单细胞转录组测序技术的研究与应用

传统的转录组测序技术对于群体细胞,最终反映的是基因在群体细胞中的平均表达水平,掩盖了不同细胞之间的表达特异性,而单细胞转录组测序技术是通过对植物或动物组织的单个细胞进行转录组测序分析,了解每个细胞的代谢产物、表达基因,进而对相应的组织进行统计学分析,达到细胞分类、生长衍化、生理病理分析研究的目的。随着近几年多种针对单细胞RNA测序数据的分析工具被陆续开发出来,单细胞转录组测序技术在生物科学研究中的应用也日益广泛。本研究对当前较为普及的单细胞测序技术的方法、流程、数据分析及应用进行总结整理,介绍了近几年的单细胞测序技术在动、植物组织中的研究及应用,以期为更好的利用单细胞测序技术提供参考依据。     

单细胞转录组测序技术及其在植物研究中的应用

为探究单细胞转录组测序技术(scRNA-seq)在植物研究中的应用,本综述对单细胞转录组测序技术的发展状况进行了总结,介绍了其在胚胎发育、免疫细胞、肿瘤领域以及植物研究的运用.其次,就单细胞转录组测序技术中的要点技术(单细胞分离技术、单细胞全转录组cDNA扩增技术、高通量测序技术)进行了总结分析.最后,本文根据植物细胞...     

植物单细胞分离与转录组学分析研究进展

细胞异质性是多细胞生物体中普遍存在的现象。通过分离单细胞,并对其进行转录组分析,有助于准确而深入地理解细胞分化、信号转导等生物学过程及相关的基因调控网络。目前动物细胞的相关研究已取得显著进展,而植物由于存在细胞壁,显著增加了细胞分离的难度及基因表达数据的准确度,限制了植物单细胞转录组测序的研究进展。本研究综述了几种有较广阔应用前景的植物单细胞分离技术,重点介绍了根细胞和保卫细胞两类典型细胞的单细胞转录组学研究进展,并讨论了植物单细胞转录组学研究中存在的问题及未来展望。     

巴西橡胶树小孢子单细胞体外扩增体系的优化

高质量单细胞的获得且进行高效率的扩增是单细胞测序的前提,而植物细胞因为存在细胞壁使得单细胞扩增变得困难。本研究以巴西橡胶树‘热研7-33-97’幼嫩雄花为试验材料,使用5种不同的酶液在不同的时间和渗透压稳定剂下探索获得高质量且易扩增的巴西橡胶树小孢子单细胞,同时对单细胞扩增过程进行相应的探索优化。结果表明,使用8%纤维素酶+6%果胶酶+3%蜗牛酶混合酶,0.6 mol/L甘露醇作为渗透压稳定剂,37℃酶解45 min后可以得到品质优良的巴西橡胶树小孢子单细胞;单细胞扩增过程确定细胞裂解酶用量为0.5μL,细胞裂解时间为80 min,预扩增循环数为10个循环,可以得到准确且覆盖度高的单细胞扩增产物,经Dot-blot杂交验证其确实来自于巴西橡胶树基因组。本研究为后续巴西橡胶树单细胞全基因组测序,构建巴西橡胶树高分辨SNP遗传图谱提供基础性技术支持。     

前沿科技

单细胞DNA测序揭示微生物"暗物质"天文学家们认为,宇宙总物质量的23%由弥漫于其间且肉眼看不见的"暗物质"组成。现在,美国科学家进行微生物"暗物质"研究,他们用单细胞DNA测序技术对多种微生物基因组进行测序后发现,微生物远比我们知道的要丰富多样,研究同时揭示了不同物种间令人惊奇的关联。(科技网)     

转录组测序技术在植物水淹胁迫研究中的应用

水淹胁迫是植物遭受的主要非生物胁迫之一,对作物生长发育、产量、品质等都会带来严重影响,全面解析植物的耐涝机制,对选育耐涝品种具有重要意义。高通量转录组测序技术以其数字化信息、高灵敏度、广泛的检测范围及重复性好等优点,已被广泛用于生物体的多种功能研究。目前在水稻、玉米、油菜、黄瓜、大豆等多个物种中,已有从转录水平分析植物对水淹胁迫的分子响应机制相关研究报道,这对于深度解析植物耐涝的分子响应机制和加快作物耐涝品种选育具有重要意义。但目前尚未有转录组测序技术在植物水淹胁迫应用方面的综述。因此,本研究着重综述了植物水淹胁迫测序组织及时间点选择、各阶段基因表达水平、GO功能富集、小RNA的功能特征几个方面,并展望了新一代测序技术在植物抗逆机理研究中的应用前景。     

巴西橡胶树单个花粉细胞显微分离

巴西橡胶树是一种重要的热带产胶作物。因巴西橡胶树基因高度杂合,容易受到遗传或环境影响,为了不受群体效应的干扰,以巴西橡胶树‘热研7-33-97’的幼嫩雄花为试验材料,利用显微分离技术获取单个花粉细胞,使用5%纤维素酶+4%果胶酶混合酶和8%纤维素酶+6%果胶酶+3%蜗牛酶混合酶在不同条件(温度,时间)下,探索花粉细胞壁的最佳酶解体系。结果表明：8%纤维素酶、6%果胶酶和3%蜗牛酶混合酶在42℃条件下水浴15 h酶解效果最佳;同时利用随机引物(S2147和S1402)对酶解后的单个细胞进行酶解去壁效果的RAPD-PCR扩增鉴定,结果揭示该酶解体系能对花粉细胞进行去壁,使核酸物质得以释放并扩增。本试验以单个花粉细胞为研究对象,进行花粉细胞的显微分离,酶解去壁及RAPD-PCR扩增鉴定,为后续进一步开展‘热研7-33-97’单细胞全基因组测序、构建遗传图谱及橡胶树分子辅助育种等提供了科学依据。     

激光显微切割技术在植物生物学研究中的应用

植物组织的发生、分化和生理响应是复杂多因素调控的结果,要在分子水平认识其机理,就必须分析相应细胞的代谢物和基因表达情况,该步骤的前提是精确地获得这些细胞。应用激光显微切割技术(Laser Microdissection,LMD)可以在显微镜下快速准确地分离、获取单一的细胞类群,甚至单个细胞,成功地解决了组织中细胞的异质性问题。文章归纳了LMD技术的一般操作流程,对比分析了不同操作步骤的优缺点,对其在植物分子生物学、蛋白质组学、代谢物组学研究中的应用情况作了综述,指出存在问题并展望未来。     

高通量测序技术及其在农业科学研究中的应用

高通量测序是DNA测序技术发展中的重大突破,它的出现为现代农业科学的研究提供了前所未有的机遇。总结了以454、Solexa和SOLiD为代表的第二代高通量测序技术的原理以及HeliScope和Pacific Biosciences SMRT为代表的单分子测序技术的最新进展。在此基础上,归纳了高通量测序技术在基因组测序、转录组测序、小分子RNA及数字化基因表达谱等研究领域在农业研究中的应用。最后,指出了当前高通量测序技术的特点并对其在今后研究中的发展方向进行了展望。     

蛋白质组学及其在食用菌中的研究进展

近十几年来,随着人类全基因组测序工作的顺利完成,部分生物全基因组的测序也相继完成,生命科学研究随之步入后基因组时代。蛋白质组学(Proteomics)作为后基因组学的重要组成部分得到了快速发展,而食用菌蛋白质组学研究却相对较少,并且研究内容主要集中在差异蛋白质组学方面。本综述对蛋白质组学主要的研究内容和常用技术进行了简要的介绍,并对当前蛋白质组学技术在食用菌研究中的应用情况展开综述。最后对蛋白质组学技术在食用菌中的应用及开发前景进行了展望,为蛋白质组学在食用菌中的研究提供一定的理论参考依据。     

The Biological Effects of Low Frequency Electromagnetic Fields on Cells

The biological effects of ELFMES including proliferation and apoptosis of cells as well as the damage of DNA are initially evaluated with the treatment of plant cells and human pulmonary fibroblasts in low frequency magnetic fields with certain intensity and different time intervals in vitro. Cell culture, counting in vitro, fluorescent dyeing analysis and single cell gel electrophoresis are adopted. The results demonstrate that the electromagnetic field with the intensity of 3mT can affect the proliferation and apoptosis of cells significantly.     

植物细胞中瞬时表达系统的建立及研究进展

摘 要：瞬时表达是近年来发展的一种快速、高效的检测蛋白质表达的方法,并逐渐被应用到生物学各方面的研究中。植物细胞瞬时表达系统的建立为方便、快捷的研究启动子活性、基因功能和蛋白质定位等开辟了新途径。本文主要归纳了植物瞬时表达系统的建立和发展过程,总结了近年来的应用以及对生物学研究的意义,并指出了该系统在当前应用中存在的不足,并针对这些不足提出了合理的建议。最后,本文结合最新的研究进展,对瞬时表达系统在分子细胞生物学、蛋白质组学、病毒学等方面的研究工作做了展望。     

朱顶红转录组De novo数据及功能注释分析

本研究利用Illumina高通量测序技术对PP333处理的朱顶红进行了RNA-seq测序,共获得26.91 Gb的数据,对其进行过滤去冗余后得到Unigene 106 684个,总长度为92 002 803 bp,平均长度为862 bp,N50为1 494 bp,GC含量为42.47%,Q20均达98%以上,表明测序质量较好。根据七大功能数据库比对结果,分别有53 853 (NR:50.48%)、29 732 (NT:27.87%)、35 889 (SwissProt:33.64%)、42 221 (KOG:39.58%)、40 258(KEGG:37.74%)、12 186 (GO:11.42%)以及42 559 (InterPro:39.89%)个Unigene获得功能注释。根据Nr注释结果,可匹配到物种为油棕、海枣、小果野芭蕉、莲等。在KOG注释中通用功能和预测占比最高。按GO功能分类,可分为生物过程、细胞组成、分子功能三类,52个分支,大量Unigene与代谢过程、细胞过程及单生物过程相关。按照KEGG功能分类,分为6类,21个功能组,大量Unigene与代谢相关,占比60.39%。本研究结果为朱顶红的矮化机理研究及其基因挖掘提供依据。     

出芽短梗霉及其生物产品研究进展

出芽短梗霉是一类具有典型细胞多形性的腐生真菌,不同的出芽短梗霉能产生胞外多聚糖类、胞外酶类及黑色素、聚苹果酸、嗜铁素等发酵产物,可广泛应用于医药、食品、生物防治、化妆品和烟草工业等众多领域。本文综述了出芽短梗霉及其生物产品的研究进展,展望今后通过全基因测序,找到更多出芽短梗霉的新基因与生物产品。     

EST技术及其应用

EST (Expressed Sequence Tag,EST)指的是一组cDNA的部分序列,一般长度为150~500bp,是由大规模随机挑取的cDNA克隆测序得到的组织或细胞基因组的表达序列标签。一个EST代表生物某一时期的某种组织或细胞的一个表达基因。主要综述了EST技术的原理方法以及EST技术在构建遗传学图谱、分离与鉴定新基因、基因表达谱的研究、比较基因组学的研究和制备DNA芯片等方面的应用。     

EST技术及其应用综述

EST(Expressed Sequence Tag,EST)指的是一组cDNA的部分序列,一般长度为150~500bp,是由大规模随机挑取的cDNA克隆测序得到的组织或细胞基因组的表达序列标签。一个EST代表生物某一时期的某种组织或细胞的一个表达基因。主要综述了EST技术的原理方法以及EST技术在构建遗传学图谱、分离与鉴定新基因、基因表达谱的研究、比较基因组学的研究和制备DNA芯片等方面的应用。     

The Supporter Materials in Mobilization Cell Technology and Their Applications in Environmental Pollutant Treatment

The immobilization cell technology is a new biological engineering technique. The key for this technology is the characteristics of the immobilization supporter materials used. In this work, the categories and characteristics of the supporter materials in this technology are presented. The applications of the immobilization supporter materials in environmental pollutant treatment are also reviewed.     

Progress in Study of Cardiac Muscle Tissue Engineering

各种类型的心脏疾病一直是困扰人类的一个难题，目前临床上采用的各种治疗方法虽然能够缓解心脏病的症状，但均无法根治。心肌组织工程的研究有望使这一难题获得解决。心肌组织工程研究主要包括种子细胞获取、支架材料研制以及工程化心肌组织构建等方面内容。在此，从心肌组织工程研究的基本途径、工程化心肌组织的特点、移植存在的问题及可能的解决办法等几方面，对近年来心肌组织工程的研究作一概述。