S1核酸酶介导的功能核酸生物传感器研究进展

S1核酸酶是一种高度单链特异的核酸内切酶,在最适的酶催化反应条件下,降解单链DNA或RNA,产生带5'-磷酸的单核苷酸或寡核苷酸。对双链DNA、双链RNA和DNA-RNA杂交体相对不敏感。目前,基于S1核酸酶内切酶的活性,搭载不同的信号输出及扩增方式,已经构建了一系列的生物传感器,实现了对金属离子、单链核苷酸、氨基酸等物质的检测,还能应用于核酸反应体系的纯化,多元化基因文库的构建等方面。首先从结构、性质方面介绍了S1核酸酶,并对近年来基于S1核酸酶介导的、具有代表性的生物传感器的组建及应用情况进行了综述;然后主要根据所检测的靶物质不同,对S1核酸酶介导的各种传感器进行了分类介绍;最后分析了目前S1核酸酶的研究现状,并且对未来S1核酸酶介导的生物传感器的发展方向进行了展望。     

中国东部沿海水仙归化群体的遗传多样性

为揭示我国东部归化水仙(Narcissus tazetta var. chinensis)的群体遗传多样性,利用2个叶绿体基因mat K和trn H-psb A片段对采自沪、浙、闽的5个代表群体的49株水仙进行了评估。结果表明,双基因联合序列的总长为1443bp,共定义6个单倍型,各归化群体的遗传多样性水平为DLSYPTDNJD=ZZCMD。AMOVA分析表明,群体内变异为遗传变异的主要来源(91.98%),群体间的遗传分化较低(Fst=0.080 22)。群体物种水平上的谱系结构不显著(Nst=0.020Gst=0.031;P0.05)。Mantel检验表明水仙群体间的遗传距离与地理距离呈显著的线性相关(r=0.929,P=0.02 0.05)。中性检验和错配分布分析结果均暗示水仙群体背离了快速扩张模型的假设。单倍型分布的中介网络图结合系统发育NJ树均将所有群体划分为2大分支。因此,我国东部沿海水仙归化群体整体遗传多样性水平较低,各群体间遗传分化较弱,遗传变异主要来自群体内,物种近期未经历扩张事件,可能是基因流受海岛隔离、自身生物学特征、生境异质性与及人为干扰的综合作用影响。     

基于Nextflow构建的宏条形码自动化分析流程EPPS

基于宏条形码技术的物种快速检测有助于生物多样性的评估、预测和保护。本文介绍了常用宏条形码分析的步骤和参数设定方法。我们利用Nextflow搭建了一款宏条形码分析流程EPPS, 可以自动化地运行从原始数据的质量控制到环境多样性的比较。Nextflow软件还拥有流程监控的功能, 可视化输出每个进程所消耗的时间与内存。本文还使用测试数据和已发表数据证明该平台能够有效地分析宏条形码数据并可靠地分析环境生物多样性的相似性。     

基于单链DNA开关调控的多功能生物电路

合成生物电路在生物传感及生物计算方面成为了广泛应用的工具。工程化生物电路系统具有良好的灵活性,同时也具备模块化的特征。在本文中,研究了基于单链DNA开关调控的多功能生物电路的构建方法。通过将计算机辅助设计的单链DNA开关作为核心控制元件,并利用长度为20 bp的toehold区域来激活单链DNA开关,驱动了简单的单向式、循环式以及级联的多层次的生物电路系统。在级联式电路系统中,通过调整单链DNA开关的结构,使信噪比从2.996变成5.274。同时,单链DNA开关作为长单链DNA（784 bp）的一部分,在无细胞蛋白质系统中实现了基因表达调控。因此,本文研究的工程化方法为今后复杂的人工生物电路的构建提供了坚实的技术基础。     

无线粒体DNA的人肺腺癌A549细胞系的构建

目的:建立无线粒体DNA(mtDNA)的人肺腺癌ρ~0A549细胞系。方法:在含50 ng/mL溴化乙锭(EB)、100μg/mL丙酮酸钠和50μg/mL尿嘧啶核苷的RPMI1640细胞培养基中传代培养A549细胞;用低剂量EB连续诱导培养35 d后,采用光镜观察、TaqMan探针法实时荧光定量PCR(qPCR)和Western印迹鉴定无mtDNA的ρ~0A549细胞系;采用MTT法测定ρ~0A549细胞增殖曲线。结果:倒置显微镜下野生型ρ^+A549细胞为多角形,ρ~0A549细胞形态呈拉长枝状;qPCR结果显示,低剂量EB诱导35 d的ρ~0A549细胞中无mtDNA的存在。Western印迹结果显示,ρ^+A549细胞中能表达核基因编码的线粒体蛋白SDHA和ATP5A,也能表达线粒体基因组编码的蛋白MT-COXI和MT-ATP6;ρ~0A549细胞中无MT-COXI和MT-ATP6蛋白表达,但核基因编码的SDHA和ATP5A蛋白能够正常表达。MTT结果显示,与ρ^+A549细胞相比,ρ~0A549细胞生长速度明显减慢,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:构建和鉴定了无mtDNA的人肺腺癌ρ~0A549细胞系,为后续探讨mtDNA缺失或突变与人肺腺癌发生之间的关系奠定了实验基础。     

基于表面等离子体共振和电化学联用的DNA传感器研究进展

表面等离子共振(surface plasmon resonance,SPR)技术旨在检测物体表面附近折射率的变化,其特点是无标记、实时、灵敏和快速,该技术多用于研究分子的相互作用,包括动力学、效率常数和大分子构象变化等。电化学(electrochemical,EC)技术是一项用于定性定量研究电子转移、物质氧化还原、界面吸附等过程的成熟技术,具有简单、低成本和设备小型化的优点。现有的DNA杂交技术,例如光学、电化学或压电转导技术,主要关注于提高DNA杂交检测系统的选择性和灵敏度。传统的SPR在DNA分析方面,由于无法测量折射率的极小变化而在超灵敏检测中的应用受到限制。因此,随着纳米材料的研发和联用技术的飞速发展,SPR与EC联用的生物传感器研究越来越成为人们关注的热点。近年来,关于SPR和EC联用在DNA检测方面的综述鲜有报道。对SPR和EC检测DNA的技术原理、联用方法、应用进展等方面作出了简要的介绍,以期为表面等离子共振和电化学联用的DNA传感器相关研究提供参考。     

中国蛛缘蝽科物种DNA条形码研究(英文)

【目的】本研究旨在探讨DNA条形码对中国蛛缘蝽科(半翅目：缘蝽总科)物种界定的适用性。【方法】对中国蛛缘蝽科13属23种207个样本的线粒体COI基因DNA条形码序列进行扩增,并扩增稻缘蝽属Leptocorisa 3个物种的31条内转录间隔区1(ITS-1)序列作为辅助标记。使用MEGA 11软件计算种间和种内遗传距离(Kimura 2-parameter, K2P);采用邻接法(neighbor-joining, NJ)进行物种聚类分析;利用中介邻接网络算法构建单倍型网络图。【结果】基于线粒体COI DNA条形码序列得出测试的中国蛛缘蝽科所有23个种的种内平均K2P距离在2%以下,种间K2P距离在0.98%~23.98%之间(平均17.50%)。多数物种彼此能够被较好地分开,且支持率较高。其中,中稻缘蝽Leptocorisa chinensis和大稻缘蝽L. oratoria共享部分COI单倍型,造成COI条形码无法区分二者,可通过ITS-1序列在单倍型网络分析中将二者区分。【结论】本研究得出的中国蛛缘蝽科中绝大部分物种的DNA条形码数据分析结果与基于形态特征的分类单元一致。然而,对于其中亲缘关系极近的物种,单靠线粒体数据尤其是COI条形码序列无法进行准确界定,需引入其他DNA序列或其他类型数据进行区分。     

幼虫饲粮中添加叶酸对雌性意大利蜜蜂DNA甲基化及发育的影响

【目的】本文旨在探究意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica幼虫饲粮中添加叶酸对雌性蜜蜂DNA甲基化及发育的影响。【方法】从姊妹蜂群中选用2日龄意大利蜜蜂雌性幼虫,平均分为6组,任选一组以饲喂不添加叶酸的基础日粮为对照组（CK）,其余5组为试验组,分别饲喂添加0.02%、0.04%、0.06%、0.08%和0.10%叶酸的基础日粮。在室内温度（34.5±0.5）℃,相对湿度为90%±5%的条件下,按照饲养流程饲养意大利蜜蜂至出房。取3-5日龄的幼虫,测定叶酸代谢指标及DNA甲基化相关指标,计算新蜂发育历期,称量新蜂重。【结果】（1）添加叶酸（FA）水平为0.04%的试验组,3、4和5日龄幼虫蜂体内叶酸（FA）和5-甲基四氢叶酸（5-MTHF）含量显著高于对照组（P <0.05）,并且显著提高了幼虫时期蜂体的二氢叶酸还原酶（DHFR）基因、丝氨酸羟甲基转移酶（SHMT）基因和亚甲基四氢叶酸还原酶（MTHFR）基因的表达量（P <0.05）,显著提高了MTHFR酶活性（P <0.05）。（2）与对照组相比,添加叶酸为0.04%的试验组显著提高了3日龄幼虫DNA甲基转移酶1a(Dnmt1a)基因的表达量（P <0.05）,且显著提高了3日龄和4日龄幼虫的DNA甲基转移酶1(DNMT1)酶活性（P <0.05）。添加0.04%的叶酸试验组相较于对照组显著降低了3日龄幼虫DNA甲基转移酶3(DNMT3)的酶活性（P <0.05）,显著降低了4日龄幼虫Dnmt3基因的表达量和DNMT3酶活性（P <0.05）。叶酸添加剂量为0.04%时,4日龄蜂体DNA甲基化水平显著降低（P <0.05）。（3）与对照组相比,添加0.04%的叶酸试验组的意大利蜜蜂平均发育历期（19.95 d）显著小于对照组（P <0.05）,平均新蜂重（0.17 g）显著大于对照组（P <0.05）。【结论】在基础日粮中添加适量叶酸能够降低4日龄意大利蜜蜂幼虫的DNA甲基化水平,并能缩短发育历期和增加新蜂重。在饲粮中添加0.04%的叶酸有助于雌性意大利蜜蜂幼虫向蜂王方向发育。     

环足施氏冠蜂——中国新记录种（膜翅目：冠蜂科）

本文结合形态学特征和线粒体COI基因分子数据,记述了采集于我国山东省的冠蜂科一新记录种：环足施氏冠蜂Schlettererius cinctipes (Cresson, 1880),详细描述了该种的形态特征,并提供鉴定特征图以及COI序列。通过与来自于北美、日本和澳洲的环足施氏冠蜂的COI序列对比,相似度达到99.79%。虽然环足施氏冠蜂在我国的寄主未能明确,但由于该蜂从松幽天牛Asemum amurense Kraatz, 1879为害的松木中羽化出来,能为其寄主的确定提供参考。研究标本分别保存在华南农业大学膜翅目标本室（SCAU）和山东省林业科学研究院林业有害生物标本室。     

贵州省东方蜜蜂Apis cerana线粒体DNA遗传多样性研究

为探明贵州省东方蜜蜂Apis cerana遗传多样性及遗传分化现状,对贵州省9个地级市79个样点采集的东方蜜蜂样本线粒体DNA (mt DNA) COI-COII序列进行扩增与测序,分析其遗传多样性、遗传结构及亲缘关系。序列结果显示扩增后COI-COII序列长度约为760 bp,A+T平均含量（82.3%）明显高于C+G（17.7%）,碱基偏移性明显。单倍型分析共发现33个单倍型,其中主体单倍型H1为9个地理群体共有。单倍型多样度分析表明平均单倍型多样度为0.802,其中黔南地区最高,遵义地区最低;平均核苷酸多样度为0.014,其中六盘水地区最高,黔西南及安顺地区最低。中性检验结果表明贵州省部分地区东方蜜蜂可能经历过群体扩张。9个地区样点的平均遗传距离介于0.0012~0.0044之间,其中毕节与黔东南地区间最大,为0.0044,安顺与黔南、遵义地区间最小,均为0.0012。在单倍型系统进化树中,79个样点东方蜜蜂可分为两个类群。研究结果为贵州省东方蜜蜂遗传分化研究、种质资源保护与开发利用提供参考依据。