低氧mtDNA3010A/G基因型变异诱导的lncRNA-mRNA共表达网络变化

目的: 分析mtDNA3010A/G变异在急性缺氧条件下的长链非编码RNA(lncRNA)和信使RNA(mRNA)的共表达网络变化,探讨关键lncRNA和mRNA在低氧诱导的基因表达调控中的作用。方法: 筛选线粒体DNA(mtDNA)3010-5178-10400的基因型组合A-C-C和G-C-C,以骨肉瘤细胞经溴化乙锭处理后形成的无线粒体细胞(ρ⁰206细胞)为供体,构建mtDNA3010A和mtDNA3010G基因型融合细胞。经1%O₂处理24 h后,采用lncRNA-mRNA共表达芯片检测两种融合细胞的差异表达lncRNA和mRNA,荧光定量聚合酶链式法验证差异显著的mRNA,运用生物信息学方法构建lncRNA-mRNA共表达网络,预测差异lncRNA的靶基因,并对差异显著的mRNA和预测靶基因进行基因本体(GO)和京都基因与基因组大百科全书(KEGG)预测分析。结果: 经1%O₂处理24 h后,与mtDNA3010G融合细胞相比,mtDNA3010A融合细胞表达上调的lncRNA有688个,超过2倍的有21个,表达下调的lncRNA有1098个,超过2倍的有4个;表达上调的mRNA有1151个,超过2倍的有14个,表达下调的mRNA有539个,超过2倍的有3个。结论: mtDNA3010A/G基因型变异在缺氧条件下能够影响lncRNA-mRNA调控网络的变化,差异表达的lncRNA和mRNA可能在低氧诱导的基因表达调控网络中发挥重要作用,有望成为从线粒体角度调控低氧反应的靶点。     

基于MSPA和MCR模型的秦岭(陕西段)山地生态网络构建

快速的城市化发展破坏了生境斑块的连通性,而在应对此环境变化中,从斑块层构建区域生态网络的研究不足。本研究以秦岭(陕西段)为对象,采用形态学空间格局分析(MSPA)辨别生态源地,利用最小阻力模型(MCR)提取潜在生态廊道,构建秦岭生态网络;基于重力模型对生态网络内部斑块的重要性进行分级,并分析了网络的结构特征及景观构成。结果表明: 秦岭(陕西段)生态网络由10个生态源地、45条潜在生态廊道和38个脚踏石构成,生态源地总面积29686.15 km²;网络闭合度(0.11)、线点率(1.18)、网络连接度(0.42)、成本比(0.99)综合表明,网络结构中潜在生态廊道和生态节点的连通性较好,而源地间的连通程度低,构建网络的成本较高;重要生态廊道主要由林地、草地、耕地等景观类型构成,其中,林地面积最大,为571.00 km²,约占廊道总面积的89.2%,景观结构良好;在生态网络中应加强保护生态源地,优先建立并保护重要生态廊道和生态节点。研究结果可为秦岭生态环境保护与高质量发展提供科学的参考和依据。     

纳米载体介导的植物遗传转化研究现状和前景

高效遗传转化技术是植物重要性状功能基因鉴定的前提和转基因育种的基础。随着纳米生物技术的发展,以纳米载体介导的植物转基因技术已显示出巨大的应用潜力。综述了国内外应用于植物纳米载体的类型、与外源基因的结合方式以及传输细胞的原理,重点阐述了影响纳米基因载体性能与转化效率的重要因素,以及纳米载体介导外源基因转化植物细胞的方法,分析了纳米载体介导法与其他转基因方法的特点和优势,并提出纳米载体介导的转化技术应加强稳定遗传转化、基因编辑与植物原位转化等方面探索研究,旨为植物遗传转化技术和方法提供新的思路。     

抗性淀粉的制备、功效及应用

结合国内外抗性淀粉的研究现状,介绍了抗性淀粉的分类,分析了抗性淀粉的制备工艺及其在糖代谢、脂代谢、体重控制、作为益生元防治肠道疾病等方面的生理功能,并介绍了抗性淀粉在面包、面条、油炸类、饮料类等食品生产及微型胶囊材料生产中的应用。     

既主内政, 又辖外交——以PHR为中心的基因网络调控植物-菌根真菌的共生

磷是植物生长发育必需的大量矿质营养元素, 但自然界大部分土壤都存在严重缺磷的问题。为了适应这一营养逆境, 植物演化出一系列低磷胁迫应答反应。通过改变基因的转录水平调控低磷胁迫应答反应, 而转录因子PHR1在调控植物对低磷胁迫的转录响应中起关键作用。此外, 大部分陆生植物还能与丛枝菌根真菌建立共生关系, 通过丛枝菌根真菌更有效地从土壤中获取磷元素。最近, 中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛研究组发现, 以PHR为中心的转录调控网络控制植物-丛枝菌根真菌共生的建立。因此, PHR不但在维持植物细胞自身的磷稳态中发挥作用, 而且参与植物与外界微生物的相互作用, 为植物有效地从环境中获得磷元素提供了另外一条途径。     

蛹虫草组学研究进展

作为虫草属的模式种,蛹虫草是目前虫草类真菌中研究和应用最为广泛的物种之一。随着基因组序列的公布,蛹虫草组学水平的研究近年来取得了明显的进展。本文从基因组、线粒体基因组、甲基化组、转录组、蛋白质组、代谢网络等角度对蛹虫草组学水平的研究现状进行综述,期望对进一步推动蛹虫草的深入研究提供帮助。     

伴中央颞区棘波的儿童良性癫痫注意网络功能影响因素的研究进展

摘要：儿童良性癫痫伴中央颞区棘波（BECTS）是目前已知常见和著名的儿童癫痫之一,既往临床中普遍认为其预后良好,但随着神经心理学研究的深入,学者们发现其反复发作可以引起神经、认知、心理、行为、注意网络功能等多重障碍。本文将从注意网络功能的定义、注意网络功能评定方法以及BECTS患儿引起注意网络功能损害的影响因素如发病年龄、睡眠结构改变、大脑结构改变等几方面进行综述。     

EMBOSS和EMBnet

笔者撰写的“EMBOSS软件包序列分析程序实例”一文,已经在《生物信息学》期刊2021年第19卷第1期发表。此文介绍欧洲分子生物学开放软件包(European Molecular Biology Open Software Suite, EMBOSS)。EMBOSS是欧洲分子生物学网络组织(European Molecular Biology Network, EMBnet)于上世纪九十年代末启动的以欧洲国家为主的国际合作项目,是生物信息学领域中较早投入使用的大型开源软件包。本文基于笔者亲身经历,回顾EMBOSS项目的来龙去脉,讲述EMBnet三十多年来的发展历程,及其对生物信息开发、服务和教育培训等方面的贡献,从某个侧面为读者特别是年轻读者展示生物信息学发展早期的一段历史。     

国家公园陆地自然生态系统完整性与原真性评价方法探索: 以钱江源国家公园体制试点为例

中国建立国家公园的目的是保护自然生态系统的完整性和原真性, 促进生物多样性保护。国家公园的完整性和原真性评价是国家公园的布局规划、边界范围确定以及功能区划等研究的前提条件。为了评估国家公园自然生态系统完整性和原真性状态, 本文基于陆地自然生态系统的结构和功能, 通过指标筛选、专家咨询、指标量化和建立综合评价模型, 构建了陆地自然生态系统完整性与原真性的评价指标体系及其量化评价方法。该评价方法包括5个自然生态系统完整性指标、5个自然生态系统原真性指标和2个综合评价指标。以浙江省钱江源国家公园体制试点为例, 本文初步评估了其生态系统完整性与原真性状态, 并对评价结果进行了分级。按照本研究的评价方法, 钱江源国家公园体制试点的自然生态系统完整性评价结果为52.83%, 评价等级为较差; 自然生态系统原真性评价结果为87.06%, 评价等级为好。钱江源国家公园体制试点有待关注和提升的指标有保护区域完整性指数(27.00%)和旗舰种适宜生境完整性指数(53.04%)。最后, 本文结合研究区域评价结果对生态系统完整性和原真性领域应关注的问题进行了讨论。该自然生态系统完整性和原真性评价方法可提供一种评价指标覆盖较全面、数据易获取, 且评价结果易被决策者和管理者理解的评价思路。     

太行山北段地区荆条灌丛和三裂绣线菊灌丛群落谱系结构

灌丛是太行山地区最重要的生态系统类型之一, 灌丛群落生物多样性的维持及其生态系统服务功能对京津冀地区的生态安全具有重要作用。本研究选择太行山最具代表性的两种灌木群落——荆条(Vitex negundo var. heterophylla)灌丛和三裂绣线菊(Spiraea trilobata)灌丛为研究对象, 利用净亲缘关系指数(net relatedness index, NRI)和多元回归等方法探究了两种灌丛群落构建机制的异同及主要的环境影响因子, 同时还利用谱系结构主坐标分析(principal coordinates of phylogenetic structure, PCPS)对决定群落谱系结构的关键系统发育节点进行了探究。结果表明: 两种灌丛群落内灌木植物的物种多样性没有显著差异, 但谱系结构差异显著。三裂绣线菊群落表现出显著的谱系发散趋势, 而荆条群落谱系聚集程度高于三裂绣线菊群落, 但未表现出显著的谱系结构。三裂绣线菊灌丛群落构建的驱动机制是生态位分化, 荆条灌丛中生境过滤作用有所增加, 与生态位分化共同驱动其群落构建过程。与干旱胁迫相关的生境过滤因素增加是荆条灌丛群落谱系聚集程度增加的重要原因。PCPS二维排序结果表明: 荆条灌丛群落谱系趋向聚集与其群落内缺乏蔷薇目、壳斗目等亲缘关系较远的类群有关, 而三裂绣线菊灌丛群落内物种则包含较多的演化分支。总体而言, 环境过滤不是决定太行山地区灌丛群落构建的主要驱动因素, 但水分条件仍然是影响区域群落谱系结构的重要因素。