菌根分子生物学研究进展

随着分子生物学的快速发展,分子生物学技术在菌根研究领域中的应用越来越广泛。本文通过总结国内外相关文献,从如下方面综述了近期菌根分子生物学研究进展:菌根真菌的DNA条形码、基因组测序;菌根形成过程中基因表达;菌根营养吸收过程相关蛋白的变化;共生体受逆境胁迫时水孔通道蛋白和SOD酶的响应机制和菌根分子生物学发展的限制因素。未来菌根分子生物学研究应关注以下三方面工作:筛选适用于菌根研究的模式植物和突变体、优化AM真菌离体培养技术和加大高通量测序技术的运用。     

Special Issue on ＂Metagenomics of Marine Environments＂

We are pleased to announce a special issue on ＂Metagenomics of Marine Environments＂ of the journal Genomics, Proteomics ＆ Bioinformatics （GPB）, aiming to provide a platform for high-quality papers focusing on the topic and we invite submissions for this special issue （to be published in August of 2015）.
With most microbes being difficult or impossible to culture, metagenomic approaches based on culture- independent genomic sequencing provide the first real insight of the magnitude and diversity of microbial life that remains largely uncharted. The first metagenomic study of surface water of the Sargasso Sea revealed roughly 1800 species of microbes found in these samples, with 150 new bacterial species and over 1.2 million new genes. The astounding number of genes found in these samples suggests that microbial life in the ocean is far more abundant and diverse than one would expect.     

Nature:研究发现与肝硬化相关肠道菌群的遗传特征

<正>近日,浙江大学医学院附属第一医院传染病诊治国家重点实验室、感染性疾病诊治协同创新中心主任李兰娟院士及其科研团队,找到了汉族人和肝硬化相关的肠道菌群的遗传特征,为检测晚期肝疾病提供了方法。该研究成果在学术期刊《自然》发表。目前,部分病毒性肝炎及脂肪性、酒精性、药物性、免疫性肝病患者会经历肝炎、肝硬化、肝癌"三部曲"。尽管有些研究表明,肠道微生物的改变在终末期肝硬化并发症中起重要作用,但一直缺乏肠道菌群和肝脏病变的确切关联证据。李兰娟院士及其科研团队通过收集181个来自于中国人肠道菌群的样本,其中包括98个中国肝硬化患者及83个健康中国志愿者的粪便样本,用宏基因组学的研究方法,开展了肝硬化肠道菌群的深度测序及关联分析研究,从中获得269万个非冗余的人体肠道微生物菌群的基因集,     

针对DNA长片段靶标的锌指筛选体系

锌指蛋白能够特异性识别目标DNA序列,常被作为分子靶向因子用于定点核酸编辑以及定点转录调控等方面,具有十分广泛的应用前景.然而,目前常规采用的实验方法得到的锌指蛋白通常结合的目标DNA序列较短,结合能力不强,因而一直难以高效运用在核酸序列与调控蛋白在基因组上的原位互作等方面的研究中.为了解决这个问题,本研究构建了一个高通量筛选系统,利用N4噬菌体gp8毒蛋白和LacZ作为报告基因,以300 bp以上的DNA长片段为靶标,来筛选能够结合多位点的锌指蛋白组合,提高锌指蛋白应用的精确度以及效率.该系统针对小鼠Nrxn-1?启动子区域进行了锌指蛋白文库筛选,得到了具有序列选择特异性的混合锌指蛋白库,并对筛选结果进行了初步功能验证.研究表明,本系统具有简便快捷的特点,不仅大幅度缩短了筛选时间,而且减少了因靶标序列DNA片段较长而不得不反复设计多位点结合锌指蛋白造成的成本浪费;筛选得到的锌指蛋白库具有较高的长片段DNA靶标结合能力和一定的序列特异性,并且能够在真核细胞内特异地结合目标DNA序列.因此,本研究建立的新型锌指筛选系统不仅可以广泛应用于高通量筛选,而且在DNA-蛋白相互作用的研究中也具有重要意义.     

一种改进的小型节肢动物无形态损伤的DNA提取方法

本文介绍了一种改进的小型节肢动物无形态损伤的DNA提取方法,并在双尾纲、原尾纲和弹尾纲中进行了实验验证。结果表明,该方法可以高效的提取三类小型节肢动物的DNA,并用于扩增目标基因序列,凭证标本的回收质量高,有助于进一步的分类鉴定。该方法有望对螨、蚜虫、介壳虫、蚤等其他小型节肢动物的分子鉴定提供方便。     

三化螟COⅠ序列分析及DNA条形码研究

三化螟Scirpophaga incertulas是水稻的重要害虫之一。本研究通过对三化螟3个地理种群线粒体COⅠ基因的序列分析,初步探讨了中国三化螟种群间的遗传分化。36个三化螟样本共得到了9个单倍型,其中有17个变异位点,占总位点数的3.13%。系统进化分析表明,来源于各地理种群的单倍型散布在不同的进化支上,缺乏明显的地理分布格局。联合网上公布的相关物种序列进行的遗传分析表明,线粒体COⅠ基因能够对三化螟进行准确的物种鉴定。     

宏基因组学与动物病原微生物检测

宏基因组学（ metagenome）是直接从土壤、海水、人及动物胃肠道、口腔、呼吸道、皮肤等环境中获取样品DNA,利用载体将其克隆到替代宿主细胞中构建宏基因文库,以高通量检测为主要技术来研究特定环境中全部微生物的基因组及筛选活性物质和基因的新兴学科。利用宏基因组学技术不仅能够有效地检测特定环境的微生物群落结构,扩展了微生物资源的利用空间,发展了新兴的高通量检测技术,丰富了生物信息学内容。基于宏基因组学研究方法在环境微生物研究中的优势,对近年来相关领域、方法及其在人及动物病原微生物研究中的应用进行综述,以期将此方法用于实验动物病原微生物的调查分析及动物疫情、生物安全的监测。     

DNA条形码揭示日本纺织娘(Mecopoda niponensis)个体内和个体间的序列变异

采用DNA条形码通用引物对分布于我国的两种纺织娘14个个体进行了扩增与测定。结果显示,6个纺织娘Mecopoda elongata个体均可由PCR产物直接测序法获得良好测序结果,序列长度均为658 bp,且不存在碱基插入/缺失。而8个日本纺织娘M.niponensis个体PCR法直接测序结果峰图杂乱,软件无法识别,后经克隆法测定的85条克隆序列长度为580-662bp,其中,20条为明显的线粒体假基因(Nuclear sequences of mitochondrial origin,numts),包括4条存在终止密码子,15条存在碱基插入/缺失,1条存在读码框摆动;38条为疑似numts(含≥2个非同义替换位点)。利用Kimura 2-parameter(K2P)模型计算遗传距离发现,两种纺织娘之间的遗传距离为0.077,纺织娘及日本纺织娘个体间的遗传距离分别为0-0.008及0.030-0.051,而日本纺织娘个体内克隆间的遗传距离则分别为0-0.143(含numts)及0-0.083(不含numts)。邻接法系统发育树聚类结果显示,纺织娘形成一个单系分支,自举值为99,而日本纺织娘的COI和numts序列则聚类形成多个分支,提示这些numts序列可能是线粒体COI多次向核内转移的结果。     

核酸条形码技术：扩展蛋白质-蛋白质相互作用检测通量的新方法

蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction, PPI)几乎参与了机体内所有重要的生物学过程,在细胞的基本生命过程中扮演了至关重要的角色,开发高通量的PPI检测新方法具有重要的生物学意义。目前,下一代测序技术(next-generation sequencing, NGS)发展快速,能在几天内测定超过10亿个模板的DNA序列。由于并行DNA测序技术所特有的敏感性、特异性、高通量和多路复用优势,其已被用作广谱分子计数器,应用于基因组测序和转录物组测序等领域。核酸条形码技术通过将寡核苷酸标签与目标蛋白质连接起来,从而标记编码蛋白质。之后,利用高通量的测序方法检测相互作用的蛋白质,实现了PPI的高通量检测。这一技术推动了PPI检测方法的飞速发展,提升了单次实验检测的通量,为构建PPI网络提供了强有力的技术支持。本文详细阐述了核酸条形码在PPI检测方法中的设计、生成和读取;通过分析核酸条形码技术在PPI研究中的应用范例,探讨了各自的优势和不足,并评估了数据的可靠性,讨论了基于核酸条形码技术的PPI检测方法未来的发展趋势。     

染色质免疫沉淀技术在研究DNA与蛋白质相互作用中的应用

在后基因组时代,DNA-蛋白质的相互作用是研究基因表达调控的一个重要领域。与其他方法相比,染色质免疫沉淀技术（chromatin immunoprecipitation assay, ChIP）是一种在体内研究DNA-蛋白质相互作用的理想的方法。近年来这种方法与DNA芯片和分子克隆技术相结合,可用于高通量的筛选已知蛋白因子的未知DNA靶点和研究反式作用因子在整个基因组上的分布情况,这将有助于深入理解DNA-蛋白质相互作用的调控网络。总结了染色质免疫沉淀技术的方法,特别介绍了使用这些方法取得的最新进展。