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。     

变豆菜属15种植物的果实微形态特征及其分类学意义

采用扫描电镜对来自北美和东亚的变豆菜属植物(美国7个种,中国8个种)的果实表面微形态进行观察,结合前人对伞形科其他类群果实微形态特征的研究及近年来分子系统学证据,对变豆菜属的种间分类进行研究。结果显示,变豆菜属植物果实的形态大小、皮刺弯曲程度和果柄蜡质纹饰丰富多样。研究表明变豆菜属是一个自然类群,果实表面钩刺结构有利于该属植物的传播及扩散,果实微形态特征具有分类学价值,可作为种间分类的依据。根据变豆菜属果实表面微形态特征,编制了该属植物分种检索表。     

Endo-β-1,4-glucanases impact plant cell wall development by influencing cellulose crystallization

Cell walls are vital to the normal growth and development of plants as they protect the protoplast and provide rigidity to the stem. Here, two poplar and Arabidopsis orthologous endoglucanases, which have been proposed to play a role in secondary cell wall development, were examined. The class B endoglucanases, Pt GH9B5 and At GH9B5, are secreted enzymes that have a predicted glycosylphosphatidylinositol anchor, while the class C endoglucanases, Pt GH9C2 and At GH9C2, are also predicted to be secreted but instead contain a carbohydrate-binding module.The poplar endoglucanases were expressed in Arabidopsis using both a 35 S promoter and the Arabidopsis secondary cell wall-specific Ces A8 promoter. Additionally, Arabidopsis t-DNA insertion lines and an RNAiconstruct was created to downregulate At GH9C2 in Arabidopsis. All of the plant lines were examined for changes in cell morphology and patterning, growth and development, cell wall crystallinity, micro fibril angle, and proportion of cell wall carbohydrates. Misregulation of Pt GH9B5/At GH9B5 resulted in changes in xylose content, while misregulation of Pt GH9C2/At GH9C2 resulted in changes in crystallinity, which was inversely correlated with changes in plant height and rosette diameter. Together, these results suggest that these endoglucanases affect secondary cell wall development by contributing to the cell wall crystallization process.     

YPED:An Integrated Bioinformatics Suite and Database for Mass Spectrometry-based Proteomics Research

We report a significantly-enhanced bioinformatics suite and database for proteomics research called Yale Protein Expression Database(YPED) that is used by investigators at more than 300 institutions worldwide. YPED meets the data management, archival, and analysis needs of a high-throughput mass spectrometry-based proteomics research ranging from a singlelaboratory, group of laboratories within and beyond an institution, to the entire proteomics community. The current version is a significant improvement over the first version in that it contains new modules for liquid chromatography–tandem mass spectrometry(LC–MS/MS) database search results, label and label-free quantitative proteomic analysis, and several scoring outputs for phosphopeptide site localization. In addition, we have added both peptide and protein comparative analysis tools to enable pairwise analysis of distinct peptides/proteins in each sample and of overlapping peptides/proteins between all samples in multiple datasets. We have also implemented a targeted proteomics module for automated multiple reaction monitoring(MRM)/selective reaction monitoring(SRM) assay development. We have linked YPED's database search results and both label-based and label-free fold-change analysis to the Skyline Panorama repository for online spectra visualization. In addition, we have built enhanced functionality to curate peptide identifications into an MS/MS peptide spectral library for all of our protein database search identification results.     

6种草本植物对干旱胁迫和CO2浓度升高交互作用的生长响应

以CO2浓度升高为主要标志的全球气候变化及由其引起的极端气候变化对陆地生态系统产生了重要的影响。利用步入式CO2生长室模拟研究了CO2浓度变化(400和700μL/L)和干旱胁迫(水分充足CK:100%FC(田间持水量);中度干旱MS:40%FC;重度干旱SS:20%FC)的交互作用对草本植物网果酸模(Rumex chalepensis)、野豌豆(Vicia sepium)、泥胡菜(Hemmistepta lyrata)、风轮菜(Clinopodium chinense)、藜(Chenopodium album)和玉米石(Sedum album)生长特性的影响。结果表明:CO2浓度升高总体上刺激了网果酸模、野豌豆、泥胡菜、风轮菜和藜这5种C3植物在任何水分条件下的生长,也刺激了玉米石在水分条件较好下的生长;干旱胁迫总体上抑制了所有6种植物的生长,但中度干旱胁迫有刺激CAM植物玉米石生长的趋势。CO2浓度升高能否缓解干旱的负面影响具有明显的种间差异:CO2浓度升高减缓了干旱胁迫对泥胡菜和风轮菜的负面影响,这种缓解作用在网果酸模和野豌豆中显著降低,对藜没有明显的促进作用,对干旱下的玉米石的生长却起到了抑制作用。CO2浓度升高总体上增加了根质量分数和干物质含量;干旱胁迫明显提高了6种草本植物的根生物量的分配比例,降低了干物质含量;但CO2浓度升高和干旱胁迫的交互作用可导致不同的物种产生不同的响应,说明植物能够通过调节生物量分配和植株本身的水分含量保持能力来适应CO2浓度和干旱胁迫的交互影响,这种调节能力取决于植物在碳的吸收和水分散失之间的平衡"trade-off"。研究结果有助于增进草本植物对未来气候变化的适应性理解,为评估和预测全球气候和水文变化对植物的生理生态影响提供理论依据。     

环境DNA技术在地下生态学中的应用

地下生态过程是生态系统结构、功能和过程研究中最不确定的因素。由于技术和方法的限制,作为"黑箱"的地下生态系统已经成为限制生态学发展的瓶颈,也是未来生态学发展的主要方向。环境DNA技术,是指从土壤等环境样品中直接提取DNA片段,然后通过DNA测序技术来定性或定量化目标生物,以确定目标生物在生态系统中的分布及功能特征。环境DNA技术已成功用于地下生态过程的研究。目前,环境DNA技术在土壤微生物多样性及其功能方面的研究相对成熟,克服了土壤微生物研究中不能培养的问题,可以有效地分析土壤微生物的群落组成、多样性及空间分布,尤其是宏基因组学技术的发展,使得微生物生态功能方面的研究成为可能;而且,环境DNA技术已经在土壤动物生态学的研究中得到了初步应用,可快速分析土壤动物的多样性及其分布特征,更有效地鉴定出未知的或稀少的物种,鉴定土壤动物类群的幅度较宽;部分研究者通过提取分析土壤中DNA片段信息对生态系统植物多样性及植物分类进行了研究,其结果比传统的植物分类及物种多样性测定更精确,改变了以往对植物群落物种多样性模式的理解。同时,环境DNA技术克服传统根系研究方法中需要洗根、分根、只能测定单物种根系的局限,降低根系研究中细根区分的误差,并探索性地用于细根生物量的研究。主要综述了基于环境DNA技术的分子生物学方法在土壤微生物多样性及功能、土壤动物多样性、地下植物多样性及根系生态等地下生态过程研究中的应用进展。环境DNA技术对于以土壤微生物、土壤动物及地下植物根系为主体的地下生态学过程的研究具有革命性意义,并展现出良好的应用前景。可以预期,分子生物学技术与传统的生态学研究相结合将成为未来地下生态学研究的一个发展趋势。     

高温胁迫对Bt棉铃壳中Bt蛋白含量及氮代谢的影响

以Bt基因来源于中国的棉花品种泗抗1 号(常规种)、泗抗3 号(杂交种)和来源于美国的棉花品种99B(常规棉)、岱杂1 号(杂交棉)为材料,研究了不同高温水平下Bt 棉盛铃期铃壳中Bt 蛋白含量变化及氮代谢生理特征.结果表明: 铃壳中Bt 蛋白含量随温度升高而降低,与对照相比(32 ℃),常规棉品种在38 ℃、杂交棉品种在40 ℃以上时,铃壳中Bt 蛋白含量大幅度下降.其中,常规种泗抗1号和99B在38 ℃时分别下降53.0%和69.5%;杂交种泗抗3号和岱杂1号在40 ℃时下降64.8%和54.1%.铃壳Bt 杀虫蛋白含量下降显著时,其可溶性蛋白含量明显下降,游离氨基酸含量明显提高,GPT活性显著下降,蛋白酶活性显著增加.高温影响铃壳的氮代谢引起Bt蛋白的分解加剧,合成减弱,从而造成Bt蛋白含量减少,抗虫性下降.     

基因转移指日可待

对基因的定点转移,既可增加基因治疗成功的机率,也将为研究基因在发育过程中的作用提供一条新途径。学者们正研究把外源基因引入他们所要引入的特定基因位点,而不是基因组的任一位置。这一新的把基因引入染色体特定位点的能力,可提高对人类遗传疾病如镰状细胞性贫血(SCA)进行有效基因治疗的机会。在此之前,要控制被转移基因在基因组中的终止位置是不可能的。这些引入的基因可进     

解釋巴甫洛夫关於條件反射学说的演示

说明巴甫洛夫关於高级神经活动学说的演示,对中学来讲是复杂的。为了有效地解决这个问题,必须首先研究条件反射的演示方法,条件反射,正如巴甫洛夫所指示的那样,是探讨高级神经活动的基本方法。可惜,在很多中学的条件里,很难演示唾液分泌条件反射那样典型的实验,因此祇好局限在一些比较容易做到的运动性反射的实验里。然而,用它仍能十分信服地说明高级神经活动的基本规律。