湖北海棠5A基因进化与表达分析

以水杨酸(SA)诱导的湖北海棠双链cDNA为模板,克隆湖北海棠5A基因并对其序列进行比对分析,用邻位法构建进化树;以根、茎、叶等器官的单链cDNA为模板、以半定量及NCBI数据库相关EST分析研究其5A基因的表达特性,以探讨湖北海棠真核生物蛋白翻译起始因子5A基因序列、表达及进化的相关信息.结果表明:(1)湖北海棠5A基因编码框长度为477个核苷酸,编码159个氨基酸,其序列与部分已报道的双子叶植物一致性达91％,与单子叶植物、细菌、古细菌、藻类一致性分别为96％、55％、70％、63％.(2)蛋白的三级结构显示湖北海棠5A蛋白与拟南芥5A蛋白也十分相似;基因进化分析显示湖北海棠5A基因沿着细菌、古细菌、藻类的进化路径,最后与月季聚在同一分枝中.(3)基因表达分析表明,湖北海棠5A基因不仅在根、茎、叶、花、果实、种子等器官中表达,而且在不同的发育时期和各种胁迫条件下表达,具有组成性表达的特点.     

复杂的正选择压力驱动不同细胞嗜性HIV-1的进化

对HIV-1细胞嗜性的研究是理解HIV-1传播和发病机制的关键.通过对HIV-1B和C亚型的R5和X4型病毒的全基因组进行适应性进化分析,发现R5和X4病毒经历了不同的进化方式,并且不同的HIV-1基因受到不同的正选择压力,意味着复杂的自然选择压力驱动HIV-1的进化.分析HIV-1Gp120超变区上的正选择位点,发现相对于其他超变区,更多的正选择位点发生在B亚型X4病毒的V3区,B亚型R5病毒的V2区以及C亚型X4病毒的V1和V4区域.因为这些区域通常影响和决定HIV-1的细胞嗜性,更多的正选择发生在这些特定的超变区意味着作用于Gp120上的选择压力与Gp120的受体识别和结合功能有关.值得注意的是,无论是B和C亚型还是R5和X4型病毒,显著更多的正选择位点发生在Gp120的C3区域（33.3%～55.6%,P〈0.05）,意味着C3区对HIV-1的生存和适应比先前认识的更为重要.另外,在R5和X4病毒的env基因中,约有一半的正选择位点是相同的,尤其是Gp41上的第96,113和281位正选择位点均出现在所分析的4种病毒类型中.这些共同的正选择位点不仅意味着对病毒生存和适应的重要性,也意味着R5和X4存在交叉免疫源性位点的可能性,这对于AIDS疫苗的发展具有重要意义.     

征稿启示

即将到来的龙年,我们的《化石》杂志正赶上创刊40周年。欢迎大家以各种方式与我们共同纪念。同时,继续欢迎读者就其他内容踊跃投稿。特别推崇短小精悍、趣味横生、知识性强、图文并茂的科普文章,内容要围绕《化石》杂志所涉猎的科目——地质、地理、古生物、动物、植物、环境、生态、进化、人类、考古等。提供的图文内容(尤其是图片)请作者或编译者保证没有侵犯他人的知识产权。     

崖柏与侧柏光合特性和叶绿素荧光参数的比较研究

以盆栽的中国特有濒危植物崖柏及其近缘广布种侧柏幼苗为材料,测定了二者的光照和二氧化碳响应特征参数、光合作用气体交换参数和叶绿素荧光参数,比较分析两者间差异并探讨崖柏异地保存的可行性。结果显示:(1)在光响应参数方面,崖柏和侧柏的表观量子效率分别为0.039和0.027 mol.mol-1,但二者差异不显著;崖柏的光补偿点(81.04μmol.m-2.s-1)显著高于侧柏(59.72μmol.m-2.s-1),但二者的最大净光合速率(Pmax)、光饱和点(LSP)和暗呼吸速率(Rd)均无显著差异;崖柏的CO2补偿点(129.17μmol.mol-1)显著高于侧柏(95.86μmol.mol-1),而光呼吸速率则崖柏略高于侧柏,但二者的羧化效率相当。(2)气体交换参数方面,崖柏的叶片气孔导度和蒸腾速率均低于侧柏,而瞬时水分利用效率和气孔限制值则略高于侧柏;随着光照强度增加,崖柏和侧柏的净光合速率和胞间CO2浓度增加,而气孔限制值则降低。(3)2个树种的叶绿素荧光参数,如初始荧光、最大荧光、可变荧光、光系统Ⅱ原初光能转换效率、光系统Ⅱ实际光化学量子效率、非光化学猝灭等均无显著差异,但崖柏光化学猝灭系数(0.218)显著低于侧柏(0.322)。研究表明,崖柏与侧柏在光合特性和叶绿素荧光参数方面具有较大的相似性,也表明崖柏在生长季对北迁环境具有较强的适应性。     

暹罗苏铁茎的解剖学研究

利用冰冻切片法在光学显微镜下观察暹罗苏铁茎的解剖特征。结果表明,暹罗苏铁茎由周皮、皮层、皮层维管束、中柱和髓组成,皮层和髓发达。皮层维管束可分为周韧型和外韧型两种,以周韧型为主。中柱的次生结构为同心环的次生维管组织构成,随着茎的不断成熟,环数逐渐增加;每个同心环均含有次生木质部、维管形成层、次生韧皮部的结构;环与环之间有次生的薄壁组织相间隔。皮层、中柱维管束均由木质部、形成层和韧皮部组成,木质部面积均大于韧皮部。苏铁植物茎在次生结构方面的主要特点是有皮层维管束和同心环结构的中柱维管束。     

核酸适配体及其在病原微生物学中的应用

核酸适配体指利用指数富集配体系统进化技术筛选出的寡聚核苷酸片段,它可以特异性地识别靶标并与之结合,已经广泛应用于基础研究、临床诊断、纳米技术等。以下综述了适配体在微生物学方面的应用。     

基于基因组DNA诱变的遗传重组改造乙醇工业酵母的耐热性及发酵性能

酵母菌是乙醇发酵工业中非常重要的微生物细胞工厂,发酵过程中温度变化胁迫一直是影响生产效率的重要瓶颈之一,选育具有广泛温度适应性的酵母菌株对提高发酵性能和降低生产成本具有重要意义。通过化学诱变和基于基因组DNA诱变的遗传重组技术对乙醇工业酵母菌的温度适应性进行改造,获得耐热性能和发酵性能得到提高的重组酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae T44-2。重组菌株T44-2的最高生长温度比原始菌株CE6提高了3 ℃,48 ℃和52 ℃热激处理1 h,重组菌株的细胞存活率分别是原始菌株的1.84     

蕨类植物叶绿体rps12基因的分子进化研究

以68种蕨类植物和2种石松类植物的rps12基因为对象,在系统发育背景下,结合最大似然法,使用HyPhy和PAML软件对该基因进行进化速率和适应性进化研究。结果显示:位于IR区的外显子2~3,其替换率明显降低,rps12基因编码序列的替换率也随之降低,且rps12基因密码子第3位的GC含量明显升高;在蕨类植物的进化过程中,3′-rps12更倾向定位于IR区,以保持较低的替换率;rps12基因编码的123个氨基酸位点中,共检测到4个正选择位点和116个负选择位点。研究结果表明基因序列进入到IR区后,显示出降低的替换率;强烈的负选择压力表明RPS12蛋白的高度保守性以及rps12基因的功能和结构已经趋于稳定。     

40种蕨类植物matK基因的系统分类及分子进化研究

采用“放松分子钟”模型、氨基酸位点正选择模型和分子内共进化网络估算方法,对蕨类植物Ⅱ型内含子成熟酶蛋白K(Maturase K,MATK)编码基因matK的进化趋势进行研究。结果显示:matK基因在蕨类植物系统学研究中具有一定的应用价值,与rbcL基因和psaA基因联合后能显著提升系统发育树的可信度;蕨类植物MATK蛋白中存在少数曾经历正选择的位点;MATK蛋白内部有多对氨基酸位点共同构成共进化网络。在被子植物兴起环境改变后,MATK蛋白部分位点发生适应性进化,通过位点间共进化网络协同作用方式提升蕨类植物对新光合环境的适应能力。