植物与病原真菌互作的分子生物学及其研究进展

本文从病原真菌致病基因、无毒基因及产物的互作,植物抗性基因、防卫基因及产物间的互作,系统获得抗性,信号传导系统等方面,对植物与病原真菌互作的分子生物学及其进展进行了综合论述。     

影响水稻花药培养力的数量性状基因座位间的互作

控制数量性状的多个基因间不仅存在加性效应,还存在非等位基因间的互作。对一个籼粳交后代的加倍单倍体群体花药培养,通过Ｅｐｉｓｔａｔ软件分析影响水稻花药 数量性状基因座位间的互作。结果表明,愈伤组织诱导率主要受两个单基因的影响,不存在双基因条件型互作,但有２对互适型互作与其有关。     

植物与病原真菌互作的分子生物学及其研究进展

本文从病原真菌致病基因、无毒基因及产物的互作,植物抗性基因、防卫基因及产物间的互作,系统获得抗性,信号传导系统等方面,对植物与病原真菌互作的分子生物学及其进展进行了综合论述。     

应用RAPD标记检测与水稻株高和抽穗期有关的QTLs

以生产上广泛应用的杂交稻组合汕优１０号的保持系珍汕９７Ｂ和恢复系密阳４６构建Ｆ２群体。应用ＲＡＰＤ标记检测,分析了与株高和抽穗期有关的ＱＴＬｓ,并探讨了基因的互作方式。在Ｆ２群体中性状表型分离明显,基本符合正态分布。单因子方差分析检测到与抽穗期和株高相关的标记数９个,并计算了单个ＱＴＬ对相关性状的贡献率。双因子方差分析发现上述检测到的ＱＴＬｓ之间大多不存在互作,但发现了一些有显著互作的新的ＱＴＬｓ,其互作贡献率远大于单因子方差分析检测到的ＱＴＬｓ,说明该群体中株高和抽穗期主要由不同座位间的互作控制,进一步的分析表明互作方式以重叠基因为主。     

影响微生物互作的重要基因研究进展：以大肠杆菌为例

微生物在自然界中广泛存在,微生物间的相互作用对群落结构和功能有重要影响。目前已经对微生物相互作用的机制给予了很大的关注,通过高通量测序技术和统计学分析方法的结合可以定位获得影响菌株互作的重要基因。为了深入研究微生物相互作用的遗传机制,本文以大肠杆菌(Escherichia coli)为例,综述了与大肠杆菌运动性、耐药性、营养物质吸收和代谢调节相关的基因在互作条件下发挥的作用,并从这几个方面分别阐述了大肠杆菌互作遗传机制。总之,这些基因在大肠杆菌与其他微生物互作中发挥重要作用,同时增强了对细菌互作机制的理解,为今后研究更复杂的微生物群落互作遗传机制奠定了理论基础。     

花生根部性状的遗传分析

利用花生RIL群体,分析了11个花生根部性状的遗传力,估算基因对数及性状间的相互关系,根据偏度系数(g1)和峰度系数(g2)估算控制性状的基因互作情况。结果表明:11个性状都是受多基因控制的数量性状,在RIL群体中基因型间的差异均表现为连续变异和明显的超亲分离。侧根干重的遗传力最高达0.60,其次是侧根鲜重,为0.58,而其他性状的遗传力均较低。控制主根长性状的多基因间存在互作,互作方式为重叠作用;控制主根粗(3cm)性状的基因间也存在一定的重叠作用,但是作用不明显;控制其他性状的基因都存在互作,表现为互补作用,但互补作用的强弱有差异。主根粗(1cm)、主根粗(3cm)、主根干重、主根鲜重、侧根干重和侧根鲜重之间都显著或极显著相关;根体积与主根粗(1cm)、主根粗(3cm)、侧根干重和侧根鲜重显著或极显著相关。     

稻瘟病菌无毒基因研究进展

水稻与稻瘟病菌之间的特异互作符合基因对基因假说。本文将从稻瘟病菌与水稻抗病基因间的互作特点、稻瘟病菌的分子标记、已克隆的稻瘟病菌无毒基因三个方面对稻瘟病菌无毒基因研究进展作简要介绍     

稻瘟菌无毒基因研究进展

稻瘟菌是引起水稻稻瘟病的病原物。水稻与稻瘟菌间存在广泛而特异的相互作用,是研究寄主与病原物互作的重要模式系统。本文对稻瘟菌与水稻互作最重要的激发子―无毒基因的研究现状进行了概括,讨论了无毒基因的定位、克隆方法以及已克隆无毒基因的功能及进化研究,同时对今后无毒基因研究的重要方向进行了探讨,为深入理解无毒基因的功能及与水稻可能的互作关系奠定了基础。     

疏叶骆驼刺与花花柴互作对氮素固定和根际微生物的影响

植物种间的相互关系通过相关微生物直接或间接的影响来实现。豆科与非豆科植物的互作是研究植物种间关系的理想模型,但是对其互作关系中氮素固定和微生态过程尚不明确。以塔南荒漠优势植物疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia Shap.)（豆科）和花花柴(Karelini acaspia(Pall.) Less)（菊科）为研究对象,研究了在不同生境（自然和小区）下两者互作对氮素固定和根际微生物的影响。结果表明,在自然和小区两种生存环境下疏叶骆驼刺与花花柴都有氮素转移特征,并且这种转移特征在自然生境下更为明显。在自然生境中从疏叶骆驼刺转移到花花柴的氮素占花花柴总氮的50%左右,而在小区生境中只占30%左右。互作改变了花花柴各组织的化学计量比,在互作条件下花花柴叶片氮素含量比重增加。此外,疏叶骆驼刺与花花柴的互作降低了前者的根际细菌群落的Shannon index,并且改变了其根际土壤细菌的基因功能。互作对花花柴根际微生物群落没有显著影响,但在互作条件下疏叶骆驼刺根际土壤细菌中参与氮素转运的相关基因丰度显著高于单独种植,其中对细根根际土壤细菌的多样性及其基因丰度影响最大。且互作降低了疏叶骆驼刺细根的氮含量。因此,疏叶骆驼刺细根可能是疏叶骆驼刺和花花柴互作的关键部位。本研究为荒漠植被保护与恢复提供了科学依据。     

基于蛋白质互作网络的COVID-19对肺动脉高压的影响机制

通过构建肺动脉高压差异基因和冠状病毒侵入人体后免疫反应相关基因的互作网络,探索COVID-19对肺动脉高压的影响机制。首先通过Meta分析挖掘肺动脉高压相关差异表达基因;其次通过SARS-CoV侵染人体后的基因表达数据,挖掘主要功能通路;最后构建肺动脉高压差异表达基因和冠状病毒主要功能通路基因的互作网络,挖掘网络的显著功能模块。发现肺动脉高压与血管平滑肌细胞、成纤细胞、T/B细胞免疫过程、转录调节因子通路、Toll样信号通路等密切相关,互作网络发现ITGAM、HBB、VCAM1、IL1R2等基因是COVID-19感染肺动脉高压患者的重要调节基因。通过肺动脉高压与冠状病毒感染机体后蛋白质互作网络探索了COVID-19对肺动脉高压的影响机制,为肺动脉高压感染COVID-19的研究及治疗提供了新思路。     

作物QTL定位常用作图群体

作物大多重要农艺性状是数量性状,受多基因控制,基因之间及基因与环境之间都会发生互作,这为研究带来了很大的不便。因此,好的QTL作图群体,是研究QTL间的互作、QTL与环境的互作、QTL定位以及基因克隆的最根本保障。随着分子标记技术的发展,QTL定位的作图群体也在不断的发展并逐渐满足研究者对于QTL的精细定位及基因克隆等研究的进一步要求。文章主要综述了作物QTL定位常用作图群体的构建及优缺点。     

突变肠杆菌株NRS-1中5个草甘膦逆境应答基因的克隆与功能研究

【目的】微生物对草甘膦的抗性受复杂的遗传体系调控,涉及靶基因和大量相关调控基因。对肠杆菌属细菌NRS-1突变菌株在高浓度草甘膦逆境下的5个重要差异表达基因进行功能研究,以期深入了解非靶标基因在抗草甘膦微生物的作用特点,为发掘优异基因资源,服务抗草甘膦转基因生物育种提供参考。【方法】NRS-1的差异表达基因可能在蛋白质合成、代谢、细胞膜等水平发挥作用,保护细胞免受高浓度草甘膦逆境,因此分别选取易位酶延伸因子fus A、丁二酸脱氢酶sdh A、胸苷磷酸化酶deo A、鸟氨酸氨甲酰转移酶arg F、周质蛋白osm Y进行克隆,采用大肠杆菌原核表达、转化拟南芥实验研究其功能,并通过细菌双杂及KEGG pathway分析基因间互作特点。【结果】在明确5个基因结构特点基础上,通过大肠杆菌原核表达及转基因拟南芥鉴定,发现这5个基因及草甘膦的靶基因5-烯醇式丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶基因aro A对提高2种生物的草甘膦耐性均有不同程度的作用,其中arg F、deo A的抗性较好,与aro A相当,表明在应对草甘膦逆境时,芳香族、含有胸腺嘧啶氨基酸及精氨酸的合成代谢通路可能起重要作用;利用基因互作与KEGG分析发现5个基因与靶基因aro A间形成复杂的调控网络,但无直接的蛋白互作。【结论】NRS-1的5个差异表达基因对草甘膦逆境具有抗性,arg F、deo A优于其他3个基因,其与靶基因aro A间表现复杂的基因互作关系。     

hsa-miR-381-3p靶基因预测及其相关信号通路的生物信息学分析

应用生物信息学方法分析miR-381-3p序列,预测其靶基因,并对靶基因进行蛋白质互作分析、功能富集分析及信号转导通路富集分析。结果发现,已知的成熟miR-381-3p序列在不同物种间高度保守。蛋白质互作分析显示,mi R-381-3p预测靶基因所编码蛋白质间存在复杂的相互作用,尤其是靶基因BTBD1、NUP160、STX16等编码的蛋白质,在互作中起关键作用。GO分析发现其靶基因集合可能参与细胞过程、生物调节、细胞大分子代谢等生物学过程;KEGG通路分析发现其靶基因集合显著富集于mTOR、Wnt、p53、MAPK等信号通路中。分析结果初步提示miR-381-3p通过调控靶基因广泛参与多种重要的生物学过程,为后续的实验性研究提供了线索。     

昆虫性别决定机制研究进展

阐述昆虫的性别决定机制是理解昆虫性别分化调控的理论基础,也为人类有效控制害虫开辟了新方向。昆虫性别决定机制存在复杂性和多样性,但主要是内因即性别决定基因级联互作调控的结果。本文对近年来基于性别决定基因级联互作的昆虫性别决定机制研究进行了综述,主要包括性别决定基因概况和重要性别决定相关基因的分子级联互作关系。目前发现昆虫重要性别决定相关基因主要集中在常染色体上,且部分基因之间存在紧密的级联互作,如Sxl,tra,dsx,csd和fem等。在这些基因中,tra/fem→dsx的调控模式在已报道的昆虫中存在共性,即tra和dsx相对较保守且tra通过性特异剪切来调控下游dsx的转录形式。目前大多数昆虫的性别决定机制还不清楚,但近年来模式昆虫性别决定机制取得了一定进展,对非模式昆虫的研究还处于起步阶段但却越来越受到重视。     

互作基因定位方法的研究和计算机软件的开发

质量性状中存在6种可能的基因互作类型, 即互补、重叠、累加、显性上位、隐性上位和抑制。在遗传研究中, 有时会遇到互作基因定位的问题, 但至今未见有关互作基因定位方法和计算机软件的系统的研究报道。文章给出了基于极大似然估计的互作基因定位方法及相应的计算机软件(IGMapping 1.0)。计算机模拟表明, 此方法可以无偏地估计一个共显性标记与一个互作基因之间的重组率或连锁距离。     

基于单核苷酸多态性的基因互作分析方法学进展

基于单核苷酸多态性的关联分析已成为当前解析人类常见复杂疾病遗传机制的重要手段之一, 然而, 目前普遍使用的单位点分析策略仅能发现部分单独效应显著的易感SNP位点, 因此遗漏了重要的遗传力组分——基因上位效应或联合效应。识别全基因组多基因间复杂的互作关系已成为全面解析复杂疾病致病分子机制必不可少的一项任务。已有很多方法被应用于全基因组交互作用分析, 加深了人类对复杂疾病遗传机制的进一步认识。基于各类方法的理论基础及算法的异同, 文章对目前应用较为广泛的基于遗传互作模型的方法、不基于互作模型的方法和数据挖掘类算法3类方法进行了系统地评述, 着重介绍了这些方法的主要思想、实现过程及应用中的注意事项等, 并指出开展大规模全基因组范围互作检测面临的问题, 以期能为相关领域的研究者提供方法学参考。     

Hsa-miR-210-5p靶基因预测及其相关信号通路的生物信息学分析

为深入研究miR-210-5p的调控机制及生物学功能提供理论机制,应用生物信息学方法分析miR-210-5p序列,预测其靶基因,用Veney2.1.0绘制韦恩图得到靶基因集合,并对其靶基因集合进行蛋白质互作分析,GO功能注释分析和KEGG Pathway分析。结果发现,已知的成熟miR-210-5p序列在各物种间高度保守。蛋白质互作分析显示,miR-210-5p预测靶基因所编码蛋白质间相互作用关系较复杂,尤其是靶基因CDK8、MED18、MED13等编码的蛋白质,在互作中起关键作用。GO分析发现其靶基因集合可能参与细胞组分、分子功能、生物调节等生物学过程;KEGG pathway分析发现其靶基因集合主要富集在MAPK、VEGF、癌症、甲状腺激素信号通路等信号通路。miR-210-5p调控靶基因参与多种重要的生物学过程,为后续研究提供了线索。     

利用酵母双杂交筛选与苹果褪绿叶斑病毒MP互作的寄主因子

为了找到与苹果褪绿叶斑病毒(Apple chlorotic leaf spot virus,ACLSV)运动蛋白(Movement protein,MP)互作的寄主因子,首先构建了ACLSV MP酵母双杂交诱饵载体,然后通过顺序转化的方法自前期已构建好的苏俄苹果(Malus sylvestris cv.R12740-7A)cDNA文库中筛选互作基因;在GenBank中对互作寄主基因进行BLAST分析,根据基因注释推测其在病毒与寄主互作过程中可能发挥的作用。结果表明,构建的酵母双杂交诱饵载体pGBKT7-MP无自激活性、无毒性。筛选到69个与ACLSV MP互作的苏俄苹果寄主因子,包括水解酶活性、病程相关蛋白、氧化还原酶活性、磷酸酶活性、催化活性、连接酶活性、苯丙氨酸解氨酶活性、过氧化物酶活性、DNA结合功能和未知蛋白,共10类不同功能的蛋白。通过生物信息学分析,推断蛋白磷酸酶、病程相关蛋白及3-磷酸甘油醛脱氢酶可能在互作过程中起重要作用。该研究为深入了解ACLSV致病特征及病原与寄主互作机制奠定基础。     

植物──病原物互作中的基因类型和功能

植物──病原物互作中的基因类型和功能何晨阳,王金生（南京农业大学植保系南京２１００１４）１植物－病原物互作中的基因对基因关系植物－病原物相互关系有亲和性互作和不亲和性互作二种类型。在亲和性互作中,病原物致病,植物感病;在不亲和互作中,病原物不致病（无...     

丙酸通路基因多态性与猪肉质及胴体性状的关联分析

为了挖掘新的猪肉品质及胴体性状的候选基因,揭示猪肉质及胴体性状的遗传机制,文章将丙酸代谢通路作为候选通路,将通路内基因与猪肉质及胴体性状进行关联分析。实验采用37头三元杂交商品猪作为研究对象,首次针对丙酸通路中7个基因的36个SNP位点利用SNaPshot方法进行基因分型,分别用最小二乘模型及MB-MDR模型与肉质及胴体性状进行关联分析。结果发现,基因PCCB、MUT、MCEE及ACSS2上的4个SNP位点分别与肌内脂肪含量、背膘厚等性状显著相关(P<0.05),ACSS2与猪脂肪含量显著相关;MCEE及MUT与猪的背膘厚显著相关;PCCB基因与脂重显著相关。通过MB-MDR方法检测到多个SNP位点具有互作效应,并与背膘厚、水分含量、脂肪含量显著相关(P<0.05)。另外,丙酸代谢通路中的基因间的互作效应对猪肉品质有显著影响。