入侵种西花蓟马与本地近缘种花蓟马的双基因鉴定

快速准确的害虫种类识别是有效筛选天敌昆虫开展靶向性生物防控的关键。入侵种西花蓟马Frankliniella occidentalis与本地种花蓟马F.intonsa常同域同期同种寄主上发生,因体型小、形态相似,难以快速准确鉴定。本研究以mt DNA COI与r DNA ITS2基因为标记对我国10个采样点的西花蓟马和花蓟马开展分子鉴定研究。结果显示,当以COI或ITS2基因为靶标时,西花蓟马与花蓟马间的平均遗传距离分别为0.221和0.113,是种内遗传距离的22.1和18.8倍,且种内、种间遗传距离间无重叠,并在系统发育树上聚为独立的分支,表明2种基因均可准确区分西花蓟马和花蓟马。此外,基于COI基因构建的系统发育树,西花蓟马的各单倍型聚为了2个亚分支,并分别对应温室品系和羽扇豆品系,表明COI基因还可用于西花蓟马品系的识别鉴定。研究结果对近缘种花蓟马的快速鉴定、专食性天敌昆虫的筛选,及其生防效果评价具有重要意义。     

碱胁迫对小麦(Triticum aestivum Linn)叶片代谢过程的影响

【目的】阐明碱胁迫对小麦叶片离子平衡、初生及次生代谢产物的影响及其涉及的代谢途径,讨论其生长代谢变化规律及应答机制。【方法】以普通小麦(Triticum aestivum Linn)为材料,采用盆栽试验利用Na HCO_3﹕Na2CO_3=1﹕1混合模拟不同盐度碱胁迫条件,在苗期连续胁迫12 d后测定叶片生长、光合、离子和代谢产物。【结果】当碱胁迫强度超过小麦自身调节能力时,叶片中Na~+含量剧增,加上高p H危害,造成叶绿体遭到破坏、叶绿素含量降低、光系统Ⅱ活性受抑制、气孔导度及碳同化能力急剧下降,最终导致生长率降低。碱胁迫下Na~+大量增加的同时阴离子明显减少,造成叶片内负电荷亏缺和p H不稳定,导致离子平衡遭到破坏,进而引起一系列代谢途径的协变反应。通过GC-MS检测出73个代谢物,主要包括碳水化合物、氨基酸、有机酸等,其中,分别有25和48个代谢物在中度和重度碱胁迫下发生明显改变。主成分分析(PCA)结果显示全部样本均分布在95%的置信区间内,2个主成分得分达到89%。单因素方差分析表明,与对照组比较,在高浓度碱胁迫下发生的显著性变化明显高于低浓度碱胁迫。碱胁迫导致5种参与三羧酸(TCA)循环和6种参与糖酵解途径的代谢物含量明显降低,且引起大部分氨基酸(谷氨酸、丙氨酸、γ-氨基丁酸、天冬氨酸等)和糖类及多元醇(果糖、蔗糖、塔罗糖、肌醇等)大量降低。与此同时,碱胁迫诱导小麦有机酸大量积累,随胁迫强度的增加而上升,这种现象可能是小麦被动的适应调节过程,主要用于维持离子平衡并调节p H浓度。【结论】碱胁迫引起了TCA循环、糖酵解途径、卡尔文循环、莽草酸途径、细胞膜脂代谢、转氨基反应和γ-氨基丁酸(GABA)途径等代谢网络系统广泛变化,暗示了碱胁迫不仅对糖类、氨基酸类、脂肪和蛋白质合成代谢过程造成负面影响,而且限制C-N转变过程影响植物对N素的利用,造成营养匮乏抑制植物生长发育。     

小檗碱对禽源大肠杆菌抑菌作用及耐药消除作用的转录组学分析

为了探究中药对大肠杆菌抗生素耐药性的消除机制,以小檗碱为处理药物,使用小檗碱浓度为250 μg/mL （1/2最小抑菌浓度（MIC））的LB肉汤培养临床分离的禽源耐药大肠杆菌,每隔24 h传一代,共传3代。对第3代菌液以影印法分离突变菌,以微板法测定突变菌的左氧氟沙星MIC。经测定发现突变菌对左氧氟沙星的MIC由16 μg/mL降至8 μg/mL,说明对左氧氟沙星的耐药性具有消除作用。为了解小檗碱作用大肠杆菌的分子机制,通过转录组测序方法对耐药性消除前后禽源大肠杆菌基因表达水平进行对比分析。结果显示,小檗碱作用后共有45个基因的表达量发生显著变化,其中有30个基因表达量上调,15个基因表达量下调。经过GO功能富集分析和KEGG代谢通路富集分析,发现上调主要为：与色氨酸合成有关的基因,磷酸吡哆醛结合相关3个基因,表达转酮酶基因;下调主要为：双组份系统中多个基因,十一异戊二烯焦磷酸磷酸酶（UppP）编码基因ybjG,酰基辅酶A脱氢酶合成有关的基因。推测大肠杆菌体内酶活性降低是小檗碱抑菌的主要机制;大肠杆菌多重耐药外排泵表达降低、细胞膜和细胞壁成分的改变是小檗碱耐药性消除的主要机制。     

杜仲叶影响绵羊血清代谢组学的研究

为探索杜仲叶（Eucommia ulmoides leaves,EUL）对绵羊营养代谢和生理功能的影响,本研究选取25~30 kg、70~80日龄的湖羊30只,随机分为3组,每组10只,分别为对照组（无杜仲叶日粮组,CTL）、低剂量添加组（10%杜仲叶日粮组,EUL1）、高剂量添加组（20%杜仲叶日粮组,EUL2）。预试期15 d,正试期90 d。试验结束时,通过静脉采血,离心后分别取血浆和血清,血浆用于生化分析,血清用于代谢组学分析。结果显示,饲喂杜仲叶后,EUL1和EUL2组绵羊血浆中葡萄糖、非酯化脂肪酸、高密度脂蛋白和极低密度脂蛋白均升高,EUL2组与CTL组差异显著或极显著（P<0.05;P<0.01）,EUL1组与CTL组差异不显著（P>0.05）;EUL1和EUL2组尿素较CTL组极显著降低（P<0.01）,总胆固醇水平显著降低（P<0.05）,EUL1和EUL2组间差异不显著（P>0.05）。血清样品采用液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）进行检测,在正模式下得到593个代谢物,在负模式下得到1 570个代谢物。通过主成分分析（PCA）、偏最小二乘判别分析（PLS-DA）及正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）发现,各试验组间的差异代谢物较多,能将其得分图明显区分。进一步对变量重要性因子大于1.0（VIP>1.0）的代谢物进行t检验后发现,各组之间有24种特征代谢物差异显著（P<0.05）。这些差异代谢物涉及体内葡萄糖、脂肪酸和氨基酸等的代谢,有的代谢物还与动物的免疫机能相关。杜仲叶饲料对绵羊的营养代谢、生理状态和免疫状况可产生明显的影响,代谢组学可有针对性地分析代谢物发生的步骤及生理作用,为阐明杜仲叶影响营养代谢的机制提供参考。     

植物离子组学研究进展

【目的】植物离子组学是研究植物体内无机元素组成的一门综合学科。通过现代高通量的元素分析手段 (如ICP-MS),结合生物信息学、功能基因组学、数理统计学等手段研究植物吸收、养分元素积累和重金属污染物的机理及遗传学与分子生物学机制,是植物营养与环境生物学研究领域的新方向。因此,了解植物离子组学的研究方法及其应用方向对于拓展人们对植物和生态系统中元素循环机制的认识,调控植物元素循环等方面具有重大的意义。主要进展本文就近年来关于离子组学领域的研究成果,首先介绍了离子组和离子组学的概念;然后总结了离子组学的发展历程和目前从事相关研究的机构及其各自研究方向;并对离子组数据的转化和分析方法进行阐述;最后重点综述了离子组学的应用,包括从生态学角度探索生态系统中元素间的多重平衡;植物离子组与环境驱动因子、食品安全和超积累植物筛选间的关系;植物离子组结合基因组学对矿质元素吸收转运机制的探索。展望1) 从植物营养和食品安全角度出发,对粮食作物、经济作物和果树等进行离子组学研究;2) 从系统生物学或元素的生物地球化学循环角度对元素在土壤–微生物–植物、生产者–消费者–分解者等系统中的流动循环进行研究;3) 从学科交叉的角度来研究离子组学与基因组学、蛋白组学及代谢组学的相互关系。     

半番鸭与番鸭精巢组织差异表达转录组测序分析

【目的】研究半番鸭与番鸭精巢组织转录组差异表达基因,为进一步阐明半番鸭不育的遗传机制奠定理论基础。【方法】利用转录组测序方法对半番鸭和番鸭的精巢组织进行研究,筛选其差异表达基因,并对其功能进行注释和荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,QRT-PCR)验证。【结果】测序共获得43.84Gb Clean Data,组装后共获得193 535条Unigene。DESeq分析发现3 597个基因在两个鸭品种间差异表达,其中上调基因1 194个和下调基因2 403个,包括与生殖功能相关的基因,如成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor,FGF)、蛋白激酶A(protein kinase A,PKA)、丝裂原活化蛋白激酶7(mitogen-activated protein kinase 7-like,partial,BMK)、生长因子受体结合蛋白2(growth factor receptor-bound protein 2,GRB2)、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)和肿瘤坏死因子受体超家族成员6(tumor necrosis factor receptor superfamily member 6,FAS)等。GO(gene Ontology)分析发现382个差异基因获得功能注释,其中97个基因涉及发育繁殖生物学过程。KEGG(kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)通路分析表明差异表达基因共富集到50条信号通路中,其中17个通路显著富集,包括丝裂原活化蛋白激酶信号转导通路(mitogen-activated protein kinase signaling pathway,MAPK)、甘油酯代谢(glycerolipid metabolism)以及钙信号途径(calcium signaling pathway)信号通路等,与生殖功能密切相关的有促性腺激素释放激素信号通路(gonadotropin releasing hormone(Gn RH)signaling pathway)和MAPK信号转导通路。经QRT-PCR验证,差异基因表达变化模式与转录组测序结果一致,测序结果可靠。【结论】在转录组水平上筛选出半番鸭和番鸭精巢组织差异表达基因,揭示了Gn RH和MAPK信号通路在鸭的生殖活动中发挥了重要作用,为进一步探索半番鸭生殖系统的分化机理提供可靠的参考依据。     

重寄生真菌盾壳霉与核盘菌对峙培养的差异代谢物分析

运用基于液相质谱联用技术的代谢组分析手段,检测重寄生真菌盾壳霉和宿主植物病原菌核盘菌对峙培养时的代谢物差异。结果发现:盾壳霉与核盘菌对峙接触能显著诱发盾壳霉代谢物的分泌,构建盾壳霉特定代谢物数据库检测到3种代谢物涉及重寄生过程,分别为Macrosphelide A,Benzenediol和5-Aminopentanoate,且对峙接触2d时检测到的代谢物积累量最大。对盾壳霉重寄生过程代谢物变化的分析结果表明,真菌重寄生能诱发代谢物水平的交流和次级代谢物积累。     

AdaptiveElasticNet 方法在 Cox 模型变量选择中的研究

将Adaptive Elastic Net方法运用于Cox模型的变量选择中,证明了在一定条件下,Cox模型的Adaptive Elastic Net估计具有组效应性质.数值模拟和具体实例验证了该估计的组效应性质,表明Cox模型的Adaptive Elastic Net方法优于Lasso方法、Adaptive Lasso方法和Elastic Net方法.     

盐胁迫对南方泡桐基因表达的影响

为阐明泡桐多倍体的耐盐分子机制,以南方泡桐二倍体及对应的四倍体为试验材料,以白花泡桐基因组为参考序列,利用RNA-Seq测序技术,研究了盐处理前后南方泡桐四倍体和对应二倍体的基因表达变化。通过比对分析,共鉴定出与盐胁迫相关的差异表达基因2 940个。对这些差异基因进行GO功能分类,结果显示差异基因共参与了39个分类,集中在细胞、结合、催化等分类功能区的数量最多。KEGG代谢通路分析发现,这些差异表达基因主要参与了Plant hormone signal transduction,Carbon metabolism,Biosynthesis of amino acid等,其中编码MYB、WRKY、bZIP、ATPase等的基因差异表达显著。表明这些基因可能是潜在的盐胁迫响应基因。采用qRTPCR技术验证了随机挑选的9个差异表达基因,结果与转录组测序数据趋势一致。