全基因组重测序揭示青藏高原东缘及东南缘东方蜜蜂遗传多样性与适应性进化

【目的】对青藏高原东缘和东南缘及邻近地区东方蜜蜂Apis cerana样本进行群体遗传多样性与适应性进化研究,为进一步解析青藏高原东方蜜蜂的遗传资源多样性、种群扩散规律以及适应高原生境的分子进化机制提供参考。【方法】对青藏高原东缘和东南缘及邻近地区77群东方蜜蜂样本进行全基因组重测序;运用群体遗传学方法,基于群体结构、主成分分析、系统进化树、遗传分化指数、线粒体基因组单倍型以及选择信号分析对东方蜜蜂这77群及GenBank数据库下载的90群的全基因组重测序原始数据进行分析。【结果】这167群东方蜜蜂区分出来自川西高原、藏南高原、滇北高原和川北高原的4个高原型群,分属于两个进化支,平均遗传分化指数(Fst=0.1178)高于非高原型群的(Fst=0.0411)。基于种群间最小遗传距离分析,东南缘的藏南高原群、滇北高原群与滇南群具有更近的遗传关系;东缘的川西高原群、川北高原群分别与川西山地和秦巴群具有更近的遗传关系。结合线粒体基因组单倍型分析,初步推断出青藏高原东缘及东南缘高原型群体祖先单倍型及来源。选择性分析鉴定到了潜在的参与脂肪酸代谢、光转导、温度适应、卵巢发育等信号通路相关的潜在受选基因。在藏南高原和滇北高原群体中发现两个共同受选择基因ISL-1和FOXO,主要参与胰岛素分泌以应对细胞压力,暗示它们在东方蜜蜂适应青藏高原东南缘生境中发挥着重要作用。【结论】青藏高原东方蜜蜂遗传多样性丰富,东南缘的藏南高原和滇北高原群体以及东缘的川西高原和川北高原群体在遗传分化上明显区分,这4个高原群是由邻近地区非高原群扩散后的地理隔离形成了种群分化;初步筛选获得东方蜜蜂高原环境适应性潜在基因。本研究为进一步探析青藏高原东方蜜蜂适应高原生境下的分子进化机制奠定了基础。     

黑蜂王台病毒中国BQCV-JL1株的分离鉴定及全基因组序列分析

收集吉林蜂场的蜜蜂蜂蛹病料的RNA作为扩增模板,依据GenBank公布的黑蜂王台病毒(Black queen cell virus,BQCV)的全基因组序列,自行设计了10对引物,运用RT-PCR首次获得中国BQCV毒株的全基因组序列,命名为中国BQCV-JL1株。其全基因组序列由8 358个碱基组成,与GenBank公布的其他6株BQCV毒株的全基因组序列相比,同源性为86%~93%。中国BQCV-JL1株ORF 1的位置为546nt~4 676nt(4 131nt),ORF 2位于5 750nt~8 203nt,两个ORFs之间存在一段长为543nt(4 891nt~5 433nt)的ORF3。中国BQCV-JL1株第一个基因功能区ORF1′的位置为546nt~5 429nt,包含ORF 1和ORF 3。在ORF2之前存在内部核糖体进入位点(IRES),其末尾3碱基为CCU(5 642nt~5 644nt),为促进ORF 2翻译的起始密码子,中国BQCV-JL1株第二个基因功能区ORF2′的位置为5 642nt~8 203nt。中国BQCV-JL1株与Hungary 10(EF517515)同源性最高(93%),且分析核苷酸序列和氨基酸序列,与South Korea(JX149531)株最接近,表明中国BQCV-JL1株与South Korea(JX149531)株均有可能来自欧洲。中国BQCV-JL1株与其他6株全基因组序列在ORF位置划分上存在差异,其原因是部分位置发生基因突变。     

乳酸菌微进化的研究进展

摘要:乳酸菌是食品工业中重要的微生物,乳酸菌微进化研究有助于深入解析其生物学功能与机制。随着分子生物学的发展,多位点序列分型(Multi-locus Sequence Typing,MLST)及基因组重测序(Whole-genome resequencing)等技术手段应运而生,使得从分子水平上阐述乳酸菌的系统发育和种群进化关系成为可能。MLST已被广泛用于乳酸菌遗传多样性和种群结构等微进化研究中,近期,测序成本的锐减使全基因组测序技术在乳酸菌微进化研究中的优势日益突显。本文对乳酸菌微进化的理论基础、研究方法和意义进行了阐述,并介绍了全基因组测序技术在乳酸菌微进化方面的应用,旨在为乳酸菌微进化分析研究提供新思路。     

药用植物华重楼(黑药花科)叶绿体全基因组研究

为探究华重楼(Paris polyphylla var. chinensis)的叶绿体基因组特征,利用叶绿体系统发育基因组学方法,对华重楼与其它百合目植物的叶绿体全基因组进行了比较。结果表明,华重楼的叶绿体全基因组长158307 bp,由4个区组成,包括2个反向重复区(IRA和IRB,27473 bp)、1个小单拷贝区(SSC,18175 bp)和1个大单拷贝区(LSC,85187 bp)。其叶绿体基因组有115个基因,包括81个编码蛋白质基因、30个转运RNA基因和4 个核糖体RNA基因。11种百合目植物的叶绿体全基因组的基因组成和基因顺序相似。华重楼的cemA基因是假基因,其起始密码子后有多聚核苷酸poly(A)及CA双核苷酸重复序列,编码序列中出现多个终止密码子, 且与北重楼(Paris verticillata)的cemA编码序列中的终止密码子位置不同。因此,华重楼叶绿体基因组比较保守;cemA结构及假基因化现象可能具有重要的进化与系统发育信息,其编码序列中的终止密码子可以区分华重楼和北重楼。     

森林不同土壤层全氮空间变异特征

应用经典统计学和地统计学方法,分析了八达岭地区土壤全氮(TN)在不同层次(A,B,C)的空间变异特征。同时结合地理信息系统(GIS),分析了该地区植被类型和土壤TN之间的关系。应用分类回归树模型(classification and regression trees,CART)分析了土壤TN和海拔与植被分布格局的关系。得到以下结论:(1)TN在A、B、C层平均值分别为2.94、1.30,0.63 g/kg,变异系数(CV)分别为33%、33%、45%,都表现为中等变异。(2)TN在不同土层的变异函数理论模型符合球状模型,TN在A层为弱空间相关,在B、C层为中等空间相关。(3)泛可里格插值表明,TN在不同层次都表现出了明显的空间分布趋势。不同植被类型所对应土壤全氮的空间分布则各不相同。(4)CART研究结果表明,该区植被类型分布格局可大致划分为四大部分。可初步确定海拔725m,TN含量4.23 g/kg和5.69 g/kg为影响该区植被分布格局的重要参考值。     

神经病理痛大鼠DRG神经元GABAA受体激活电流的变化

目的：观察坐骨神经慢性压榨损伤（CCI）致神经病理痛后,大鼠背根节神经元GABAA受体（γ-氨基丁酸A受体）激活电流的变化。方法：运用全细胞膜片钳技术记录CCI模型手术侧、手术对侧及假手术组大鼠背根神经节细胞GABAx受体激活电流,比较坐骨神经慢性压榨损伤后GABAA受体激活电流的变化。结果：①CCI模型组大鼠手术侧DRG神经元在不同浓度（0．1-1000μmol／L）GABAA受体激活电流幅值均显著小于假手术组。②CCI模型组大鼠手术对侧DRG神经元在不同浓度（0．01-1000μmol／L）GABAA受体激活电流幅值均显著大于手术同侧及假手术组。结论：在坐骨神经慢性压榨损伤的过程中,不仅损伤侧的DRG神经元GABAA受体激活电流显著减小,这种损伤同时还引起了手术对侧的DRG神经元GABA激活电流代偿性的增强,GABAA受体功能的改变导致的突触前抑制作用的减弱可能是神经病理痛产生的根本原因之一。     

寄生曲霉脂肪酶的全基因合成、原核表达及其结构分析

根据寄生曲霉脂肪酶基因序列(GenBank登录号:AF404488)及大肠杆菌密码子的偏爱性,应用重叠延伸PCR技术,人工合成了寄生曲霉脂肪酶基因lipAP.将基因克隆到pFL-B13cl载体上获得重组质粒pFL-B13cl/Lip AP,并在大肠杆菌BL21(DE3)中进行优化表达.融合蛋白Sumo-LipAP在0.1 mmol/L IPTG、37℃条件下诱导6 h表达量最高.SDS-PAGE分析显示融合蛋白His-Sumo-LipAP以包涵体形式表达,大小约为53 kD.复性后透析处理,大部分融合蛋白转化为正确构象且具有催化活性,经一步疏水层析其纯度可达98％.生物信息学工具预测和分析发现,LipAP空间结构保守,具有催化三联体(Ser173-Asp226-His288)、活性部位盖子(S111YSIRNWVTDAT122)及保守五肽(GHSLG)3个功能域.     

《自然-遗传学》：发现甲亢致病新机理

我国利用多年积累的疾病相关样本,采用全基因组关联分析等最先进的基因组技术,在Graves病的研究中获得突破性进展。其成果8月15日发表在《自然-遗传学》杂志上。     

应用两种方法诱导SH-SY5Y细胞分化的研究

目的：观察全反式维甲酸（ATRA）处理和ATRA与十四烷酰佛波醇乙酸酯（TPA）序贯处理（ATRA/TPA）对人类神经母细胞瘤细胞系SH-SY5Y细胞增殖抑制和形态分化的影响。方法：应用10μM ATRA处理6天和10μM ATRA处理3天继以80 nMTPA处理3天这两种方法使SH-SY5Y细胞分化;用倒置光学显微镜动态观察SH-SY5Y细胞形态学变化;并用MTT比色法比较两种分化方法对SH-SY5Y细胞的体外抗增殖作用。结果：ATRA处理和ATRA与TPA序贯处理对SH-SY5Y细胞都有抗增值和诱导细胞分化作用,细胞形态发生明显的变化,分化成神经元表型,前者主要表现为两端带有长突起的纺锤体样细胞形态,而后者主要是由细胞体延伸出多个突起的多边形的细胞。ATRA分化6天的细胞的存活率下降为78.7%±2.0%。当去除ATRA后,继续培养1天的细胞存活率上升为89%±0.2%,而继续培养2天的细胞存活率为86.3%±1.4%;ATRA与TPA序贯分化6天细胞存活率下降为75.9±0.4%。当去除TPA后,继续培养一天的细胞存活率为75.5±0.7%,继续培养2天的细胞存活率为74.9±1.0%。结论：维甲酸（ATRA）处理和ATRA与十四烷酰佛波醇乙酸酯（TPA）序贯处理（ATRA/TPA）均能明显诱导SH-SY5Y细胞分化。这两种分化细胞为神经科学的研究提供了优良的体外培养模型细胞,尤其是ATRA与TPA序贯处理能获得分化完全而稳定的神经元样细胞。