模式生物研究

世界上公认的用于生命科学研究的常见模式生物有酵母、线虫、果蝇、斑马鱼、小鼠、拟南芥等。当今,生命科学及医学的发展,模式生物发挥着重要作用。据统计,刊登在Nature、Science和Cell等重要杂志上的论文中,80％以上有关生命过程和机理的研究都是通过模式生物来进行的。本期《生命科学》以专题的形式,刊登了由国内从事模式生物研究专家撰写的介绍模式生物的文章。作者从不同角度,对不同模式生物在研究工作中的历史轨迹、各自优势、技术手段、热点课题、发展前景,以及对生命现象揭密和人类疾病治疗探索的重大贡献作了系统而又简要的介绍。从中,我们可以具体而又生动地体察到,模式生物在今天生命科学发展中的重要地位和推动生命科学及医学进步的不可替代的巨大潜力。改革开放以来,我国生命科学研究经历了“跟踪”、“接轨”和“融入主流领域”的过程,而用模式生物进行的研究则是主流研究领域的重要组成部分。只有通过在主流研究领域的参与、竞争、创新超越,才能提高我国生命科学研究水平,才能真正对世界生命科学的发展作出重大贡献。作为主流领域的模式生物研究,我国起步很晚,仅局限在很少数的实验室。因此,加强这方面的介绍,对于普及现代生命科学理念,大力推动模式生物研究领域的开展和学术交流,是十分重要和及时的。     

呼肠孤病毒结构与功能研究进展

随着现代分子生物学研究方法与计算机分子信息及模型处理技术的迅速发展,研究病毒基因结构与功能、三维构像与结构模型、病毒的遗传变异与系统进化,已成为现代分子病毒学研究领域的热点课题.其实质在于揭示病毒的复制与组装机制,探明病毒与宿主间的互相关系及遗传变异规律等,为最终从理论上阐明病毒致病的分子机理,以及从实践上解决病毒病的诊断与防治技术提供有效的实验依据.20世纪50年代呼肠孤病毒的发现,首次证实了双链RNA病毒可作为稳定生命形式存在于自然界.特别是呼肠孤病毒特有的分段RNA基因组结构与全保留复制特征,为研究病毒的毒力、转录调控机制、病毒与宿主细胞间的相互作用提供了良好的研究模型.正呼肠孤病毒(亦简称呼肠孤病毒)T1L、T2J和T3D为呼肠孤病毒三种血清型原型分离株,目前已研究得十分深入.本文就近年来呼肠孤病毒结构与功能研究进展综述如下.     

中国生物克隆技术之父——童第周

在中国,童第周(T.C.Tung)是个家喻户晓的名字,在小学课本中就有一则关于他的故事。故事讲述了他由于家庭贫困直到17岁才进入中学,以及他如何依靠毅力和勤奋而最终成为一位成功的生物学家。但是在科学界,他之所以被人们铭记和尊敬,则是由于他在     

草鱼呼肠孤病毒RNA聚合酶基因功能区在原核细胞中的表达

草鱼呼肠孤病毒(grass carp reovirus)为我国分离、鉴定的第一株水生动物病毒.1983年,我国首次报道引起爆发性草鱼出血病的病原为草鱼出血病病毒[1,2],其后相继进行了系统的病毒形态学、生物学、生物化学及分子生物学特性等研究[3-8].自1979年Meyers T R等报道从水生动物中分离出第一株呼肠孤样病毒,迄今国际上已分离鉴定40余种水生呼肠孤病毒(aquareovirus).在这些分离株中,大多数毒株不能引起寄主的病理反应或仅表现出较弱的致病性.然而研究认为,GCRV为水生呼肠孤病毒中致病力最强的毒株[9].可见,以GCRV为模型,研究水生呼肠孤病毒的复制与致病机理具有一定的理论及实际意义.我们在对GCRV反应核心及体外转录研究中,已证实GCRV RNA聚合酶在病毒粒子中的存在及其位置[5];GCRV序列测定及定位结果显示,GCRV-VP2多肽为该病毒RNA聚合酶(RNA dependent RNA polymerase RdRp)[6,7].为了探讨草鱼呼肠孤病毒的侵染与宿主的相关性及复制机制,我们首次进行了该病毒RNA聚合酶基因(GCRV-RdRp)功能区序列在原核细胞中的表达研究,并得到高效表达融合蛋白.这一结果将为该酶的活性及特性分析提供实验依据.下面报道本研究结果.     

转基因鱼生态风险评价及其对策研究进展

遗传改良的转基因鱼具有许多优良经济性状, 但转基因鱼迄今尚未进行商业化养殖, 主要原因之一在于对转基因鱼逃逸或放流到自然水体中可能产生的生态风险的担忧. 本文以具有快速生长特性的转生长激素(GH)基因鱼为对象, 分析了转基因鱼潜在生态风险的实质, 简要综述了通过单因子表型与适合度分析、数学模型推演研究转基因鱼生态风险的现状, 阐述了利用人工模拟生态系统开展转基因鱼生态风险评价的新思路及最新研究成果, 同时评述了采用三倍体途径控制转基因鱼生态风险的策略及原理; 在此基础上, 提出生态风险评价与生态风险防范策略是转基因鱼育种研究体系中不可或缺的重要组成、必须与育种研究同步进行的观点, 以期为转基因鱼育种及生态风险评价和对策研究提供启示.     

互花米草生物量变化对盐沼沉积物有机碳的影响

以江苏王港典型互花米草(Spartina alterniflora)盐沼湿地为研究对象,分析光滩及互花米草滩沉积物中有机碳的水平和垂向分布特征,了解互花米草生物量的季节动态变化,探讨二者之间的相互关系,在此基础上研究互花米草生物量分布和季节变化对沉积物中有机碳(TOC)含量的影响。结果表明,互花米草枯落物中的有机碳数量在两个月内衰减了40%,而表层沉积物中TOC含量及其中互花米草来源TOC所占比例的变化,均与互花米草地表枯落物量的季节变化存在两个月的"相位差",这与枯落物快速分解时间大致吻合,说明枯落物是表层沉积物中TOC的重要来源。高达60%的互花米草地下生物量分布在0—20cm深度内,该深度范围内沉积物中TOC含量较高,且TOC主要来源于互花米草。此外,不同深度TOC含量与地下生物量之间存在良好的正相关关系,说明地下生物量是影响沉积物TOC含量的重要因子。研究区互花米草年固碳能力为2274g m-2a-1,盐沼沉积物中TOC埋藏速率达到了470 g m-2a-1,是地表一个重要的碳汇;同时研究区每年向近岸水域输出大量的TOC,是近岸海域生态系统的一个重要碳源。     

生长激素/催乳素家族配体和受体成员在斑马鱼早期胚胎中的表达比较和交叉活性分析

为了进一步研究GH/PRL家族信号通路在鱼类早期胚胎发育中的作用, 研究以斑马鱼为模型, 通过Real-time PCR技术和原位杂交技术刻画并比较了GH/PRL家族成员及其受体家族成员在胚胎发育早期的表达模式。结果发现, 在配体家族成员中, 生长激素（Growth hormone, GH）和生长催乳素（Somatolactin, smtl）存在母源表达, 在受体家族成员中, ghra、ghrb存在母源表达。利用荧光素酶分析spi2.1启动子活性的结果初步证明, 在斑马鱼早期胚胎发育中, 各配体家族成员与GHRa之间可以发生广泛的互作。这一系列结果对于我们认识GH/PRL家族信号通路在斑马鱼早期发育中的作用具有重要的指导意义。       

草鱼(AG)微卫星标记克隆及特征分析

报道了一种简便高效克隆微卫星序列的方法。这一方法的实施步骤包括小片段基因组文库构建、三螺旋捕获、磁珠分离和PCR 扫描。草鱼AG 重复文库的冗余率为7.2%, 富集效率为60.25 倍, PCR 扫描的准确率达100%, 采用这一方法克隆到的AG 重复序列中完美型、非完美型和混合型的比例分别为66.87%、17.17%和15.96%, 不间断重复序列长度大于30 bp 的微卫星座位占51%。34 个微卫星座位中有25 个表现出多态性,PIC 值0.50—0.91, 进一步分析表明AG 重复序列的多态信息含量(PIC)与不间断重复序列长度相关, 不间断重复序列长度大于30 bp 的座位表现出丰富的多态性。较高的富集率和有效引物获得率证明此方法在分离草鱼微卫星中的成功应用, 并将为草鱼养殖品系的优化、遗传多样性的检测及遗传图谱的构建等打下基础。       

转基因红鲤体细胞的核移植

以F4代转hGH基因红鲤体细胞（肾脏和尾鳍）及培养18代的F4代转hGH基因红鲤尾鳍细胞为核供体,泥鳅或黄河鲤成熟卵为受体,进行了核移植,以探讨外源F4代转基因鱼体外源基因的分布与存在形式,稳定性和克隆转基因鱼的可能性。F4代红鲁肾脏细胞核与泥鳅卵配合的核移植胚胎有12．4％发育到囊胚,0．33％发育到神经胚;F4代尾鳍细胞核移入泥鳅卵后的重组胚发育到囊胚,神经胚、肌节期和肌肉效应期的胚胎分别为24．5％、0．3％、0．2％和0．1％;对照卵无发育。F4代红鲤尾鳍培养细胞与黄河鲤卵子配合的重组胚胎有50．53％发育到囊胚,5．69％发育到原肠胚,0．53％发育到神经胚,0．4％发育到肌节期。说明由于同种细胞核与卵细胞的相容性高于异种核卵的相容性,早期发育率高;而由于培养细胞的异倍化,后期的发育率降低。用PCR技术对供体鱼不同个体及同一体不同组织外源基因检测,结果100％个体为阳性鱼,而且不同组织的阳性率也是100％,说明外源基因均匀分布在不同组织中。无论F4代转基因鱼的肾脏细胞、尾鳍细胞还是培养的尾鳍细胞作核移植供体,核移植胚胎中hGH基因的检出率为100％。说明F4代转基因红鲤个体不同细胞都存在hGH基因,而且经长期培养不会丢失。表明F4代转基因红鲤中的外源hGH基因已基本稳定,体细胞核移植可以作为获得同质化转基因鱼的有效手段,但核移植效率还很低。另外还讨论了核质的相容性、细胞周期的协调、染色体的变异等因素对核移植的影响。     

团头鲂nanos3基因的克隆鉴定

为了标记团头鲂(Megalobrama amblycephala)的原始生殖细胞(Primordial Germ Cells, PGCs), 首次克隆并鉴定了团头鲂nanos3基因(mananos3)。mananos3全长1027 bp, 包括48 bp 5′UTR (5′untranslated Region), 490 bp 3′UTR和489 bp开放阅读框(Open Reading Frame, ORF)。该基因编码162个氨基酸。通过序列比对发现Mananos3蛋白和其他物种Nanos蛋白一样, 存在一个保守的RNA结合功能域, 该功能域包含一个锌指基序(Motif)。系统发育树结果显示, Mananos3与鲤(Cyprinus carpio)的Nanos3最为相近。半定量和定量PCR结果表明, mananos3具有较高的母源表达, 并在胚胎发育早期高量表达, 而在1000细胞期之后表达量逐渐降低。在成体组织中, mananos3仅在卵巢中检测到表达。mananos3和斑马鱼(Danio rerio) nanos3 (zfnanos3)的3′UTR均可以介导绿色荧光蛋白特异标记团头鲂和斑马鱼胚胎发育早期的PGCs, 但是mananos3的3′UTR能够更特异地标记团头鲂的PGCs。通过比对mananos3和zfnanos3的3′UTR发现, mananos3 的3′UTR中有一个非经典的miR430识别位点(GCACTA)。通过对该位点的突变研究证实其有利于nanos3在非PGCs组织中的降解。综上所述, 团头鲂mananos3的3′UTR序列中的非经典miR430识别位点(GCACTA)可能与介导报告基因在PGCs中特异表达相关。