单萜类化合物的微生物合成

单萜类化合物是萜类化合物的一种,一般具有挥发性和较强的香气,部分单萜还具有抗氧化、抗菌、抗炎等生理活性,是医药、食品和化妆品工业的重要原料。近年来,利用微生物异源合成单萜类化合物的研究引起了科研人员的广泛关注,但因产量低、生产成本高等限制了其大规模应用。合成生物学的迅猛发展为微生物生产单萜类化合物提供了新的手段,通过改造微生物细胞可以得到不同种类的重组菌株,用于生产不同性能的单萜类化合物。文中将围绕单萜类化合物生物合成途径的设计与改造、高产单萜类化合物底盘细胞的设计与优化等几个方面阐述合成生物学应用于微生物生产单萜类化合物中的最新策略与进展。     

谷子光敏色素基因光周期、非生物胁迫响应特性及关键自然变异位点鉴定北大核心CSCD

比较分析光敏色素基因家族成员对光周期、非生物胁迫响应模式并鉴定其有利自然变异类型,为全面了解光敏色素基因家族在光周期调控谷子生长发育及应对非生物胁迫中的作用机制、开展关键性状的分子辅助选择奠定基础。文中利用RT-PCR技术从超晚熟谷子农家种‘毛粟’中克隆了3个光敏色素基因SiPHYA、SiPHYB和SiPHYC;在进行生物信息学分析后,利用荧光定量PCR技术研究了3个基因的光周期调控模式及对聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)模拟干旱、自然干旱、脱落酸(abscisic acid,ABA)、高温、Na Cl五种非生物胁迫的响应特性;最后检测这3个基因在160份谷子材料的突变位点,通过单倍型分析确定基因的功能效应。结果表明,获得了基因SiPHYA、SiPHYB和SiPHYC包含完整编码区的c DNA序列,长度分别为3 981、3 953、3 764 bp,其中基因SiPHYB和SiPHYC具有较近的进化关系。基因SiPHYA、SiPHYB和SiPHYC均受光周期调控,但光周期对SiPHYB、SiPHYC昼夜表达模式的影响要强于SiPHYA;短日照条件临近抽穗SiPHYA、SiPHYB表达水平显著低于长日照,暗示其在谷子长日照抑制抽穗中发挥作用。SiPHYB和SiPHYC共同响应PEG模拟干旱、自然干旱、ABA、高温4种胁迫;SiPHYA和SiPHYB以不同方式响应盐胁迫,SiPHYC没有参与谷子盐胁迫响应过程。基于160份谷子材料重测序数据发现基因SiPHYB高度保守,基因SiPHYA含有两个错义突变:单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP) 7 034 522;,SNP7 036 657;,导致延迟抽穗、增加株高。基因SiPHYC含有一个错义突变(SNP5 414 823;),导致短日照缩短抽穗期,长日照延长抽穗期,对株高、穗长的增加作用不受光温环境影响。光周期对基因SiPHYA、SiPHYB和SiPHYC具有不同的调控作用,除了盐胁迫,SiPHYB和SiPHYC共同响应多种非生物胁迫,相比参考基因型,SiPHYA、SiPHYC突变延迟抽穗、增加株高和穗长。     

山东汉、回族男性人群父系遗传结构研究

本研究基于75个Y-SNP位点和23个Y-STR基因座对山东汉、回族男性人群进行研究,旨在揭示两个人群的父系遗传结构,为法医学应用及群体遗传学等提供基础数据。研究基于微测序技术检测187份山东汉族和130份山东回族样本,获取75个Y-SNP位点分型;采用PowerPlex^®Y23试剂盒检测23个Y-STR基因座;采用直接计数法统计等位基因频率、单倍型频率及单倍群频率,根据公式D=n(1-∑pi²)/(n-1)计算基因多样性、单倍型多样性以及单倍群多样性;根据Median-joining方法,使用NETWORK 5.0和NETWORK Publisher构建并展示网络图。研究结果显示,单倍群O-M175、C-M130、N-M231、Q-M242为山东汉族男性人群主要的Y单倍群,单倍群O-M175、J-M304、R-M207、C-M130、N-M231为山东回族男性人群最主要的单倍群;23个Y-STR基因座在山东汉族男性样本中检出187种单倍型,单倍型多样性为1.0000,在山东回族中检出121种单倍型,单倍型多样性为0.9988;网络图显示同一Y单倍群的样本相对独立地聚集在一起,山东汉族与回族人群之间存在共享单倍群,同时也存在一些特异性单倍群,如单倍群J-M304、R-M207均以山东回族为主,单倍群Q-M242则以山东汉族为主。山东汉族和回族男性人群的主要单倍群均为单倍群O-M175;单倍群J-M304、R-M207在山东回族中的高频分布,单倍群Q-M242则在山东汉族中高频分布。研究表明山东回族人群中保留有一定比例的欧亚西部和中东特有的Y染色体类型。     

基于COⅠ基因对温州沿海岛屿疣荔枝螺遗传多样性研究

温州沿海岛屿众多,水文环境复杂,疣荔枝螺(Reishia clavigera)是岩相潮间带常见种,对其群体间遗传多样性的分析,有助于合理保护和开发利用种质资源。本实验对温州沿海14个典型岛屿的158个疣荔枝螺个体,进行细胞色素氧化酶亚基Ⅰ(COⅠ)基因片段序列测定,得到158条长度为672bp的序列,A、T、C、G四种碱基含量分别为23.0%、38.4%、17.4%和21.2%。共检测到保守位点562个,变异位点108个,其中包括简约信息位点57个,单突变位点51个。所有个体的核苷酸多样性指数Pi为0.008 0±0.029 7,单倍型多样性为指数Hd为0.978±0.006,平均核苷酸差异度为5.328。群体间遗传距离在0.005 7～0.011 1之间,群体内遗传距离在0.005 7～0.010 8之间,不同疣荔枝螺群体之间的遗传距离处于同一水平。霓屿岛和大竹峙岛群体内遗传距离最小,洞头岛群体内遗传距离最大。共检测到102个单倍型,大部分单倍型聚合为一支,没有形成明显的区系结构,各个岛屿的疣荔枝螺存在基因交流。     

河南省淮河流域鳑鲏亚科5种鱼形态差异分析

为进一步从可量性状比较中华鳑鲏(Rhodeus sinensis)、越南鱊(Acheilongnathus tonkinensis)、大鳍鱊(A. macropterus)、兴凯鱊(A. chankaensis)和斑条鱊(A. taenianalis)的种间形态差异, 丰富鳑鲏亚科鱼类的形态分类特征, 研究采用多变量形态度量学方法对河南省淮河流域这5种鱼的形态进行比较分析。结果表明: 这5种鱼在体宽/体长、头长/体长、吻长/体长、尾柄长/体长、背鳍基底长/体长、腹鳍长/体长、臀鳍长/体长和头长/吻长8个比值性状上存在极显著性差异(P< 0.01), 在全长/体长、体高/体长2个比值性状上存在显著性差异(P<0.05), 这些差异主要集中在鱼体的头部、尾部和鳍等部位。主成分分析、聚类分析和判别分析显示5种鱼存在显著性形态差异, 斑条鱊与越南鱊的差异程度最大, 与大鳍鱊差异程度最小。判别分析获得的判别准确率在82.35%—100.00%变化, 可以从一定的角度区分这5种鱼。     

冷冻电镜单颗粒三维重构密度掩模的自动生成方法研究

冷冻电镜单颗粒三维重构技术是用来解析生物大分子三维结构的常用方法.然而目前在单颗粒三维重构过程中,溶剂平滑操作还存在一定缺陷:没有一款主流的单颗粒三维重构程序能够自动寻找掩模(mask)三维密度图,使得三维重构过程难免受到噪音统计学模型计算偏差的干扰.为解决这一问题,本研究借鉴X射线晶体学中解析优化相位所广泛采用的溶剂平滑方法,采用高斯滤波、坎尼边缘检测、最小误差阈值处理等方法处理重构所得三维密度图,优化溶剂平滑操作,发展在单颗粒三维重构过程中自动寻找mask三维密度图的方法.运用三维密度图傅里叶壳层相关系数(fourier shell correlation,FSC)曲线图、模拟颗粒数据重构角度误差散点图等指标评估此方法的效果.结果表明,自动寻找mask密度图的方法能够较好地找到涵盖分子结构信号区域的mask密度图,较为明显提高三维重构所得密度图分辨率.     

血脑屏障体外模型研究进展

脑毛细血管上的特殊结构单元为大脑提供氧气和养分,与此同时形成一种限制性屏障,称为血脑屏障(BBB),该结构单元由单层脑微血管内皮细胞构成,内皮细胞外侧的周细胞、基膜以及星形胶质细胞的足突也参与了血脑屏障的形成.血脑屏障是一种选择性渗透屏障,大多数中枢神经系统候选药物在血脑屏障中的渗透性差,用实验动物进行药物筛选具有成本高、周期长、成功率低等缺点.此外,直接在人体中试验有违道德伦理,但建立可靠的体外血脑屏障模型可以简化实验过程、缩短试验周期、实验结果更易测定,因此建立体外BBB模型可以极大地加快中枢神经系统药物的研发.目前已研究的模型主要可以分为3类:单培养、共培养、三培养,这些模型由简单到复杂,与体内血脑屏障的相似性也越来越高.本文就目前现有的血脑屏障模型进行综述,以期未来在体外BBB模型设计中有新的思路.     

中国竹类植物基本形态学功能性状的比较

竹类植物作为一种克隆植物, 无次生生长过程, 具有独特的生长和繁殖特性。但有关不同类群竹类植物功能性状的变异规律所知甚少。本文以在中国分布的34属534种竹类植物为研究对象, 从Flora of China中收集和整理其秆高、直径、节间长、竹壁厚、叶长、叶宽等基本形态学功能性状, 根据竹类植物生物学特性, 按地下茎划分为丛生、散生和混生3个类群, 按出笋季节划分为春、夏、秋、冬4个类群, 按分布范围划分为中国特有(371个中国特有种)和非特有2个类群, 再采用方差分析和多重比较探讨不同类群竹类植物在基本形态学性状上的分异格局, 采用主成分分析揭示各个功能性状之间的内在关联, 剖析不同类群竹类植物功能性状的变异。结果表明: 丛生竹、散生竹和混生竹之间功能性状差异显著, 丛生竹具有最大的秆高、直径、节间长、竹壁厚, 最小的叶长和叶宽, 散生竹次之, 而混生竹则具有最小的秆性状和最大的叶性状。中国特有种在秆高、直径、竹壁厚、叶长方面显著小于非特有种。竹类植物秆高、直径、节间长、竹壁厚之间均呈显著正相关, 叶长和叶宽之间存在显著正相关。竹类植物在垂直方向上的大小性状(主要包括直径、秆高和竹壁厚)在第一主轴具有较大的贡献率, 而在水平方向上的叶片功能性状(叶长和叶宽)在第二主轴上贡献率最大。由此可见, 竹类植物在水平方向和垂直方向上对光资源的捕获差异可能是驱动竹类植物系统演化、特有性分布和出笋季节差异的关键因素。     

明清时期江南私家园林景点题名中的竹文化研究

中国古典园林中竹文化的研究对于弘扬我国优秀传统文化和提升现代园林中竹景观的文化内涵都具有重要意义,现有研究主要集中在竹的空间营造、种植形式等方面,而从品题学角度对传统私家园林中的竹文化系统研究得还比较薄弱。以明清时期江南私家园林的景点题名为研究对象,采用文献查询和实地调研相结合的方法,对江南园林中的竹景点、常见题名意象及其所表达的精神内涵进行研究。结果表明明清时期竹在江南私家园林景点题名中应用非常普遍,常见的题名意象主要表达了道家的隐逸思想、儒家的比德思想、佛教的心无思想和民俗吉祥思想。从中可以看出,明清时期文人阶层天人合一的哲学观、三教并存的宗教观和雅俗共赏的审美观。     

基于功率谱分析的基因编码序列单碱基突变研究

针对DNA序列单碱基的不同类型突变,利用数字信号处理方法,研究了单碱基替换突变、删除突变、插入突变对DNA序列三周期功率谱的影响。研究结果表明:对于不同长度的编码序列,替换突变对序列功率谱的影响较小,删除突变和插入突变对序列功率谱的影响较大;随着序列编码区长度的减小,替换、删除、插入突变对序列编码区的功率谱影响会越来越大。对于中等长度外显子,插入突变对序列三周期功率谱影响最大,对于短外显子,删除突变对序列三周期功率谱的影响最大。研究结果可为含突变基因编码区的识别与检测提供参考。