On the Methods and Principles of MolecularIdentification of Chinese Herbs

Accurate identification of herbal medicinal materials is relevant to the safety of human life and economic interests. Traditional identification methods, including sensory evaluation, microscopic identification, physical and chemical identification, all have their limitations. Molecular identification brings a new opportunity for accurate identification of herbal medicinal materials. However, prior to its wide adoption, the methods and principles of molecular identification should be fully discussed. In this paper, we proposed a set of new methods for molecular authentication of herbal medicinal materials: 1) Identification between authenticity and adulteration by using specific polymerase chain reaction; 2) Identification between official herb and substitute by using the method of DNA barcoding; 3) Identification among multiple species of one official herbs by constructing genealogy among closely related species based on population genetics; 4) Identification among herbs of different geographical origins by phylogeography based analysis. For those that can not be identified by above four methods, more rapidly evolved markers such as microsatellite should be employed and individual based analysis could be adopted.     

芒和五节芒在中国的潜在分布

利用最大熵模型, 将我国现有芒(Miscanthus sinensis)和五节芒(M. floridulus)的地理分布信息与19个降水及温度等气候因子相拟合, 预测了芒和五节芒在我国的潜在分布区域, 并推测出芒和五节芒的基本生态位。结果显示: 芒的潜在适生区包括四川西部、陕西北部、宁夏、内蒙古中部、黑龙江、吉林西部、辽宁西部、青海东南部等地区, 其基本生态位参数为: 最暖季节降水量为400-1 000 mm, 平均8月降水量为100-350 mm, 7月平均最低气温为15 ℃, 平均7月降水量为100-350 mm, 11月平均最高气温为-10-22 ℃, 最干月平均气温为-15-20 ℃, 平均12月降水量为100 mm以下; 五节芒的潜在适生区为云南、陕西、山西、宁夏、河南、山东、吉林、辽宁以及四川西部、甘肃南部和内蒙古东部等地区, 其基本生态位参数为: 最暖季节降水量至少在400 mm以上, 平均6月降水量为150-550 mm, 7月平均最低气温在15-30 ℃之间, 6月平均最低气温为10 ℃, 平均4月降水量为50-100 mm。结果表明, 在进行遗传改良的前提下, 我国有丰富的适合栽植芒和五节芒的土地资源。     

不同提取溶剂和方法组合从落叶松毛虫蛹中提取的脂肪酸成分和含量的比较

落叶松毛虫Dendrolimus superans (Butler)蛹个体较大, 具有很高利用价值。为明确东北落叶松毛虫蛹中脂肪酸成分, 探讨最佳提取溶剂和提取方法的组合, 分别以正己烷、 石油醚和乙醚为提取溶剂, 结合超声波振荡萃取法、 索氏萃取法及溶剂萃取方法热浸和冷浸4种提取方法提取落叶松毛虫蛹油, 并采用毛细管色谱-质谱法分析提取物的脂肪酸种类和相对含量。结果表明： 正己烷溶剂与4种提取方法的组合中, 溶剂萃取热浸法提取率最高, 为25.60%。索氏萃取及溶剂萃取方法热浸和冷浸均检测到10种脂肪酸, 正己烷-超声波振荡萃取组合检测到9种脂肪酸。石油醚溶剂与4种提取方法的组合中, 索氏萃取提取率最高, 为29.31%, 均检测到10种脂肪酸。乙醚溶剂与4种提取方法的组合中, 溶剂萃取冷浸法提取率最高, 为29.11%, 检测到的脂肪酸种类为溶剂萃取冷浸法（13种）＞索氏萃取法（12种）＞溶剂萃取热浸法（11种）＞超声波振荡萃取法（9种）。在检测到的总脂肪酸中, 63%以上为不饱和脂肪酸, 其含量受提取溶剂和方法的影响不大。因此, 适合东北落叶松毛虫蛹中脂肪酸提取的最佳组合为石油醚溶剂 索氏萃取法。     

企鹅珍珠贝不同地理群体遗传多样性的fAFLP 分析

为阐明企鹅珍珠贝(Pteria penguin)不同地理种群的遗传多样性机制, 采用荧光标记扩增片段长度多态性(fAFLP)技术分析了企鹅珍珠贝广西涠洲岛、广东流沙湾和海南黎安3 个不同地理群体的遗传多样性。选取7 对引物组合对90 个个体(每个群体30 个)进行fAFLP 扩增, 结果发现每个个体均能扩增出清晰的、可重复的扩增条带, 每对引物的扩增位点数在100—163 之间, 共得到895 个扩增位点, 多态位点数为865 个; 涠洲岛、流沙湾和黎安群体的多态位点比例分别为70.73%、63.13%、66.82%。Nei 遗传多样性指数为0.1634、0.1558、0.1783, Shannon 遗传多样性指数为0.2635、0.2474、0.2932。3 个群体间遗传相似度在0.9722—0.9824之间, 遗传距离在0.0177—0.0282 之间。根据遗传距离绘制UPGMA 聚类图, 但Mantel 检验结果显示企鹅珍珠贝三群体间的遗传距离与地理距离之间无显著相关。Shannon 遗传多样性指数和AMOVA 分析, 结果均显示企鹅珍珠贝的遗传变异主要来源于群体内个体间, 7.91%的遗传变异来自群体间, 92.09%的遗传变异来自群体内。分析群体的显性基因型频率分布和基因流Nm 发现3 个群体有基本相同的遗传结构, 有明显的基因交流。研究结果表明北海涠洲岛群体、湛江流沙湾群体和海南黎安群体的企鹅珍珠贝种质有较高的多态位点比例, 但未发生显著地理分化。这一结果为我国企鹅珍珠贝的良种选育以及种质资源保护措施的制定提供了参考依据。       

兴义维蚋多线染色体研究（英文）

首次在国内对兴义维蚋Simulium (Wilhelmia) xingyiense的多线染色体进行研究, 并提供其多线染色体标准图。选取兴义维蚋的成熟幼虫, 用改良苯酚品红染色法进行唾腺多线染色体制备, 并进行测量、 描述及分析。结果表明： 兴义维蚋多线染色体数目为3对（2n=6）。Ⅰ号染色体具中央着丝粒, Ⅱ和Ⅲ号染色体均为亚中央着丝粒染色体。核仁组织者区位于Ⅰ号染色体短臂近着丝粒端。巴尔比尼氏环和双泡位于Ⅱ号染色体短臂近中央位置。3对染色体的着丝粒区可形成明显的染色中心。兴义维蚋多线染色体具有多态性的倒位, 倒位频率为0.64。兴义维蚋多线染色体的着丝粒、 核仁组织区、 巴氏环、 双泡等主要特征性结构的位置及形态恒定一致,可作为该种的重要鉴别特征。其多态性的倒位可为该蚋种在细胞水平上进行蚋类分类鉴别和系统发育等研究提供基础资料。     

中华蜜蜂Malvolio基因 Acmvl 的克隆及组织表达分析

【目的】本研究克隆了中华蜜蜂Apis cerana cerana Malvolio (Mvl)基因的cDNA序列,分析了其编码蛋白的结构特点,并探讨其mRNA在内勤蜂、采蜜蜂和采粉蜂各部位组织中的表达差异,以期为该基因的生物学功能研究提供参考。【方法】利用RT-PCR技术从中华蜜蜂内勤蜂头部组织中扩增和克隆获得Acmvl的全长序列,并采用多种生物信息学软件分析Acmvl蛋白的结构特征;采用Real-time PCR对中华蜜蜂Acmvl在内勤蜂、采蜜蜂和采粉蜂各组织中的表达特征进行分析。【结果】Acmvl基因cDNA全长为2 130 bp（GenBank登录号：KP662686）,编码587个氨基酸,预测该蛋白分子量为65.86 kD,等电点为6.03,无信号肽,存在11个跨膜结构域、9个糖基化位点和14个潜在磷酸化位点;系统发育树分析结果显示,中华蜜蜂Acmvl与其他膜翅目昆虫Malvolio聚为一支,与小鼠Mus musculus和人Homo sapiens Nramp家族的Nramp2聚为另一大分支,且与小鼠、水稻 Oryza sativa 、黑腹果蝇 Drosophila melanogaster 和酵母Saccharomyces cerevisiae的Nramp家族同源体在跨膜区、跨膜区带电残基及转运蛋白特征结构域上有很高的保守性,尤其是与Nramp2。Acmvl 基因在中华蜜蜂各部位组织中均有表达,但高表达于内勤蜂的胸部及采蜜蜂和采粉蜂的腹部和足部,提示该基因表达的差异影响采集行为。【结论】Acmvl 属于Nramp基因家族,可能为Nramp2的同源基因,该基因影响采集行为可能与转运Cu²⁺, Mn²⁺和Fe²⁺（尤其是Fe²⁺）有关。     

葡萄糖、维生素C对普安银鲫卵黄囊仔鱼发育中LPL和HL活性的影响

通过设置不同浓度的葡萄糖溶液和维生素C溶液分别添加到普安银鲫的孵化水体中, 直至卵黄囊消失完全, 探究葡萄糖和维生素C溶液分别浸泡对普安银鲫(Carassius auratus gibelio)卵黄囊仔鱼发育中脂蛋白脂酶(LPL)和肝脂酶(HL)活性的影响. 葡萄糖浓度为0、5、10、15和20 g/L; 维生素C浓度为0、20、25、30和35 mg/L, 记录孵化时间、孵化率及仔鱼成活率, 并测定了最适葡萄糖浓度组、维生素C浓度组与对照组中普安银鲫卵黄囊仔鱼发育中LPL和HL活性. 结果显示: 普安银鲫卵黄囊仔鱼发育中对照组与维生素C组LPL比活力与全活力呈下降-上升的变化趋势, HL比活力与全活力均呈上升趋势. 葡萄糖组LPL和HL比活力与全活力呈上升趋势, 在混合营养期与外源营养期, LPL和HL比活力与全活力显著高于对照组(P0.05), 而维生素C组LPL和HL比活力与全活力仅稍高于对照组, 但HL全活力在内源营养期显著高于对照组(P0.05). 研究表明: 适宜水平的葡萄糖溶液可通过调节脂类代谢酶的活性来维持机体内脂质代谢的动态平衡, 同时适宜水平的维生素C溶液能促进脂质代谢.       

集成高分辨率UAV影像与激光雷达点云的亚热带森林林分特征反演

该研究集成高分辨率无人机(UAV)影像和激光雷达(LiDAR)点云数据估算亚热带天然次生林林分基本特征变量。首先, 基于LiDAR点云和反距离加权插值法构建林下高精度数字高程模型(DEM); 然后利用UAV影像对序列构建植被冠层上层三维点云, 并借助DEM进行高度信息归一化, 提取高度和冠层点云密度相关的特征变量; 最后, 构建预测模型并估算Lorey’s高、林分密度、胸高断面积、蓄积量。结果表明: 联合提取的特征变量与Lorey’s高的敏感性最高, 蓄积量次之, 林分密度和胸高断面积最低; 利用UAV灵活快速的手段获取森林冠层信息, 辅以高精度LiDAR数据获取的地形信息, 两者互补实现一种可重复的快速、廉价和灵活的林分特征的反演方式。     

沉默Dnmt1基因表达诱导大白鼠骨髓间充质干细胞向心肌样细胞分化

骨髓间充质干细胞(MSCs)具有向心肌样细胞分化的潜能.本室前期研究发现,MSCs在体外经DNA甲基转移酶(Dnmt)抑制剂5-氮胞苷诱导可分化为心肌样细胞.本研究证明,沉默DNA甲基化转移酶1（Dnmt1）基因表达,可诱导大鼠MSCs向心肌样细胞分化.本文采用表达Dnmt1 siRNA 慢病毒感染MSCs,沉默Dnmt1表达.DNA甲基化分析显示,随着沉默Dnmt1时间延长（7-28 d）,Gata-4基因上游DNA调控序列的CpG甲基化水平明显降低,而Gata-4 mRNA的转录水平明显上调,说明敲减Dnmt1表达导致Gata-4基因激活.蛋白质印迹和/或免疫细胞化学揭示,与对照组比较,心肌相关基因MHC 和cTnT表达上调, 而骨髓干细胞标志物CD90和CD29随转染时间延长表达下调.同时,实时定量PCR显示,心肌早期发育调控基因Nkx2.5 mRNA水平与Gata-4 mRNA相同,随表达Dnmt1 siRNA的慢病毒感染而上调.上述结果提示,敲减Dnmt1可降低心肌发育调控基因Gata-4启动子CpG岛的甲基化水平,上调Gata-4基因的表达,诱导骨髓间充质干细胞向心肌样分化.     

5-羟甲基胞嘧啶在脑发育和神经系统疾病中的作用

大脑的发育和神经系统疾病的发生发展是极其复杂的过程,涉及多种因素. 大量研究证实,表观遗传调控系统,如组蛋白甲基化、组蛋白乙酰化和DNA甲基化,是其中一类重要的调控因素. 近年来研究发现,DNA去甲基化中间产物5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)是一种新的表观遗传标记形式,且在神经元内呈现非常高的水平. 这暗示5hmC可能在脑的生长发育以及中枢神经系统疾病的发生发展过程中有着重要的调控作用. 本文综述了近年来该领域的重要研究进展,并且提出一些今后的研究展望.