单细胞转录组测序数据分析算法在干细胞研究中的应用

细胞的转录组决定其生理状态,每个细胞的转录组都是唯一的。借助单细胞转录组测序可分析单个干细胞的转录组特征,通过进一步的运算方法可以根据转录组特征对细胞进行细胞状态测定以及系谱分化特征的重建,在干细胞及组织发育研究中发挥了强大的作用,推动了其快速发展,加速了对干细胞分化及组织发育的相关过程及调控路径的认识。尤其是在干细胞领域的应用,得益于新算法的发展,单细胞转录组测序分析可用来阐述干细胞的起源、异质性,尤其是对干细胞的分化过程进行连续观察。本文主要对应用于干细胞分化相关研究的单细胞转录组测序数据新的算法及其应用进行了综述。     

微生物组与动物疫病防控

微生物组研究的发展推动了人类不断探索人体微生物群与疾病之间的相关性。然而,微生物组学在动物疫病防控中的研究尚处于起步阶段。本文对动物疫病防控领域中微生物组研究所发挥的6个作用进行了阐述：揭示疾病与菌群的相关性,鉴定新发病原体,确立有益于维持机体健康生长的菌群,筛选疾病防控的新药物和新制剂,开发新疫苗或改进疫苗的使用效果,提出更简单有效的防控措施。     

基于1H-NMR技术的肝癌尿液样品代谢组学研究

目的:探索区分健康对照组与肝癌患者的潜在标志代谢物。方法:运用SIMAC 13.0软件对对数据进行多元分析方法 PCA、PLS及OPLS的方法分析。结果:应用SPSS 21.0统计软件对其数据进行ROC曲线分析,发现肝癌患者在α-葡萄糖、β-葡萄糖和肌酸酐的代谢路径上都发生了一定的异常变化。这3个代谢物拟合综合变量的ROC曲线的AUC值为0.972(灵敏度为90.6%,特异性为92.9%),说明此代谢标记物组具有较高的诊断准确度。结论:α-葡萄糖、β-葡萄糖和肌酸酐可以作为区分健康对照人群与肝癌患者的潜在标志代谢物。     

模糊与噪声对人耳识别性能的影响

目的:评价模糊与噪声对不同图像识别算法在人耳图像识别过程中的影响。方法:对500个清晰图像进行模糊和热噪声处理,比较方向梯度直方图(HOG)、局部相位量化(LPQ)和局部二值模式(LBP)三种不同的特征提取算法对生物识别性能的影响。结果:HOG、LPQ和LBP算法对清晰人耳图像的识别率都很高,在无噪声和模糊等信号衰减的情况下,识别率分别达到了85.96%、95.62%和91.36%。在这三种算法中,模糊和热噪声对人耳识别能力均有不同程度的下降。热噪声对人耳识别能力的影响显著高于模糊,但是当模糊和热噪声同时存在图像中时,模糊和噪声会互相加强,导致三种人耳识别算法均不能获得好的识别结果。结论:LPQ算法对模糊有较好的识别性,并且在人耳图像的获取和处理过程中可尽量减少热噪声的产生。     

金黄色葡萄球菌sdhCAB操纵子影响持留菌形成机制的研究

持留菌是细菌群体中的一小部分细菌,可耐受致死浓度抗生素的处理,是引起慢性感染的重要原因。金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,S. aureus)作为常见致病菌,有重要临床意义。分别敲除sdhA和sdhB后,金黄色葡萄球菌持留菌形成水平下降,但sdhCAB操纵子对持留菌形成的作用及机制尚不明确。本研究敲除sdh操纵子,通过酸压力、氧化压力、热压力及抗生素压力实验检测敲除株的持留菌水平,转录组测序检测敲除株的代谢通路变化,高通量微生物细胞表型检测评估敲除株的代谢水平变化。结果显示,敲除sdhCAB或sdhAB后,金黄色葡萄球菌对酸压力、氧化压力的耐受能力均下降;而在抗生素压力、热压力条件下,分别仅sdhCAB敲除株、sdhAB敲除株耐受能力下降。转录组测序发现,sdhCAB敲除后三羧酸循环、甲烷代谢通路及聚合酶Ⅳ等基因表达上调,耐药相关基因、氨基酸代谢基因、糖类代谢基因、卟啉代谢基因及一些转运体基因等表达下调,提示这些通路的基因参与sdhCAB影响持留菌形成的过程。此外,高通量微生物细胞表型检测发现,敲除sdhCAB可降低金黄色葡萄球菌对琥珀酸、柠檬酸、糖原、L-天冬氨酸等64种碳源的代谢。结果提示,sdhCAB操纵子对金黄色葡萄球菌持留菌形成水平有重要影响。本研究初步阐明了sdhCAB操纵子影响持留菌形成的可能机制,为研究和治疗金黄色葡萄球菌慢性感染提供了新的思路。     

巴斯德毕赤酵母甲醇诱导表达磷脂酶A2的转录组学分析

【目的】基于转录组学技术研究表达磷脂酶A_2的毕赤酵母重组菌在甲醇诱导表达外源蛋白时的基因表达差异,从而解析外源蛋白高效诱导表达机制,为进一步工程菌株的改造提供理论支撑。【方法】以一株产磷脂酶(PLA_2)的毕赤酵母为出发菌株,采用RNA-Seq二代测序方法,研究在甘油培养和甲醇诱导两种条件下,重组毕赤酵母转录组基因表达差异情况。【结果】重组毕赤酵母中共鉴定到5225个转录本。甘油培养与甲醇诱导相比,共有857个基因发生显著变化。依据代谢途径分类,差异基因集中在核糖体成分、甲醇代谢、磷酸戊糖途径、糖酵解途径、柠檬酸循环、乙醛酸循环以及蛋白质加工过程。【结论】通过分析甲醇诱导前后的差异表达基因,结果表明碳源改变对胞内代谢会产生全局影响。本研究结果为进一步研究毕赤酵母表达外源蛋白的机制提供了基础。     

相对定量分析异烟肼、链霉素单耐药与多耐药结核分枝杆菌临床分离株的蛋白质组差异

【目的】探讨异烟肼(isoniazid,INH)、链霉素(streptomycin,SM)单耐药结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,MTB)与INH/SM多耐药MTB蛋白质组差异。【方法】应用i TRAQ结合Nano LC-MS/MS定量蛋白质组学技术,分析临床分离INH、SM或INH/SM耐药MTB与H37Rv标准株间均表达差异蛋白;并以INH/SM耐药MTB与H37Rv比值为对照,相对定量分析单耐药与多耐药MTB蛋白表达差异倍数;运用DAVID 6.7分析差异蛋白生物功能;STITCH 5.0分析差异蛋白与INH和SM相互作用。【结果】与H37Rv标准株比较,58个蛋白在INH、SM耐药与INH/SM耐药MTB间均有表达差异,共同差异蛋白生物功能主要为氧化还原酶活性和转移酶活性;主要参与丙酸代谢信号通路。共同差异蛋白中,与INH/SM耐药MTB比较,Rv2986c和Rv1908c在INH、SM耐药MTB均表达上调1.25倍;Rv3133c和Rv0577则均表达下调0.7倍;生物信息学预测发现以上4种蛋白可直接或间接与INH、SM进行相互作用。【结论】INH、SM单耐药和INH/SM多耐药MTB蛋白表达谱有较大差异,蛋白Rv2986c、Rv1908c、Rv3133c和Rv0577表达水平及相互作用可能与INH和SM耐药有关。     

鳞翅目昆虫病原微孢子虫研究进展

微孢子虫广泛存在于鳞翅目昆虫中,是一类重要的病原微生物。微孢子虫病一方面影响野外昆虫种群的自然平衡,另一方面对家蚕、柞蚕等经济和资源昆虫造成了严重的危害。微孢子虫分子生物学研究基础相对薄弱,再加上微孢子虫表面坚厚的孢壁,无疑增加了研究难度。随着核酸、蛋白质等生物大分子分离制备方法和高通量测序技术的不断更新发展,基于各种组学(Omics)研究微孢子虫的工作方兴未艾,并且有了一些重要的发现。本文综述了微孢子虫与鳞翅目昆虫寄主的相互作用及寄生于鳞翅目昆虫的病原微孢子虫基因组、转录组和蛋白质组进展情况,以期为微孢子虫的深入研究提供参考。这些昆虫微生物研究将为鳞翅目害虫生物防治提供新的思路,并对家蚕等经济昆虫微粒子病的诊断、防控及治疗产生积极影响。     

贵州剑河八郎地区寒武系“清虚洞组”沉积环境初探———以剑河八郎地区松山剖面为例*

贵州剑河八郎地区松山剖面的寒武系"清虚洞组"出露完整,总厚272m,主要由灰岩、泥岩及白云岩组成。文中自下而上将"清虚洞组"分为4个岩性段:Ⅰ段,灰色薄-中厚层含丰富生物碎屑泥质微晶灰岩;Ⅱ段,灰白色薄-中厚层含泥质微晶灰岩;Ⅲ段,灰色薄-中层含完整生物碎屑泥质微晶灰岩;Ⅳ段,灰色薄-中厚层含藻屑泥质微晶灰岩和细晶白云岩。Ⅲ段泥岩中产出包括软躯体化石在内的多门类化石,即剑河生物群。在前人工作的基础上,文中通过野外剖面观察、生物化石采集和微相分析等研究方法,对"清虚洞组"四个岩性段的沉积环境及其对应的海平面变化趋势进行了初步分析,认为"清虚洞组"沉积于含氧量较充沛、盐度正常、低能的较深水陆棚-陆棚边缘环境。中上部的特异埋藏化石群指示一个快速的沉积事件。分析结果表明,"清虚洞组"沉积期水体经历了3次变浅和2次变深的交替变化情况。其中,Ⅲ段沉积期,海底位于氧化还原界面附近;Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ段沉积期海底均位于氧化还原界面之上。     

山东东平寒武系馒头组顶部胸针球接子(Peronopsis Hawle and Corda,1847)的新材料

山东泰安东平寒武系馒头组徐庄阶顶部的Bailiella lantenoisi带内发现了一种完整保存的球接子类三叶虫Peronopsis rotundatus Ergaliev,1980,这是该种在中国的首次发现,也是首次在原产地哈萨克斯坦之外被发现。该种的发现为华北地区这一时期较为单调的球接子类群增加了新成员,证明具有类似形态特征的Peronopsis同一类群曾在同一时期在全球广泛的出现。该种的发现也为Bailiella lantenoisi带与国际寒武系第三统第五阶顶部Ptychagnostus gibbus带的对比提供了新证据。