直翅目昆虫线粒体基因组研究进展

本文总结了本实验室对40余种直翅目昆虫的线粒体基因组序列的研究方法和主要结果.直翅目线粒体基因组研究中最重要的发现包括：（1）在直翅目昆虫线粒体基因组中发现了3种基因排列次序.蝗亚目除蜢总科外都具有DK排列.蜢总科的变色乌蜢为KD 排列,与蝗亚目其他总科不同,而与螽亚目昆虫的排序方式相同.已测出的螽亚目大多数昆虫的KD 排列顺序与典型节肢动物的完全相同,但在黄脸油葫芦Teleogryllus emma发生了tRNA^Glu,tRNA^Ser和tRNA^Asn的倒置;（2）在疑钩额螽Ruspolia dubia中发现了一种到目前为止具有最短控制区（70 bp）的线粒体基因组;（3）采用多种方法分析了昆虫A+T富集区存在的调控序列和二级结构特征,获得了昆虫A+T富集区保守序列的一致结构.采用Z曲线分析蝗虫的A+T富集区,表明也存在与原核生物复制起点类似的信号;（4）构建了30种蝗虫12S rRNA和16S rRNA的二级结构.在昆虫线粒体基因组非编码链中发现了一些类tRNA结构和tRNA异构体;（5）构建了基于线粒体基因组数据的直翅目昆虫主要亚科以上分类单元之间的系统发育关系.     

细菌最小基因组研究进展

具有最小基因组的细菌只包含维持自我生命复制所必需的基因,其作为一种潜在的工业生产平台具有诸多优势。由于高通量DNA测序和合成技术的发展,目前已经构建了多种缩减基因组的菌株。本文首先介绍了最小基因组的概念,其次总结了细菌必需基因的相关研究进展,然后梳理了人工缩减与合成微生物基因组的相关工作,最后探讨了在设计和组装基因组的过程中遇到的技术障碍和限制,以期为人工合成基因组的实验与应用提供理论参考。     

节肢动物内共生细菌研究进展

节肢动物门是动物界最大的门,占整个动物种数的80%,全世界约有120万现存种。节肢动物在生长发育过程中会感染多种微生物,这些微生物会与其形成协同进化和互利共生的关系。内共生细菌是一类广泛分布于节肢动物体内的共生微生物,能够进行垂直传播和水平传播,对宿主的生长发育、生殖代谢、适应性、免疫功能和进化等诸多方面均具有重要的作用。目前,随着现代分子生物学理论和技术的发展,节肢动物内共生细菌相关研究主要集中在对其宿主的生殖调控功能、与其宿主、宿主寄主植物以及其宿主体内微生物和宿主天敌间互作关系等方面。因此,利用内共生细菌对昆虫种群动态的生殖调控功能,阻断热带蚊虫带来的疾病或植物病害的传播并对宿主昆虫进行种群压制或种群替换,可达到防控害虫的目的。本文从节肢动物内共生细菌的传播方式、对其宿主生物学效应以及内共生细菌与其宿主、宿主寄主植物、宿主天敌和宿主体内微生物互作关系等多方面进行概述,并对内共生细菌今后研究方向进行展望,以期为生物进化、物种形成和种群压制提供参考。     

鞘翅目昆虫线粒体基因组研究进展

鞘翅目（Coleoptera）是世界上最具多样性的类群,具有很高的生态和形态多样性,这些多样性吸引了很多进化生物学家和分类学家的关注。随着分子生物学的发展,分子生物学技术广泛应用于鞘翅目系统学的研究,但随着研究的深入,简单的分子片段已经不能满足研究的需求,需要发掘更新的分子标记。近年来,线粒体全基因组已经成为鞘翅目分子系统学研究中很重要的分子标记之一,并广泛地应用于鞘翅目昆虫各个阶元的研究中。本文就鞘翅目线粒体全基因组的概况、研究进展及存在问题进行了总结和讨论。目前,鞘翅目线粒体基因组的研究主要包括物种线粒体基因组组成与结构、分子系统学和分子进化等方面。线粒体基因组在解决系统发育和进化方面表现出了很多的优越性,然而也存在着一些缺点,如序列难获得、基因类型单一、各基因进化速率不同、应用较局限等。     

双翅目昆虫线粒体基因组研究进展

对双翅目昆虫线粒体基因组的结构特点及线粒体内的基因如蛋白质编码基因、tRNA基因、rRNA基因以及A+T富含区做了总结,包括基因的大小,碱基组成、结构特点、基因重排等.     

昆虫内共生菌及其功能研究进展

昆虫内共生菌与宿主之间的互作关系已逐渐成为昆虫学的研究热点之一。昆虫内共生菌具有协助宿主营养代谢、 逃避天敌攻击和增强抗药性等功能： 通过协助宿主营养代谢, 提供食物中缺乏的营养物质来弥补食物中营养物质的不足; 分泌抗菌肽、 毒素等物质以增强对外源寄生物等的防御能力, 抑制对宿主的不利影响; 同时, 也可以增强宿主抗逆性, 调控植物生理反应, 抑制植物对宿主的不利影响; 利用对抗逆性基因精确的表达调控来增强宿主抗药性等。因此, 内共生菌介导的宿主生物学性状的改变, 扩大了宿主昆虫的生态位, 成为昆虫生长发育过程中的重要调控因子。目前, 昆虫内共生菌的功能往往是通过研究宿主感染共生菌前后性状的变化而证实。近几年, 转录组学、 蛋白质组学、 基因组学等技术的进步, 促进了内共生菌与宿主昆虫共生机制研究的发展。通过研究内共生菌及其功能基因在昆虫种群动态中的作用, 特别是内共生菌感染对宿主生殖、 存活、 适应环境能力的影响, 将有利于揭示内共生菌与宿主的共生机制, 并最终为开发新的防控技术提供理论依据。本文针对昆虫内共生菌的功能进行了综述, 并对日后的研究方向进行了展望, 提供了研究昆虫内共生菌与宿主互作关系的方法及建议。     

虱目裂化线粒体基因组研究进展

虱目是哺乳类和鸟类体表的专性寄生虫。在虱科、阴虱科、长角鸟虱科和兽羽虱科的某些寄生虱种中发现了线粒体基因组裂化现象, 其线粒体基因组裂化成了多个环状的线粒体染色体, 如体虱(Pediculus humanus)、头虱(pediculus capitis)和阴虱(Pthirus pubis)的线粒体基因组分别裂化形成20个、20个和14个微环染色体。微环染色体可能是基因删除和同源重组的结果, 关于线粒体基因组裂化的具体原因和机制, 目前并不清楚, 推测可能是进化选择或随机遗传漂变的结果或与线粒体单链DNA结合蛋白的缺失有关。鉴于线粒体基因组裂化研究对于深入理解线粒体的起源和进化方面具有重要意义, 文章以虱目裂化线粒体基因组为主线, 列举了动物裂化线粒体基因组和裂化特征, 阐述了虱目裂化线粒体基因组的研究现状, 分析了虱目线粒体基因组裂化的类型、原因和机制, 并对该领域未来的研究方向进行了展望。     

细菌基因组进化的分子策略

论述了细菌基因组进化的 4个分子策略 :点突变 ,基因组内重排 ,基因水平转移 ,基因缺失。从经典的达尔文进化论角度探讨了细菌基因组进化与表型进化的关系。     

昆虫病原线虫的共生细菌

昆虫病原线虫与其共生细菌二者互惠共生 :共生细菌需要昆虫病原线虫作为载体以寄生寄主昆虫并做为自己的营养来源 ,而昆虫病原线则需要依靠共生细菌来杀死昆虫。综述了共生细菌的病原作用、抗菌作用与杀虫作用 ,评述了共生细菌的基因工程进展 ,讨论了昆虫共生细菌在昆虫病原线虫致病性的作用。     

昆虫共生细菌研究进展

昆虫体内定殖着大量微生物,经过漫长协同进化,昆虫与这些微生物构建了共生体系,这些昆虫共生微生物参与整个生态过程,对于生态系统中物质转化与交换、能量流动与利用、信息传递与调控等均发挥着重要作用。昆虫共生细菌具有丰富的物种多样性;昆虫与其共生细菌之间通过化学机制、生理机制、生态学机制和遗传学机制构建复杂的共生体系;昆虫为细菌提供稳定的生境并共享特定的代谢途径,共生细菌则协助宿主营养代谢,提供食物中缺乏的养分,促进昆虫生长和繁殖;通过分泌抗菌肽、毒素等,细菌能增强昆虫对寄生物的防御能力和抗病性,并通过调节昆虫对非生物因子的抗逆性和耐药性,扩大昆虫的生态位。昆虫共生细菌在农林牧渔业可持续安全生产与医药研发等领域具有应用潜力和广阔的发展前景。     

破译白蚁肠道内共生菌基因组

日本理化研究所的科学家日前完全破译了白蚁肠道内一种共生细菌的基因组,这将有助于研究白蚁高效分解木材的机制,为生物燃料的开发提供新线索。     

动物线粒体基因组研究进展

对动物线粒体分子生物学的最新研究进展进行了较详细的阐述.从线粒体基因组(mtDNA)的研究背景出发,重点介绍了动物线粒体基因组的组成和结构特点,以及目前动物mtDNA与核基因组的关系、线粒体基因的遗传、起源和进化研究中的热点问题.     

人类基因组研究进展及其产业化前景

人类基因组研究关系到人类生存与健康的各个方面 ,成为医药生物技术产业创新的重要源头 ,将产生巨大的社会效益和经济效益。 2 0世纪末启动的人类基因组计划被公认为是生命科学发展史上的里程碑 ,随着人类基因组、水稻基因组、拟南芥基因组及其它重要微生物等 5 0多种生物基因组全序列测定工作的完成 ,目前国际基因组研究开发的总体趋势已发生了变化 ,功能基因组研究成为竞争的焦点。我国在人类基因组研究方面已取得令人瞩目的成绩 ,如在世界上首次克隆了人神经性高频耳聋、遗传性乳光牙等一批疾病基因 ,收集、保存了一批宝贵的遗传资源 ,建立了国家级的、在国际上具有初步竞争实力的人类基因组研究基地等。综述了近年来人类基因组研究、开发现状及我国在该领域所具备的一些工作基础 ,并对加速我国人类基因组研究提出了一些建议。     

阿米巴-细菌互作：进化、生态与环境效应

阿米巴是原生动物的主要类群,是陆地和水生生态系统的关键组成部分。阿米巴与细菌之间有着密切而复杂的相互作用。一方面,阿米巴通过捕食直接影响细菌群落与多样性,增强细菌活性。另一方面,细菌也进化出抵抗捕食的机制来抵抗甚至感染阿米巴,反向影响阿米巴的生长和多样性。近年来,阿米巴-细菌互作的研究开始受到了广泛关注。本文总结了阿米巴-细菌互作的进化历史、生态关系(捕食、偏利共生、寄生和互利共生)以及其对环境的潜在影响,旨在更好地理解阿米巴-细菌互作这一研究领域,为其他原生动物-微生物之间的研究提供新的思路,也为探究宿主-微生物互作的机制提供参考。     

蜱螨线粒体基因组研究进展

蜱螨亚纲包括蜱类和螨类, 是节肢动物中物种多样性最高的类群之一。本文综述了当前已测序的28种蜱螨线粒体基因组的研究成果。概括起来, 蜱螨线粒体基因组具有以下特点： （1）大小变异显著, 其中柑橘全爪螨Panonychus citri线粒体基因组在目前已测节肢动物中最小（13 077 bp）; （2）一般碱基组成偏向A和T, 但6种蜱螨具有相反的GC-偏斜（正值）; （3）基因组的碱基组成及A+T富集区的位置、 长度和拷贝数等变异显著, 其中4种叶螨的A+T含量最高, 其A+T富集区在目前已测节肢动物中最短（44~57 bp）; （4）基因高度重排, 特别是真螨总目的种类, 但重排与高分类阶元无相关性; （5）真螨总目部分螨类的tRNA基因极度缩短, 不能形成经典的三叶草二级结构。作者建议要进一步测定更多蜱螨的线粒体基因组, 验证蜱螨非典型tRNA基因的生物学功能性, 分析蜱螨线粒体基因组的分子进化机制, 开展蜱螨线粒体转录组研究等。     

昆虫共生微生物在病虫害和疾病控制上的应用前景

昆虫与微生物之间的互利共生关系是自然界中一种常见的互作形式。昆虫的种类丰富多样并且在自然界中分布广泛,在一定程度上得益于共生微生物的帮助。随着生物技术的不断发展,越来越多的共生微生物和互利共生模式得以发现并深入研究。微生物不仅能够为昆虫的生长发育提供营养,还能合成很多生物活性物质、调节宿主的免疫、对抗捕食者和抵御病原微生物感染,成为宿主昆虫健康和适应的守护者。鉴于共生微生物与昆虫生理生态的密切联系,以及昆虫对人类经济与健康的重要影响,利用共生微生物对昆虫及虫媒病进行生物控制已经成为一个热点研究方向,并展现了良好的应用前景。本文对昆虫共生微生物的多样性、生物学功能、与宿主相互作用机制及其在病虫害和虫媒病防治中的研究进展进行综述和展望。     

共生微生物对昆虫化学感受的影响北大核心

共生微生物通过影响昆虫信息化合物的合成或感受来调控宿主的化学通讯,进而影响昆虫的交流、防御、捕食和扩散行为。这种调控作用有助于共生微生物的扩散,但对宿主可能是有利的,也可能是有害的,并为共生体系的协同进化提供动力。本文围绕近年来共生微生物对昆虫化学感受的影响及其机制展开综述,并分析其进化意义,旨在为昆虫化学生态学理论提供补充,并为开发新的害虫防治策略提供思路。     

细菌CRISPR-Cas 系统功能及其与噬菌体相互作用

摘要:近来研究发现,细菌CRISPR-Cas 系统在宿主菌抵抗可移动基因元件(mobile genetic elements,MGEs)的过程中发挥重要作用。CRISPR-Cas还参与宿主菌群体行为和毒力基因调控、DNA修复和基因组进化过程。本文着重综述细菌CRISPR-Cas系统的结构、类型、作用机制及其适应性免疫之外的其他功能(如对内源性基因表达的调控、促进基因组进化、DNA修复等);概述噬菌体抵抗CRISPR-Cas系统的机制,并对噬菌体-宿主菌相互作用进行探讨和展望。     

植菌昆虫与其共生真菌协同进化分子机制

昆虫菌业（fungiculture）是一种类似于人类种植业的昆虫种植体系,包括种植、耕作、收获和营养依赖4个过程,可分为高级的社会性昆虫如切叶蚂蚁、白蚁等和低级的非社会性昆虫如食菌小蠹虫、卷叶象甲、蜥蜴甲虫、树蜂等,它们均能种植并取食真菌。近年来随着组学及微生物组技术的发展,植菌昆虫与其共生真菌协同进化的分子机制研究方面取得了重要进展。系统发育分析阐明了植菌昆虫的起源与进化历程,并显示出与共生真菌系统发育的一致性;共生真菌细胞核数量也从双核增加到最多17个核,而染色体倍型也从单倍体增加为二倍体甚至多倍体;组学分析则揭示了植菌昆虫与其共生真菌在精氨酸、碳水化合物、木质素及几丁质合成或降解等方面显示出了高度的协同进化。本文系统综述了植菌昆虫及其共生真菌的系统进化、核进化及基因组进化进展,并探讨这种协同进化机制的生物学意义。