沃尔巴克氏菌调控小茶尺蠖和灰茶尺蠖杂交卵孵化

【目的】明确沃尔巴克氏菌Wolbachia对茶尺蠖两近缘种杂交卵孵化的影响及相关机制。【方法】使用2.5 mg/mL四环素浸液处理1 min后的新鲜茶树叶片连续饲喂灰茶尺蠖Ectropis grisescens幼虫3代,建立不携带Wolbachia的灰茶尺蠖种群。通过携带和不携带Wolbachia的灰茶尺蠖成虫分别与小茶尺蠖E. obliqua成虫进行杂交,探究Wolbachia对二者杂交卵孵化的影响。同时利用iTRAQ技术检测并分析携带和不携带Wolbachia的灰茶尺蠖精子蛋白的差异。【结果】与自然携带Wolbachia的灰茶尺蠖相比,去除Wolbachia后的灰茶尺蠖与小茶尺蠖杂交卵孵化率从3.92%显著提高到56.20%,表明Wolbachia诱导胞 质不亲合。精子蛋白差异分析显示,携带和不携带Wolbachia的灰茶尺蠖的精子蛋白中,共有128个蛋白显著差异表达,其中KEGG数据库注释到45个差异蛋白富集到鞘脂类代谢、唾液分泌、溶酶体、鞘脂信号通路和鞘糖脂生物合成等106个通路中,其中鞘脂类代谢通路中与神经酰胺合成相关的神经酰胺酶和磷酸酯酶显著上调表达。【结论】共生菌Wolbachia通过胞质不亲和作用介导了茶尺蠖两近缘种间的合子前生殖隔离,导致杂交卵的孵化率显著下降;Wolbachia可能通过鞘脂代谢通路实现了对雄性精子蛋白的修饰。     

西伯利亚蝗卵发育过程的比较转录组分析及滞育关联基因筛选

【目的】通过筛选西伯利亚蝗Gomphocerus sibiricus卵滞育基因及代谢通路,初步明确西伯利亚蝗卵滞育分子机理。【方法】利用Illumina NovaSeq 6000测序平台对西伯利亚蝗早期发育(ES)、滞育(DS)和滞育后发育阶段(PS)的卵进行转录组测序;采用GO和KEGG富集分析并结合文献,预测滞育相关通路并聚类热图分析,筛选蝗卵滞育关联基因,并选取其中6个重要基因进行qRT-PCR验证。【结果】DSvs ES和PS vs DS两比较组分别富集到12 419和4 789个差异表达基因,且多上调表达;两比较组共表达差异基因为2 206个,主要与糖代谢、环境胁迫和生长发育相关。DS vs ES组富集最显著的GO条目为蛋白结合,PS vs DS组GO条目主要包含酶活性、细胞骨架构建及蛋白结合等过程。滞育关联基因主要集中在Wnt信号通路、胰岛素信号通路、细胞周期通路以及昆虫激素生物合成等通路。6个重要的滞育关联基因的表达量变化趋势与转录组数据结果基本一致。【结论】本研究初步明确了西伯利亚蝗卵滞育调控的重要代谢途径,并筛选出20个滞育关联基因,为后续深入研究该物种的适应机理奠定了基础。     

卵孢小奥德蘑覆土真菌群落特征及其影响因素

卵孢小奥德蘑Oudemansiella raphanipes是一类依赖覆土栽培的食用菌。本文采用Illumina MiSeq高通量测序技术结合生态学及统计学分析方法研究卵孢小奥德蘑覆土真菌群落特征和影响因素。结果表明,与原始覆土内真菌群落相比,种植卵孢小奥德蘑后的覆土内真菌群落多样性显著下降;在组成方面,虽然优势菌门仍为子囊菌门Ascomycota,但其中的Cladosporium、Acremonium、Gibberella和Emericellopsis等属的相对丰度有所降低,而隶属于被孢霉门Mortierellomycota的Stilbella、Neocosmospora、Pseudogymnoascus和Preussia等属的相对丰度呈增加趋势。卵孢小奥德蘑覆土真菌以腐生营养型为主,与原始覆土相比,种植卵孢小奥德蘑后的粪生营养型真菌和木腐菌呈增加的趋势;进一步研究发现pH、速效钾、速效磷和总氮等覆土土壤理化性质显著影响真菌群落的多样性和结构,pH和速效钾含量与真菌群落的丰富度和多样性呈显著负相关关系。研究结果为深入解析卵孢小奥德蘑覆土微生态机制奠定基础。     

海金沙卵发生的组织化学研究

采用组织化学方法对海金沙（Lygodium japonicum （Thunb.） Sw.）卵发生进行了研究。高碘酸-锡夫反应（PAS反应）结果显示：颈沟和腹沟细胞外产生的黏性物质为多糖类物质;在卵细胞发生早期颈卵器细胞内均含有质体,且淀粉粒含量丰富,随着颈卵器的发育,卵细胞以及颈沟和腹沟细胞内淀粉粒数量和体积均逐渐减少,最后退化消失。苏丹黑B反应结果显示：海金沙颈沟和腹沟细胞外产生的黏性物质也含有脂类物质,而卵细胞内并未有明显脂类物质产生;卵细胞质膜处也并没有糖类或脂类物质的积累。本研究从组织化学角度佐证了海金沙的特殊性,即既有原始蕨类的特征,又有进化蕨类的特征。     

植物NLR免疫受体的识别、免疫激活与信号调控

高等植物进化出大量膜表面和胞内免疫受体以感知各种病原信号, 抵御病原物入侵。其中, 细胞表面的模式识别受体感知模式分子后激活基础免疫反应, 核苷酸结合和富亮氨酸重复蛋白(NLRs)则通过感知病原微生物分泌的效应蛋白激活特异免疫反应, 导致超敏反应与细胞死亡。该文主要综述了NLRs对效应蛋白的识别、植物免疫激活及下游信号调控的最新研究进展。     

神经元图像大数据的弱监督自动识别技术

在介观尺度上，小鼠大脑图像的数据量可达到10 TB量级，人脑数据量则达到惊人的几十PB，从海量脑图像数据中识别和分析神经元的形态是一项复杂且具有挑战的任务。当前研究人员提出了基于传统机器学习和深度学习的神经元识别算法，其中传统机器学习方法存在迁移、泛化能力较差的问题，基于深度学习的算法虽然可以通过海量精确标注的训练数据提高模型的泛化性，但缺乏精确且丰富的图像标记数据集，因此同样存在过拟合和泛化能力弱等问题。本文提出了一种基于深度学习的弱监督神经元识别方案，仅需要少量有标注的数据，即可通过迭代策略获取海量神经元图像的精确识别结果，具备较强的泛化能力，并最大限度减少人工参与量。该方法在fMOST、BigNeuron等数据集上进行了实验，自动识别精度F1值分别为0.9247和0.8318，优于其他对比的神经元识别算法。     

中国亚洲玉米螟发育历期的地理变异

广布种昆虫可调节其生活史以适应栖息地的条件变化,如可以通过调节自身的生长发育和繁殖期,使其发生与栖息地的物候(如食料、气温和降雨等)同步,这对昆虫在栖息地的繁衍具有十分重要的意义。亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis为玉米主要害虫,在中国从南到北都有分布,栖息地气候也不同,不同地理种群生活史发生了分化,如化性、临界光周期、滞育后羽化时间、体重和体型、繁殖力和抗寒力等均不同。然而该虫发育历期的地理变异尚未见系统报道。为此,详细比较了来自5个亚洲玉米螟不同地理种群即广西阳朔(YS)、江西南昌(NC)、山东泰安(TA)、河北廊坊(LF)和黑龙江哈尔滨(HEB)在20—31℃下卵、幼虫、蛹发育历期及其与栖息地纬度的关系。结果表明:不同温度下的不同地理种群的卵期不存在显著差异,在20、22和25℃下,卵期从南到北稍有延长,卵期与其栖息地纬度呈正相关;但在28℃下,不同地理种群的卵期基本相等,与纬度相关性不显著。在31℃下,不同地理种群的幼虫期不存在显著差异,而在其他温度下,不同地理种群的幼虫期存在显著差异;在22、25和28℃下,幼虫期与其栖息地纬度呈正相关,而在20和31℃下,幼虫期与其栖息地纬度呈负相关,在20、22和25℃下,最北的哈尔滨种群的幼虫期变幅不大,而其他4个种群的幼虫期随着温度的升高明显缩短。各地理种群20℃下的雌蛹、28℃下的雄蛹和31℃下的雌雄蛹期差异均不显著,其他雌或雄蛹期差异显著;各温度下的雌雄蛹期与其栖息地纬度存在正相关关系。这些研究结果揭示了广布种昆虫可以调节其自身发育历期以适应栖息地环境条件。     

应用基于粒子群优化的支持向量机算法识别真核生物基因的RNA聚合酶II启动子序列

启动子是调节基因表达的重要元件,对其的研究对于阐明基因转录调控机制具有重要意义。作者依据RNA聚合酶Ⅱ启动子序列特性选取高效的特征提取方法,构建了基于粒子群优化的支持向量机(particle swarm optimization-support vector machine,PSO-SVM)新方法,用以识别真核生物基因RNA聚合酶Ⅱ启动子。结合5-折交叉检验方法,得到启动子-外显子、启动子-内含子和启动子-基因间序列的分类准确率分别为97.1%、96.7%和98.8%,其马修斯相关系数分别为0.962、0.934和0.976。结果说明,对比其它启动子识别方法,PSO-SVM方法更能有效地识别真核生物基因启动子。     

基于粪便DNA的岩羊微卫星引物的筛选及个体识别

贺兰山保护区岩羊Pseudois nayaur种群数量近年来增长很快,为了解贺兰山保护区的岩羊种群的遗传健康状况,从而更好地保护和管理岩羊种群,需要对岩羊种群的遗传多样性进行研究。在其近缘物种中选出36对微卫星引物对收集到的岩羊粪便DNA样品进行PCR扩增。结果发现,有9对引物在岩羊粪便DNA中扩增出了多态性位点。各位点基因杂合度介于0.26~0.95之间,平均杂合度为0.48,各位点多态信息含量介于0.23~0.68之间,平均多态性为0.48。     

宿主识别与应答胞质内DNA入侵的信号转导机制

固有免疫是宿主防御病原微生物入侵的第一道防线。宿主通过胚系基因编码的模式识别受体(pathogen recognition receptor,PRR)监测微生物的病原相关分子模式(病毒核酸等),迅速启动免疫应答反应。宿主自身的核酸如果错误地出现在细胞质中,也会被模式识别受体识别,引发自身免疫疾病。STING(stimulator of interferon genes)是最近鉴定出的内质网接头蛋白,可以动态监控细胞内DNA以及环二核苷酸(cyclic dinucleotides,CDNs)的异常存在,发挥承上启下的抗微生物感染的枢纽功能。该文概述STING介导的细胞信号通路前沿进展,并对有待突破的科学问题作出展望。