Preliminary study of patients with chronic mountain sickness by GC-TOF-MS based serum metabolomics analysis

AIM: To evaluate specific metabolomics profiles in the serum of patients with chronic mountain sickness (CMS) and to explore the potential metabolic biomarkers in the native Tibetans living on the Qinghai-Tibet Pla-teau.METHODS: A gas chromatography time-of-flight mass spectrometry (GC-TOF-MS) approach as a metabolomics technique was used to evaluate metabolic differences. The native Tibetan CMS patients (n=10) and healthy Tibetan controls (n=10) were enrolled from YuShu in Qinghai province in this study. The serum samples were collected and analyzed by GC-TOF-MS coupled with a series of multivariate statistical analyses such as principal component analysis (PCA), partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) and orthogonal partial least squares discriminant analysis (OPLS-DA).RESULTS: The intergroup differences between CMS patients and control subjects have been observed. A list of differential metabolites and several top altered metabolic pathways have been identified. The levels of fumaric acid, an intermediate in the tricarboxylic acid (TCA) cycle, and inosine were highly upregulated in the CMS patients, suggesting a greater effort to hypoxic adaptation in high elevation area. Other differential metabolites, such as methyl phosphate, 2-ketoadipate, lyxose and phytanic acid were also identified. Importantly, the differential metabolites possessed higher area under the ROC curve (AUC) values, indicating an excellent clinical ability for the prediction of CMS. Increased levels of amino acids (isoleucine, glycine, serine, L-cysteine, citrulline and trimethyllysine) were detected in CMS group, yet significantly decreased levels of sulfuric acid, oxamic acid, lyxose and glutamine were also detected in CMS group than those in control group. At the same time, the levels of ribose and glucose-1-phosphate were markedly elevated in CMS group (P<0.05).CONCLUSION: The metabolic activities are significantly altered in the serum of CMS patients. High altitude hypoxia may act on the disturbed glucose metabolism and amino acid metabolism in part of the Tibetan triggered by CMS.     

5-烯醇式丙酮酰-莽草酸-3-磷酸合成酶(EPSPS)基因AM79 aroA的活性位点分析

AM79 aro A(WO/2009/059485)基因是从草甘膦高度污染的土壤中克隆的、具有我国自主知识产权的新型草甘膦抗性基因,具有重要应用价值。为进一步解析AM79 EPSPS蛋白的作用机制,本研究对此蛋白的活性位点进行了研究。进化树分析显示AM79 EPSPS属于Ⅰ型EPSPS。序列比对结果表明AM79 EPSPS中第107位的丙氨酸(Ala),第114位的苯丙氨酸(Phe),第355位的Ala和第356位的组氨酸(His)是特异的。采用重叠延伸PCR介导的核苷酸定点突变技术,对这些保守的氨基酸位点进行定点突变。将AM79 aro A及其突变基因转入大肠杆菌(Escherichia coli)aro A缺陷型菌株ER2799中,并进行草甘膦抗性鉴定。结果显示,Phe114、Ala355和His356等氨基酸的突变,使AM79 EPSPS蛋白的草甘膦抗性降低,表明这些氨基酸位点对于维持AM79 EPSPS高抗草甘膦的能力是必需的。同源建模结果表明,这些保守氨基酸位点的突变,使AM79 EPSPS蛋白的结构发生变化,这可能是导致突变蛋白草甘膦抗性能力降低的原因。两个Ⅰ型EPSPS(荧光假单杆菌(Pseudomonas fluorescens)G2EPSPS和拟南芥(Arabidopsis thaliana)EPSPS)对应氨基酸突变后,其草甘膦抗性没有明显变化,表明AM79 EPSPS中几个特异的氨基酸位点的功能在Ⅰ型EPSPS中并不是保守的。本研究结果为解析AM79 EPSPS高抗草甘膦的作用机理及对AM79 EPSPS进行定向进化提供了理论依据。     

激素对奶牛乳腺上皮细胞乳脂肪合成的调控作用

乳脂肪是高质量的天然脂肪，其可为人类提供营养和能量，在各种膳食脂肪和油类中，是最容易被消化吸收的。乳脂肪是在乳腺中由从头合成或外源摄取的脂肪酸与甘油酯化形成的一种脂类物质，其含量的高低关系着牛奶品质的优劣和乳制品的加工特性。在奶牛的泌乳周期中，乳腺泌乳功能受多种因素影响，其中内分泌腺分泌的多种激素对奶牛乳腺上皮细胞（BMECs）乳脂的合成具有积极的调控作用。综上所述，作者介绍了氢化可的松、催乳素、胰岛素和生长激素4种泌乳相关激素对BMECs乳脂肪合成的调控机理，即从乳脂合成适宜的激素添加量、激素对乳脂球形态的影响方面初步阐释其调控作用，并从乳脂合成的关键酶及转录因子、激素对乳脂合成相关基因表达量方面深入阐释其作用机理，旨在为研究泌乳相关激素对奶牛乳腺内乳脂肪合成的调控机理提供参考。     

辣椒抗番茄斑萎病毒病研究进展及展望

番茄斑萎病毒（Tomato spotted wilt virus，TSWV）自19 世纪发现以来，在全世界各地蔓延，对多种作物造成重大经济损失。本文以辣椒为例，从TSWV 的发生与分布、病害症状检测、传播方式、防治方法、抗TSWV 育种及展望等6 个方面对国内外辣椒TSWV 的研究现状进行综述。     

大豆GmNRT1.2a和GmNRT1.2b基因的克隆及功能探究

拟南芥中硝酸盐的吸收、转运和分配是通过硝酸盐转运蛋白(nitrate transporter, NRT)实现的。尽管之前的生物信息学分析推测大豆GmNRT1.2s可能参与共生固氮过程,但尚未开展相应的功能研究。本研究通过对其表达模式分析収现,GmNRT1.2a和GmNRT1.2b分别在根和叶中高表达,且受硝酸盐诱导,在接种根瘤菌与结瘤因子(nodfactors,NFs)后表达量明显升高。功能研究结果显示,过表达GmNRT1.2a或GmNRT1.2b后大豆根瘤数目显著增加。本研究为深入探究GmNRT1.2a和GmNRT1.2b调控大豆共生固氮过程的分子机制提供了一定的数据支持。     

桃若干重要特异性状的遗传趋向分析

为了明确桃树菊花花形、窄叶形、白化与黄化叶色及盘龙形与垂枝形树形等6个性状的遗传特性,以‘粉菊花桃’ב红根甘肃桃1号’、‘红花重瓣垂枝桃’(简称‘红垂枝’)ב粉菊花桃’、‘S9’ב粉菊花桃’、‘粉菊花桃’ב瑞光2号’、‘红珊瑚’×(‘粉菊花桃’ב瑞光2号’)为组合配制F_1和F_2代,研究菊花花形、叶片白化及垂枝树形的遗传特性;以‘98-4-32’ב金蜜狭叶桃’、‘99-7-14’ב金蜜狭叶桃’及‘99-7-15’ב金蜜狭叶桃’为组合配制F_1和F_2代,研究窄叶形遗传趋向;以‘北京2-7’ב白花山碧桃’为组合配制F_1和F_2代,研究叶片黄化遗传特点;以‘红垂枝’ב帚形山桃’及‘96-7-56’ב帚形山桃’为组合配制F_1和F_2代,研究盘龙形树形的遗传。结果表明:在蔷薇花形与菊花花形组合中,"蔷薇形/菊花形"表现出2对等位基因(Ch/ch及Ch_2/ch_2)控制的遗传特性,且蔷薇形对菊花形为显性;在铃形花形与菊花花形组合中,F_1代蔷薇形表现为二者的中间类型。在‘98-4-32’ב金蜜狭叶桃’及‘99-7-14’ב金蜜狭叶桃’组合中,"宽叶/窄叶"表现出2对等位基因(Nl/nl及Nl_2/nl_2)控制的遗传特性,且宽叶对窄叶为显性;在‘99-7-15’ב金蜜狭叶桃’组合中,"宽叶/窄叶"表现出1对等位基因控制的遗传特性。叶片"正常/白化"表现出1对等位基因(Wl/wl)控制的遗传特性,且正常对白化为显性,白化基因可能来自‘粉菊花桃’;叶片"正常/黄化"表现出2对等位基因(Yl/yl及Yl_2/yl_2)控制的遗传特性,其中1对为显性时对另一对具有抑制作用,黄化基因可能来自‘白花山碧桃’。直立树形同时表现为盘龙形与垂枝形及盘龙形与开张形的中间类型;"开张形/垂枝形"表现出1对等位基因(We/we)控制的遗传特性,且开张对垂枝为显性。结论:菊花花形由2对隐性基因(chchch_2ch_2)控制;窄叶形可能由2对隐性基因(nlnlnl_2nl_2)控制;叶片白化由1对隐性基因(wlwl)控制;叶片黄化可能由2对等位基因(Yl_yl_2yl_2或Yl_2_ylyl)控制;仅盘龙形与直立形由1对等位基因(Br_2/br_2)控制,其中盘龙形基因型为br_2br_2;垂枝形由1对隐性基因(wewe)控制。     

耐低氮糜子品种的筛选及农艺性状的综合评价

【目的】探明耐低氮糜子品种的评价方法,筛选耐低氮糜子基因型材料及鉴定指标,为耐低氮品种的选育和耐低氮生理机制的研究提供理论依据。【方法】采用大田试验,以来自国内外100份糜子品种为材料,在低氮胁迫（0纯氮）和正常施氮（150 kg·hm^-2纯氮）处理下,连续2年进行株高、茎粗、主茎节数、穗长、草重、单株穗重、单株粒重、千粒重、叶面积9个主要农艺性状和氮含量、氮素吸收共11个指标的测定,采用隶属函数法计算各指标耐低氮胁迫指数,通过主成分分析、回归分析与聚类分析评价各糜子品种的综合耐低氮能力。【结果】供试品种在不同氮水平条件下的株高、茎粗、主茎节数、穗长、草重、单株穗重、单株粒重、千粒重、叶面积、氮含量、氮素吸收均存在显著差异;低氮胁迫下,糜子的生长、生物量积累和氮素吸收受到抑制,各性状指标明显下降,变化范围幅度降低,各农艺指标降低幅度排序依次为叶面积>草重>单株粒重>单株穗重>茎粗>主茎节数>穗长>千粒重>株高,不同糜子品种籽粒的氮含量和氮素吸收均降低,降低幅度为氮素吸收>氮含量;低氮胁迫下,不同糜子品种的株高、茎粗、主茎节数、穗长、草重、单株穗重、单株粒重的变异系数大于正常施氮水平各指标的变异系数;不同氮水平下,不同糜子籽粒氮素吸收的变异系数高于氮含量的变异系数,且低氮胁迫的氮素吸收的变异系数高于正常施氮处理。对11个指标的耐低氮胁迫指数进行主成分分析,选择了5个主成分,累积方差贡献率达75.83%;株高、穗长、草重、单株穗重、单株粒重、单株叶面积、氮吸收量的耐低氮胁迫指数与耐低氮综合评价值（D）的相关性均达极显著水平,其中,单株穗重、单株粒重、氮吸收量的相关性较高,其相关系数分别为0.858、0.812和0.812;根据耐低氮综合评价D值,通过聚类分析将100份糜子品种划分为耐低氮型、中间型和不耐低氮型3种类型。【结论】单株穗重、草重、氮吸收量等指标作为糜子耐低氮能力评价的首选指标;榆糜3号、2058、榆黍1号、雁黍7号4个品种耐低氮能力最强。     

日粮中添加β-胡萝卜素对牦牛皮下脂肪颜色及组织中维生素A含量的影响

试验旨在探究日粮中添加不同水平β-胡萝卜素（β-C）对牦牛皮下脂肪颜色及组织维生素A含量的影响。试验选取12头2~3岁牦牛为研究对象，随机分为4个组，每组3个重复。各处理组日粮分别在基础日粮中添加0（对照）、720（低剂量）、1 440（中剂量）、1 620 mg/d（高剂量）β-C，饲养90 d后，分别测定牦牛脂肪、肌肉色度、背膘厚度及不同组织中β-C和代谢产物维生素A的含量，结果表明：日粮中添加不同水平β-C，牦牛背部、胸部脂肪及半腱肌的黄度值（b^*）显著高于对照组（P<0.05），亮度值（L^*）和红度值（a^*）没有显著变化（P>0.05）；牦牛背膘厚度在中剂量组达到最大值；对照组牦牛血清中β-C及维生素A含量显著低于各试验组（P<0.05），且维生素A含量随β-C添加量的上升呈上升趋势（P<0.05）；牦牛皮下脂肪、腹腔脂肪、心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏及空肠等组织器官中β-C含量在中剂量组均达到最大值，除肝脏中维生素A含量较高外，其他组织中维生素A含量在各处理组间差异不显著（P<0.05）。综上所述，日粮添加β-C影响牦牛皮下脂肪颜色，且在中剂量组牦牛皮下脂肪、心脏、肝脏、脾脏及空肠等组织器官中β-C含量达到最大值，故推荐其最佳摄入量为1 440 mg/d；在日粮中添加β-C影响牦牛肝脏和血清中维生素A含量，对其余组织器官中维生素A含量没有影响。     

氮肥运筹对钵苗机插优质食味水稻产量及品质的影响

以江苏优质食味水稻代表性品种南粳9108和南粳5055为材料,采用新型栽培技术钵苗机插移栽,在大田常用量总施氮270 kg hm~(–2)条件下,设置10∶0、9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5、4∶6七种基蘖肥与穗肥比例的处理。比较研究不同处理对钵苗机插优质食味水稻产量及稻米品质的影响,以期为氮肥的合理施用提供理论依据和技术指导。结果表明,当基蘖肥与穗肥比例为6∶4时,产量最高,与其他处理差异显著。稻米的糙米率、精米率和整精米率均随着基蘖肥比例的降低而逐渐增加;直链淀粉和胶稠度含量随着基蘖肥比例的降低而逐渐减小,但蛋白质的含量变化趋势相反,后期施氮量大时蛋白质含量增大。两品种的垩白率和垩白度均随着基蘖肥比例的降低呈先增加后减小的趋势,以6∶4处理显著大于其他处理,而垩白大小逐渐增加。食味品质中除了完整性随着基蘖肥所占比例的降低而增加外,香气、光泽、味道、口感以及食味值均呈现递减趋势。各处理的稻米峰值黏度、热浆黏度、崩解值和最终黏度,除对照不施氮肥处理最大外,均随基蘖肥比例的降低而逐渐减小,而消减值的变化呈现相反的趋势。基蘖肥与穗肥比例为6∶4的氮肥运筹方式能显著提高钵苗机插优质食味水稻的产量;适当增加穗肥比例能有效改善稻米的加工品质和营养品质,增大稻米粒长和粒宽,但降低了稻米的外观品质和食味品质。     

高寒地区甘引1号黑麦与箭筈豌豆混播试验研究

在天祝县高寒地区进行甘引1号黑麦与箭筈豌豆的混播试验,结果表明,混播比单播表现出更大的生物优越性,其甘引1号黑麦60%+箭筈豌豆40%的混播草地种间协同效应最佳,鲜草产量达57 228.6kg/hm2,比甘引1号黑麦和箭筈豌豆单播增产21.2%和180%。