昆虫与寄主植物营养关系的DNA分子追踪

农田生态系统中昆虫与寄主植物的食物营养关系错综复杂,利用田间直接观察法、肠道内含物形态学分析、同位素标记等方法都难于全面解析,常造成营养关系的缺失。近年来,DNA分子追踪技术迅速发展,利用一段较短的DNA序列能有效鉴别植食性昆虫取食寄主植物的种类,为这一领域研究提供了新方法。本文全面介绍了3种DNA分子追踪技术——诊断PCR技术、克隆测序技术和下一代测序技术(next generation sequencing,NGS)。其中诊断PCR技术包括单一PCR技术和多重PCR技术,适用于目标昆虫与已知寄主植物之间的营养关系分析;克隆测序技术能够在寄主植物种类未知的前提下,解析目标昆虫完整的寄主植物种类信息;下一代测序技术实现了短时间内对混合样品的测序,加之昆虫与植物DNA条形码序列数据库大量扩增,有效地提高寄主植物的鉴别能力。诊断PCR技术和克隆测序技术已在追踪地下害虫的取食行为、植食性昆虫取食范围及其在寄主植物间的转移与选择习性等方面被广泛应用,且进展明显。综合考虑各种技术的优缺点,本文提出将DNA分子追踪技术与同位素标记等其他方法相结合的研究策略,以便系统解析农田生态系统中昆虫与寄主植物之间的营养关系。     

封面说明

共同的画卷封面设计说明自1997年第一只克隆羊多利的诞生拉开了人造生命的序幕,2010年,可谓是人造生命科学发展的一个新的里程碑。本刊2011年封面设计的灵感来自于人造生命技术的蓬勃发展：①封面背景以第三代测序技术即基于纳米孔的单分子实时DNA测序技术的研制成功为契机（图中,偏下）,这为人造生命及人类健康提供了强有力的技术支撑。②封面图案以2010年诺贝尔生理与医学奖的体外受精技术（即试管婴儿）,最强壮晶胚的筛选技术,人工卵巢及人类卵细胞的培育技术为主体（图上,右,中,左）,这些不仅为不孕不育患者带来了福音,同     

普洱地区茶叶内生细菌与根际土壤细菌群落结构分析

[目的]茶叶内生细菌、根际土壤细菌在普洱茶的发酵中起着重要的作用,还可以促进茶树生长,诱导茶树抗病性.研究其群落结构组成及相互关系可为微生物资源开发利用提供理论依据.[方法]本研究以普洱地区茶树叶片和根际土壤为材料,采用高通量测序技术,对茶叶及根际土壤细菌的16S核糖体RNA基因(16S rRNA)进行测序,比较分析茶...     

三江平原沼泽湿地垦殖及自然恢复对土壤细菌群落多样性的影响

为量化垦殖对我国东北沼泽湿地的影响程度,于2015年6月基于Illumina Miseq PE300第二代高通量测序平台,对黑龙江省洪河国家级自然保护区的原始沼泽、耕地、退耕湿地的土壤细菌16S r RNA基因高变区域进行测序,并分析沼泽湿地土壤细菌群落多样性和结构组成与垦殖的关系。结果表明:共获得358737条修剪序列且被划分为36个已知的菌门,在11个主要的土壤细菌门类中(相对丰度1%),芽单胞菌门(P0.01)、拟杆菌门(P0.01)、厚壁菌门(P0.01)和绿菌门(P0.01)在不同生境类型样地差异显著,土壤细菌群落alpha多样性由高到低排序依次是:耕地、退耕湿地、原始沼泽。结合相关性分析和冗余分析可以证明,长期的耕作,特别是旱田耕作对沼泽湿地土壤细菌群落组成产生显著的影响,土壤p H、含水量、全碳、有机碳、可溶有机碳、碱解氮、微生物量碳、微生物量氮对土壤细菌的多样性和群落组成产生影响。总之,研究结果发现自然恢复可以显著促进土壤细菌群落多样性的恢复,但是沼泽湿地土壤细菌群落结构一旦被垦殖干扰改变将很难恢复到原始状态,强调了有效地利用土壤细菌群落对维护土壤生态系统平衡具有重要的意义。     

基于高通量测序研究青藏高原茶卡盐湖微生物多样性

【目的】茶卡盐湖(Chaka Salt Lake,CSL)是青藏高原有名的天然结晶盐湖,具有独特的石盐盐湖矿床,盛产青盐。盐湖卤水环境中存在丰富的嗜盐菌资源和潜在的新种,细菌和古菌的群落结构特征和物种多样性尚不明确。【方法】采用Illumina高通量测序平台对茶卡盐湖水样和底泥混合物中的细菌和古菌群落进行16S r RNA基因(V3-V5区)高通量测序,检测4个样本的群落结构差异和微生物多样性。【结果】获得细菌和古菌总有效序列分别为117 192和110 571条。结果分析表明细菌和古菌的物种注释(Operational taxonomic unit,OTU)数目分别为421和317,获得分类地位明确的细菌种类为14门28纲170属,古菌为5门4纲34属。细菌的优势类群是厚壁菌门(Firmicutes),所占比例为68.37%,其次为变形菌门Proteobacteria(20.49%);优势种属依次为芽孢杆菌属Bacillus(41.94%)、海洋芽孢杆菌属Oceanobacillus(8.03%)、假单胞菌属Pseudomonas(7.67%)、盐厌氧菌属Halanaerobium(7.42%)和乳球菌属Lactococcus(7.38%);古菌的优势类群以广古菌门(Euryarchaeota)盐杆菌纲(Halobacteria)为主,优势菌是Halonotius(17.21%)和盐红菌属Halorubrum(16.23%)。【结论】揭示了茶卡盐湖中细菌和古菌的群落结构及物种多样性,为嗜盐菌的开发及后续微生物资源的挖掘提供了理论依据。     

利用转录组测序筛选低切应力作用下人脐静脉内皮细胞的差异表达基因

目的:通过转录组测序分析获得不同切应力作用下人脐静脉内皮细胞的基因的表达谱,为进一步探索切应力影响内皮细胞形态和功能的机制提供依据。方法:以人脐静脉内皮细胞为材料,通过Streamer系统建立6通道可调控切应力的流体动力学细胞模型,以层流切应力(15 dynes/cm~2)为对照,以低切应力(0.1 dynes/cm~2)为实验组,分别加载细胞18 h。提取总RNA逆转录合成cDNA,建立文库,以二代测序平台Illumina HiSeq中进行扩增和测序。结果:序列比对结果显示,有19986个基因比对上,新转录本分析显示各组新转录本数约占总转录本数的50%。基因表达差异分析显示,较对照组,低切应力组表达上调基因983个,表达下调基因701个。GO分析显示,有18499个基因得到了归类注释,绝大多数基因富集到生物学过程。KEGG分析显示,富集Top20的信号通路与细胞周期、DNA复制和细胞分裂、细胞应激和凋亡等生物学过程相关。结论:低切应力作用不仅仅激活内皮细胞中细胞的增殖相关基因,同时也涉及到DNA损伤修复和凋亡相关基因。     

单室微生物电解池除镍途径分析及微生物群落动态特征北大核心CSCD

【目的】为探究UASB颗粒污泥启动的单室微生物电解池(Single-chamber microbial electrolysis cell,SMEC)对Ni(II)的去除途径和SMEC中微生物群落的动态特征。【方法】以乙酸钠为底物,采用单因子控制方法分析SMEC对Ni(II)的去除途径和应用Illumina高通量测序技术解析SMEC启动过程中微生物群落的组成和结构动态学特征。【结果】结果表明,SMEC对重金属的去除主要通过吸附和微生物作用。经培养驯化功能菌群发生变化。成熟单室微生物燃料电池(Single-chamber microbial fuel cell,SMFC)阳极生物膜菌群主要是Proteobacteria(变形菌门,91.42%)中的Geobacter sp.(地杆菌属,76.25%);阴极生物膜菌群主要是Bacteroidetes(拟杆菌门,47.99%)中的Niabella sp.(布鲁氏菌属,33.01%)和Proteobacteria(45.74%)中的Ochrobactrum sp.(苍白杆菌属,10.80%)。成熟SMFC改装成的SMEC在12.5 mg-Ni(II)/L下,阳极生物膜菌群由单一优势菌Geobacter sp.转变为Geobacter sp.(41.56%)和Proteobacteria中的Azospirillum sp.(固氮螺菌属,5.97%);阴极生物膜菌群由Niabella sp.和Ochrobactrum sp.转变为Firmicutes(厚壁菌门,25.21%)中的Acetoanaerobium sp.(19.28%)、Proteobacteria(51.42%)中的Dokdonella sp.(16.48%)和Azospirillum sp.(9.49%)。【结论】本研究表明,污泥微生物经SMFC和SMEC驯化过程及Ni(II)的淘汰和选择,在电极上形成了稳定、高效产电与除镍菌群,优势菌群为Proteobacteria。     

广东本地及移民学龄儿童饮食结构和肠道菌群差异分析

[目的]探究广东本地及移民学龄儿童的饮食结构及肠道菌群分布的差异.[方法]以广东深圳为采样点,随机抽样选取48名广东本地儿童和34名移民儿童,进行膳食问卷调查和晨便采集.采用Mann-Whitney U test分析本地及移民儿童饮食因子摄入频率的差异,并使用Illumina Miseq高通量测序技术对儿童的肠道菌群进...     

高通量测序技术在食品微生物研究中的应用

高通量测序技术的快速发展对食品微生物发酵过程和机制研究产生了深刻的影响,主要体现在食品微生物生理功能、代谢能力和进化的研究以及食品微生物群落结构、动态变化及其对环境的响应机制等方面。另外,通过对食品微生物基因组和元基因组进行数据分析,也对食品发酵过程优化、微生物功能改造、食源性微生物疾病预防和控制等提供了重要的依据。本文总结了近年来利用高通量测序技术对食品微生物基因组和元基因组进行测序的研究,并探讨了测序技术的发展对食品微生物研究的影响及发展趋势。     

高通量细菌鉴定方法研究进展

高通量细菌鉴定是微生物领域的重要研究课题,对于疾病诊断和环境监测具有重要意义。相比传统的表型鉴定方法,分子遗传学鉴定方法具有稳定性高、检测周期短以及成本较低等特点,成为了主流的鉴定方法。特别是下一代DNA测序技术、核酸分子检测基础上的细菌检测芯片、质谱技术基础上的蛋白质图谱分析为高通量、快速、准确乃至定量的细菌鉴定提供了可行性方案。