基于CRISPR/Cas系统的多重基因编辑与调控技术

规律成簇的间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats, CRISPR)及其相关Cas蛋白所构建的CRISPR/Cas系统是古细菌或细菌中特有的一种获得性免疫系统。研究人员将其开发成基因编辑工具之后,凭借其高效、精准和通用性强等优点迅速成为合成生物学领域的热门研究方向,在生命科学、生物工程技术、食品科学及农作物育种等多个领域引发了革命性的影响。目前基于CRISPR/Cas系统单基因编辑与调控技术日益完善,但在多重基因编辑和调控方面仍存在挑战。本文聚焦基于CRISPR/Cas系统的多重基因编辑与调控技术开发及应用,针对单个细胞内实现多位点基因编辑或调控和细胞群体内实现多位点基因编辑或调控技术,依据作用原理对其进行了系统总结和阐述,包括基于CRISPR/Cas系统的双链断裂、单链断裂以及多重基因调控技术等。这些工作丰富了多重基因编辑与调控的工具,为CRISPR/Cas系统在多领域的应用作出了贡献。     

中国小彩带蜂族的研究及艳小彩带蜂属一新种记述(膜翅目:蜜蜂总科:隧蜂科)

本文两作者在研究苏联科学院动物所及中国科学院动物所939个标本的基础上记述中国小彩带蜂族Nomioidini 7个种,其中海南艳小彩带蜂Ceylalictus(Alronomiaides)hainanicus为新种。     

高寒草甸地下根系生长动态对积雪变化的响应

2013年11月至2014年8月在青藏高原东缘红原县高寒草甸通过人工堆积的方法,进行了积雪量野外控制试验。以自然降雪的积雪量为对照(CK),设置了S1、S2和S3(积雪量分别为自然对照的2倍、3倍和4倍)3个处理,运用微根窗法追踪研究了积雪量改变后高寒草甸植被根系生长动态,并测定了积雪变化对土壤温度的影响。结果表明:高寒草甸植被根系生长存在明显的季节性变化,随着时间的推移,根系表面积、根尖数量及现存量逐渐增加并在8—9月达到最大值;当冬季积雪量达到143.4mm(S1),对根系生长最为有利(根系表面积、根尖数量、现存量及生产量最大),根系生长旺盛期(净生产速率较高)有所提前和延长,但随着积雪量进一步增加,积雪对根系生长的正效应逐渐降低,根系生长旺盛期逐渐推迟甚至消失;研究还发现,随着积雪量增加,0—10 cm土层土壤温度逐渐降低,相似的变化规律也出现在10—20 cm土层,但在时间上有所延迟;相关性分析表明,在不同土层中,根系生长与土壤温度均呈正相关。因此,积雪变化通过改变土壤温度影响高寒草甸植物根系的生长发育,最终可能会影响高寒草甸生态系统的碳分配与碳循环过程。     

代谢组学在临床研究中的应用及进展

代谢组学是"后基因组学"时期新兴的一门学科,也是系统生物学的重要组成部分。代谢组学通过全面、定量检测生物样本中多种类型小分子化合物,来了解在内在和外界因素作用下生物体内源性物质的变化及规律,特别适合于临床上研究机体因受到遗传、生长、生理、环境因素和异物、病源等刺激的影响而产生的变化。借助于代谢组学技术不仅能够描述疾病发生、发展以及治疗过程中机体代谢机能的状态和变化,为临床疾病的诊断、病理机制的探索、新治疗靶点的发现等提供新的途径和思路,还可以揭示外界干扰因素(药物/毒物、环境、饮食、生活方式等)对机体的影响,为药效评价和疾病病因的筛查提供基础数据。近年来,代谢组学在临床研究方面得到了广泛的应用,取得了巨大的进展并展现了鼓舞人心的应用前景。该文分别就代谢组学在描述疾病发展状态、研究疾病诊断方法、探索疾病发病原因和发病机理、药效学评价等几个方面的应用及进展进行回顾和综述。     

松萝酸研究进展

自从松萝酸于1844年第一次被分离出来,它已经成为研究最广泛的地衣物质之一。对于松萝酸的抗菌功能、化学性质及其在医药、环境监控等各个领域的应用研究,可见于各种外文文献的报道。美国、日本及德国的应用研究较多;而中国、智利、南斯拉夫、印度尼西亚等国仍然在致力于松萝酸的提取、抗菌、抗病毒等基础方面的研究。中文文献不多。目前发现松萝酸只存在于地衣中,在以下种属中较为丰富：树发属、石蕊属、茶渍衣属、松萝属、树花属及扁枝衣。     

烟酸转磷酸核糖激酶和丙酮酸羧化酶共表达对大肠杆菌BA002产丁二酸的影响

大肠杆菌BA002是敲除了乳酸脱氢酶的编码基因 (ldhA) 和丙酮酸-甲酸裂解酶的编码基因 (pflB) 的工程菌。厌氧条件下NADH不能及时再生为NAD+,引起胞内辅酶NAD(H)的不平衡,最终导致厌氧条件下菌株不能利用葡萄糖生长代谢。pncB是烟酸转磷酸核糖激酶 (NAPRTase) 的编码基因,通过过量表达pncB基因能够提高NAD(H)总量与维持合适的NADH/NAD+,从而恢复了厌氧条件下重组菌E. coli BA014 (BA002/pTrc99a-pncB) 的生长和产丁二酸的性能。然而,BA014在厌氧发酵过程中有大量丙酮酸积累,为进一步提高菌株的丁二酸生产能力,减少副产物丙酮酸的生成,共表达NAPRTase和来自于乳酸乳球菌 NZ9000中丙酮酸羧化酶 (PYC) 的编码基因pyc,构建了重组菌E. coli BA016 (BA002/pTrc99a-pncB-pyc)。3 L发酵罐结果表明,BA016发酵112 h后,共消耗了35.00 g/L的葡萄糖。发酵结束时,菌体OD600为4.64,产生了25.09 g/L丁二酸。通过共表达pncB和pyc基因,使BA016的丙酮酸积累进一步降低,丁二酸产量进一步提高。     

MicroRNA-21与平滑肌蛋白22α在哈萨克族食管癌组织中的表达及其临床病理学意义

目的探讨microRNA21与SM22a基因在哈萨克族食管癌发生发展中的作用及临床意义。方法免疫组织化学法检测162例石蜡包埋食管鳞状细胞癌组织及RT-PCR方法检测47例哈萨克族食管癌标本中microRNA21、SM22a表达水平,分析这些基因与临床病理特征的关系。结果SM22a在162例食管鳞癌组织中的阳性表达率(87.0%)显著高于食管正常黏膜组织(36.0%);在47例哈萨克族食管癌组织中,SM22a表达水平较远端无癌组织增高。与远端无癌组织相比,microRNA21在哈萨克族食管癌组织中表达水平增高。MicroRNA21高表达与分化程度、淋巴结转移、临床分期相关,SM22a高表达与临床分期相关、淋巴结转移相关;microRNA21与SM22a的表达呈正相关。结论MicroRNA21、SM22a协同高表达共同参与哈萨克族食管癌的侵袭发展过程。     

新疆准噶尔盆地玛湖凹陷玛页1井宾夕法尼亚亚系至乌拉尔统风城组孢粉地层学研究

提要准噶尔盆地西北缘玛湖凹陷风城组主要形成于碱湖环境,含有优质生烃母岩。对玛页1井风城组岩心样品的孢粉分析建立了Protohaploxypinus perfectus–Lunatisporites tersus (PT)孢粉组合。该组合包括20属29种孢粉化石。PT组合以双气囊具肋花粉占主导,蕨类孢子含量很低为特征;孢粉母体植物类群以裸子植物门种子蕨盾籽目为主,其次为松柏纲松柏目。该组合与准噶尔盆地南缘塔什库拉组上部至乌拉泊组的Crustaesporites–Protohaploxypinus–Hamiapollenites孢粉组合可以对比,均以双气囊具肋花粉为主要特征,又同时出现重要的属种Gardenasporites bilabiatus,Triangulisaccites boleensis和Hamiapollenites saccatus。孢粉地层学和同位素年代学资料表明,玛页1井风城组PT组合的时代很可能属于石炭纪宾夕法尼亚亚纪卡西莫夫期至二叠纪乌拉尔世阿瑟尔期,玛湖凹陷区整个风城组沉积时代晚于宾夕法尼亚亚纪巴什基尔期,其上部可能包含部分乌拉尔世阿瑟尔期沉积。风城组黑色页岩中...     

寄主植物物理性状及营养物质对地红蝽寄主选择性的影响

【目的】地红蝽Pyrrhocoris tibialis是一种重要的农业植食性害虫,寄主范围广泛。本研究测定地红蝽对不同植物的取食偏好及分析寄主植物物理性状和营养物质在地红蝽成虫寄主选择行为中的作用,以期从寄主理化性状的角度来探讨地红蝽寄主选择行为机制,为指导作物抗虫育种提供依据。【方法】通过自由选择方法研究地红蝽成虫对5种寄主植物(谷子Setaria italica、高粱Sorghum bicolor、绿豆Vigna radiata、大豆Glycine max和玉米Zea mays)叶片的取食选择性;使用Y型嗅觉仪进一步检测地红蝽对5种植物叶片气味的趋性反应;测定分析5种植物叶片物理性状及主要营养物质含量与地红蝽取食选择性的相关性。【结果】地红蝽成虫对5种寄主植物叶片的取食选择率存在显著性差异,依次为谷子＞高粱＞绿豆＝大豆＞玉米,与对这5种寄主植物叶片气味的趋性反应百分率结果一致。相关性分析表明,地红蝽成虫的取食选择性与叶片长宽比、含水量和背面茸毛密度呈显著正相关,相关系数分别为0.881, 0.884和0.906,而与地红蝽成虫取食前后寄主植物叶片可溶性糖含量变化和总蛋白质含量变化呈显著负相关,相关系数分别为-0.915和-0.951。通径分析表明,寄主植物叶片背面茸毛密度和总蛋白质含量变化是地红蝽寄主选择性的重要决定因素。【结论】地红蝽成虫对不同寄主植物存在取食选择和趋向性差异,地红蝽成虫取食选择与寄主植物叶片长宽比、背面茸毛密度、含水量以及可溶性糖和总蛋白质含量变化有关。     

高原鼢鼠扰动及恢复年限对高寒草甸土壤养分和微生物功能多样性的影响

为了研究高原鼢鼠扰动后退化高寒草甸恢复演替的动态过程,利用常规实验室分析方法和Biolog-ECO生态板法对青藏高原东缘高寒草甸土壤养分和微生物功能多样性进行分析.结果表明: 高原鼢鼠扰动显著降低了土壤有机质、全氮、速效氮和速效磷含量,对土壤全磷和全钾含量无显著影响;在一定植被恢复年限内,土壤微生物的碳源利用率、Shannon、Pielou和McIntosh指数随着植被恢复年限的增加而升高;主成分分析表明,碳水化合物和氨基酸是土壤微生物利用的主要碳源类型;冗余分析表明,土壤pH、有机质、全氮、速效氮和全钾是影响土壤微生物代谢活性和功能多样性的主要因子.不同植被恢复年限土壤微生物功能多样性的变化可能是对地上植被、土壤微生物群落组成和土壤养分变化的响应.