灵芝线粒体及其对菌丝生长、主要活性成分影响的分析

线粒体是为细胞提供能量（ATP）的细胞器,携带着自己的DNA——mtDNA,已有多种灵芝属菌株的线粒体基因组相继报道,但对于种内的线粒体基因组的分析较少,对核相同、线粒体不同的菌株间差异的研究也鲜有报道。本研究对两株灵芝线粒体基因组进行组装注释,根据差异片段构建分子标记进行种间分类。结果显示：两株灵芝线粒体基因组大小分别为49 233bp、61 563bp的闭环结构,含有15个常见蛋白编码基因,rRNA大小亚基基因及26个携带氨基酸的tRNA基因,其差异区段主要为内含子序列、大亚基及基因间区。根据cob、cox2基因序列能够进行灵芝种间区分,用于灵芝种间鉴定。本研究还根据灵芝119、灵芝无孢的单核菌株构建同核异质体（TY-119、TY-W）,分析线粒体对菌落形态、菌丝生长速度及多糖、三萜成分的影响,结果显示：同核异质体TY-W与TY-119菌落形态上有一定差异,同核异质体TY-W菌丝生长速度为4.77mm/d,是TY-119菌丝生长速度4.50mm/d的1.06倍,同核异质体TY-119菌丝、子实体阶段多糖含量分别为4.45mg/g、12.14mg/g是TY-W菌丝体多糖含量（3.23mg/g）的1.38倍、子实体多糖含量（10.24mg/g）的1.19倍;同核异质体TY-W菌丝、子实体阶段的三萜含量分别为6.82mg/g、11.45mg/g是同核异质体TY-119菌丝体三萜含量（9.26mg/g）的0.74倍,子实体三萜含量（9.10mg/g）的1.26倍。利用高效液相色谱分析同核异质体中灵芝酸含量显示同核异质体TY-W灵芝酸A、灵芝酸E、灵芝酸F含量分别为3.77μg/mL、14.29μg/mL、12.91μg/mL;是TY-119灵芝酸A含量（2.59μg/mL）的1.46倍、灵芝酸E含量（13.65μg/mL）的1.17倍、灵芝酸F含量（12.72μg/mL）的1.06倍。对同核异质体菌丝、子实体阶段多糖、三萜合成通路关键基因（pgm、ugp、gls、hmgs、hmgr、mvd、fps、sqs）表达量进行检测,显示两菌株间多数基因具有显著性差异。结果表明线粒体的不同会影响灵芝菌落形态、菌丝生长速度及多糖、三萜的含量,有助于我们进一步研究线粒体基因组。     

基于全基因组序列的弯曲菌特征分析

空肠弯曲菌(Campylobacter jejuni)和结肠弯曲菌(Campylobacter coli)是引起人类腹泻的主要致病菌。传统生化方法在鉴定弯曲菌时存在步骤多、耗时长、通量低等问题。本研究通过利用生物信息学方法对弯曲菌全基因组进行序列、基因注释、耐药基因、多位点序列分型以及CRISPR-Cas系统等分析,挖掘能够有效区分空肠弯曲菌和结肠弯曲菌的高分辨力特征。实验结果表明,空肠弯曲菌和结肠弯曲菌在基因组序列长度、GC含量、基因数量、多位点序列分型以及CRISPR-Cas系统等方面存在显著差异。同时,研究还发现了一段在空肠弯曲菌基因组中广泛存在的高分辨力CRISPR重复序列。这些特征可用于构建能够准确鉴别空肠弯曲菌和结肠弯曲菌的生物信息学方法。     

重伞灵芝线粒体基因组在灵芝种间鉴定中的应用

线粒体是“动力工厂”,能够进行氧化代谢实现能量的转化,参与三羧酸循环形成ATP。随着分子生物学和生物信息学技术的发展,担子菌灵芝属中已有几种灵芝的线粒体基因组被相继报道,但尚未有对重伞灵芝线粒体基因组的报道。本研究通过对重伞灵芝YX线粒体基因组进行组装注释,比较分析了与其他灵芝属物种的差异,根据差异序列构建分子标记对重伞灵芝菌株快速鉴定。结果显示重伞灵芝线粒体基因组大小为67 340bp的闭合环形结构,含有15个普通蛋白编码基因,28个tRNA基因,以及rRNA的大小亚基基因。共5个基因含有12个内含子,主要为IB型,部分为ID型,包含LAGLIDADG_1 superfamily、GIY-YIG_Cterm superfamily保守结构域。根据重伞灵芝线粒体cox2基因设计的特异性引物扩增结果显示：4株重伞灵芝的cox2基因片段均可准确扩增,且扩增不出其他灵芝物种的cox2基因片段。基于各灵芝菌株线粒体cox2基因序列构建系统进化树,可以将4株重伞灵芝归在同一分支上,并且同源性为98%,与ITS鉴定结果一致。可见,基于线粒体基因cox2特异性引物可以快速地对重伞灵芝进行鉴定,且只需通过观察扩增条带的有无,无需测序,省时省力。     

孑遗濒危植物矮扁桃叶绿体全基因组特征分析及亲缘关系鉴定

对第三纪孑遗濒危植物矮扁桃（Amygdalus nana）叶绿体全基因组进行结构特征分析,并探究其与近缘物种之间的系统进化关系。利用Illumina HiSeq Xten测序技术获取叶绿体全基因组序列,对其进行组装、注释和特征分析。结果表明：①矮扁桃叶绿体全基因组总长度为158 596 bp,其中LSC长度为86 771 bp,SSC长度为19 037 bp,2个IRs均为26 394 bp,为环状四分体结构。共注释130个基因,包括85个PCGs、37个tRNA和8个rRNA。②对6种植物进行IR边界区扩张和收缩分析,发现在4个边界区的基因类型和基因分布情况存在一定差异,并且亲缘关系越紧密差异程度越小。③在矮扁桃叶绿体全基因组中共预测了71个SSRs位点。④系统发育分析结果显示,在扁桃亚属中,矮扁桃在亲缘关系上与蒙古扁桃更近,而与长柄扁桃和榆叶梅的亲缘关系稍远。本研究对矮扁桃叶绿体全基因组进行了深度剖析,并且涉及大量被子植物的叶绿体全基因组资料,为桃属植物之间的进化关系和植物鉴定提供参考依据。     

不同剂量熊果酸干预糖尿病小鼠视网膜病变的作用及机制研究

目的:探究不同剂量熊果酸(UA)干预糖尿病小鼠视网膜病变的作用及机制。方法:选取雄性健康C57BL/6小鼠60只,其中50只按50 mg/kg的剂量一次性往小鼠尾静脉注射新鲜配置的四氯嘧啶生理盐水溶液构建小鼠糖尿病视网膜病变模型,随机分为5组,每组10只,分别为模型组、阳性对照组(小鼠玻璃体注射3μL 40 mg/m L的曲安奈德),低剂量UA干扰组(小鼠玻璃体注射3μL剂量为0.5μg/μL的UA)、中剂量UA干扰组(小鼠玻璃体注射3μL剂量为1.0μg/μL的UA),高剂量UA干扰组(小鼠玻璃体注射3μL剂量为2.0μg/μL的UA),余下10只小鼠作为正常对照组。观察各组小鼠对胰岛素敏感性、视网膜内糖代谢情况、小鼠视网膜神经节细胞(RGCs)凋亡情况,比较各组小鼠视网膜组织中血管内皮生长因子(VEGF)、环氧化酶-2(COX-2)、基质金属蛋白酶2(MMP-2)蛋白及其mRNA的表达情况。结果:建模后,正常对照组胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)、视网膜含糖量、葡萄糖转运体-1(GLUT-1)与葡萄糖转运体-3(GLUT-3)含量、RGCs凋亡率、视网膜组织中VEGF、COX-2、MMP-2蛋白及其mRNA的表达量低于模型组(P0.05);经干扰后,阳性对照组、不同剂量UA干扰组HOMA-IR、视网膜含糖量、GLUT-1、GLUT-3的含量、RGCs凋亡率、视网膜组织中VEGF、COX-2、MMP-2蛋白及其mRNA的表达量低于模型组(P0.05),且随UA干扰剂量的升高而降低(P0.05)。结论:UA能够降低HOMA-IR和视网膜糖代谢能力,抑制RGCs的凋亡,对VEGF、COX-2、MMP-2蛋白及其mRNA的表达具有一定的抑制作用,高剂量UA对糖尿病小鼠视网膜病预防治疗效果较好。     

藤黄节杆菌ATCC21606的全基因组测序及序列分析

藤黄节杆菌(Arthrobacter luteus, A. luteus) ATCC 21606是一种革兰氏阳性短杆状的放线菌。该菌分泌的溶菌酶(Lyticase)能够有效裂解酵母细胞壁,同时能分泌限制性核酸内切酶AluⅠ和热稳定的黄嘌呤氧化酶,但目前还没有该菌株的全基因组序列相关的报道。本研究首先通过对A. luteus ATCC 21606菌株的基因组进行高通量测序;再利用SOAPdenovo、GeneMarks等软件对基因组进行组装和组分分析;接着与COG、GO、KEGG、NR、Swiss-Prot和CAZy数据库比对进行基因功能注释;并利用antiSMASH软件进行次级代谢产物合成基因簇预测;最终得到大小为4 209 480 bp的全基因组序列,GC含量为74.68%,共预测到编码基因3 741个。基因序列已提交至美国国立生物技术信息中心(NCBI)的GenBank数据库,登录号为RQIK000-00000。本研究首次报道了A. luteus ATCC 21606的全基因组序列,为后续该菌株的功能基因、代谢产物合成途径及比较基因组学等相关研究提供基础。     

360度群体遗传变异扫描——大豆泛基因组研究

大豆(Glycine max)是重要的油料和蛋白作物, 其丰富的遗传变异为生物学性状挖掘和育种改良提供了重要的资源基础。然而, 单个基因组信息无法全面揭示种质资源的遗传变异, 泛基因组研究为解决这一不足提供了新方案。近日, 中国科学院遗传与发育生物学研究所田志喜和梁承志研究团队从2 898份大豆种质中选取26份代表性材料, 并整合已有的3个基因组, 构建了包含野生和栽培大豆的泛基因组和图基因组(graph-based genome), 鉴定了整个群体的绝大多数结构变异数据集, 确定了大豆种质的核心、非必需和个体特异的基因集。利用这些数据系统地揭示了生育期位点E3的等位基因变异和基因融合事件、种皮颜色基因I的单体型和演化关系以及结构变异对铁离子转运基因表达和地区适应性选择的影响。该研究为作物基因组学研究提供了一个新的模式, 同时将加速推动大豆遗传变异的鉴定、性状解析和种质创新。     

基于线粒体基因分析蓝孔雀与绿孔雀的遗传差异

种间的遗传差异是物种分类和确定保护管理单元的基础,本研究利用DNA条形码技术对未知样本进行鉴定,通过NCBI进行BLAST得到结果是:与绿孔雀的同源性为96%。近一步通过对蓝孔雀(Pavo cristatus)和绿孔雀(Pavo muticus)线粒体细胞色素C氧化酶Ⅰ(cytochrome coxidaseⅠ,COⅠ)基因及线粒体基因组的比较分析,结果表明两物种间的COⅠ基因在碱基组成、核苷酸多样性等各项指标上均具有明显差异。遗传距离分析结果表明蓝孔雀与绿孔雀种内遗传距离为分别0和0.012,种间遗传距离为0.045,表明种间仍具有明显的遗传差异。通过对两物种线粒体基因组各基因的比较分析,发现ND1基因变异位点所占比例相对较高,考虑作为绿孔雀和蓝孔雀种群遗传学研究的最优分子标记。本研究将为分析孔雀类群间的系统发育及制定绿孔雀的保护措施提供了更多科学依据。     

黄唇鱼(Bahaba flavolabiata)的全基因组测序和基因组特征研究

黄唇鱼(Bahaba flavolabiata)为国家二级重点保护野生动物、IUCN(世界自然保护联盟)红色名录的极度濒危物种(CR)。基于其样本数量极其有限,全基因组研究可以提供大量与重要性状相关的功能基因和分子标记,从而揭示其重要生命现象的遗传机制。采用二代测序技术于2018年5月完成了黄唇鱼基因组精细图的测序,分析结果表明,测序得到约202 Gb的高质量数据,总测序深度约为317×;组装得到的基因组大小为637.43 Mb,Contig N50约为88 Kb,Scaffold N50约为4.65 Mb;重复序列约142.72 Mb,占比22.39%,预测得到23743个基因、920个t RNA、85个rRNA、176个假基因;98.46%的基因可以注释到NR、GO等数据库中;有67个基因家族是黄唇鱼所特有的。本研究从单碱基错误率、核心基因完整性及二代Reads比对分析3个方面对黄唇鱼基因组精细图的组装结果进行了评估,结果显示所组装的基因区的完整性较好。黄唇鱼基因组序列图谱的绘制完成,对于黄唇鱼自然资源的保护和种质资源挖掘具有极其重要的科学意义。