对短日、低温不育条件下小麦光温敏雄性不育系 337S上调表达的TaNDPK1 基因的生物信息学特性进行分析,利用农杆菌介导法转化获得转基因拟南芥株系,并对其生物学功能进行研究,结果表明:TaNDPK1 基因编码的蛋白定位于细胞核,属于稳定的亲水性蛋白质;TaNDPK1 蛋白含有丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸的 21 个磷酸化识别位点,表明TaNDPK1 蛋白可被上述 3 种氨基酸磷酸化修饰而激活,调控下游基因的表达.与野生型相比,TaNDPK1 转基因纯系拟南芥株系的开花时间更迟,莲座叶数量更多,荚果发育不良,种子质量下降.由此推测,TaNDPK1 基因可作为一个关键因子参与不育系 337S的营养生殖转换等调控过程.
以 3.93×104 km2 江苏北部旱地为试验区,基于 1980 年和 2008 年两期土壤样点数据,采用 8 种确定性和 4 种地统计学插值方法预测不同时期土壤有机碳含量,并筛选出时空演变下适宜的插值方法.结果表明:1980-2008 年试验区土壤有机碳含量呈上升趋势,而空间变异性和自相关性有所减弱;1980 年试验区土壤有机碳含量的最优预测插值方法为反高次曲面函数法,其相关系数和均方根误差分别为 0.57 和 2.08 g·kg-1;2008 年试验区土壤有机碳含量的最优预测插值方法为普通克里金法,其相关系数和均方根误差分别为 0.60 和 2.17 g·kg-1.总体来看,试验区土壤有机碳含量的时空变异性对不同插值方法的预测精度有很大影响.
生物量的分配格局和异速生长关系与植物生存策略密切相关,对研究植物应对周边环境变化的能力,揭示植物的入侵能力有重要的参考意义.本研究以闽东滨海地区禾本科入侵植物互花米草为研究对象,设置CK(互花米草 ∶ 秋茄= 1 ∶ 0)、M1(互花米草 ∶ 秋茄=1 ∶ 3)、M2(互花米草 ∶ 秋茄=1 ∶ 1)、M3(互花米草 ∶ 秋茄=3 ∶ 1)4 种入侵面积比例组,研究其营养器官生物量分配格局及异速生长关系的差异性.结果表明:M1 组互花米草叶片生物量与CK组间的差异显著;随着入侵比例的增大,互花米草茎、叶生物量和总生物量的差异逐渐加大(P<0.05),竞争效应凸显;根冠比和根叶比随着入侵比例增大呈波动下降的趋势,表明在优势环境下,互花米草将更多的资源转移到地上部分,地上生物量占比随着入侵比例的增大而加大;互花米草根、茎、叶生物量间均存在极显著的异速生长关系.上述结果表明了互花米草通过调整根、茎、叶之间的相关生长关系验证了最优分配理论,体现了资源分配策略的变化,这可能是其入侵能力较强的内在原因.
CBF(C-repeat-binding factor)是植物响应低温胁迫的主要转录因子.对小麦、野生二粒小麦、大麦CBF基因家族进行了全基因组鉴定和比较分析,并采用生物信息学技术对CBF基因的结构、系统发育、染色体定位、顺式作用元件以及共线性进行了分析,然后利用转录数据分析了该基因在不同胁迫条件下以及不同组织中的表达模式.经鉴定,小麦、野生二粒小麦、大麦CBF基因分别有 75、31、19 个.CBF基因具有很强的保守性,编码蛋白为亲水蛋白,绝大多数具有单一外显子结构,在第 5 染色体上集中分布;CBF基因家族存在片段串联重复和染色体倍加现象;不同CBF基因具有不同顺式作用元件.在不同胁迫条件下CBF基因表达水平不同,不同组织中的CBF基因表达水平也不同.由此推测CBF基因结构和功能出现分化可能是植物对不同环境的自适应结果,片段串联重复和染色体倍加是CBF基因家族扩张的驱动力.
选择武夷山国家公园内海拔 1 300～1 600 m且处于同一坡面上的 4 个固定样地(40 m×50 m),采用点格局方法比较分析了各海拔梯度下不同林层(受光层和非受光层)优势种群的空间点格局.(1)武夷山典型针阔混交林 4 个样地全林树木的胸径分布、树高分布均呈倒"L"型,幼龄树木占比大,种群垂直连续性好,径级结构和群落更新良好;黄山松、格药柃和马银花是 4 个针阔混交林样地均存在的优势树种.(2)随着海拔的升高,上述 3 种优势树种在 0～30 m尺度上集群分布增加,随机分布减少,在 30～50 m尺度上均匀分布增加.(3)在受光层中,这 3 种优势树种在 0～30 m尺度上呈现集群分布增加的趋势,30～50 m尺度上呈现均匀分布.而在非受光层中,马银花在 0～30 m尺度上的集群分布增加,随机分布减少,30～50m尺度上呈现均匀分布;格药柃在0～30 m尺度上既有集群分布也有随机分布,30～50 m尺度上的均匀分布减少,随机分布增加.因此,随海拔升高,优势种群在 0～30 m小尺度上的集群分布程度增加;非受光层的种群空间格局受海拔变化的影响较受光层更为显著.
植物病原丝状真菌G蛋白偶联受体(GPCR)在实现外界信号感知和传递过程中发挥着重要作用.基于GPCR蛋白所具有的典型 7 个跨膜保守结构域及非典型保守结构域,通过总结前人已报道的候选GPCR的同源比对方法,对其跨膜结构域数量预测方法及跨膜结构蛋白数据库进行对比,明确TOPCONS是目前预测GPCR跨膜结构域的较好方法.然后,选择NCBI数据库中 223 个不同真菌的 GPCR 蛋白序列通过 TOPCONS 和 TMHMM 进行对比分析,结果显示,2 种软件对GPCR跨膜结构域数量的预测结果不尽相同,TOPCONS预测结果的准确度较高;进一步对上述GPCR蛋白序列的氨基酸数目进行分析,明确具有7 个跨膜结构域的GPCR蛋白氨基酸数目为200～1 406 个.该研究可为进一步开展植物病原丝状真菌GPCR蛋白的结构预测及其功能研究提供参考.
从全基因组的角度分析了割手密谷胱苷肽-S-转移酶(GST)基因家族成员的特征,共鉴定出 129 个GST.通过对割手密GST蛋白的系统发育分析,发现这些GST可以划分为 4 个亚家族,且每个亚家族内的蛋白排列紧凑,说明同亚族内部基因进化关系均比较亲近.此外,对在阿特拉津处理下GST基因家族中 10 个F亚族基因的表达水平进行检测,结果表明,根中的SpGSTF1、SpGSTF9、SpGSTF14、SpGSTF16、SpGSTF18、SpGSTF31 在阿特拉津胁迫下表达显著上调,推测这 6 个基因可能在响应阿特拉津胁迫的过程中起重要作用.研究结果有助于揭示割手密GST家族的进化和功能演替,并对进一步了解割手密GST对阿特拉津的解毒响应机制提供理论参考,同时也为培养抗除草剂甘蔗品种提供基因资源.
介绍了在生物体内特别是在病原真菌中,参与介导N-肉豆蔻酰化进程中的关键蛋白,即N-肉豆蔻酰基转移酶的作用.同时阐述了N-肉豆蔻酰基转移酶可作为具有广泛应用前景的抗真菌新型靶标的原因.此外,还总结了N-肉豆蔻酰基转移酶的催化作用机理,以及抑制该酶活性的小分子化合物的结构基础,并展望了基于该酶结构开发抗真菌药物的研究前景.
茉莉酸信号通路在柳杉响应柳杉毛虫取食过程中具有重要作用.为了评价外源茉莉酸甲酯(MeJA)对柳杉幼苗抗虫性的诱导性能,对 1 年生柳杉幼苗喷施 3 种浓度(0.001、0.01、0.1 mmol·L-1)的MeJA,分别于处理 4、8、12、24、48 h后采集柳杉针叶,测定其营养物质(可溶性糖和可溶性蛋白)、次生物质(单宁、黄酮和总酚)的质量分数和防御酶(多酚氧化酶和苯丙氨酸解氨酶)活性,以及柳杉毛虫 5 龄幼虫对 3 种处理柳杉幼苗的食物利用率.结果表明:与对照相比,经不同浓度外源MeJA处理后,柳杉幼苗体内可溶性糖和可溶性蛋白质量分数总体上呈降低趋势,单宁、黄酮和总酚质量分数有不同程度的增大,多酚氧化酶和苯丙氨酸解氨酶活性均升高;柳杉毛虫的食物利用率显著降低.这表明外源MeJA可通过抑制 2 种营养物质和促进 3 种植物次生物质的合成增强植株的抗虫性.本研究可为柳杉的抗虫性研究提供新思路.
基于NaOH对大薸进行改性的吸附剂(MPS),以聚合氯化铝(PAC)为复配剂制备吸附剂(MPSP).采用材料表征技术分析了大薸复配前后的理化特征,并以中性红模拟染料废水,测试了大薸复配前后上述两种吸附剂对中性红废水的吸附能力,并探究了染料初始pH值、染料浓度、吸附剂投加量、反应温度等参数对中性红吸附性能的影响.结果表明:在相同条件下,与MPS相比,MPSP的比表面积更大,孔隙结构更发达,对中性红的吸附、去除能力更强;MPS和MPSP对中性红的吸附性能均与溶液初始质量浓度、反应时间和反应温度呈正比,与溶液pH值和吸附剂投加量呈反比.准二级动力学模型和Langmuir 等温模型能较好地拟合 MPS 和 MPSP 对中性红染料的吸附、去除过程,表明吸附过程是以单层化学吸附为主,也存在物理吸附和静电引力作用.
利用相关生物信息学软件对东方蜜蜂微孢子虫(Nosema ceranae)的DNA拓扑异构酶3(DTⅢ)进行了理化性质、分子特性、保守基序、结构域和系统进化的分析.结果表明:DTⅢ包含 805 个氨基酸,分子式为C4267 H6719 N1117 O1240 S34,分子质量约为 94.60 ku,脂溶系数为 81.84,等电点为 9.08,平均亲水系数为-0.595,亲水氨基酸多于疏水氨基酸,不含典型信号肽;含有 41 个丝氨酸磷酸化位点,23 个酪氨酸磷酸化位点及14 个苏氨酸磷酸化位点;包含310 个α-螺旋,117 个β-折叠,37 个β-转角及341 个无规则卷曲;可同时定位于细胞核、细胞质和线粒体;东方蜜蜂微孢子虫与其他10 种微孢子虫的DTⅢ均含有5 个相同的保守基序(Motif 1、Motif 2、Motif 3、Motif 4 和Motif 5)和 2 个相同的结构域(Toprim和Topoisom_bac);通过Mega 11.0 软件构建东方蜜蜂微孢子虫和其他物种的DTⅢ的系统进化树,结果显示东方蜜蜂微孢子虫与绒鳌蟹肝孢虫(Hepato-spora eriocheir)的DTⅢ聚为一支,进化距离最近.研究结果明确了东方蜜蜂微孢子虫DTⅢ的理化性质和分子特性,并揭示东方蜜蜂微孢子虫与绒鳌蟹肠孢虫的DTⅢ亲缘关系最近,DTⅢ在东方蜜蜂微孢子虫和其他微孢子虫中具有较高的保守性.
对六盘山自然保护区 27 个白桦(Betula platyphylla)群落乔木层、灌木层和草本层进行野外调查,采用生态位宽度、生态位重叠、方差比率(VR)、χ2 检验、Pearson相关系数、Spearman秩相关系数和点相关系数(PCC)等方法,对白桦群落乔木层进行生态位与种间联结性分析,结果显示:乔木层有植物17 科28 属47 种;重要值与生态位宽度、生态位重叠指数存在差异.其中,白桦的重要值最大(22.55%),Levins 指数(0.50)小于蒙古栎(0.55)和甘肃山楂(0.67),Shannon-Wiener 指数(2.79)小于甘肃山楂(3.05).此外,在乔木层优势种组成的 190 个种对中,生态位重叠指数大于 0.5 的仅 16 对,其中,白桦与山荆子、陕甘花楸的生态位重叠指数均在 0.5 以上.20 个乔木层主要物种间总体联结性呈不显著正联结;χ2 检验显示群落中有4 个种对间呈极显著联结,5 个种对间呈显著联结;Pearson相关系数、Spearman秩相关系数和PCC检验结果均表明:白桦与多数树种的联结性不显著,仅与山荆子呈显著正联结.表明宁夏六盘山白桦群落乔木层的物种较单一,乔木层主要物种的种间联结较弱,各种类间呈独立分布格局.
为明确楚雄腮扁叶蜂雌虫头部交配响应相关基因表达情况,取交配后 1、6 和 24 h(交配后 24h开始产卵)以及未交配的雌虫头部进行转录组分析,通过基因功能注释和富集分析明确头部交配响应基因表达情况,并预测可能涉及的生物学过程.结果表明,与未交配组相比,交配组在交配后 1、6 和 24h分别有 621(448 个上调、173 个下调)、918(389 个上调、529个下调)和 172 个(124 个上调、48 个下调)差异表达基因(DEGs).交配后 1h上调DEGs共富集到 115 条GO(基因本体)术语/KEGG(京都基因与基因组百科全书)通路,多涉及物质和能量代谢,如氨基酸和脂类的合成与分解等;交配后 6 和24h上调DEGs共富集到 35 条GO术语/KEGG通路,涉及范围较广,包括环境信号、细胞凋亡、生长发育及消化系统等.交配后 1、6 和 24h下调DEGs共富集到 89 条GO术语/KEGG通路,所涉及的范围更广,如疾病、循环系统、寿命、免疫和环境信号等.此外还找到 31 个神经肽/神经肽受体编码基因[包括 1 个DH-PBAN(与滞育和性信息素合成有关)同源序列]、78个OBPs(气味结合蛋白)以及 1 个SPR(性肽受体),但其中除了 2 个OBPs相关基因在交配后 6h显著下调表达外,其余基因的表达并未受到交配的影响.采用荧光定量PCR方法对 15 个DEGs的表达进行验证,结果与RNAseq分析的结果相一致.由此可见,交配引起了楚雄腮扁叶蜂雌虫头部基因表达的快速响应.
木毒蛾是我国东南沿海木麻黄防护林最主要的食叶害虫.通过对木毒蛾雌、雄蛹(老熟)外部形态特征进行观测,发现其主要差异如下:雌蛹平均体长(30.36±2.30)mm,平均质量(1.73±0.35)g,平均体宽(10.57±0.78)mm,均大于雄蛹[平均体长(23.51±1.65)mm,平均质量(0.74±0.14)g,平均体宽(8.46±0.60)mm];雌蛹头部腹面较为平整,雄蛹更为立体;雌蛹的中足明显较雄蛹宽且长;雌蛹的生殖孔与产卵孔均位于第 8～9 腹节连接处向第 9 腹节延伸的纵裂缝上,而雄蛹的生殖孔位于第 9 腹节中间处;雌蛹的排泄孔距生殖孔较远,而雄蛹较为接近.综合以上外部特征判断木毒蛾蛹性别,准确率可达 100%.这可为木毒蛾的野外采样、林间性比研究及其监测预警提供一定依据.
以 219 个叶子花栽培品种为研究对象,在 140 对引物中筛选出 20 对多态性高的简单重复序列(SSR)荧光标记引物对219 个品种进行扩增,共扩增出 414 条带型,平均每对引物扩增出 20.7 条;20 对引物的多态性信息含量(PIC)为 0.189～0.823,平均值为 0.696,当PIC>0.50 时可以认为该引物为高度多态性信息引物;20 对引物在 219 个品种中共检测出 219 个等位基因,平均每对引物检测出 10.95 个;20 对引物在 219 个品种组成的群体中,其平均有效等位基因数为 4.212 个,平均Shannon多样性指数为 1.633,平均观测杂合度为 0.430.在构建叶子花品种分子身份证方面,通过SSR标记技术,根据PIC的高低选择引物组合,采用数字与英文大小写字母相结合的方法,对不同长度的扩增片段进行赋值,最终用 20 对引物构建了 219 个叶子花品种的分子身份证,并通过在线软件进一步转换成唯一可识别的品种信息二维码.叶子花品种分子身份证和信息二维码的构建,可避免出现由于品种繁多及命名混乱而导致的同名异物和同物异名的现象,促进品种知识产权保护,做到种质可追溯.
使用维生素C(VC)处理猪睾丸(ST)细胞,探究其促进ST细胞增殖活力的作用机制,为促进雄性动物生殖系统发育提供依据.通过检测不同浓度VC 在不同处理时间下对ST细胞增殖活力的影响以确定VC 的最佳作用条件,并检测VC 最佳作用条件下对ST细胞增殖活力、细胞内活性氧(ROS)含量、细胞凋亡、细胞周期的影响;根据RNA-seq测序数据筛选VC试验组(采用 250 μmol·L-1 VC 处理ST细胞72 h)与对照组(采用完全培养基处理ST细胞72 h)ST细胞的差异表达基因,并进行基因本体(GO)功能注释及京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析.结果表明:(1)用 250 μmol·L-1 VC 处理 72h极显著提高了ST细胞增殖活力(P<0.01),且效果最佳;(2)与对照组相比,VC 试验组极显著降低了ST细胞内ROS含量、细胞凋亡比例及G0/G1 期的细胞比例(P<0.01),同时极显著提高了S期的细胞比例(P<0.01);(3)根据RNA-seq测序数据共筛选出1 668 个差异表达基因,包括1 052 个上调基因、616 个下调基因;(4)GO功能注释和KEGG富集分析显示,差异表达基因多富集在细胞周期、细胞活力、细胞发育、催化活性等生物学过程中,其中,与细胞增殖相关的显著性富集通路包括黏附斑激酶信号通路、FoXO信号通路、磷酸肌醇代谢信号通路等.综上,VC 可能通过调控ST细胞周期、凋亡、自噬、代谢的相关基因和信号通路,继而提高ST细胞的增殖活力.
分析栀子叶绿体基因组密码子的偏好性并探讨其主要影响因素,为栀子叶绿体基因组研究及其遗传改良提供参考依据.利用Codon W1.4.2、CUSP和SPSS 20.0 软件统计和计算密码子的碱基含量,分析密码子使用模式.结果表明:栀子叶绿体基因组密码子第 3 位GC含量(GC3)为 28.44%,低于第 1(GC1)、2 位GC含量(GC2),GC1 和GC2 分别为 47.33%、39.56%;有效密码子数(ENC)为 36.78～56.95,平均值为 47.42;ENC与GC1、GC2 之间的相关性均不显著,与GC3 之间呈极显著正相关,相关系数为 0.356;GC1 和GC2 的平均值(GC12)与GC3 之间的相关性不显著,相关系数为 0.102;45.45%基因的ENC比值频数为 0.0～0.1;结合高频及高表达密码子分析结果,最终确定UUU、UUA、UUG等 19 个密码子为栀子叶绿体基因组的最优密码子.综合分析显示,栀子叶绿体基因组密码子末位碱基偏好以A或U结尾,偏好性弱,其密码子偏好性主要受自然环境选择和突变因素的影响,是多因素共同作用的结果.
屏南卷瓣兰(Bulbophyllum pingnanense)是福建省特有的极小种群物种,该物种的系统发育位置至今仍未厘清.本研究基于核基因组核糖体转录间隔区(ITS)和黄嘌呤脱氢酶(Xdh)编码基因以及叶绿体基因组matK和psbA-trnH共 4 条序列开展该物种及其近缘类群的分子系统发育分析.结果表明,屏南卷瓣兰位于卷瓣兰(Cirrhopetalum)群系的卷瓣兰Ⅱ组,并与台湾岛特有种白毛卷瓣兰(B.albociliatum)、维明卷瓣兰(B.weiminianum)、短葶卷瓣兰(B.brevipedunculatum)组成的演化分支亲缘关系最近.同时发现台湾岛特有种台南卷瓣兰(B.kuanwuense)、台湾卷瓣兰(B.taiwanense)和钝萼卷瓣兰(B.fimbrip-erianthium)聚为另一单独演化分支.研究结果显示卷瓣兰Ⅱ组物种在中国大陆与台湾岛之间存在两次祖先—后代的扩散模式.
为探究鱼露快速发酵过程中细菌多样性的变化,以大黄鱼鱼卵为研究对象,通过酶解和加曲的方式快速发酵鱼露,采用 16S rDNA高通量测序技术分析大黄鱼鱼卵鱼露快速发酵过程中细菌群落结构的变化,并开展基因功能预测分析.结果显示,未灭菌组(K组)和灭菌组(M组)鱼露的优势菌门均为厚壁菌门和变形菌门.葡萄球菌属是鱼露发酵过程中的优势菌属,相对丰度高的菌属有链球菌属、糖芽孢杆菌属、类芽孢杆菌属和希瓦氏菌属.PICRUSt(phylogenetic investigation of communities by reconstruction of unobserved states)基因功能预测显示,鱼露细菌基因功能涉及遗传信息处理、代谢等 6 类一级生物代谢通路,以及辅助因子与维生素的代谢、能量代谢等 35 个二级功能层.M组鱼露在发酵第 5、10 天时的细菌组成与组内其他发酵时间的样本存在明显差异,这可能是因为M组发酵前期含有相对丰度较高的芽孢杆菌属及更为丰富的二级功能预测基因.在M组鱼露发酵后期,复合曲的加入使细菌菌落发生了改变.本研究结果可为筛选功能菌、改善鱼露品质提供依据.
细菌的Ⅲ型分泌系统(T3SS)与毒力密切相关.为探究鼠伤寒沙门菌sRNA GcvB和伴侣蛋白Hfq对T3SS相关基因spaP、invC、invG、prgH、prgI、prgJ、prgK的调控,利用Red同源重组技术构建了上述基因与lacZ的融合菌株,在此基础上利用P22 噬菌体转导技术分别构建上述融合菌株与gcvB、hfq的单缺失菌株,通过qPCR和β-半乳糖苷酶试验分别检测gcvB、hfq缺失后各基因的转录水平和蛋白水平的变化.结果显示:与标准菌株相比,gcvB缺失后,spaP、invC、prgH、prgI、invG的转录水平和蛋白水平均上调;prgJ、prgK的转录水平上调,蛋白水平下调.hfq缺失后,spaP、invC、prgH、prgI、invG的转录水平和蛋白水平均上调,prgH、prgI、prgJ、prgK的蛋白水平下调.表明Hfq和GcvB均可对spaP、invC、invG、prgH、prgI、prgJ、prgK进行调控.上述结果可为鼠伤寒沙门菌sRNA GcvB和Hfq的作用机理研究提供参考.
