家蚕CRISPR/Cpf1基因编辑系统建立

自CRISPR/Cas9基因编辑系统成功应用于模式生物以来,因其快速、高效、便捷等特点,广泛应用于基因功能研究、基因治疗和基因工程等研究领域。与此同时,CRISPR/Cas系统不断在微生物界的发现也加速了新的基因编辑工具的不断涌现。CRISPR/Cpf1是第二类 (Ⅴ型) 能够编辑哺乳动物基因组的CRISPR系统,相比于CRISPR/Cas9基因编辑系统,能够利用5′T-PAM富集区增加基因组覆盖率,具有其切割位点为粘性末端和更不易同源重组修复等诸多优势。基于此,本研究构建了能够在家蚕细胞表达的3个不同来源的CRISPR/Cpf1 (AsCpf1、FnCpf1和LbCpf1) 表达载体,选择高度保守的家蚕热休克蛋白基因BmHSP60和家蚕ATP酶家族BmATAD3A基因分别设计靶标gRNA,构建gHSP60-266R和gATAD3A-346R基因编辑载体。通过T7E1酶切分析和T克隆测序,鉴定3个Cpf1基因编辑系统AsCpf1、FnCpf1和LbCpf1对靶标基因BmHSP60和BmATAD3A的编辑效率。同时,利用Western blotting分析不同基因编辑系统敲除靶基因后对其BmATAD3A和BmHSP60蛋白翻译的影响。本研究成功构建了家蚕CRISPR/Cpf1基因编辑系统,能够在家蚕细胞中有效编辑家蚕基因组,为家蚕基因功能研究、基因工程和遗传育种开发了新技术与新方法。     

阿霉素抗4T1乳腺癌荷瘤小鼠的免疫调控机制

为了探讨阿霉素 (Adriamycin,ADM) 对4T1乳腺癌荷瘤鼠BALB/c的免疫调节作用,采用定量蛋白质组学串联质量标签 (TMT) 标记技术检测ADM对4T1乳腺癌差异蛋白的影响,利用多重数据库对差异蛋白进行生物信息学分析。根据蛋白质组学结果,寻找差异蛋白中与免疫调节功能相关的靶点,通过酶联免疫吸附测定 (Enzyme linked immunosorbent assay,ELISA) 观察ADM对乳腺癌组织中Th1细胞 (Helper T cells 1,Th1) 和Th2细胞 (Helper T cells 2,Th2) 的影响;通过流式细胞术分析ADM对CD4+ T细胞、CD8+ T细胞和调节性T细胞 (Regulatory T cells,Tregs) 的影响;HE染色观察ADM对4T1乳腺癌荷瘤鼠胸腺的改变。ADM上调170种差异蛋白,下调58种差异蛋白。有73种差异蛋白与免疫调控过程相关,KEGG (Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG) 富集于细胞因子及受体相关的重要蛋白通路、白介素17 (Interleukin 17,IL-17) 通路和癌症的转录调控通路。与免疫功能相关的差异蛋白与CD4+ T细胞、CD8+ T细胞和Tregs细胞的功能有关,而这些细胞的分型影响乳腺癌的预后。ADM极显著升高白介素2 (Interleukin 2,IL-2),CD4+ T细胞、CD8+ T淋巴细胞含量 (P<0.01),显著降低Tregs细胞含量 (P<0.05)。ADM抗乳腺癌的免疫调节蛋白有Ighm、Igkc、S100A8、S100A9和Tmsb4x。     

普通烟草NtODB基因的电子克隆、表达及生物信息学分析

ODB基因在植物同源重组依赖性的DNA双键断裂修复过程中起重要作用,对植物诱变育种具有潜在的应用价值。克隆烟草NtODB基因并分析其表达特征为丰富ODB基因在同源重组DNA修复过程中的作用提供证据。为得到烟草NtODB基因序列,采用电子克隆技术获得该基因cDNA序列并克隆验证。进一步使用生物信息学方法分析该基因表达特征,对预测蛋白的理化性质、信号肽、高级结构等进行预测。生物信息学分析结果表明,NtODB基因开放阅读框包含579个碱基,蛋白含192个氨基酸残基,NtODB蛋白具有碱性和亲水性,主要定位于细胞质内;实时荧光定量PCR检测结果显示NtODB基因在不同组织中呈现组成型表达特征;亚细胞定位检测提示NtODB主要表达于细胞膜和叶绿体。NtODB基因的克隆与表达分析及其蛋白高级结构和理化性质的预测,可为进一步丰富ODB基因在同源重组依赖的DNA修复系统中的作用机制提供证据。     

斑马鱼和鲤miR-1-2/133a-1基因间序列活性和调控研究

分别以斑马鱼(Danio rerio)和鲤(Cyprinus carpio L.)为研究材料, 通过克隆斑马鱼和鲤miR-1-2和133a-1的基因间增强子序列, 利用活体和离体实验探讨其是否具有肌肉特异性; 并通过荧光素酶报告系统等研究转录因子MyoD是否调控该序列。研究结果显示: 在活体实验中, 无论斑马鱼还是鲤, miR-1-2/133a-1基因间序列均有肌肉特异性, 且保留有保守区域(cr, 含有E-box)的序列, 注射72h后GFP表达量明显高于其他突变体。体外细胞实验也显示, 转染含有cr序列的实验组, 分化后的荧光素酶活性明显高于分化前。进一步探讨MyoD对miR-1-2/133a-1基因间序列的调控作用结果显示: 无论是斑马鱼还是鲤, miR-1-2/133a-1基因间序列活性均受MyoD调控。结果为完善鱼类肌肉发育机理, 及未来的鱼类分子育种奠定基础。     

触觉受体NOMPC及听觉受体TMC的发现

人类感觉包括：视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉,还有温觉、痛觉等. 生物体是如何感知物理世界的问题一直吸引着人类,虽然在不同感知觉受体的发现及研究过程中不断取得新的突破性进展,但是对这些感知觉基础生物学层面的理解仍然有限. 2021年度诺贝尔生理学或医学奖授予感知觉研究领域,以表彰David Julius和Ardem Patapoutian 在感知温度与触觉受体的发现上做出的深远而广泛的贡献. 对于听觉研究而言,虽然早在1961年就获得诺贝尔奖,但是听觉受体的研究仍然不足. 本文着重对无脊椎动物触觉及听觉受体NOMPC、哺乳动物听觉受体TMC的发现及研究进程进行详细介绍,并对未来感知觉领域的发展提供建议.     

南亚热带马尾松-红椎混交林及其纯林土壤细菌群落结构与功能

营建乡土阔叶树种人工纯林和针阔混交林是我国亚热带地区森林经营的发展趋势,但对人工纯林和针阔混交林土壤细菌群落结构及功能知之甚少。本研究以南亚热带乡土针叶树种马尾松、阔叶树种红椎人工纯林及二者的混交林为对象,运用细菌16S rRNA基因高通量测序技术和PICRUSt基因功能预测,分析了3种人工林不同土层(0～20、20～40和40～60 cm)土壤细菌群落的结构与功能。结果表明: 混交林和马尾松林土壤细菌群落结构相似,但与红椎林差异显著,红椎林土壤细菌群落多样性、生物通路代谢功能和氮循环功能低于马尾松林和混交林;土壤全氮、硝态氮和C/N是导致红椎林与马尾松林和混交林土壤细菌群落结构及功能差异的主要土壤理化因子。就土壤细菌群落结构与功能而言,在该地区营造红椎和马尾松针阔混交林要优于红椎纯林。     

2-羟基-3-甲基蒽醌抑制结直肠癌的作用及机制研究

为观察2-羟基-3-甲基蒽醌(HMA)对结直肠癌细胞增殖的影响并探讨其作用机制,本研究采用CCK8法检测HMA对结直肠癌细胞增殖的影响;Heochst-33343/PI染色检测细胞凋亡情况;同时检测细胞内ROS及GSH含量变化并应用Western blot检测细胞凋亡相关蛋白及Keap-1/Nrf-2/ARE信号途径相关蛋白的表达。实验结果显示,HMA给予结直肠癌细胞后,细胞内ROS含量升高,GSH含量减少;HMA通过抑制Keap-1/Nrf-2/HO-1通路,诱导细胞发生凋亡。综上表明HMA具有抑制结肠癌细胞增殖的作用,其机制可能与破坏细胞内氧化还原平衡,抑制Keap-1/Nrf-2/HO-1通路有关。     

纳米载体介导的植物遗传转化研究现状和前景

高效遗传转化技术是植物重要性状功能基因鉴定的前提和转基因育种的基础。随着纳米生物技术的发展,以纳米载体介导的植物转基因技术已显示出巨大的应用潜力。综述了国内外应用于植物纳米载体的类型、与外源基因的结合方式以及传输细胞的原理,重点阐述了影响纳米基因载体性能与转化效率的重要因素,以及纳米载体介导外源基因转化植物细胞的方法,分析了纳米载体介导法与其他转基因方法的特点和优势,并提出纳米载体介导的转化技术应加强稳定遗传转化、基因编辑与植物原位转化等方面探索研究,旨为植物遗传转化技术和方法提供新的思路。     

多基因联合揭示海南鲌的遗传结构与遗传多样性

海南鲌(Culter recurviceps)是我国华南地区重要经济鱼类, 由于受到近些年水利开发、过度捕捞、环境污染等诸多因素的影响, 其资源量快速下降, 亟需得到更多的关注和保护。为保护和合理开发海南鲌种质资源, 本研究采集了华南地区23个地理群体207尾海南鲌样本, 测定了2个线粒体基因(Cytb和ND2)并从Barcode of Life Data System数据库获得相对应线粒体COI基因, 结合多种分析方法(系统发育分析、分化时间估算、单倍型网状图、群体遗传分析和Mantel检验)对海南鲌的遗传结构和遗传多样性展开研究。系统发育分析和单倍型网状图表明华南地区海南鲌群体被分成3个谱系(I、II和III), 其中谱系I和III由珠江的群体组成, 谱系II由海南岛的群体组成。分化时间估算发现3个谱系之间的分化时间介于0.028-0.251 Ma之间, 表明华南地区更新世气候变化可能是造成海南鲌谱系分化的重要原因。群体遗传分析发现海南鲌群体之间存在极显著的遗传分化(F_ST = 0.511, P < 0.001), 并且符合距离隔离模式(R = 0.348, P = 0.0010)。群体动态历史分析表明, 海南鲌群体可能在0.010-0.025 Ma经历了群体扩张, 表明更新世的气候波动也影响了海南鲌的群体大小和分布。综上所述, 海南鲌群体由3个谱系组成, 更新世气候变化是导致3个谱系分化和影响海南鲌群体动态历史的重要因素。此外, 海南鲌群体之间的遗传分化也可能受到了空间距离的影响。     

阴道加德纳菌检出率及唾液酸酶A基因携带与细菌性阴道病的关系

目的探究阴道加德纳菌(Gardnerella vaginalis)检出率及唾液酸酶A基因携带与细菌性阴道病(BV)的关系。方法选择2017年1月至2019年8月确诊的BV患者82例作为BV组,并随机选择同时期健康女性82例作为健康组,比较2组人群G. vaginalis检出率和唾液酸酶A基因携带情况,相关统计学资料分析其对BV发生的影响。结果BV组人群G. vaginalis阳性检出率高于健康组(χ²=11.511,P<0.05)。BV组人群共检出G. vaginalis 1、2、3、4、5、6和7型,其中2型占比最高;BV组人群G. vaginalis 2、3、4型占比率高于健康组(χ²=4.148,17.009,9.973,均P<0.05)。BV组人群唾液酸酶A基因携带率高于健康组(χ²=39.234,P<0.05)。较健康组人群,BV组PCR DGGE宽度更窄,肠道菌群条带数少(t=9.217,P<0.05)。结论G. vaginalis检出率和唾液酸酶A基因携带情况与BV发生相关,有待成为相关生物学治疗靶点。