生物信息学在昆虫学研究中的应用

随着深度测序和基因芯片技术的不断发展,基因组、转录组、表达谱数据大量积累。目前,至少有10多个昆虫的基因组已被测序,30多个昆虫的转录组数据被报道。显然,传统的生物统计学方法无法处理如此海量的生物数据。量变引发质变,生物数据的大量积累催生了一门新兴学科,生物信息学。生物信息学融合了统计学、信息科学和生物学等各学科的理论和研究内容,在医学、基础生物学、农业科学以及昆虫学等方面获得了广泛的应用。生物信息学的目标是存储数据、管理数据和数据挖掘。因此,建立维护生物学数据库、设计开发基于模式识别、机器学习、数据挖掘等方法的生物软件,以及运用上述工具进行深度的数据挖掘,是生物信息学的重要研究内容。本文首先简要介绍了生物信息学的历史、研究现状及其在昆虫学科中的应用,然后综述了昆虫基因组学和转录组学的研究进展,最后对生物信息学在昆虫学研究中的应用前景进行了展望。     

毛竹LTR反转录转座子PHRE6的克隆与转录活性分析

长末端重复序列(long terminal repeat,LTR)反转录转座子是真核生物基因组中普遍存在的一类可移动的DNA序列,因两端具有长末端重复序列而得名。大多数LTR反转录转座子能够感受外界环境的变化,具有转录激活特性和转座激活特性。该研究从毛竹(Phyllostachys edulis,Ph.edulis)基因组中克隆出一条完整的LTR反转录转座子,命名为PHRE6(Phyllostachys edulisretrotransposons 6),该转座子全长为5 620 bp,具有GAG和POL保守结构域。通过荧光定量PCR检测了PHRE6在DNA甲基化抑制剂和不同胁迫处理(包括辐照、高温、低温、高盐)的毛竹实生苗中转录水平的变化,结果表明,在DNA甲基化抑制剂处理后和高温(42°C)、低温(16°C、4°C)、高盐(100 mmol/L、200 mmol/L、300 mmol/L NaCl溶液)胁迫处理下PHRE6表达水平均有显著提高。以上结果说明,PHRE6是一个具有转录活性的反转录转座子,可能参与毛竹逆境响应过程。     

少突胶质前体细胞移植对新生儿缺氧缺血性脑病炎性反应的影响

目的研究少突胶质细胞-Ⅱ型-星形胶质祖细胞(oligodendrocyte-type II astrocyte progenitor,O2A)移植对新生儿缺氧缺血性脑病(hypoxic-ischemic encephalopathy,HIE)炎性反应的影响,探讨O2A细胞移植对HIE的修复机制。方法采用C57小鼠制成HIE模型。①对照组:即假手术组,尾静脉注入生理盐水2 mL;②HIE非移植组:于成模后48h行尾静脉注入生理盐水2 mL,7、14、28 d脱颈处死动物,甲醛灌注后分离全脑组织、甘油梯度脱水后置冰冻切片机上切20μm脑片,行F4/80及BrdU免疫荧光染色;③HIE移植组:将提取、分离并PKH-26荧光染色的O2A细胞于HIE成模后48 h行尾静脉注入,7、14、28 d脱颈处死动物,甲醛灌注后分离全脑组织、甘油梯度脱水后置冰冻切片机上切20μm脑片,行F4/80,BrdU及DAPI免疫荧光染色。结果 O2A细胞移植后7、14、28 d在HIE小鼠脑内均未见PKH-26阳性的O2A细胞存留;而移植组侧脑室膜下区的内源性神经干细胞较对照组明显增殖旺盛。HIE损伤后在海马及丘脑内可见较多F4/80阳性的小胶质细胞,以第14天为著;O2A细胞移植后上述F4/80阳性的小胶质细胞明显减少。结论细胞移植激活和促进HIE小鼠脑内源性神经干细胞增殖;O2A细胞移植对HIE脑组织的炎性损伤具有抑制作用。提示O2A细胞移植具有促进HIE病变修复、阻止HIE的病情进展的作用。     

水平回转对马铃薯细胞超微结构的影响

本文报道了水平回转即模拟微重力条件下马铃薯植株的生长及叶片细胞超微结构的变化,如:植株长高,叶片细胞出现了壁质分离现象,部分细胞壁扭曲、收缩变形,部分叶绿体片层结构出现了弯曲、排列疏松、内含物溢出,部分线粒体出现了边缘模糊及嵴消失,同时有细胞内淀粉粒明显增多的现象发生。在脱离水平回转即模拟微重力处理一周后,电镜观察发现变异的超微结构出现不同程度的恢复。     

模拟微重力条件下几种植物的过氧化物酶同工酶谱分析

对模拟微重力条件下的人参果、马铃薯和草莓处理后进行了过氧化物酶同工酶谱分析实验。结果表明 ,在模拟微重力条件下过氧化物同工酶的活性明显增强     

五种鳞翅目害虫中抗药性相关基因的转录组学分析

随着测序技术的发展,昆虫转录组数据不断积累,在昆虫学研究中的应用也越来越广泛。在害虫抗药性的研究中,转录组数据分析也是重要的最新研究手段。本文通过对5种鳞翅目害虫转录组的生物信息学分析,鉴定出13种与抗药性相关的基因,发现细胞色素P450基因序列数量最多,共887条。另外,谷胱甘肽S-转移酶、鱼尼丁受体、氨肽酶N、糖基转移酶相关的基因序列多于100条。同时,对这5种鳞翅目昆虫中部分Bt受体相关的基因做了多序列比对和进化分析。分析认为,从多物种、多基因的角度提出对农药抗性的系统性研究,是害虫抗性研究的发展趋势。