基因组时代的昆虫学研究

昆虫种类繁多,它与生态系统中的生物多样性,以及人类的日常生活和生产密切相关。自2000年黑腹果蝇Drosophila melanogaster全基因组测序完成以来,至今已先后开展了88种昆虫全基因组测序工作,这标志着昆虫学研究进入了基因组时代。本文综述了近年来昆虫基因组测序进展,以及基于基因组的昆虫学研究方法及应用等两方面的研究成果。同时,着重介绍了昆虫全基因组测序进程,昆虫基因组在个体生物学、多物种间及种群,及系统生物学研究中的应用等方面的内容。最后,还探讨了基因组时代昆虫学研究所面临的挑战。     

犬传染性肝炎病毒在体外细胞质内的发生

通过对犬传染性肝炎病毒（ＩＣＨＶ）在犬肾传代细胞内形态发生及其抗原定位的电镜和免疫胶体金电镜研究,发现ＩＣＨＶ除了在宿主细胞核内发生外,还有一条细胞质内的发生途径。在细胞质内病毒核壳体的装配是以均质致密包涵体和副晶格包涵体为“基地”,这与人们熟知的细胞核内形态发生方式相似。免疫胶体金标记显示,细胞质包涵体中含有大量的ＩＣＨＶ抗原成分,显核壳体在细胞质内装配病毒的结构蛋白来源。此外,在感染的细胞质内还观察到与核内相同的病毒核心样结构。     

CRISPR/Cas系统在抗病毒研究中的应用

近年来,CRISPR/Cas系统因其效率高、靶向性强、易操作等优势,已被广泛应用于多种病毒研究中。本文首先简单介绍了CRISPR/Cas系统的分类,并比较了Cas9和Cas12a与Cas13a的特点;其次重点介绍了CRISPR/Cas9通过靶向破坏病毒基因组,或编辑宿主关于病毒生命周期的关键因子的策略在抗病毒方面的各种应用,CRISPR/Cas13a采用靶向破坏病毒基因组方法在抗病毒中的应用,以及CRISPR/Cas12a和CRISPR/Cas13a在病毒基因检测中的应用。最后讨论了CRISPR/Cas在病毒研究中面临的挑战,并讨论了CRISPR/Cas12a作为抗病毒工具的潜在应用前景。由于CRISPR/Cas系统自身的优势,预计该系统将会给病毒相关的疾病诊断和控制带来革命性的变化。     

杂交水稻及其“三系”线粒体DNA的AP—PCR指纹图谱

为了研究水稻（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ Ｌ．）细胞质雄性不育（ＣＭＳ）与线粒体基因组的关系,应用ＡＰ－ＰＣＲ 分析,用７ 个任意单引物对６ 种水稻品系线粒体ＤＮＡ 进行了扩增。水稻线粒体ＤＮＡ 的ＡＰ－ＰＣＲ 产物可分为三种类型：（１）所有供试品系均能扩增的片段,它们代表了线粒体ＤＮＡ 在进化上的保守性序列。有４ 个引物检测到这类片段。（２）２ 个以上水稻品系共同出现而在全部供试材料间存在差异的扩增片段,这类片段是检测水稻线粒体ＤＮＡ多态性的主要来源。（３）一种细胞质类型所特有的扩增片段,从引物Ｒ２ 和Ｖ５ 的扩增产物中发现了这类片段,它们可能与ＣＭＳ有关联。另外,ＷＡ型不育系珍汕９７Ａ 与其杂种之间在６ 个引物的扩增图谱上均存在不同程度的差异,说明两者的线粒体ＤＮＡ序列结构可能存在某种差别     

桔小实蝇线粒体基因组全序列及其分析

桔小实蝇Bactrocera dorsalis线粒体基因组全序列对研究实蝇分子系统进化具有重要意义。本研究通过DNA测序和克隆技术,对桔小实蝇mtDNA全序列进行了测定和分析。结果表明：桔小实蝇线粒体基因组全长15 915 bp（GenBank序列号: DQ845759）。基因组碱基组成为39.3%A,16.2%C,10.2%G,34.3%T,由13个蛋白编码基因、22个tRNA基因、2个rRNA基因以及一个非编码的控制区域（A+T-rich区）组成。7个蛋白编码基因和13个tRNA基因从J链编码,其余6个蛋白编码基因和9个tRNA基因从N链编码。位于J链上的蛋白编码基因具有近似的A、T含量,而位于N链上的蛋白编码基因的A的含量明显高于T的含量。以mtDNA COⅠ基因为例,比较了桔小实蝇与其他14种实蝇的亲缘关系,结果显示其与同亚属（果实蝇亚属Bactrocera）内的其他近缘种相互间的同源性很高。     

樟树全基因组调查

樟树是我国特有的珍贵用材和经济树种,富含多糖多酚、萜类等次生代谢物质,是香精香料、油脂化工和医药等的重要原料树种。本研究采用高通量测序技术(Illumina HiseqTM2000)首次测定了樟树基因组大小,并利用生物信息方法估计樟树杂合率、重复序列情况和GC含量等基因组信息,为全基因组测序策略的选择提供依据。主要结论如下:(1)樟树基因组大小粗略估计为760 Mb左右;(2)樟树基因组有较高的杂合率和一定的重复,杂合率约为0.65%;(3)由于樟树杂合率较高,全基因组鸟枪法策略不适合该基因组测序分析,可尝试使用BAC-to-BAC策略或fosmid策略,有利于樟树基因组的序列拼接和组装。     

Potyvirus属成员基因组全序列的简并引物PCR和RACE扩增方法

Based on multi-alignment of complete polyprotein amino acid sequences of genus Potyvirus,five degenerated primers were designedThey were Sprimer(5′-GGX AAY AAY AGY GGX CAZ CC-3′),pNIa(+)(5′-TNY TGG AAM CAY TGG AT-3′),pCI2(+)(5′-GCX ACX AAX ATX ATX GAX AA-3′),pCI1(+)(5′-GTX GGX TCX GGX AAX TCX AC-3′)and pHC(+)(5′-TGY GAY AAY CAZ TTX GA-3′)(X=A,T,C or G:Y=T or C;Z=A or G;N=A or T;M=A,T or G)Using degenerated PCR and modified RACE methods,a protocol for determination of complete genome sequence of potyviruses was established and proved to be successful on five potyviruses     

合成生物学中不依赖限制性内切酶的分子克隆策略

随着合成生物学的兴起和发展,基因克隆和DNA大片段组装成为了常规操作。利用人工智能和液体操作机器人进行高通量的DNA组装和功能筛选已被广泛应用。传统的依赖于限制性内切酶识别位点的克隆技术对序列有选择性、步骤繁琐、实验人员的培训周期长,不利于以流水线形式进行工程化使用,已经逐步在生物工程领域内被淘汰。文中论述了一系列适于机械化操作的新一代分子克隆技术,即不依赖基因序列和连接反应克隆方法、Gibson组装、聚合酶环形延伸克隆、细胞裂解物体外无痕连接和细胞体内组装克隆。对这些方法的建立、基本原理及应用前景等方面进行了总结,并对其优缺点进行了比较。     

CRISPR/Cas9在丝状真菌基因组编辑中的应用

丝状真菌(filamentous fungi)通常指那些菌丝体较发达且不产生大型肉质子实体结构的真核微生物。丝状真菌不仅在自然界物质循环中发挥着重要作用,还与人类健康和工农业生产有着紧密的联系。然而,对丝状真菌进行遗传操作相对困难,极大地妨碍了丝状真菌的遗传学研究。成簇的规律间隔的短回文重复序列及其相关系统(clustered regulatory interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9, CRISPR/Cas9)是近年来发现的一种存在于细菌和古菌中保守的获得性免疫防御机制。最近,CRISPR/Cas9被开发成为了一种方便灵活的基因组编辑技术。目前,该技术已经广泛应用在不同物种的基因组编辑中。本文概述了CRISPR/Cas9在丝状真菌基因组编辑中的应用进展,旨在为开展该领域的研究工作提供参考。     

When should we expect early bursts of trait evolution in comparative data? Predictions from an evolutionary food web model

Conceptual models of adaptive radiation predict that competitive interactions among species will result in an early burst of speciation and trait evolution followed by a slowdown in diversification rates. Empirical studies often show early accumulation of lineages in phylogenetic trees, but usually fail to detect early bursts of phenotypic evolution. We use an evolutionary simulation model to assemble food webs through adaptive radiation, and examine patterns in the resulting phylogenetic trees and species' traits (body size and trophic position). We find that when foraging trade-offs result in food webs where all species occupy integer trophic levels, lineage diversity and trait disparity are concentrated early in the tree, consistent with the early burst model. In contrast, in food webs in which many omnivorous species feed at multiple trophic levels, high levels of turnover of species' identities and traits tend to eliminate the early burst signal. These results suggest testable predictions about how the niche structure of ecological communities may be reflected by macroevolutionary patterns.