嗜热四膜虫有性后代的分离纯化

在实验条件下诱导四膜虫种群交配进行有性生殖时,交配后的种群中除有性后代外,还会混杂一定比例的亲本细胞,而高纯度的有性后代是研究四膜虫一些基本生物学问题的重要基础。本研究利用四膜虫交配时不能摄食并且新产生的有性后代几小时后才恢复摄食能力的特性,以嗜热四膜虫(Tetrahymenathermophila)交配种群为对象,在其有性生殖阶段后期向交配体系中加入Fe3O4磁性纳米颗粒,未交配的亲本细胞由于能够摄入磁性颗粒而具有磁性;再利用有性后代和未交配细胞的磁性差异,在磁场作用下将有性后代分离纯化出来。通过优化过柱分离的时间点、分离柱的口径、分离柱中铁粉/石英粉的质量等分离条件,有性后代的分离纯度及收率均能达到98%以上。该分离方法亦可为其他种四膜虫或纤毛虫有性后代的分离纯化提供借鉴。     

慢性压力有损神经细胞功能

在亚马逊流域的某个蚂蚁种群中,人们完全看不到交配的影子,它们所孕育的后代也只有一个性别——雌性,这种令人吃惊的现象在蚂蚁世界绝对是独一无二的。     

梨形四膜虫衰老过程中DNA含量的变化

应用一种新型的细胞核内DNA含量测定方法──图像分析法,测定真核细胞梨形四膜虫衰老过程中DNA含量的变化.根据Beer-Lambert定律,以细胞核在不同生长期内的积分光密度的水平表示核内DNA含量的变化.该方法具有测量速度快,重复性好,操作简单,结果可靠等优点.实验结果表明:四膜虫在进入对数生长期时,DNA含量逐渐达到高峰,随着细胞逐渐老化,细胞分裂次数及核内DNA含量逐步减少.     

昆虫多次交配的策略和利益

简要回顾昆虫交配系统的研究历史,并简述Bateman的性选择原理,讨论雌雄昆虫在交配过程中的角色和性选择压力的相对关系。一般而言,由于雌雄两性在交配过程中的角色和对后代投入的不同,往往是雄虫试图与尽可能多的雌虫交配,即雄虫使自己被尽可能多的雌虫接受,雌虫选择最好的雄虫进行交配,即雌虫选择交配对象。雄虫因而发展出各种类型的交配策略,以获取与更多雌虫的交配机会;而雌虫也通过交配选择权,选择对自己更有利的雄虫进行交配,雌虫在交配过程中除了可以获得基因利益,还可以获取物质利益。文章分别就昆虫的交配策略和利益展开叙述和讨论。     

氯唑灵诱导恶疫霉发生异宗配合变异与变异株交配型遗传

以化学农药氯唑灵诱变天然同宗配合恶疫霉Ｐｈｙｔｏｐｈｔｈｏｒａｃａｃｔｏｒｕｍ（Ｌｅｂｅｒ＆Ｃｏｈｎ）Ｓｃｈｒｏｔ的５个野生型菌株,从其中４个菌株获得了异宗配合变异株．氯唑灵的有效诱变浓度为１０～４０μｇ／ｍｌ,以２０μｇ／ｍｌ处理４～８周效果最好。所获得的异宗配合变异株在１２℃、黑暗条件下保存,２个月内有４０％左右的菌株保持异宗配合特性,７个月后仍有少数变异株保持异宗配合特性。异宗配合变异株的交配型在单游动孢子后代中发生分离,出现了Ａ1、Ａ２、Ａ１,Ａ2、Ａ１Ａ２、Ａ０５种交配型的菌株。上述各交配型在单游动孢子后代中均持续分离,在其单孢后代中检测到３～５种交配型的个体。上述结果提示疫霉属卵菌性别的产生是由同宗配合演化为异宗配合并可能同时分化产生不同的交配型,从遗传学角度阐明了自然条件下和实验室条件下疫霉菌交配型互变现象的可能机理。     

玉米螟赤眼蜂雄性生殖力的研究

根据膜翅目寄生蜂未受精的卵发育为雄性个体,受精卵发育成雌性个体这一性别决定机制,考察了玉米螟赤眼蜂雄蜂生殖力的大小,探讨了雄蜂授精能力与个体大小、年龄及交配次数之间的关系。结果表明,玉米螟赤眼蜂雄蜂在羽化时或羽化后很短的时间内其精巢就已发育成熟,成虫期不再形成新的精子。雄蜂在羽化后立即可与雌蜂进行交配,在雌蜂过量的情况下,24 h内就可能将体内的精子或精液消耗尽,24 h后的雄蜂虽能与雌蜂继续交尾,但雌蜂所繁育的子代中未见有雌性个体。同一雄蜂能与多头雌蜂进行交尾,授精8～23头雌蜂,平均能繁育出346.15头雌性后代。雄蜂的授精能力与交配次数密切相关,授精量随交配次数增加而逐渐下降。首次交配时,雄蜂能给雌蜂提供较多的精子,约能繁育出58.85头雌性后代,但随着交配次数的增加,雄蜂向雌蜂输送的精子越来越少,10次交配之后,雄蜂所能授精、繁育的子代雌性数将不超过10头。以后足胫节长度表示个体大小时,体型较大的雄性个体进行多次交配的能力强,能繁育更多的雌性后代。     

嗜热四膜虫——具有发展潜力的功能基因组学研究模型

在真核生物的分子生物学和遗传学研究方面,纤毛类原生动物嗜热四膜虫(Tetrahymenathermophila)已经被证明是一种有价值的生物学模型。通过对它的研究,人们发现并且掌握了核酶的分子机制、RNA的自我拼接、端粒的结构和功能、DNA序列重组等机理。这种原生动物的基因组功能分别由两个细胞核执行,即二倍体的小核与生殖过程有关,而多倍体的大核决定细胞的基因转录,并为转化基因的表达提供了强有力的手段。     

华山松印度块菌菌根中的块菌交配型基因的初步研究

印度块菌属于子囊菌门异宗配合真菌,其交配型基因(mating type gene)的表达调控与块菌子囊果的形成和发育直接相关。已有研究表明在种植园内,两种交配型基因竞争性地感染宿主植物且不同交配型菌株的时空分布吻合概率可能是决定子实体产出及产量的关键因素之一。为增加印度块菌子囊果形成的几率,本研究以交配型基因MAT1-1-1及MAT1-2-1作为分子标记,检测了接种印度块菌菌剂后6个月、24个月和36个月的华山松菌根中块菌的两种交配型基因的动态变化,结果表明接种后24个月的单株苗存在两种交配型基因的菌根苗占总菌根苗的比例最高,暗示在此时间点进行块菌菌根苗室外移栽,有望在后期提高两种交配型菌株的时空分布吻合概率,从而提高子实体产生的几率。     

氯唑灵诱导恶疫霉发生异宗配合变异与变异株交配型遗传*

以化学农药氯唑灵诱变天然同宗配合恶疫霉Phytophthora cactorum (Leber ＆Cohn) Schrot. 的5个野生型菌株,从其中4个菌株获得了异宗配合变异株。氯唑灵的有效诱变浓度为10～40μg／ml,以20μg／ml处理4～8周效果最好。所获得的异宗配合变异株在12℃、黑暗条件下保存,2个月内有40％左右的菌株保持异宗配合特性,7个月后仍有少数变异株保持异宗配合特性。异宗配合变异株的交配型在单游动孢子后代中发生分离,出现了A₁、A₂、A₁,A₂、A₁．A₂,A₀5种交配型的菌株。上述各交配型在单游动孢子后代中均持续分离,在其单孢后代中检测到3～5种交配型的个体。上述结果提示疫霉属卵菌性别的产生是由同宗配合演化为异宗配合并可能同时分化产生不同的变配型,从遗传学角度阐明了自然条件下和实验室条件下疫霉菌交配型互变现象的可能机理。     

果蝇Drosophila biarmipes翅斑二型性的生态学意义(英文)

雌性对雄性表饰的偏好性有利于性别选择。目前尚不清楚这一偏好性是否只限于雄性表饰或这一偏好性实际上是源于影响后代适合度的基因。对于雄性可直接有利于雌性或其后代适合度的交配系统而言,答案是肯定的--雌性偏好于与对气候胁迫具有更强生理抗性的雄性交配。对果蝇Drosophila biarmipes 的室内研究已经证明了求偶过程中翅斑的作用,但是其生态学意义仍然不清楚。我们检验了有翅斑与无翅斑雄性果蝇D. biarmipes 及雌性偏好的雄性所产生的后代对环境胁迫的抗性是否不同。结果表明：在干燥或冷胁迫条件下,有翅斑的雄性果蝇比无翅斑的雄性果蝇的交配成功率明显要高。相反,在高湿条件下,无翅斑雄性果蝇的交配频率更高。我们也发现在较为干旱的条件下,与有翅斑雄性交配的雌性果蝇的生殖力以及所得后代从卵至成虫的存活率更高。我们的结果与优良基因性选择假说一致,说明交配选择能给雌性带来间接好处。这是对热带物种D. biarmipes翅色二型性生态学意义的首次报道。     

错配修复蛋白Mlh3对四膜虫有性生殖是必需的

DNA错配修复(mismatch repair, MMR)是一种进化中保守的机制,它校正DNA复制过程中产生的错误,维持基因组的稳定性。MMR家族蛋白同时也参与多种DNA相关的生物学功能。本研究从嗜热四膜虫鉴定了一种新的错配修复蛋白MLH3基因,该基因预测编码 319 个氨基酸,在有性生殖期特异表达。免疫荧光定位表明,HA-Mlh3定位在有性生殖期减数分裂的小核和新发育的大核中。MLH3 敲除的突变体细胞株,在有性生殖发育期停滞在两大核和两小核阶段,新大核DNA复制受阻。γ-H2A.X 检测表明,新大核和小核有性生殖后期断裂的基因组不能正常修复,发育中的细胞裂解,不能形成有性生殖后代。结果表明,Mlh3参与四膜虫新大核发育过程基因组的断裂修复和复制,对四膜虫的有性生殖是必需的。     

周期蛋白Cyc2的过量表达及突变抑制嗜热四膜虫有性生殖发育

周期蛋白在细胞增殖过程中呈现周期性表达变化,不同的周期蛋白通过结合周期蛋白激酶(cyclin-dependent kinase,CDKs)及靶向特定蛋白质参与细胞有丝分裂和减数分裂过程的精确调控。嗜热四膜虫有性生殖期特异表达的B3型周期蛋白Cyc2(cyclin 2,Cyc2)对减数分裂的启始是必需的,但Cyc2蛋白的分子调控机制并不清楚。本研究通过0.1μg/mL和0.3μg/mL镉离子诱导突变细胞株OE-CYC2-B2086和OE-CYC2-CU428中CYC2基因在金属硫蛋白1基因(metallothionein gene 1,MTT1)启动子调控下上调表达。实时荧光定量PCR检测突变株OE-CYC2-B2086和OE-CYC2-CU428中CYC2的转录水平分别上调7.8倍和9.8倍。细胞有性生殖发育进程的荧光显微观察发现CYC2的表达上调并不影响有性生殖前期减数分裂的启始,但是干扰四膜虫有性生殖后期中新大核和新小核的正确形成。同时突变株OE-CYC2-B2086和OE-CYC2-CU428交配后,在镉离子诱导下不能产生有性生殖后代,但是该突变株分别和两种不同野生型细胞或CYC2敲除的突变细胞株交配能够恢复产生3%,15%或32%的有性生殖后代,有性生殖发育异常程度与CYC2的表达水平成正相关。进一步突变Cyc2第312位磷酸化位点丝氨酸为丙氨酸,获得CYC2单位点突变细胞株CYC2-S312A-B和CYC2-S312A-C。丝氨酸单位点突变阻止了四膜虫有性生殖期小核减数第1次分裂起始。结果表明周期蛋白2的表达水平和磷酸化修饰影响了不同阶段细胞核的功能,周期蛋白2对四膜虫有性生殖发育的正常进行是必需的。     

动物认亲的本领

众所周知,近亲交配产生的后代体弱多病,生活及繁殖的能力降低,甚至会导致种群的衰退和灭绝。因此,在人类社会中,近亲结婚是被法律所禁止的。同样,在动物世界中,虽然没有法律的约束,但是聪明的动物却能够通过各种方式避免近亲交配,其中,防止近亲交配的重要基础就是识别自己的亲属,也就是所谓的亲缘识别。     

蝇蛹金小蜂的交配行为及雄蜂交配次数对雌蜂繁殖的影响

多数昆虫能够进行多次交配,随寄生蜂雄蜂交配次数的增加,雄蜂体内精子减少,雌蜂获得的精子数量减少,产下更多的单倍体卵,发育为雄性后代;一些单寄生性的寄生蜂雌蜂一生仅能够交配1次。描述了蝇蛹金小蜂雌雄蜂的交配行为,探讨了雄蜂交配次数对雌蜂后代产量等的影响以及雌蜂的可交配次数。结果表明,交配过程包括求偶、交尾前期、交尾和交尾后期;雄蜂已交配的次数并不能够显著影响其配偶的寿命、产卵期和后代总数量,但显著影响到其配偶的雌、雄后代数量和性比。随雄蜂交配次数的增加,与之交配的雌蜂的后代雄性百分比显著增大,雌蜂在产卵期内更早地出现较多雄性后代,体内精子不足的现象更加明显。无论已交配的蝇蛹金小蜂雌蜂在产卵期中是否出现精子不足,均不能再次完成交配。     

动物性别决定基因及其同源性比较

有性繁殖是动物繁衍后代的主要方式,关于这一机制的分子生物学研究已经有了相当的进展。在对模式动物线虫、果蝇以及人类自身的性别决定机制的研究中,几个关键的基因已经被克隆,其分子特征和作用机制也得到详细的阐述。通过对性别决定基因的比较发现,在性别决定过程中其下游调节因子较上游更为保守,在进化途径中出现较早。现就近几年动物性别决定进化途径的研究进展进行综述。     

干扰素通路调控与自身免疫疾病

干扰素信号通路是细胞抵抗病原微生物侵染的重要防线。通过识别病源相关模式分子、激活下游通路,干扰素的表达被显著上调并分泌于细胞外,作用于自身和周围细胞,引发众多下游基因的转录激活。这些基因产物直接参与抗侵染过程或调控机体免疫反应。干扰素信号通路需要被正确调控,其异常激活会导致炎症和自身免疫疾病的发生。正确地识别“自己”和“非己”分子是首要的一步。鉴于干扰素通路所抵抗的微生物侵染中,核酸分子是重要的免疫原性分子,内源性核酸分子的代谢调控显得尤为重要。细胞编码一系列参与核酸代谢的酶,这些蛋白质功能的发挥对保持细胞核酸稳态至关重要。以单基因突变引发的自身免疫疾病Aicardi-Goutières综合征为例,目前发现9种基因可突变致病,均来自DNA代谢相关的和RNA代谢相关的基因。尽管这9种基因突变都导致干扰素通路的异常激活,但中间所依赖的参与蛋白并不相同。可见,同样症状的疾病,其致病机理也可能不同,这也将影响有效治疗方案的确定,凸显基因检测在诊治自身免疫疾病中的必要性。本综述通过阐述细胞内环境稳态对干扰素通路正确识别“自己”和“非己”的重要作用,帮助理解自身免疫疾病的发病机理。     

格特隐球菌交配型的多重PCR鉴定

【目的】建立一种基于格特隐球菌α交配型位点内SXI1α基因和a交配型位点内SXI2a基因的多重PCR分析,用于快速鉴定格特隐球菌的交配型。【方法】设计针对格特隐球菌α交配型位点内SXI1α基因部分片段和格特隐球菌a交配型位点内SXI2a基因部分片段的特异性引物,用于多重PCR鉴定格特隐球菌的交配型;并与交配试验以及已报道的扩增α交配型位点的引物MFα、STE12α,及扩增a交配型位点的引物STE20a、STE3a进行扩增效果的比较。【结果】基于SXI1α基因和SXI2a基因的多重PCR分析,准确鉴定所有受试格特隐球菌(包括VGI、VGII、VGIII和VGIV基因型)的交配型,引物STE12α、STE20a和STE3a在常规PCR鉴定中不能鉴定部分菌株的交配型;66.7%的受试菌株不能发生交配,交配试验无法鉴定其交配型。【结论】建立的多重PCR方法明显优于常规PCR或交配试验鉴定。     

酵母交配过程的极性生长及其调控机制

酿酒酵母单倍体细胞能够与相反交配型的单倍体细胞发生交配。交配时酿酒酵母放弃原有出芽位点,根据信息素的浓度梯度,重新选择生长位点,向相反交配型细胞伸出突起进行极性生长。交配因子受体指导选择交配突起的位点,通过G蛋白激活Ste20p,将信号经由Ste11p、Ste7p和Fus3p组成的MAPK模块传递到Far1p和Ste12p等因子,调控相关基因的转录,抑制原有的出芽位点,选择新的生长位点,并使细胞周期停止在G1期,G蛋白与Cdc24p、Cdc42p和Bem1p等蛋白作用,聚集在细胞,使得肌协蛋白细胞骨架在交配突起处聚集,呈极性化分布,使细胞发生极性生长。     

延迟交配对山楂叶螨繁殖的影响

为了探索雌螨延迟交配对整个种群的负面效应, 采用叶碟饲养法, 在室内条件下研究了延迟交配对山楂叶螨Tetranychus viennensis Zacher繁殖及种群增长的影响。结果表明: 雌螨延迟交配主要影响寿命、产卵量, 进而影响种群增长率; 随着雌螨交配时间的延迟, 影响的程度逐渐加剧。交配延迟达到或超过7 d, 雌螨的寿命比对照延长20.17%, 产卵量比对照下降26.74%, 但对后代的孵化率、存活率无明显影响。对生命表参数的分析结果表明, 雌螨交配延迟达到或超过7 d, 会导致净生殖率显著下降、平均世代周期历期显著延长, 而内禀增长率则在交配延迟3 d时显著降低。未经交配的雌螨只能营孤雌生殖, 寿命延长了31.14%, 产卵量减少了30.08%。营孤雌生殖的雌螨可以通过与其后代回交而实现两性生殖。结果提示延迟交配会导致山楂叶螨的繁殖力降低。     

异染色质及基因关闭

异染色质普遍存在于真核生物的染色质中,和细胞分裂、生存竞争等有密切关系,尤其在调节基因的活性上有重要作用。组蛋白尾的修饰,决定着异染色质的形成和解聚,从而控制基因的启闭,这一机制被称为组蛋白密码。本文以裂殖酵母的交配型区为例介绍了异染色质的的形成及维持机理。组蛋白密码可能是DNA遗传密码外生命的又一调节机制,而对异染色质形成和结构功能的研究,将成为破译组蛋白密码的钥匙。