不同抗性苹果品种应答轮纹病菌胁迫的差异蛋白质组分析

为鉴定不同抗性苹果(Malus domestica)品种响应轮纹病菌胁迫的抗性相关蛋白表达差异, 以抗病品种华月及易感品种金冠为试材, 采用高通量同位素标记定量(IBT)技术结合液相色谱-串联质谱(LC-MS)鉴定技术, 对病原菌处理前后抗、感病品种叶片的蛋白质组差异表达进行分析, 共鉴定出171个差异表达蛋白(DEPs)。GO富集及KEGG通路分析表明, 在细胞组分、分子功能和生物过程3类中共注释到686个GO条目, 其中52个DEPs注释于KEGG通路的18个显著差异途径(P<0.05)。亚细胞定位预测分析表明, 171个DEPs中有170个分别定位于8类细胞器。蛋白功能注释分析表明, 46个DEPs注释于7类抗性相关蛋白, 包括类甜蛋白、过氧化物酶、多酚氧化酶、过敏原蛋白、几丁质酶、内切葡聚糖酶以及主乳胶蛋白。此外, 还对抗性相关蛋白的表达特点及基因定量结果进行了分析。该研究结果可为进一步解析抗、感病苹果品种应答轮纹病菌胁迫的抗性机制提供参考。     

宫颈癌差异表达基因筛选及功能分析

目的:筛选参与宫颈癌发生、发展的关键基因,为临床诊疗提供新的靶点。方法:在NCBI-GEO数据库中筛选多组宫颈癌基因表达检测数据集,利用GEO2R分析工具筛选各组数据集的差异表达基因;应用R分析筛选不同数据集之间共有的差异表达基因;利用DAVID在线分析对差异表达基因进行功能聚类和通路分析;利用STRING分析差异表达基因编码蛋白之间的相互作用关系。结果:共选择6组表达数据集,筛选得到59个差异表达基因(宫颈癌组织vs正常组织),表达差异至少达2倍,其中包含50个表达上调基因及9个表达下调基因。这些差异表达基因参与细胞周期、DNA复制、细胞分裂等生物进程。蛋白互作分析表明,这些差异表达基因多数存在相互作用。结论:利用生物信息学方法对不同来源的基因检测数据进行整合分析,有助于更准确的筛选对宫颈癌发生、发展过程具有重要作用的关键基因,本文筛选的宫颈癌差异基因为进一步研究宫颈癌发生、发展的分子机制及临床诊疗提供思路。     

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。     

甘肃省生境质量变化的图谱特征

生境质量是影响地区生态系统服务价值和保护地球生态系统中生物多样性的重要因素。以地处三大自然区交汇带的甘肃省为研究对象,在定量估算地区2000—2018年生境质量水平基础上,基于图谱变化分析理论和InVEST模型,探索地区生境质量时空分异格局及其图谱转移状态和变化强度。结果表明: 2000—2018年,甘肃省生境质量总体维持中等水平并略有提升,在空间上自北向南呈逐级递增的阶梯式变化特征,在数量上则高低并存;从图谱转移视角分析,甘肃省生境质量格局较为稳定,未发生状态转移的图谱单元占主导,而在发生了生境质量状态转移的图谱单元中,“较高较低”、“较高高”、“较高低”这6类状态间的互换转移最显著,空间分布也较为集聚; “北剧南和”是甘肃省生境质量变化强度的主要格局,自北向南依次为“强变区”、“复合区”、“温缓区”和“平和区”4类变化强度区。     

干旱河谷微生境变化对乡土植物幼苗定植的影响

干旱区植被斑块状分布格局引起的微生境差异对植被更新影响显著。气候变化和人类活动扰动下, 干旱区生态系统微生境多样化, 急需揭示乡土植物定植对不同微生境斑块变化的响应及其种间差异性, 并采用微生境调控技术促进退化生态系统植被恢复。该研究选择岷江干旱河谷区自然分布的灌木、半灌木和裸地微生境斑块, 采用移栽鞍叶羊蹄甲(Bauhinia brachycarpa)幼苗的试验方法, 揭示微生境变化对幼苗定植的影响; 进一步以极端退化的道路边坡为案例, 通过6种乡土植物种子直播试验探讨微生境调控技术及其对乡土植物幼苗定植的促进作用。结果显示, 在自然生态系统中, 裸地斑块上幼苗保存率和生物量显著大于植被斑块, 表明裸地微生境有利于幼苗定植; 养分添加仅对裸地斑块中幼苗生物量积累有促进作用。在裸地斑块中, 叶片生物量所占的比例和比叶面积较小, 相反根和茎生物量所占的比例较大。道路边坡上植被恢复试验结果显示, 6种乡土植物均能较好地适应土石混杂的边坡生境, 多数物种出苗率大于60%; 灌木幼苗保存率大于75%, 并且形成镶嵌式乡土灌草群落结构。地表覆盖和养分添加提高了边坡上种子出苗率和幼苗保存率, 促进了幼苗定植和结构稳定。该研究提供了有效促进工程边坡上乡土植物定植的方法, 可为干旱、半干旱生态系统退化荒坡和工程破坏地乡土植被恢复提供理论依据和技术指导。     

南北疆区域经济差异化三维生态足迹自然资本利用的时空演变

如何刻画自然资源消费在区域间的流转机制及其对生态的影响,是测度区域可持续发展的难点。采用改进后的三维生态足迹模型并引入存量流量利用比和资本流量占用率,对2003—2018年新疆区域三维生态足迹进行核算,并分别测度新疆各地州市自然资本利用的程度,聚焦南北疆地区自然资本利用的差异性,利用偏最小二乘法(PLS)找出影响生态足迹变化的动因,最后结合基尼系数及差异系数量化南北疆经济差异程度,从自然和经济视角探究南北疆可持续发展态势与差异。结果表明:①2003—2018年新疆人均生态足迹持续增长,增长幅度为119.94%,人均生态承载力基本保持在1.7 hm~2左右,流量资本占用强度不断增加,生态赤字问题愈发严重。②研究期内,南北疆地区生态足迹的增长幅度和速度存在明显空间差异,呈现"北高快,南低慢"的态势。各地州市生态赤字情况呈现不同程度的增长趋势,高值区为北疆的克拉玛依市及天山北坡经济带。③第一产业增加值对生态足迹正向驱动作用最为显著,第三产业增加值对生态足迹起到逆向驱动作用。④2003—2018年间,南北疆地区基尼系数维持在0.4—0.5之间,处于中警警度水平,南北疆区域经济差异系数变化波动不大,北疆区域经济差异系数明显高于南疆区域。     

‘培矮64S’与其eui突变体‘长选3S’穗颈节间蛋白质组差异分析

为从蛋白质表达水平了解长穗颈温敏核不育水稻穗颈节间伸长机理,该研究以长穗颈(EUI)温敏核不育水稻‘长选3S’为材料,温敏核不育水稻‘培矮64S’为对照,采用固相pH梯度双向凝胶电泳和质谱分析方法,对2个水稻材料抽穗前2 d的穗颈节间蛋白质进行分离,并进行差异蛋白质组学的比较研究。结果表明:(1)获得了分辨率和重复性较好的双向凝胶电泳图谱。(2)对40个差异蛋白质点进行MALDI-TOF-TOF-MS肽质谱指纹图谱分析,成功鉴定其中27个差异蛋白质点;与‘培矮64S’相比,‘长选3S’中有17个上调表达和10个下调表达的蛋白质。(3)差异蛋白质按照其功能可分为6类,其中主要是与细胞代谢相关蛋白,其次是与细胞壁重建相关蛋白;并且这些差异蛋白质可能与‘长选3S’抽穗期穗颈节间剧烈伸长生长有关,尤其是细胞壁重建相关蛋白与细胞的伸长密切相关。(4)实时荧光定量PCR对随机挑选的蛋白点2、7、8、24、35和36所对应的基因在两个材料最上节间的表达结果显示,‘长选3S’的2(Os10g08550)、7(Os12g42876)、8(Os01g55830)基因的表达量较‘培矮64S’明显下调,而24(Os06g48760)、35(Os05g25850)、36(Os07g42300)基因的表达量较‘培矮64S’显著上调,表明q-PCR的结果与蛋白凝胶图分析结果一致。研究认为,水稻eui基因可能是通过调节抽穗期穗颈节间这些蛋白质的表达,从而促进穗颈节间细胞分裂,尤其是细胞的伸长生长。     

性类固醇激素对黄颡鱼雌雄生长二态性的影响

为了研究性类固醇激素在雌雄生长二态性中(Sexual Size Dimorphism, SSD)的作用, 文章分析了性类固醇激素对雌雄生长、性腺发育和能量代谢的影响。结果显示: 17β-雌二醇(17β-estradiol, E₂)显著抑制黄颡鱼的生长, 且E₂显著促进能量在肝脏中的分配, 但在摄食量上无显著影响, 所以E2对黄颡鱼生长的抑制是能量分配的差异引起, 而不是能量获取差异引起。17α-甲基睾丸酮(17α-Methyltestosterone, MT)显著促进雌鱼生长, 但抑制雄鱼生长, MT能显著促进黄颡鱼摄食和肝脏的能量分配, 显著抑制卵母细胞的发育和卵巢的能量投入。本研究发现MT通过促进摄食, 抑制卵巢发育并且减少性腺发育的能量投入, 从而促进雌鱼生长; E₂能够显著增加雌雄鱼在肝脏中能量的投入, 最终抑制雌雄生长。实验结果只能部分解释实验中观察到的生长差异现象, 因此我们需要更进一步从能量的摄入、分配及消耗三方面来研究雌雄生长的二态性。     

苏云金芽胞杆菌LM1212菌株和突变株的全基因组序列比较分析

【背景】LM1212菌株是昆虫病原菌苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)中的一员,其芽胞和晶体分别产生于芽胞形成细胞和晶体产生细胞中,具有独特的细胞分化表型。与野生株LM1212相比,突变株LM1212-DB芽胞细胞比例明显降低并产生更高比例的晶体产生细胞,这使得LM1212-DB菌株成为研究晶体产生细胞形成机制和提高菌株杀虫活性的绝佳实验材料。【目的】比较LM1212菌株和LM1212-DB菌株的基因组差异,以便于揭示导致这两个菌株表型差异的原因。【方法】利用单分子测序技术(single molecular real-time,SMRT)和Pacbio RS II测序平台对两个菌株进行全基因组测序,对染色体和质粒、双组分信号系统和插入序列等进行差异分析,并构建表型特性相关基因的系统发育树。【结果】基因组分析发现,LM1212和LM1212-DB菌株均含有丰富的插入序列和双组分信号系统,暗示两个菌株极易发生基因重排且具有较强的环境适应性。与LM1212菌株相比,突变株LM1212-DB中发生了染色体和质粒片段缺失、质粒重排、质粒拷贝数变异。进一步分析缺失基因的功能发现,一些环境胁迫响应基因(如sigB)和芽胞形成相关基因(如abrB)等缺失;通过分析质粒拷贝数变异发现,具有增加晶体细胞比例功能的转录因子CpcR所在质粒的拷贝数增加1个,同时对CpcR的进化分析发现,与其亲缘关系最近的基因的从属菌株也产生与LM1212菌株相似的细胞分化表型。这些重要功能基因的缺失和拷贝数变异可能是导致两个菌株表型差异的原因。此外,突变株LM1212-DB缺失I型限制-修饰系统,这使得突变株LM1212-DB与野生菌株LM1212相比具有更好的外源DNA兼容性。【结论】突变株LM1212-DB染色体和质粒的结构变异可能是导致与野生株LM1212表型差异的潜在原因,这将为研究LM1212菌株的晶体细胞分化机制提供指导方向。     

染料木素对MRSA外排蛋白表达的影响

[目的] 研究染料木素对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）外排蛋白的影响。[方法] 通过联合药敏实验检测染料木素影响MRSA对环丙沙星的敏感性;利用等重同位素多标签相对定量蛋白质组学（iTRAQ）技术,检测染料木素作用MRSA41577后菌体蛋白表达量的变化;通过生物信息学方法对差异显著的蛋白进行系统分析;通过qPCR和尼罗红外排实验,探讨耐药相关的蛋白介导细菌耐药的作用机制。[结果] 联合药敏实验结果显示,染料木素能增强MRSA对环丙沙星的敏感性;通过iTRAQ技术检测到差异显著蛋白共有129个,包括60个表达上调的蛋白和69个表达下调的蛋白;生物信息学分析结果显示,与细菌耐药相关的蛋白约有14个,其中,通过主动外排系统介导细菌耐药的蛋白主要有PstB、PstS等;qPCR结果显示,与对照组相比,PstB、PstS的基因表达量分别下降了51.6%和78.6%;尼罗红外排实验结果显示,染料木素与尼罗红之间存在竞争关系,为MRSA41577的竞争性抑制剂。[结论] 染料木素可通过降低MRSA41577外排基因pstB和pstS的mRNA表达量,进而影响PstB、PstS外排蛋白的表达来逆转细菌耐药;此外,染料木素还是MRSA41577的竞争性外排抑制剂,可通过与底物竞争外排的方式,使抗菌药物留在菌体内发挥抗菌作用。