基于蛋白互作网络识别非小细胞肺癌相关基因功能模块

本研究对非小细胞肺癌(non-small cell lung carcinoma,NSCLC)基因表达数据进行差异表达分析,并与蛋白质相互作用网络(PPIN)数据进行整合,进一步利用Heinz搜索算法识别NSCLC相关的基因功能模块,并对模块中的基因进行功能(GO term)和通路(KEGG)富集分析,旨在探究肺癌发病分子机制。蛋白互作网络分析得到一个包含96个基因和117个相互作用的功能模块,以及8个对NSCLC的发生和发展起到关键作用候选基因标志物。富集分析结果表明,这些基因主要富集于基因转录催化及染色质调控等生物学过程,并在基础转录因子、黏着连接、细胞周期、Wnt信号通路及HTLV-Ⅰ感染等生物学通路中发挥重要作用。本研究对非小细胞肺癌相关的基因和生物学通路进行预测,可用于肺癌的早期诊断和早期治疗,以降低肺癌死亡率。     

灯刷染色体的研究进展及其在遗传学教学中的思考

灯刷染色体是存在于除哺乳动物以外几乎所有动物雌配子减数分裂第一次分裂双线期的一种暂时性巨大转录体,因状如灯刷而得名,但在细胞遗传学三大经典染色体研究中关注度最低。它是研究减数分裂时期染色体的结构、组织形式、转录和转录过程的好材料。本文一方面对以上研究及形成机制作一简要综述,另一方面探讨灯刷染色体可能的作用,也即从已有文献表明卵细胞核的灯刷染色体或多倍化为相关生物胚胎发育提供足够的转录产物。最后探讨将其作为一个案例用于遗传学教学的可能性,以激发学生学习遗传学的兴趣。     

塔里木河中下游流域棉田及胡杨林土壤细菌群落结构及多样性研究

【背景】新疆绿洲生态系统的大规模农垦开发对当地生态环境产生了一系列影响,评估农业活动对新疆地区原始生态土壤细菌群落的影响对合理利用土地、开发农业资源具有指导意义。【目的】通过研究塔里木河中下游流域受农垦开发影响的棉田及未经历土地开垦的胡杨林土壤细菌群落结构及多样性的变化,探究农垦开发活动对土壤微生态的影响。【方法】利用国标法测定塔里木河中下游流域绿洲棉田及原始胡杨林全氮、总盐、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、pH等土壤理化性质;提取土壤总DNA,通过PCR扩增建立文库,用新一代Illumina HiSeq 2500测序技术对土样DNA进行16SrRNA基因(V4区)高通量测序;利用生物信息学分析细菌群落的α多样性(包括Chao1、Observed species、Phylogenetic diversity (PD)、Shannon、Simpson和Good’s coverage指数)、β多样性在两地的变化,基于线性判别分析流程[Lineardiscriminantanalysis(LDA)effectsizepipeline,LEfSe]分析在两地具有显著差异的细菌分类单元;结合土壤理化参数、群落功能预测分析可能影响两地细菌群落结构变化的主要因子。【结果】土壤基本理化性质分析:绿洲棉田与原始胡杨林相比,全氮、碱解氮、总盐、pH含量显著增加,土壤盐含量与全氮、碱解氮和pH呈显著正相关(P0.05);细菌多样性分析:α多样性指数Chao1、Observedspecies和PD在棉田样品中均显著低于胡杨林样品,Shannon指数差异虽不显著,但是也表现出同样的变化趋势;细菌群落组成分析:两组样品中的优势细菌依次为α-变形杆菌纲、放线菌门、芽单胞菌门、拟杆菌门、酸杆菌门、γ-变形菌纲、β-变形菌纲、δ-变形菌纲、绿弯菌门、厚壁菌门、浮霉菌门、泉古菌门和硝化螺旋菌门(丰度1%);差异分析的结果显示,新疆绿洲棉田土壤中显著富集的微生物主要包括酸杆菌门、放线菌门、绿弯菌门、厚壁菌门、黄杆菌纲、α-变形菌纲、γ-变形菌纲中的一些物种,以及泉古菌门中的Candidatus Nitrososphaera;新疆原始胡杨林土壤中显著富集的微生物主要包括绿菌门、δ-变形菌纲以及变形菌门中的其他物种,还包括泉古菌门中的Nitrosopumilus。主坐标分析(PCoA)结果显示,棉田生态系统的土壤细菌群落结构能够与胡杨林生态系统的群落结构明显分开,且前者的细菌群落结构一致性更高。功能预测结果显示,绿洲棉田的硝化作用显著高于原始胡杨林。冗余分析(RDA)结果表明全氮含量对细菌群落结构有显著影响。【结论】在长期耕种施肥等人为因素干扰下,绿洲棉田土壤细菌多样性和群落结构发生明显改变,细菌α多样性明显低于原始胡杨林,细菌β多样性差异减弱,同时一些与植物生长密切相关的细菌类群,如放线菌、硝化细菌等显著富集。该研究可为新疆绿洲棉田生态系统的开发利用现状提供数据参考。     

微生物复合菌剂的制备

【背景】微生物复合菌剂比单一菌剂更能够在土壤中高效、稳定发挥作用促进作物生长,是微生物菌剂发展的趋势,但是目前对构建微生物复合菌剂的研究不够深入。【目的】研制可显著促进水稻生长的微生物复合菌剂,并构建微生物复合菌剂的数学模型。【方法】将解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens) FH-1与7株植物促生细菌按照生物量1:1的比例复配成微生物复合菌剂,利用水稻盆栽实验筛选高效复合微生物菌剂。利用生化方法对各个菌株的促生特性进行测定。分析植物特征和菌株促生特性间的相关性关系,并据此利用一般线性方程构建复合菌剂的数学模型。【结果】与空白对照CK相比,复合菌剂FN显著提升水稻的苗长20.79%、根长26.67%和鲜重74.84%(P0.05),是7种微生物复合菌剂中综合效果最佳的微生物复合菌剂。偏相关分析结果表明解无机磷能力、产铁载体能力和产ACC脱氨酶能力在促进植物生长过程中可能发挥着更重要的作用。根据菌剂促生特性与植物特征的偏相关性结果,构建了微生物复合菌剂数学模型,预测准确率可达97%以上。【结论】成功研制了高效促进水稻生长的微生物复合菌剂,并构建了微生物复合菌剂的数学模型,可为微生物复合菌剂的研制提供一定的科学指导。     

溶磷真菌的筛选及耐盐特性分析

【背景】土壤盐渍化已成为影响土壤质量和作物产量的重要因素之一,利用微生物改良盐渍化土壤是既经济又环保的方法。【目的】从不同土壤样品和生物肥料中筛选溶磷能力较强的真菌并讨论其耐盐能力,为盐渍化土壤改良提供菌种资源。【方法】采用平板培养法筛选有一定溶磷能力的真菌,经ITS序列分析初步确定菌株的分类地位。以溶磷能力为考察指标,以NaCl梯度和磷酸钙梯度为考察因素,分析不同菌株利用无机磷源的能力,以及溶磷能力与pH的关系。【结果】共筛选得到16株具有较强溶磷能力的真菌,其中4株真菌对水稻发芽有显著的促进作用,它们是1株长枝木霉(MF-1)和3株踝节菌属菌株(SD-2、XJ-7和HLJ-3)。菌株SD-2和XJ-7生长的耐盐能力显著好于菌株MF-1和HLJ-3。当NaCl浓度为5%时,菌株XJ-7的溶磷能力最好,溶磷率可达9.50%;当NaCl浓度为1%时,菌株HLJ-3的溶磷能力较好,溶磷率为6.93%;当NaCl浓度为0时,菌株SD-2和MF-1的溶磷能力较强,溶磷率分别为9.07%和3.73%。进一步研究发现踝节菌属真菌的溶磷能力与菌液pH呈显著负相关关系。【结论】筛选获得的4株真菌其溶磷能力在不同盐环境中有显著差异,为今后土壤改良和生物肥料中菌种的选择提供理论依据和试验基础。     

一种基于高密度遗传标记的亲子鉴定方法及其应用

系谱是人类遗传及动植物育种研究与实践的重要信息来源之一。系谱记录错误是育种生产中普遍存在的一种记录错误,影响基因定位、遗传值及表型值预测等相关研究结果的可靠性。现有的方法软件可以利用遗传标记信息对疑似亲子进行亲子鉴定,但这些软件方法操作复杂,限制标记数量,如Cervus。针对当前高密度SNP标记在人类及动植物研究中广泛应用的现状,文章提出了一种基于全基因组高密度SNP数据的亲子鉴定新方法,命名为EasyPC。对EasyPC及Cervus的运行效率进行了对比,并用中国荷斯坦牛(n=2180)和杜洛克猪(n=191)的全基因组SNP芯片数据对EasyPC进行了验证。结果表明：EasyPC运行效率高于Cervus,牛和猪群体系谱错误率分别为20%和6%,与相关研究报道相符。通过使用全基因组SNP标记对群体孟德尔错误率的经验分布进行分析,该方法不仅可以简单、快速、准确地判别系谱的正确性,而且还可以对错误系谱进行校正。EasyPC为解决全基因组研究中基因型及系谱数据前处理过程中的系谱校正问题提供了一种新的途径。     

黄河流域植被时空变化及其对气候要素的响应

在气候变化和人类活动的双重作用下,黄河流域生态环境不断发生变化。探讨植被生长动态对于实施生态保护政策至关重要。利用Advanced Very High Resolution Radiometer(AVHRR) Leaf Area Index(LAI)遥感资料,结合气候要素数据,分析1981—2017年黄河流域植被覆盖的时空分布特征,探讨气候要素对其变化的影响及贡献率。研究结果表明：(1)时序上,黄河流域植被覆盖呈显著增长趋势,夏季植被覆盖的增长幅度和年际波动最大,冬季植被覆盖呈缓慢平稳增长,波动最小。(2)空间上,植被覆盖显著提高的区域占整个区域的52.1%,主要分布在中东部平原;显著降低的区域占4%,主要分布在北部和西部高原山地;生态脆弱的区域植被覆盖率大多有不同程度的提高,但生态环境良好的部分区域植被覆盖率降低。(3)时序上,黄河流域植被覆盖与气温具有显著的正相关关系。春夏冬三季的植被覆盖与气温呈显著正相关,与降水呈不显著关系;秋季的植被覆盖与气温和降水量均呈显著正相关;春秋冬三季的植被覆盖与太阳辐射呈不显著负相关,夏季的植被覆盖与太阳辐射呈不显著正相关。春夏秋冬四季的气温对植被覆...     

根际微生物组介导的解淀粉芽孢杆菌FH-1对水稻的促生机制

【目的】利用大田实验和分子生物学技术进行水稻促生菌解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens) FH-1改良土壤微生物组的研究,以初步了解解淀粉芽孢杆菌FH-1的促生机理,为微生物肥料的研制和应用提供理论基础。【方法】设置菌剂FH-1处理(FH)和空白对照(CK)的水稻大田实验,测定植物生理性状包括水稻株高、根长和穗长,并统计水稻的穗数、单穗粒数和千粒重;利用实时荧光定量PCR技术分析水稻根际土壤细菌的数量;利用16SrRNA基因高通量测序解析水稻根际土壤微生物的物种组成;进一步通过Pearson相关统计分析研究水稻-土壤-微生物之间的相互作用。【结果】与空白对照(CK)相比,菌剂FH-1处理(FH)中植物的株高、根长、穗长、单株穗数、单穗粒数、千粒重显著提高,但是土壤理化性质无显著性差异。菌剂FH-1处理(FH)对细菌总数量无显著影响,但是可显著降低微生物α多样性,显著提高土壤中的γ-变形菌纲、绿弯菌门,显著降低土壤中的β-变形菌纲、疣微菌门的丰度(P0.05),LEfSe分析显示菌剂FH-1处理(FH)土壤中富集的微生物有19个,主要包括绿弯菌门、PAUC34f、S035、4-29、芽孢杆菌纲、芽孢杆菌目、浮霉菌纲、A31、H39、S0208、Gemmatales、红螺菌目、HOC36、AKIW659、0319-6A21、生丝微菌科、红螺菌科、EB1003、HB2-32-21。相关性分析结果表明施加菌剂FH-1及其富集的相关物种与水稻植株的各个特性呈正相关。【结论】在水稻大田种植中施加微生物菌剂FH-1,可显著促进水稻生长,对土壤理化性质无显著影响,但可以显著改变微生物群落结构和功能,富集有益物种。因此我们推测解淀粉芽孢杆菌FH-1是通过调控根际微生物群落结构和功能促进水稻生长和发育。