宏基因组的生物信息分析

基于高通量测序的宏基因组学研究是近年来的研究热点之一。宏基因组的生物信息分析正在逐渐完善成熟．各种分析软件和流程的开发与应用,极大地促进了宏基因组研究的发展,特别是在遗传与进化、基因发现、宏基因组和人类疾病的相关研究等方面取得了显著成果。本文旨在结合宏基因组学的研究内容和研究方向,对宏基因组的生物信息分析方法进行综述,探讨宏基因组的生物信息分析面临的机遇和挑战。     

一株高产脂肪酶菌株WCO-9全基因组测序及比较基因组分析

琼氏不动杆菌WCO-9是从油污污染的土壤中分离的一株高产脂肪酶菌株,所产脂肪酶具有显著优于对照同种菌株ATCC 17908的水解活性。为探究WCO-9菌株高效产酶机制,挖掘新型特异脂肪酶功能基因,采用Oxford Nanopore技术完成WCO-9菌株的全基因组测序,并对同属菌株进行比较基因组学分析。结果显示,脂肪酶产生菌WCO-9的基因组大小为3.19 Mb,GC含量38.62%,含有2 929个编码基因,其中包含11个脂肪酶编码基因(1个特异基因)和3个脂肪酶分子伴侣基因;共线性分析也说明WCO-9菌株基因组与对照菌株ATCC 17908具有显著差异。WCO-9菌株全基因组序列分析,对该菌的高效产酶机制研究及新型脂肪酶特异基因挖掘具有重要意义,为后期高产脂肪酶工程菌的创制及工业化应用提供理论基础。     

改良高通量测序技术揭示除藻剂对藻类群落的影响

研究藻华水体中浮游植物群落对除藻剂的响应,可为在实际应用中选择合适的除藻剂提供理论依据。近年来,高通量测序技术已逐步用于表征藻类群落结构,然而它无法区分群落中的“死亡”和“存活”个体。本研究利用经叠氮溴化丙锭(PMA)前处理和未经PMA前处理的高通量测序技术,探究Ca(ClO)₂、CuSO₄和一种市售生物除藻剂对某一存在藻华的景观水体中藻类群落组成、多样性和标志物种的影响。结果显示,3种除藻剂均能有效降低水样的藻密度;初始水样中绿藻门的单针藻属(Monoraphidium)相对丰度最大(74.34%),是造成藻华的优势藻;与非PMA处理组相比,经PMA处理后的测序结果更能体现不同除藻剂处理后活藻群落组成和多样性差异：在除藻剂作用下,绿藻门相对丰度下降至1.50%-24.61%,蓝藻门优势种Leptolyngbya boryana相对丰度上升至27.85%-41.52%;50 mg/L生物除藻剂能显著提升群落的Chao1指数、observed species指数、Pielou’s evenness指数和Shannon指数,增加了群落的多样性、均...     

单细胞转录组测序技术在动物上的应用研究

细胞是机体最基本的结构组成及功能单位,细胞类型和功能由其整个转录表达谱决定,通过单细胞转录组测序可以获得单个细胞转录表达谱,由此以高精度分辨率鉴定细胞类型、细胞状态以及稀有类型细胞,从而可以在单细胞水平分析细胞动态变化及细胞间的关系,深入解析驱动细胞变化及细胞异常背后的分子细胞机制。随着单细胞测序技术稳定性和测序通量的提高,以及测序成本的降低,其在发育生物学、肿瘤、免疫及疾病等领域被广泛应用,研究对象主要涉及人及模式生物,在动物上的应用研究相对较少。本文主要介绍单细胞转录组测序技术及其生物学应用并综述目前其在动物上的一些开创性研究,以期为今后更好的在动物上应用单细胞转录组测序提供方法参考。     

枫香叶片变色期全长转录组测序及分析

枫香因其树形优美,入秋后叶色红艳或橙黄,极具观赏价值,是优良的景观生态树种。为了解枫香叶片变色及其次级代谢过程的遗传基础,该文以枫香5个叶片变色期叶片混合样品为材料,利用单分子实时测序技术(PacBio平台)对其进行全长转录组测序。结果表明:(1)全长转录组测序共获得41.04 Gb的高质量数据,从中鉴定出全长非嵌合序列563 180条,通过聚类和去冗余,获得27 269条高质量全长转录本。在27 269条全长转录本中预测到2 035条长链非编码RNA(lncRNA),并检测出14 892个简单重复序列(SSR)位点和1 856个转录因子。(2)基因注释结果表明,NR、GO、COG、KEGG 等8个数据库共注释了24 857条转录本,KEGG数据库共获得了124个条代谢途径,主要有核糖体、碳代谢、氨基酸生物合成等,在类黄酮和叶绿素代谢途径中分别有49和71个转录本参与。上述结果初步揭示了枫香叶片变色期转录组信息以及功能特性,为后续研究枫香叶片变色分子机制、色素代谢合成途径和调控、相关功能基因克隆以及叶色改良提供基础数据。     

星形胶质细胞通过CX47促进少突胶质前体细胞增殖

目的:研究星形胶质细胞(AST)对少突胶质前体细胞(OPC)生长分化的影响及作用机制。方法:用P3SD乳鼠,建立星形胶质细胞与少突胶质前体细胞原代培养体系。实验分两部分,第一部分为常规OPC培养组、AST分泌因子组、AST与OPC直接接触式培养组;第二部分为AST与OPC直接接触式培养组、缝隙连接干扰对照组、缝隙连接干扰组。免疫荧光鉴定OPC与AST细胞纯度,光镜观察细胞生长状态,流式细胞术检测细胞周期,转录组测序分析不同状态下OPC中缝隙连接蛋白CX47差异表达,PCR和Western blot检测鉴定转录组测序CX47差异表达,EDU检测CX47干扰后OPC增殖能力,流式细胞术测干扰CX47后细胞周期变化。结果:光镜与流式检测发现,与AST接触培养的OPC增殖能力最强、新生细胞数目最多。转录组测序分析和PCR验证显示,AST接触调控OPC增殖的主要差异表达蛋白为CX47,干扰CX47后细胞周期阻滞在G1期,OPC增殖能力明显下降。结论;AST可通过缝隙连接蛋白CX47调控细胞周期,促进OPC增殖。     

科研快讯

<正>Nature Genetics:胆囊癌基因突变图谱首获系统阐述近日从中科院上海生科院营养科学研究所获悉,该所王慧研究组与上海交通大学附属新华医院教授刘颖斌、复旦大学生物医学研究院副教授刘赟等合作,运用全基因组外显子测序和靶基因深度测序技术,首次系统阐述胆囊癌基因突变图谱,发现驱动胆囊癌发生发展的关键基因和信号通路,揭示Erb B信号通路的突变与胆囊癌病人预后显著相关。7月6日,相关研究成果在线发表于《自然—遗传学》。胆囊癌是恶性程度最高的消化道肿瘤之一,其发病具有典型的地域性、种族和性别差异性,女性发病率显著高于男性。由于胆囊癌具有恶性     

若干技术在根际微生物研究中的应用

根际微生物是指植物根表及近根土壤中的微生物。根际微生物的研究对于微生物生态学、植物生态学及工业生物技术开发均具有十分重要的意义。为了进行更全面的研究以应对根际微生物研究所面临的复杂挑战,需要将各种生物学研究方法结合起来使用。综述了目前国内外应用较广泛的基于分子生物学的根际微生物研究方法,并对若干主要方法进行了横向比较,重点论述了结合高通量测序技术和基因芯片技术的根际微生物研究方法的新进展,并对相关技术的应用现状及其未来应用前景进行了综述。     

《科学》：科学家完成金小蜂基因组测序

一个国际科研团队1月14日报告说,他们测定了3种金小蜂的基因组序列,并揭示了金小蜂具备的一些可能在病虫害防治方面有用的特征。这项研究成果刊登在美国最新一期《科学》杂志上。     

《PLoS遗传学》：脑癌细胞系全基因组测序完成

美国加州大学洛杉矶分校琼森综合癌症研究中心的科学家在1月29日的《公共科学图书馆·遗传学》（PLoS Genetics）专刊上发表论文指出,他们首次完成了脑癌细胞系全基因组测序,这也是截至目前对单个癌症细胞系所做的最为彻底的测序分析。通过使用最新技术,此项测序工作得以在一个月内完成,测序成本大约为3．5万美元。