物体内肾脏的组织结构和部分功能,在肾脏疾病模型研究和药物筛选中有重要作用,继续改善肾脏类器官的结构、功能和成熟度将会对肾脏再生治疗提供极大的帮助。研究肾脏类器官的重点在于体外准确模拟体内肾脏的发育过程。本文着重归纳了近十年来对胚胎肾发育过程研究的重点,对肾脏类器官分化技术的几个关键方案进行总结、分析和比较,并探讨肾脏类器官在分化研究和应用中将面临的挑战。     

扁平圆扁螺(Hippeutis complanatus)早期发育的形态观察

在水温18℃左右条件下培养扁平圆扁螺(Hippeutis complanatus),使其产卵,在光镜下观察其早期发育过程,详细描述各发育阶段的形态特征.扁平圆扁螺胚胎发育属典型的包囊幼虫发育类型,其过程共分为6个时期,即卵裂期、囊胚期、原肠期、担轮幼虫期、面盘幼虫期和仔螺形成期.胚胎于面盘幼虫晚期孵化,在水中完成仔螺形成过程,腹足从三角变为长楔形,幼虫肾退化,螺壳平伏形成仔螺.     

1O2-Mediated and EXECUTER-Dependent Retrograde Plastid-to-Nucleus Signaling in Norflurazon-Treated Seedlings of Arabidopsis thaliana

Chloroplast development depends on the synthesis and import of a large number of nuclear-encoded pro- teins. The synthesis of some of these proteins is affected by the functional state of the plastid via a process known as retrograde signaling. Retrograde plastid-to-nucleus signaling has been often characterized in seedlings of Arabidopsis thaliana exposed to norflurazon （NF）, an inhibitor of carotenoid biosynthesis. Results of this work suggested that, throughout seedling development, a factor is released from the plastid to the cytoplasm that indicates a perturbation of plastid homeostasis and represses nuclear genes required for normal chloroplast development. The identity of this factor is still under debate. Reactive oxygen species （ROS） were among the candidates discussed as possible retrograde signals in NF-treated plants. In the present work, this proposed role of ROS has been analyzed. In seedlings grown from the very beginning in the presence of NF, ROS-dependent signaling was not detectable, whereas, in seedlings first exposed to NF after light-dependent chloroplast formation had been completed, enhanced ROS production occurred and, among oth- ers, 1O2-mediated and EXECUTER-dependent retrograde signaling was induced. Hence, depending on the developmental stage at which plants are exposed to NF, different retrograde signaling pathways may be activated, some of which are also active in non-treated plants under light stress.     

川明参果实发育过程中解剖结构的变化

对伞形科(Apiaceae)中国特有单型属种类川明参（Chuanminshen violaceum Sheh et Shan）幼果发育阶段（包含幼果期Ⅰ、幼果期Ⅱ和幼果期Ⅲ）、中果发育阶段（包含中果期Ⅰ、中果期Ⅱ和中果期Ⅲ）和熟果发育阶段（包含熟果期Ⅰ、熟果期Ⅱ和熟果期Ⅲ）果实横切面的解剖结构进行了比较观察。观察结果表明,川明参果实在果壁细胞层数和形态、果棱和维管束、油管、胚乳以及分生果横切面大小和形状等特征均有明显的变化。川明参分生果果壁由厚变薄且外果壁、中果壁细胞形态发生变化,内果壁细胞消失;果实中油管分布在果实的背面、侧面和合生面,油管不断向外扩大,在成熟果实中油管往往皱缩。川明参果实中胚乳逐渐增大,从近球形变化为桃形、肾形直至月牙形,背部呈山丘状隆起;分生果横切面的形状由近五边状圆形变化至梭形,背腹极度压扁。通过对果实发育形态解剖观察发现,果实发育前期,果形的变化主要依靠维管束的发育,从而造成果棱的改变,来改变果实外部结构。到了熟果期,胚乳显现,形体变大,它的形状变化开始改变分生果的外部形态,并且影响较为显著。     

植物根中质外体屏障结构和生理功能研究进展

综述了近10年来植物根中质外体屏障结构和功能的研究进展。质外体屏障指根中内、外皮层初生壁的凯氏带,或次生壁栓质化和木质化,以及植物体表角质层组成的保护组织,能隔绝水、离子和氧气不能自由进出植物体的屏障结构,具有保护植物体的生理功能。根中凯氏带的分子发育机理研究表明根内皮层类似哺乳动物上皮组织的保护作用。植物根中质外体保证内部各种生理代谢在稳定的内部环境中进行,是植物适应各种逆境的重要屏障结构。根中质外体屏障在植物适应干旱、洪涝灾害、离子胁迫和病虫害的侵袭等方面具有重要作用,在探索适应并修复极端生态环境的植物资源中有广阔的应用前景。     

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。     

茶翅蝽生长发育、繁殖及若虫各龄期形态特征研究

【目的】为掌握茶翅蝽Halyomorphahalys(St?l)的发生及为害特性,进一步采取有效的防治措施,本文测定了茶翅蝽卵到成虫的发育历期、成虫的寿命及其繁殖能力,并研究了茶翅蝽若虫各龄期的形态特征。【方法】本文在温度(25±1)℃,湿度RH 70%±5%,光照周期16 L∶8 D的实验条件下,采用单头饲养法,测定了茶翅蝽从卵到成虫的生长发育历期、1-5龄若虫的形态特征,并通过新羽化成虫配对饲养测定成虫的寿命及雌虫的繁殖能力。【结果】茶翅蝽卵到成虫的发育历期为(44.98±2.54)d,其中卵的发育历期为(6.90±0.05)d,孵化率为96.06%;若虫总发育历期为(38.08±2.49)d,1-5龄历期分别为(5.41±0.17)、(9.17±0.15)、(6.73±0.16)、(7.46±0.49)和(9.28±0.32)d,若虫总存活率为59.97%;雌、雄成虫寿命分别为(30.80±2.41)d和(36.56±2.82)d;雌成虫产卵前期为11.80 d,持续产卵期为14.08 d,单雌一生平均产卵量为83.80粒。茶翅蝽1龄若虫色彩鲜艳,黄色、褐色或橘红色,体长为(1.93±0.03)mm,宽为(1.43±0.02)mm,足胫节黑色无白斑;2-5龄若虫主体均为黑色,2龄胸部背板黑色、无黄斑,足胫节黑色无白斑,体长为(2.52±0.05)mm,宽为(1.73±0.03)mm;3龄胸部背板黑色且有黄斑、无翅芽,足胫节黑色并带有白斑或白环,体长为(4.29±0.05)mm,宽为(2.93±0.06)mm;4龄翅芽开始显现延伸至后胸后缘,足胫节有白环,体长为(6.46±0.10)mm,宽为(4.46±0.08)mm;5龄翅芽末端近达腹部第2节后缘,足胫节有白环,体长为(9.25±0.19)mm,宽为(6.18±0.16)mm。【结论】在25℃下,茶翅蝽卵到成虫的发育历期为44.98 d,卵到成虫的存活率为57.60%,平均每雌产卵量为83.80粒。翅芽的发育特征及足胫节上是否有白色环纹是辨别若虫各龄期的重要依据。     

小麦吸浆虫保幼激素酯酶和保幼激素环氧水解酶基因的克隆及在滞育和变态发育过程中的表达动态

【目的】保幼激素(juvenile hormone, JH)在小麦吸浆虫Sitodiplosis mosellana滞育诱导及滞育后静息状态的维持中发挥着重要作用。保幼激素酯酶(hormone esterase, JHE)和保幼激素环氧水解酶(juvenile hormone epoxide hydrolase, JHEH)是调控JH滴度的重要降解酶。本研究旨在探讨JHE和JHEH在小麦吸浆虫滞育和变态发育中潜在功能。【方法】通过RT-PCR和RACE技术从小麦吸浆虫滞育前幼虫克隆JHE和JHEH全长cDNA序列;利用生物信息学软件分析其核苷酸及编码蛋白特性;采用qPCR技术分析其在小麦吸浆虫滞育不同时期(滞育前、滞育期、滞育后静息期和滞育后发育)3龄幼虫及1龄幼虫到成虫不同发育阶段(1-2龄幼虫、预蛹、初蛹、中蛹、后蛹、雌成虫和雄成虫)中的表达水平。【结果】克隆获得了cDNA全长分别为3 102和1 980 bp的小麦吸浆虫SmJHE和SmJHEH基因(GenBank登录号分别为MG876768和MG876769),其开放阅读框分别长1 740和1 371 bp,分别编码579和456个氨基酸,预测蛋白分子量分别为65.67和51.65 kD。SmJHE蛋白含有5个JHE家族特有的保守模块,SmJHEH含有催化三联体Asp228, Asp404和His431及组成阴氧离子洞的两个Tyr(Tyr299和Tyr374)和HGWP花样结构。序列比对和进化分析表明,SmJHE和SmJHEH均与双翅目(Diptera)长角亚目(Nematocera)昆虫同源蛋白氨基酸序列一致性较高,亲缘关系最近。不同滞育时期的表达模式表明,SmJHE和SmJHEH在滞育前期(1龄到滞育前的3龄幼虫早期)表达量变化不明显,进入滞育后表达量基本维持恒定,但均在滞育后静息阶段的当年12月至翌年1月最低。发育表达模式表明,幼虫恢复发育后SmJHE表达量逐渐升高,预蛹期达到最高,在雌成虫中的表达量显著低于雄成虫中的;SmJHEH表达量则在预蛹期最低,在雌成虫中最高。【结论】SmJHE和SmJHEH参与小麦吸浆虫滞育调控,其表达量的降低与滞育后静息阶段JH的累积有关;SmJHE在发育过程中表达量的升高可能参与幼虫到蛹的变态,表达量的降低可能与生殖发育有关。     

果蝇肠道共生菌对宿主作用的研究进展

肠道共生菌是动物体内的重要组成部分,在宿主的生长发育和健康等方面发挥着重要作用,近年来已成为国内外的研究热点。果蝇作为研究肠道微生物菌群功能的优秀模型,在肠道共生菌与宿主关系研究方面已取得许多重要进展。在本文中,我们首先对果蝇肠道微生物的组成和特征作了总结,然后对果蝇肠道共生菌在其生长发育、营养与代谢、行为反应、寿命以及免疫与疾病方面的作用进行了综述,以期为研究人类肠道共生菌功能和肠道健康提供一定理论依据和新的思路。