《现代生物医学进展》投稿须知

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核桃JrNPR1基因的克隆与抗病响应潜力

病程相关基因非表达子NPR1（Nonexpressor of pathogenesis-related gene 1）基因,在植物抗病过程中起核心调控作用。核桃（Juglans regia）是我国乡村振兴的重要经济油料树种,其生长和产量严重受病虫害制约。为探索核桃抗病生理机制,筛选抗病基因,以‘香玲’核桃为试材,克隆获得JrNPR1基因,对其基本生物信息和病害响应进行分析,预测JrNPR1响应病害的功能。结果显示：JrNPR1基因开放读码框（ORF）长1 782 bp,包含593个氨基酸,理论等电点为6.40;与杨梅（Morella rubra）、蓖麻（Ricinus communis）等同源蛋白进行多序列比对,发现均有NPR1-like-C保守结构域,且JrNPR1与杨梅和欧洲栓皮栎（Quercus suber）等的同源蛋白具有较近的进化关系。其上游1 233 bp启动子中含有多种与植物抗病相关的顺式作用元件,如,WRKY71OS。在胶孢炭疽菌（Colletotrichum gloeosporioides）、矩圆黑盘孢菌（Melanconium oblongum）、黄单胞菌（Xanthomonas campestris）等病原处理下,JrNPR1被显著诱导,且其表达在水杨酸（Salicylic acid,SA）存在下高出单一病原处理的1.31~178.89倍。表明JrNPR1基因可能是抵抗核桃炭疽病、枝枯病、细菌性黑斑病的重要基因,且涉及SA信号通路。     

松叶猪毛菜NADP-苹果酸酶基因家族及启动子克隆分析北大核心CSCD

NADP-苹果酸酶(NADP-ME)是C_(4)植物的关键光合酶,在生物和非生物胁迫中发挥了重要的作用。为了进一步研究该酶编码基因的功能,该研究以典型荒漠C_(3)-C_(4)中间型植物松叶猪毛菜为研究对象,在克隆得到NADP-ME家族基因序列的基础上,研究其表达部位及在非生物胁迫下的表达模式,并克隆其启动子序列分析响应非生物胁迫的元件差异。结果表明:(1)成功获得松叶猪毛菜3个NADP-MEs,命名为SaNADP-ME1、SaNADP-ME2和SaNADP-ME4,CDS序列长度分别为1755、1758和1941 bp。(2)SaNADP-ME1主要在根中表达,SaNADP-ME2和SaNADP-ME4主要在叶中表达;在ABA、NaCl、NAHCO_(3)和PEG_(6000)胁迫下松叶猪毛菜幼苗中3个NADP-MEs均可被诱导表达,且SaNADP-ME2和SaNADP-ME4的响应表达模式相似。(3)成功克隆得到SaNADP-ME1、SaNADP-ME2和SaNADP-ME4启动子区域2351、1655和2887 bp。生物信息学分析发现它们都含有基本启动子元件以及响应外界刺激的元件。     

三种蚜虫的线粒体基因组数据

完整的线粒体基因组已被广泛应用于分子进化、基因组学、系统发育等方面的研究。蚜虫是一类重要的农林业害虫, 但目前公开报道的蚜虫完整线粒体基因组非常有限, 因此获得更多的基因组数据对相关研究具有重要价值。本文报道了榕毛管蚜(Greenidea ficicola)、橘二叉蚜(Aphis aurantia)和油杉纩蚜(Mindarus keteleerifoliae) 3种蚜虫的完整线粒体基因组的序列、详细注释信息、基因结构图、密码子使用情况等。该数据集可为昆虫系统发育关系、种群分化格局、害虫防治等方面的工作提供帮助。     

中国生物多样性在线数据处理平台的构建

高质量的生物多样性数据能够为生物多样性的研究与保护提供数据支撑。目前研究人员开发了大量的生物多样性数据处理软件或工具, 包括工作流系统、R语言包、Python语言包和Excel工具等, 但是使用这些软件或工具需要用户安装相应的软件客户端, 并掌握一定的编程语言、软件开发和复杂的Excel公式等知识和技能。为降低用户的学习成本和使用门槛, 本文采用了Browser/Server模式设计技术、Web技术、可视化技术、响应式开发技术、网络爬虫技术、数据处理技术和Solr智能检索技术等, 针对不同维度的生物多样性数据设计和开发了相应的数据处理模块, 构建了中国生物多样性在线数据处理平台(http://dp.iflora.cn/)。该平台能够有效地帮助科研人员对物种名称、地理位置、时间日期和经纬度等数据进行处理, 并提供数据格式转换、数据质量评测和资源统计分析等辅助功能, 帮助科研人员实现零代码和低门槛地处理生物多样性数据, 提供便捷、高效和简单的数据清洗、校正、转换和整合等数据处理渠道, 为生物多样性研究和保护提供信息化技术支持与服务。     

马尾松R2R3-MYB基因特征及进化和表达分析

MYB类转录因子在植物生长发育、代谢、应答生物胁迫和非生物胁迫的响应等生物过程发挥重要作用。为探究马尾松R2R3-MYB基因结构及功能,该研究以转录组数据为研究区域,从中筛选获得了17个马尾松R2R3-MYB基因,利用生物信息学对基因进行理化性质、系统进化树等分析,同时利用荧光定量PCR技术分析基因的组织特异性以及在花发育时期和非生物胁迫下的表达模式。结果表明：(1)17个PmMYBs亚细胞定位于细胞核,均无跨膜结构,且均含有Motif1、Motif2保守基序。系统发育进化树将马尾松PmMYBs划分为9个亚家族,且与火炬松、白云杉等裸子针叶植物关系较近。(2)17个基因均属于组成型表达,但在不同组织的表达量不同;所有基因均参与了花发育和非生物胁迫,不同基因在花发育不同时期的表达存在差异,有7个基因可能参与了雌雄性状转变;大部分基因响应非生物胁迫上调表达,但响应胁迫的时间存在差异;少数基因在胁迫中下调表达,尤其是PmMYB11基因在所有胁迫中均明显下调表达。该研究较系统地分析了马尾松R2R3-MYB基因的结构特征、系统进化及其在花发育时期和非生物胁迫下的表达模式,为深入探究马尾松R2R3...     

白菜CesA基因家族鉴定及表达模式分析

为探究CesA基因家族在白菜生长发育及纤维素合成过程中的作用机制,该文通过生物信息学的方法,以白菜的全基因组序列为研究区域,进行理化特征、基因结构、进化特征、保守基序及结构域、顺式作用元件和组织表达等鉴定分析。结果表明:(1)共鉴定出16个编码纤维素合成酶亚基的CesA基因,该家族成员所编码蛋白的理论等电点为4.76～9.12,相对分子量为17.76～122.67 kD,长度为153～1 089 aa。(2)15个基因不均匀地分布于白菜的7条染色体上,Bra036008定位于scaffold上。(3)大部分成员包含4～14个外显子,1～11个保守基序。(4)该家族具有保守的DDD-QXXRW 保守功能域。(5)该家族编码蛋白主要分布在质膜上,二级结构以无规则卷曲与α-螺旋为主,多数成员都含有CesA蛋白典型的N端、C端和跨膜区。(6)CesA基因在茎中表达量相对较高,其中Bra011865、Bra023952和Bra029874在茎、叶、花中显著表达。该研究结果为后续深入研究CesA基因功能以及白菜生长发育研究奠定了基础。     

数据科学在旧石器考古学中的应用

从考古学诞生之初,对抽象数据的解读与分析就一直伴随。对于旧石器考古学而言,“人工制品”成为了传达史前物质文化信息的主要载体,对人工制品中所提取的数据进行科学解读,成为了复原古代人类历史的关键步骤。数据科学在旧石器考古学中的应用具有三个主要因素,分别是数理统计学、计算机应用,以及旧石器考古学的基础数据与核心科学问题以及理论知识,即采用某种或多种逻辑将旧石器考古学领域的数据进行基于计算机平台的数理统计,并借助计算机语言对庞大的数据进行快速计算,从而帮助我们解释和重建史前人类社会。在目前的旧石器考古学领域,研究者们已经不再满足于对标本所进行的基础的描述性信息统计,对数据进行科学的处理并系统解读的诉求前所未有的强烈,这种诉求不断推动着学科的发展,深化了我们原本对史前社会的认识,甚至开拓出了新的研究领域,极大地推动了旧石器考古学的发展。本文就数据科学的概念、技术路线,以及在旧石器考古学中的应用历史与发展前景做详细介绍,希望通过系统性的梳理,使更多读者熟悉相关的研究手段与具体技术,使更多考古学者对数据科学的应用产生兴趣,从而应用于相关的项目研究中。     

文心兰OnFNR基因的克隆及抗软腐病功能鉴定北大核心CSCD

为了解铁氧还蛋白-NADP+氧化还原酶(FNR)在文心兰抵御软腐病过程中的作用,该研究采用RACE技术从文心兰‘小樱桃’中克隆到一条OnFNR基因(登录号为KX461908),分析其序列特性和编码蛋白亚细胞定位情况,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析其在不同组织部位以及不同软腐病感病阶段的表达模式,构建OnFNR过表达载体并转化文心兰原球茎(PLBs),对转基因原球茎进行软腐病抗性评价。结果显示:(1)文心兰OnFNR基因开放阅读框长为1080 bp,预测可编码含359个氨基酸、分子量为40066.14 Da、等电点为8.72的碱性蛋白;OnFNR具有典型的FAD结合结构域和NADP+结合结构域,定位于叶绿体。(2)多序列比对和进化树分析发现,OnFNR与其他植物LFNR聚为一类,并与小兰屿蝴蝶兰LFNR的相似度最高(89.1%)。(3)qRT-PCR结果显示,OnFNR在文心兰叶中的表达量最高,其次是假鳞茎与花,根中最低;文心兰植株接种软腐病病原菌1 d后叶片和假鳞茎的OnFNR基因表达量呈现极显著下调,并且在5个感病阶段的表达量均低于健康植株。(4)成功构建过表达载体pCAMBIA1301-OnFNR,并经农杆菌EHA105侵染成功转入文心兰PLBs,获得过表达OnFNR转基因原球茎16个;在过表达OnFNR文心兰PLBs中,OnFNR与Fd基因表达均呈现极显著上调,尤其是Fd表达量上调至对照(非转基因PLBs)的3.67倍,且过表达OnFNR的PLBs在软腐病病原菌侵染第4天的存活率仍有48.88%,而对照的存活率只有6.66%。研究表明,文心兰OnFNR是一个定位于叶绿体的光合型铁氧还蛋白-NADP+氧化还原酶,过表达OnFNR能够明显提高文心兰植株的抗病性,推测OnFNR在植物抵抗病毒以及ROS爆发中具有重要作用,且过表达OnFNR可能通过提高LET的电子传递效率,进而提高Fd的表达量达到促进MAPK通路信号传导的效果。     

团头鲂foxO基因家族的序列特征及表达分析

为了研究鱼类foxO(Forkhead box O)基因的功能, 基于组学测序及PCR扩增获得了团头鲂(Megalobrama amblycephala)foxO家族7个基因, foxO1a/b、foxO3a/b、foxO4和foxO6a/b的编码序列, 分别为1965、1892、1929、1959、1878、1803和2157 bp。SMART结构域分析显示该家族基因属于典型的FoxO家族蛋白, 具有保守的Forkhead、FOXO_KIX_bdg和 FOXO-TAD结构域。系统进化分析显示, 团头鲂FoxO与其他鲤科鱼类的同源基因具有较高的相似性。基于qPCR分析显示7个基因在所检测的9个组织中均有表达, 但在各组织间存在表达差异, 其中foxO4在血液中表达量最高, foxO6a在肝脏中表达量最高, 而foxO6b在脑中表达量最高。在胚胎早期发育过程中, foxO1a和foxO1b、foxO3a和foxO3b、foxO6a和foxO6b的表达模式类似; 而foxO4在发育早期, 除了体节出现期、眼色素沉淀晚期、体节生成期和受精后10d表达量高外, 其他时期表达量都比较低。经急性低氧处理后, 团头鲂foxO家族基因的表达水平在所检测的大部分组织中呈现显著上调趋势, 尤其是在肌肉组织中。基于JASPAR分析显示foxO家族基因都包含有Hif-1α结合位点, 利用双荧光素酶报告系统对foxO1b启动子进行了验证, 发现该基因受到Hif-1α调控。这些结果说明foxO基因可能通过Hif-1α介导的途径在团头鲂低氧应激中发挥重要作用。