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虾蟹类动物社会等级研究进展
齐航宇, 都婷婷, 高权新, 唐琼英, 杨国梁, 易少奎
2023, 13 (6): 827-836.
摘要1100)   HTML9)    PDF (2013KB)(188)   

社会等级可以确定动物种群内的资源分配,减少群体间不必要的斗争,对动物的生存和繁殖都起着重要的作用。研究社会等级对提升虾蟹类动物的养殖产量有着重要的理论意义和应用价值,然而目前尚未见深入报道。综述了虾蟹类动物社会等级的类型,影响其社会等级形成的内部和外部因素,社会等级影响虾蟹类动物发生的行为变化以及信息素在动物社会行为中的作用机制。同时,对未来虾蟹类动物社会等级的研究进行了展望,旨在为深入探究水产养殖中虾蟹类动物生物学特点提供参考。

不同食性雁形目鸟类线粒体基因组的适应性进化分析
张卫平, 邱冰滢, 张东升
2023, 13 (5): 748-754.
摘要840)   HTML15)    PDF (2119KB)(180)   

以往的研究表明,动物的食性与能量代谢及生存适应密切相关。能量代谢主要发生在线粒体中,线粒体编码的13个蛋白质亚基是氧化磷酸化复合体的重要组成部分。雁形目鸟类的食性主要包括肉食性、杂食性和植食性3种类型。为了分析食性对鸟类基因组进化的影响,研究选取了20种雁形目鸟类,并根据食性分成3组,下载其线粒体基因组,通过适应性进化分析、放松性选择分析、多态性氨基酸位点检测以及3D结构预测分析,研究这3组鸟类的线粒体蛋白编码基因在进化上的表现。结果发现,食肉组鸟类线粒体基因组的进化速率高于食草组和杂食组鸟类,并且只有食肉组鸟类线粒体蛋白编码基因受到了放松性的选择压力作用。此外,多态性氨基酸位点检测表明,食肉组线粒体基因组编码的蛋白质中,多态性位点和有害位点数量远高于食草组和杂食组。而杂食组鸟类线粒体蛋白编码基因进化速率较低,大部分基因受到强化性选择作用,蛋白质序列中的多态性位点也较少。研究结果表明,不同食性的雁形目鸟类,其线粒体基因组编码的蛋白质受到了不同的选择压力,这为食性差异影响鸟类线粒体基因组适应性进化提供了分子依据。

海洋链霉菌次级代谢产物研究进展
陈巧莉, 黄杰, 陈森瑜, 潘少婷, 唐灵芝, 洪璇
2023, 13 (6): 844-852.
摘要555)   HTML13)    PDF (1659KB)(213)   

链霉菌作为最高等的放线菌,广泛分布于多种生态环境中,具有复杂而独特的形态分化周期和强大的次级代谢能力。链霉菌的次级代谢产物具有抗感染、抗肿瘤、抗炎抗氧化、免疫调节等生物活性,是天然活性产物的主要来源之一。近年来随着对海洋资源的开发,许多新型的海洋链霉菌及其丰富的次级代谢产物被发现。从海洋链霉菌的生物活性物质、育种和发酵培养3个方面综述了海洋链霉菌次级代谢产物的研究进展,以期为缩短海洋链霉菌的发酵周期,提高次级代谢产物产量活性以及开发新型的海洋药物等提供参考和借鉴。

转基因抗虫棉研究进展
张安红, 肖娟丽, 赵战胜, 王志安, 刘圆, 罗晓丽
2023, 13 (5): 657-662.
摘要399)   HTML97)    PDF (512KB)(330)   

棉花是我国重要的经济作物,虫害对棉花生产造成巨大损失,而转基因技术培育抗虫棉为害虫防治提供了一个行之有效的方法。从转苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白基因棉花、RNAi转基因抗虫棉花、基因编辑创制抗虫棉花、转次生代谢物基因与棉花抗虫性的相关研究等方面对近年来转基因抗虫棉的研究进展进行了综述,以期为进一步研究转基因抗虫棉提供方向和参考。

细胞焦亡分子机制及其调控
韦双, 高维崧, 窦金萍, 赵泽鹏, 刘兴健, 李轶女
2023, 13 (6): 868-874.
摘要280)   HTML7)    PDF (1067KB)(183)   

与基因相关的细胞死亡途径统称为细胞程序性死亡,细胞焦亡是一种新近发现的依赖炎性半胱天冬氨酸酶,并且伴随炎症反应的细胞程序性死亡方式。细胞焦亡的生物学特征、发生与调控机制都区别于其他细胞死亡方式。简要概述了细胞焦亡的研究历史,并从非编码RNA、细胞应激、受体蛋白和化学物质4个方面详细介绍了细胞焦亡的影响因素和调控机制,以期明确细胞焦亡在先天免疫中的角色。

病原微生物检测技术研究进展
张春雷
2024, 14 (2): 189-195.
摘要269)   HTML21)    PDF (1185KB)(221)   

随着新兴技术的不断发展,传感器和人工智能技术的应用让病原体检测更加便捷、快速和准确。然而,目前对于传感器和人工智能技术在病原体检测中的综合应用研究尚比较缺乏。对病原体检测技术进行了综述,包括传统的培养技术、分子检测技术和免疫检测技术,重点总结了基于传感器和人工智能图像识别技术的病原体检测方法,并介绍了它们各自的优势和特点,以期更清晰地了解各种病原体检测技术的优势,把握未来病原体检测技术的发展方向。

一种基于定量PCR的CRISPR/Cas9基因编辑作物快速检测方法的研究
张笑天, 王智, 朱鹏宇, 魏霜, 付伟, 黄春蒙, 李志红, 王慧煜, 焦悦
2023, 13 (6): 907-912.
摘要240)   HTML9)    PDF (3220KB)(227)   

基因编辑技术自诞生以来,在作物育种、基因功能分析中得到了广泛的应用,其中CRISPR/Cas9系统是目前使用最多的基因编辑技术。基于荧光定量PCR技术,针对编辑位点设计特异性探针,结合基因组快速提取方法和成熟的水稻内参基因PLD引物,对自行研发的CRISPR/Cas9系统编辑水稻的Os11N3基因进行检测,并通过合成质粒模拟不同突变情况对该方法的特异性进行了验证。研究所建立的体系可在节约时间和成本的同时获取满足qPCR检测所需的基因组,能够区分1 bp基因编辑突变体与野生型,具有良好的特异性和灵敏度。检测方法可为作物育种筛选节省时间和成本,为基因编辑产品检测监管提供技术支持。

Piezo1在癌症中的作用研究进展
安外尔·约麦尔阿卜拉, 孙莉莉, 布尔兰·叶尔肯别克, 郭文佳
2023, 13 (5): 712-717.
摘要221)   HTML15)    PDF (1675KB)(296)   

Piezo1是机械敏感压电离子通道家族的成员,能够将各种机械刺激转换为电化学信号。在几种恶性肿瘤中Piezo1作为致癌介质起重要作用,它通过多种机制介导多种癌细胞的增殖、迁移和侵袭。多项研究表明,Piezo1的表达与衰老和癌症患者的临床特征有关,使Piezo1有望成为一种新的生物标志物。综述了Piezol的结构、Piezol通道的动力学特性及其在癌症中的作用,以期为Piezo1用于多种癌症的诊断和预后判断以及作为肿瘤生物标志物和治疗靶点提供参考依据。

基于CRISPR/Cas9系统建立新吉富罗非鱼双等位基因敲除技术——以 SLC24A5基因为例
张佳聪, 鲁纪刚
2024, 14 (3): 442-450.
摘要212)   HTML2)    PDF (2340KB)(29)   

目前,簇状规则间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeat, CRISPR)相关蛋白Cas9系统(CRISPR/Cas9)已经成为提高真核生物基因组编辑效率的主要技术。然而,对于像罗非鱼这样繁殖周期较长的物种,CRISPR/Cas9技术由于低纯合效率,在进行大规模遗传筛选研究时面临一定的困难。为了解决这一问题,以罗非鱼为模型,以SLC24A5基因为例,开发了一种高效的CRISPR/Cas9方法,能够在注射的胚胎中以相对稳定的概率直接实现F0代的双等位基因敲除。具体而言,采用两个高效的gRNA进行混合,Cas9蛋白的浓度为800 ng·μL-1,Cas9蛋白与gRNA的质量比例为4:1,注射剂量控制在1 nL,即800 pg的Cas9蛋白和200 pg的gRNA。这一敲除技术使得在新吉富罗非鱼(Oreochromis niloticus)的F0代注射胚胎中,能够直接产生表型外显率(Lv.1、Lv.2、Lv.3和Lv.4)为71%的个体,其中显著表型外显率(Lv.1和Lv.2)为17%。这一技术突破为罗非鱼的遗传筛选提供了便利和高效的手段。

黄曲霉毒素降解技术研究及应用进展
李雨薇, 吕家硕, 于一凡, 刘晓晖, 刘成珍
2023, 13 (6): 853-862.
摘要201)   HTML3)    PDF (849KB)(105)   

黄曲霉毒素是由多种曲霉属真菌产生的强致癌物,在多种恶劣环境中有极高的稳定性,该毒素分布广泛,与人类和动物接触可能性较大,因此也被认为是人类和动物最重要的饮食风险因素之一。此外,在降解黄曲霉毒素的过程中仍有可能会产生其他有毒物质,加之某些降解技术可能会破坏营养物质的结构,从而降低产品质量。黄曲霉毒素污染问题给全球卫生体系和食品工业造成了巨大负担。尽管降解黄曲霉毒素的方法多种多样,但仍未能找出一种比较完美的方法解决黄曲霉毒素的污染问题,因此寻求一种高效安全的黄曲霉毒素降解技术成为当代科研工作者研究的热点。综述了黄曲霉毒素的致毒机理、常用的降解方法及其优缺点,系统总结了生物法和新型纳米材料在黄曲霉毒素降解中的研究进展。目前使用生物技术手段和新型纳米材料降解黄曲霉毒素有着较高的生物安全性和高效性,因而未来可将黄曲霉毒素新型降解方法的研究聚焦于此,期望为科研工作者进一步开发黄曲霉毒素的降解方法提供助力。

线粒体SSR分子标记在植物中的应用进展
张兰兰, 李才华, 方雨竹, 宋岩, 康婉琳, 李志宇, 张晓, 张锐
2023, 13 (6): 821-826.
摘要198)   HTML13)    PDF (466KB)(124)   

线粒体简单重复序列(mitochondrion simple sequence repeat,mtSSR)是近年发展起来的一种新型的分子标记技术,兼具SSR标记多态性高、分布广泛、共显性和植物线粒体基因组母系遗传、结构进化速率快等优点,在群体遗传结构、基因流动进化、物种演化、胞质遗传特性、种群分类等方面具有重要应用。根据国内外已有的研究成果,综述了mtSSR植物群落分析、胞质类型鉴定等方面的研究进展,并对植物mtSSR数据库进行了总结,以期为利用mtSSR技术进行植物研究提供参考。

SALL4的促癌功能及治疗意义
杜琳琳, 谢飞, 马雪梅
2023, 13 (5): 704-711.
摘要183)   HTML8)    PDF (602KB)(215)   

婆罗双树样基因4 (spalt-like transcription factor 4, SALL4)是2002年发现的SALL转录因子家族新成员,在维持胚胎干细胞(embryonic stem cells, ESCs)自我更新和多能性方面起着至关重要的作用。SALL4在胚胎干细胞和生殖细胞中特异表达,而在大多数成体细胞中表达下调或沉默。然而,近年来的研究表明,SALL4可以在白血病、乳腺癌、胃癌、卵巢癌、肝癌、肺癌、黑色素瘤等多种肿瘤中表达,显示出癌胚抗原特性,且SALL4表达水平与肿瘤进展及患者的不良预后和生存期直接相关。SALL4在肿瘤中的表达是由多种细胞因子介导的,并作为转录因子调控下游基因表达和信号通路,进而促进肿瘤的发生、转移、代谢和耐药等。靶向抑制SALL4的表达或生物学功能已经显示出显著的抗肿瘤效果。由于SALL4在肿瘤组织中的高表达和促进肿瘤发展的特性,它被认为是新的肿瘤标志物和潜在的治疗靶点。简要概述了SALL4蛋白的结构和功能,探讨了其激活表达的分子机制,并着重介绍了SALL4在肿瘤发生和发展中的作用机制、其在诊断上的价值以及靶向治疗的潜在意义。希望能够为肿瘤的临床治疗提供有益的参考数据。

机器学习在肠道菌群宿主表型预测中的应用
曹海涛, 朱静, 马云鹏, 崔兴华
2023, 13 (5): 671-680.
摘要174)   HTML23)    PDF (1625KB)(246)   

随着第二代DNA测序技术的发展,研究人员积累了大量的肠道菌群数据,研究表明肠道菌群与宿主健康状况存在密切联系,因此如何对复杂、高维的肠道菌群数据进行建模分析,是当前生物信息学研究中的重要挑战。人工智能的兴起为处理肠道菌群数据,揭示肠道菌群与宿主表型之间的复杂关系提供了可能。综述了现阶段肠道菌群与宿主表型之间的相关研究,重点介绍了常用的5种机器学习算法(线性回归、支持向量机、K-近邻、随机森林、人工神经网络)的理论原理及在相关研究中的应用,对预测宿主表型的机器学习算法选择提出了建议,并对该领域的未来发展进行了展望,以期为利用机器学习对肠道菌群宿主表型预测提供参考依据。

整合位点分析技术的研究进展
张永红, 李岩异, 张卫婷
2024, 14 (1): 66-71.
摘要157)   HTML4)    PDF (485KB)(165)   

慢病毒载体已被广泛用于将外源DNA转移到人类细胞中治疗各种遗传疾病。慢病毒载体可以整合到宿主基因组中,但整合位点通常不可预测,这可能会增加其治疗效果的不确定性。随着基因及细胞疗法的广泛应用,监管机构出台了一系列技术指导文件,以确保产品持续的安全性。整合位点分析(integration site analysis,ISA)是通过表征基因治疗载体的整合图谱来评估其生物安全性,也是转基因细胞进行克隆跟踪的关键工具。概述了用于逆转录病毒整合位点的技术演变,以及信息分析工具的优势和发展趋势,总结了减低病毒随机整合至基因组中的应对策略,以期为慢病毒载体的整合位点分析检测和细胞治疗产品新药临床试验安全性评估提供参考。

不同亚型CHO宿主细胞对抗体表达的影响
曹辉, 董静, 贾宇, 江一帆
2023, 13 (5): 698-703.
摘要145)   HTML20)    PDF (506KB)(269)   

CHO细胞作为宿主细胞广泛应用于生物药工业化生产中。其中,CHO-K1、CHO-DG44和CHO-S是最常见的3种亚型。虽然这些亚型是从共同的原始CHO细胞分离出来的,但在不同的实验室或生物医药公司、研究人员、培养基或培养方式下连续传代、驯化和保存,使得CHO细胞积累了大量变异,导致宿主细胞应用于抗体药生产时会在细胞生长状态、抗体表达量及以糖型为代表的质量属性方面表现出较大差异。综述了CHO细胞不同亚型的染色体差异、生长状态、表达差异以及糖型差异,以期为抗体药物研发中宿主细胞的选择提供参考。

基于全基因组测序的丁酸梭菌安全性评价
高应瑞, 康福忠, 孟铁健, 刘珂飞, 王调调, 陈金艳, 孙彤
2023, 13 (5): 755-759.
摘要144)   HTML205)    PDF (2164KB)(134)   

丁酸梭菌为革兰氏染色阳性专性厌氧菌,其主要代谢产物为丁酸,其次为乳酸、乙酸等有机酸,广泛分布于动物和人的肠道中。丁酸梭菌作为益生菌,在人以及动物的疾病预防、肠炎等疾病的治疗中均有良好的效果[ 1 ]。开展了丁酸梭菌全基因组测序,从耐药性、毒力基因、致病性等方面综合评价了丁酸梭菌的安全性能。结果显示,丁酸梭菌基因组DNA总长度4 709 567 bp,其中包含1条环状染色体DNA、1条环状质粒和2条线性质粒DNA。环状染色体DNA大小为3 873 131 bp,G+C摩尔百分含量为28.86%,环状质粒DNA大小为769 297 bp,G+C含量为28.33%,线性质粒1 DNA大小为49 922 bp,G+C含量为28.26%,线性质粒2 DNA大小为17 217 bp,G+C含量为27.89%。基因组中共检测到4 285个基因、87个tRNA基因、44个rRNA 基因和3个sRNA 基因;通过与CARD和ARDB数据库相比较,丁酸梭菌全基因组中未检测到数据库中已经收录的耐药基因及致病性相关基因的存在,分析结果为今后进行安全性评价试验奠定了基础。

顺铂诱导的肾损伤中的细胞死亡
张明娇, 朱杰夫, 吴雄飞
2023, 13 (5): 718-724.
摘要138)   HTML10)    PDF (464KB)(157)   

顺铂作为干预细胞周期的非特异性药物,广泛应用于临床抗肿瘤治疗中,但顺铂可诱导肾细胞死亡,损害肾功能。调节性细胞死亡(regulated all death, RCD)是指具有明确病理机制的受控细胞程序性死亡的过程。近年来,对于各种类型急性肾损伤(acute kidney injury, AKI)发病机制相关的细胞死亡方式研究较多,但细胞死亡在顺铂诱导的肾损伤中的作用及机制研究仍存在空缺。因此,全面了解顺铂诱导的肾毒性中细胞死亡的机制可能会为顺铂诱导的肾病提供新的治疗靶点。综述了顺铂诱导的肾损伤中的细胞死亡方式,包括细胞凋亡、坏死性凋亡、焦亡和铁死亡,以期为在肿瘤治疗中制定降低肾损伤的顺铂用药方案提供参考。

氢气在医学领域的应用进展
刘星宇, 赵国利, 李雪婧
2024, 14 (1): 102-110.
摘要137)   HTML4)    PDF (1407KB)(98)   

氢气在能源领域的优势已日渐凸显,其在医学领域同样是一种清洁、高效、经济的治疗手段。氢医学领域主要包括氢气对疾病的基础研究和临床研究,如氢气的使用方法、剂量、对健康的促进作用、对疾病的治疗效果以及作用机理等。氢分子可以清除羟基自由基和过氧亚硝酸盐,对氧化应激和炎症相关疾病具有显著的治疗效果,同时其作为一种内源性气体,无毒无害,对人体不会造成不良反应。通过直接摄入和控制释放等方式,可以实现对脑和神经系统疾病、心血管疾病、糖尿病和癌症等疾病的靶向治疗。介绍了释放氢气的不同方式及其在医学领域的研究进展,并对氢医学的科学和实践问题进行了展望,以期为氢气在生物医学领域的应用研究提供参考。

利用重测序技术开发高粱InDel分子标记
蒲伟军, 谭冰兰, 贺丹晨, 张盼, 李玉斌, 朱莉
2023, 13 (5): 730-741.
摘要130)   HTML13)    PDF (4185KB)(190)   

高粱是重要的禾谷类作物,其测序品种BTx623的全基因组序列已经公布,为高粱InDel 标记的开发提供了研究基础。插入与缺失(insertion/deletion,InDel)标记作为高通量分子标记,在植物基因组中具有遗传稳定性高、分布广、多态性强、通用性强等优点,目前已在水稻、玉米、棉花等主要作物中得到广泛应用,然而在高粱中的研究尚不多见。以高粱品种JIUTIAN1基因组DNA为研究对象,利用Illumina平台进行重测序,进一步利用Trimmomatic软件对测序原始数据进行质量控制,剔除低质量数据,使用BWA软件将获得的高质量有效数据与测序品种BTx623参考基因组进行序列比对,从中检测出大量InDel位点。利用这些InDel位点在全基因组范围内设计均匀分布的205个标记,通过PCR验证后筛选出87个多态性标记,多态性为42.44%。高粱Indel标记的开发有望为高粱遗传连锁图谱的构建、遗传多样性分析、杂交种纯度鉴定、高粱重要农艺性状相关基因的定位和分子标记辅助选择育种等研究奠定基础。

基于网络药理学和分子对接探讨金银花口服液防治新型冠状病毒感染的作用机制
柯昌虎, 吴亚晴, 丁雪茹, 黄慧敏, 严慧
2023, 13 (5): 807-817.
摘要124)   HTML19)    PDF (9925KB)(330)   

利用网络药理学和分子对接探讨金银花口服液防治新型冠状病毒感染的分子机制。通过中药系统药理学数据库与分析平台(traditional Chinese medicine systems pharmacology database and analysis platform,TCMSP)检索药物的化学成分,借助Swiss Target Prediction数据获取药物成分对应的相关靶点;在GeneCards、CTD、TTD、DrugBank数据库中检索疾病的相关靶点;利用Venny 2.1.0在线软件获取药物与疾病的共同靶点;由Cytoscape 3.8.2绘制药物-成分-靶点-疾病网络;String数据库构建蛋白互作网络;借助David数据库进行基因本体论(gene ontology,GO)功能富集和京都基因和基因组百科全书(kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)通路富集分析;运用AutoDock软件对成分和靶点进行分子对接验证。结果发现,金银花口服液中16个有效成分通过调控88个靶点和108条通路对新型冠状病毒感染产生作用,伞房花耳草素、金圣草素、木犀草素、亚油酸乙酯、山奈酚、槲皮素等成分可以通过AKT1、SRC、EGFR、HIF1A、PPARG、MMP9、ESR1、MAPK1、PTGS2、MMP2等关键靶点调控HIF-1、化学致癌-受体激活、内分泌抵抗、粘着斑、PI3K-Akt、VEGF、松弛素、ErbB、丙型肝炎、乙型肝炎、Rap1等信号通路来治疗新型冠状病毒感染。分子对接结果显示,靶点蛋白与活性成分具有较好的结合能力。结果表明,金银花口服液可以通过多成分、多靶点、多途径参与新型冠状病毒感染的防治,这为其临床应用及深入研究防治新型冠状病毒感染的机制提供了理论依据。