全基因组重测序揭示青藏高原东缘及东南缘东方蜜蜂遗传多样性与适应性进化

【目的】对青藏高原东缘和东南缘及邻近地区东方蜜蜂Apis cerana样本进行群体遗传多样性与适应性进化研究,为进一步解析青藏高原东方蜜蜂的遗传资源多样性、种群扩散规律以及适应高原生境的分子进化机制提供参考。【方法】对青藏高原东缘和东南缘及邻近地区77群东方蜜蜂样本进行全基因组重测序;运用群体遗传学方法,基于群体结构、主成分分析、系统进化树、遗传分化指数、线粒体基因组单倍型以及选择信号分析对东方蜜蜂这77群及GenBank数据库下载的90群的全基因组重测序原始数据进行分析。【结果】这167群东方蜜蜂区分出来自川西高原、藏南高原、滇北高原和川北高原的4个高原型群,分属于两个进化支,平均遗传分化指数(Fst=0.1178)高于非高原型群的(Fst=0.0411)。基于种群间最小遗传距离分析,东南缘的藏南高原群、滇北高原群与滇南群具有更近的遗传关系;东缘的川西高原群、川北高原群分别与川西山地和秦巴群具有更近的遗传关系。结合线粒体基因组单倍型分析,初步推断出青藏高原东缘及东南缘高原型群体祖先单倍型及来源。选择性分析鉴定到了潜在的参与脂肪酸代谢、光转导、温度适应、卵巢发育等信号通路相关的潜在受选基因。在藏南高原和滇北高原群体中发现两个共同受选择基因ISL-1和FOXO,主要参与胰岛素分泌以应对细胞压力,暗示它们在东方蜜蜂适应青藏高原东南缘生境中发挥着重要作用。【结论】青藏高原东方蜜蜂遗传多样性丰富,东南缘的藏南高原和滇北高原群体以及东缘的川西高原和川北高原群体在遗传分化上明显区分,这4个高原群是由邻近地区非高原群扩散后的地理隔离形成了种群分化;初步筛选获得东方蜜蜂高原环境适应性潜在基因。本研究为进一步探析青藏高原东方蜜蜂适应高原生境下的分子进化机制奠定了基础。     

20#-5菌株代谢产物中抗菌成分的纯化和结构测定*

为弄清假单胞菌20#-5菌株代谢产物中的抗菌活性成分物质种类,先通过有机溶剂萃取、硅胶柱层析分离和HPLC C-18柱纯化得到纯品,再利用UV、IR、MS、¹H-NMR及13C-NMR等光谱分析,确定其中的两个活性成分为phenazine-1-carboxylic ac id和3-n-heptyl-3-hydroxy-1,2,3,4-tetrahydroqu inoline-2,4-d ione。     

水稻粒簇生材料Cgr320的鉴定及遗传偏分离分析

籽粒簇生稻Cgr320为一类水稻突变材料,其性状表现为2~3朵颖花(籽粒)簇生在水稻主穗轴或枝梗顶部。为了进一步明确其簇生性状的遗传机制,本研究用Cgr320作父本分别与武运粳24和93-11配制了2个杂交组合,获得杂种F1、F2分离群体,对亲本、F1和F2群体的簇生性状进行了形态学观察和遗传连锁分析。结果表明,Cgr320其他农艺性状与普通栽培稻差异不显著。簇生性状在F1植株表现为野生型,在F2群体中出现严重偏离孟德尔(3∶1)遗传分离,卡方测验值X2(3∶1)为7.71和144.87。随机选取第1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11和12染色体上RM493、RM3762、RM1338、RM3217、RM249、RM20155、RM3325、RM22418、RM6797、RM1146、RM7557和RM27706等12对微卫星标记对武运粳24/Cgr320 22个F2隐性(簇生)单株进行遗传连锁分析,发现12个标记所扩增的22个F2隐性单株基因型都极显著偏向武运粳24,卡方检验值X2(1∶2∶1)大于X2(0.05,2)临界值5.991,控制cgr320簇生性状基因存在严重偏分离遗传,这种遗传现象必将误导我们判定控制籽粒簇生基因所在的连锁群。本研究结果将为水稻基因定位研究提供参考信息。     

河川沙塘鳢孵化腺的发生及孵化酶的分泌

利用光学显微镜和扫描电镜观察了河川沙塘鳢Odontobutis potamophila(Gnther)孵化腺的发生及孵化酶的分泌过程。河川沙塘鳢的孵化腺为单层细胞腺体,发生于外胚层。孵化腺(Hatching gland,HG)最早发生自眼晶体形成期的胚胎,初发生时孵化腺细胞(Hatching gland cells,HGCs)分布于头部腹面及其与卵黄囊连接处。随着胚胎的发育,HG仍以单层细胞分布于胚体和卵黄囊的外表面,HGCs数量急剧增多,细胞体积增大,分布范围更加广泛。至眼黑色素出现期的胚胎,HGCs的数量达到大约900-1200个,广泛分布于胚胎头部两侧、头部腹面及其与卵黄囊连接处、卵黄囊的前腹面。HGCs大多呈椭圆形,短径为5-8μm,长径为7-12μm,在HE染色中呈粉红色。至孵化前期时,孵化酶颗粒自HGCs顶部的开口分泌出来,分泌颗粒呈圆球形,直径为0.5-1.0μm,有的以单体的形式存在,有的粘结成团。孵化酶进入卵周液,对卵膜内层进行消化和降解,使胚胎破膜而出。孵化后2d,HGCs便从表皮中消失。     

rps4作为苔藓植物候选条形码的可行性:基于GenBank数据的分析

对于苔藓植物DNA条形码研究来说,目前已提议的可用片段只有rbcL和trnH-psbA,并且均具有一定局限性.本文基于GenBank中3,365条rps4序列,利用遗传距离法和分子系统学方法评价它作为苔藓植物候选条形码的可行性.结果显示:(1)rps4序列覆盖了藓纲96%的科和苔纲88%的科,具有通用性;(2)rps4物种分辨能力为73.0%,并且它在6个序列最丰富的苔藓植物属(Plagiochila,Tortula,Plagiomnium,Pyrrhobryum,Pogonatum,Grimmia)内的物种识别能力均高于rbcL-a在同属中的分辨能力;(3)GenBank中已经积累了大量已知物种米源的rps4序列,可为DNA条形码物种鉴定提供一个参考数据库.因此,本文建议将rps4作为苔藓植物候选DNA条形码.尤其是当rbcL和trnH-psbA在某个具体类群中无法取得理想的物种识别效果时,rps4可作为补充.     

家蚕微孢子虫中小RNAs的全基因组鉴定与分析

【目的】家蚕Bombyx mori微粒子病是蚕业生产上的毁灭性病害,家蚕微孢子虫Nosema bombycis是该病的病原,可经卵垂直传播和经口水平传播。为了探索家蚕微孢子虫中对重复元件的抵御以及对基因转录调控的潜在方式,本研究拟在基因组水平上对该物种的小RNAs进行全面系统的分析,鉴定与转座子相关的小RNAs和潜在的miRNAs。【方法】从感染家蚕微孢子虫的家蚕中肠中提取总RNA,分离小片段RNA并反转录后,进行Solexa高通量测序。通过生物信息学方法对小RNAs进行分类及功能注释,鉴定起源于家蚕微孢子虫不同类型转座子的小RNAs,并对潜在的miRNA进行预测分析。【结果】家蚕微孢子虫小RNAs的长度主要是24和25 nt,其中大部分序列表现出5′末端的尿嘧啶偏好性。家蚕微孢子虫中存在丰富的与转座子相关联的小RNAs,并且与转座子标准序列匹配的反义小RNAs明显多于正义小RNAs。同时,鉴定获得了31个候选miRNAs,部分为Nosema属的其他孢子虫中所共有,暗示其在微孢子虫基因组进化上具有保守性。【结论】首次鉴定到家蚕微孢子虫的转座子相关性小RNAs,暗示小RNAs在家蚕微孢子虫基因组对转座子防御过程中起到作用,31个潜在的miRNAs为家蚕微孢子虫miRNAs的功能验证提供了后续靶标。     

柞蚕核型多角体病毒(AnpeNPV)三地理株的全基因组比较分析揭示其遗传多样性

[目的]柞蚕核型多角体病毒(Antheraea pernyi nucleopolyhedroviruses,AnpeNPV)能引起柞蚕脓病大面积暴发.尽管之前已完成了两株核型多角体病毒的基因组测序,但基于比较基因组的方法调查AnpeNPV间的遗传变异研究则相对较少.[方法]为了研究AnpeNPV不同地理株系间的遗传多样性,我们测序了1株从中国河南省分离的柞蚕NPV(AnpeNPV-H)基因组,并和之前从辽宁省分离的2株柞蚕NPV(AnpeNPV-L和AnpeNPV-Z)进行了比较基因组学分析.[结果]AnpeNPV-H的全基因组大小为125 605 bp,总共预测了146个开放阅读框(ORF),包括95个功能注释蛋白和51个假定蛋白.我们发现这3株AnpeNPV间的基因组成非常相似.在这3个AnpeNPV株系间,有6个开放阅读框存在碱基变异而导致基因的变短.并鉴定超过200个单核苷酸多态性(single nucleotide variations,SNVs),其中85％位于蛋白编码区.同时,odv-e56,p94-like和egt3个基因的非同义突变较高,表明这3个蛋白质编码基因可能经历了正向选择或纯化选择.我们发现在这3株AnpeNPV间一些基因的氨基酸发生变异,例如编码膜蛋白的基因、抑制凋亡和蜕皮的基因及与DNA复制相关的DNA聚合酶和解旋酶等基因.最后,展示了3株AnpeNPV间遗传重组的证据.[结论]本研究揭示了AnpeNPV种内水平的变异和株系内基因组的动态结构.     

家蚕微孢子虫丝氨酸蛋白酶抑制剂蛋白serpin基因NbSPN106的鉴定

摘要：【目的】Serpin在病原与宿主互作中起着重要的作用。本研究旨在分析在家蚕微孢子虫中的丝氨酸蛋白酶抑制剂蛋白（Serpin）的结构特征,原核克隆表达以及Western blotting检测。【方法】 基于家蚕微孢子虫全基因组序列,同源序列比对搜索获得serpin基因序列。利用在线软件分析基因的序列特征,ClustalX对氨基酸序列进行多重序列比对。构建含有GST标签的pGEX4T1-NbSPN106原核重组表达载体,在大肠杆菌BL21（DE3）诱导表达并进行纯化。纯化的重组蛋白免疫小鼠,制备抗体,并与家蚕微孢子虫总蛋白进行Western blotting免疫杂交。【结果】比对搜索在家蚕微孢子虫基因组中发现一个新的serpin基因NbSPN106。NbSPN106蛋白序列长度为384 aa,N端具有信号肽,编码一个42 kDa左右的成熟蛋白。多重序列比对说明NbSPN106具有保守的serpin位点,可能具有抑制功能。免疫杂交在家蚕微孢子虫总蛋白检测到一条45 kDa左右的特异条带。【讨论】生物信息学分析以及免疫杂交结果说明在家蚕微孢子虫中存在NbSPN106。这是在微孢子虫中首次报道发现serpin基因。对研究家蚕微孢子虫与宿主家蚕的互作具有一定的参考价值。     

可视化突变建模、定点突变和表达超耐热菌D-乳酸脱氢酶

目的 构建产天然防腐剂苯乳酸的工程菌。方法 分析超耐热菌（Aquifex aeolicus,A.aeolicus ）D-乳酸脱氢酶（D-LDH）的三维构象,并与构建的可视化突变体三维模型进行对比,通过比较酶活性中心氨基酸残基与底物的空间构象,优选最佳模型进行定点突变,克隆、表达和苯乳酸发酵实验。结果 优选到F49A和Y297S两个单突变模型和一个F49A/Y297S双突变模型;分别进行定点突变和工程菌构建,三个突变工程菌,均能发酵产生苯乳酸。结论 可视化定点突变乳酸脱氢酶可作为构建高产苯乳酸工程菌的有效方法。     

胭脂鱼胰蛋白酶cDNA克隆以及不同蛋白含量日粮和饥饿对mRNA表达和酶活力的影响

为检测不同蛋白含量的日粮和饥饿对胭脂鱼(Myxocyprinus asiaticus)幼鱼胰蛋白酶活性和mRNA表达的影响,首先用RACE和PCR的方法从胭脂鱼幼鱼的肝胰脏组织中克隆得到胰蛋白酶cDNA全长,然后用半定量RT-PCR和酶活性检测方法分别检测了经不同蛋白含量日粮(酪蛋白含量分别为35％、45％和55％)投喂和饥饿处理后的胭脂鱼幼鱼的胰蛋白酶mRNA表达水平和胰蛋白酶活力的变化.结果显示,胭脂鱼胰蛋白酶cDNA全长为912 bp.投喂蛋白质含量适中(45％酪蛋白)日粮组的试验鱼胰蛋白酶活性和mRNA水平高于投喂高蛋白水平日粮组(55％酪蛋白)和低蛋白水平日粮组(35％酪蛋白);饥饿明显降低mRNA水平和胰蛋白酶活性;胰蛋白酶活性的变化滞后于mRNA水平的变化.胰蛋白酶活力的变化与mRNA水平的变化之间未呈现直接相关性.因此,胭脂鱼胰蛋白酶合成可能是一个由多种因素共同调控的复杂过程.