油酸(C18∶1)是双低菜籽油的主要脂肪酸之一,合理的高油酸菜籽油脂肪酸组分更有利于人体健康,因此提高油酸含量是双低油菜品质育种的一个重要方向。当前我国高油酸油菜品种选育相关研究进展缓慢,高油酸菜籽油产业化进程急需提速。围绕高油酸油菜主要从四个方面开展论述:国内外利用理化方法成功创建的油菜高油酸种质资源及其高油酸性状遗传模式;油菜高油酸性状的控制基因及其突变位点;世界上高油酸品种的培育以及我国高油酸品种的发展趋势;当前高油酸品种的不足及今后高油酸油菜品种的改良途径。为油菜育种工作者较全面地展示了国际上高油酸油菜在遗传育种方面的研究成果,也为今后我国高油酸油菜的进一步发展提供了参考。
盐碱地作为有效的耕地后备资源,其整治和利用尤为重要。油菜是世界上重要的油料作物,也是用于开发利用盐碱地的重要作物之一。从渗透调节物质、抗氧化酶活性、光合作用参数以及盐碱胁迫相关基因报道等方面分析了油菜响应盐碱胁迫的生理生化和分子机制,全面阐述了油菜苗期、营养生长期和成熟期耐盐碱种质的鉴定方法和优异资源筛选,概述了耐盐碱油菜品种选育和推广利用的最新状况,并对未来的研究方向进行了展望,为油菜耐盐碱新品种培育提供理论基础和育种思路。
油菜是食用油、优质饲料蛋白的重要来源,杂种优势利用是油菜培育优势性状最重要的手段,且提高亲本的选育效率对优质品种的培育具有积极的推动作用。现有油菜育种技术存在效率低、周期长、盲目性大、应用范围有限等诸多问题,不适于油菜产业快速发展的需求。双单倍体诱导育种技术是近年来新兴的一种快速选育油菜新品种的技术方法。该技术以操作简便、应用范围广、效率高等优势被广泛应用于油菜新品种的选育过程中。从油菜双单倍体诱导技术创新研究的发现、作用表现、诱导机制、作用价值等方面系统地综述了油菜双单倍体诱导技术的研究进展,展望了油菜双单倍体诱导技术的应用前景,以期为未来油菜双单倍体诱导技术以及其他作物诱导系的研究和利用提供参考。
神经酸是一种超长链单不饱和脂肪酸,最初发现于哺乳动物神经组织中,是脑部神经组织和神经细胞的天然核心成分,具有修复受损神经纤维、帮助神经细胞再生的功能。神经酸的来源由动物到植物的转变极大地促进了神经酸的研究。近年来,国内外科学家尝试通过转基因技术进行高神经酸植物的遗传改良。含神经酸的油菜在神经酸植物来源中脱颖而出,有望解决神经酸短缺的现状。综述了植物中神经酸的生理功能和来源,介绍了植物中神经酸的生物合成途径和从植物中提取神经酸的工艺,以期为植物神经酸相关研究和油菜创新育种提供理论参考。
紧凑株型与深根系结构是现代作物实现机械化种植和密植高产的理想株型形态,也是改良农作物遗传性状的目标之一。IGT基因家族参与作物株型的调节,主要由DRO1(DEEPER ROOTING 1)、TAC1(TILLER ANGLE CONTROL 1)和LA1(LAZY 1)三个亚族组成,通过植物激素和相关蛋白的调控参与作物形态构建。以单子叶作物水稻、玉米以及双子叶模式植物拟南芥和作物油菜为代表,综述了IGT基因家族成员在调控单双子叶作物形态中的进展,特别是在分枝(蘖)角度和侧根向重力性中的相关机制及异同,以期为深入研究作物形态构建的调控机制和培育高产、耐密植以及适应机械化收获理想株型作物提供理论参考。
代谢组学作为系统生物学的一部分,因其具有分析速度快的特点,被广泛用于生物医学等方面的研究。目前代谢组学在环境毒理学方面的研究主要针对单一污染物,但也需要考虑到被污染地的复杂情况。通过介绍代谢组学及其发展历程,总结了目前主流代谢组学技术的各自特点,讨论了代谢组学在环境重金属、有机污染物和抗生素中的毒性评估以及环境胁迫耐受性中的评价等方面内容,综述了其在环境毒理学中的应用,并指出其应用不足,旨在为代谢组学应用于环境毒理学的研究提供参考。
近年来,水产养殖产业的迅猛发展在带来巨大经济效益的同时,也使周边水质持续恶化。在水产养殖中,微生物在生态平衡和环境保护方面的作用日益明显。着重介绍了养殖水域菌落结构的持续性变化、微生物在水产养殖中的作用以及水产养殖水域微生物群系组成变化的原因,并阐述了改善养殖水环境的生物修复技术,旨在为水产养殖环境微生物的相关研究及其管理提供参考依据。
随着对丝状真菌基因水平研究的不断深入,CRISPR/Cas9技术作为先进的基因编辑技术,已被广泛应用于丝状真菌的基因编辑。探究了CRISPR/Cas9系统在不同丝状真菌中的应用情况,主要从sgRNA的构建与表达、Cas9蛋白的改造与表达、不同的DNA双链断裂修复(DNA double-strand break,DSB)方式等方面进行概述,并对编辑效率、脱靶效应进行总结,旨在为今后丝状真菌中CRISPR/Cas9系统的构建及改良提供思路。
基因表达的精确时空调控对生物体的发育和生存至关重要。在多数后生动物中,RNA聚合酶Ⅱ(RNA polymerase Ⅱ,RNAPⅡ)在发育和应激反应相关基因的启动子近端区域暂停,一旦受到环境或发育信号的刺激,RNAPⅡ从启动子近端向基因体(gene body)释放,进行有效延伸。RNAPⅡ在基因转录起始位点下游近端区域的暂停/释放是基因转录过程的必要环节,也是基因表达调控的关键步骤,与基因表达时空调控及多种人类疾病密切相关。综述了参与RNAPⅡ启动子近端暂停的维持和释放的调控机制的研究进展,重点探讨了其在机体发育的重要调控作用及其与其他基因调控机制的联系,并展望了RNAPⅡ启动子近端暂停与释放研究中的潜在问题和未来研究方向,以期为进一步解析RNAPⅡ启动子近端暂停与释放的调控机制及其在发育中的作用提供线索。
在烟草生产及加工过程中,通常会产生大量的烟草废弃物,如何有效利用这些废弃物以避免环境污染和资源浪费,已成为烟草行业亟需解决的问解。研究发现,烟草废弃物堆肥化处理是规模化利用废弃资源的有效途径之一,对烟草农业的绿色、低碳、循环、可持续发展具有重要意义。从有机肥堆肥制备技术、肥效研究等方面进行了系统综述,从整体上展示了烟草废弃物堆肥技术的发展现状,以期为国内烟草废弃物源堆肥未来技术的研发及产业化提供一定的参考。通过分析发现,在堆肥制备技术方面,主要有微生物菌剂添加技术、共堆肥技术和烟草材料预处理技术3种,此外还衍生出液态有机肥和厌氧发酵联产有机肥技术;在堆肥肥效研究方面,烟草废弃物堆肥可明显改善土壤的物性参数、化学参数以及生物学参数,显著钝化土壤重金属元素,进而提高作物的产量或品质,其中堆肥与化学肥料配施的效果相对较好;堆肥的多功能化是未来堆肥创新利用的重要途径。
DNA甲基化(DNA methylation)及去甲基化属于常见的表观遗传修饰,可介导多种生理和病理过程。DNA甲基化及去甲基化修饰参与基因的表达调控,且二者的动态平衡可以维持遗传表达稳定性。DNA甲基转移酶(DNA methyltransferase,DNMT)主要包括DNMT1、DNMT3A、DNMT3B、DNMT3L,DNA去甲基化酶(DNA demethylase)主要指10-11易位蛋白(ten-eleven-translocation protein,TET)家族,包括TET1、TET2、TET3,是调节DNA甲基化和去甲基化的重要酶类。TET酶是目前发现的调节DNA去甲基化(DNA demethylation)过程中最重要的酶。综述了TET酶在DNA去甲基化修饰中的作用机制,探讨了DNA去甲基化酶在生长发育和疾病中的关键作用,以期为今后表观遗传学的相关研究提供新思路。
烟草胺合成酶(nicotianamine synthase,NAS)能够催化合成植物体内铁运输所需的螯合物烟草胺(nicotianamine,NA),在植物维持铁稳态方面发挥重要的作用。玉米、小麦和大麦等禾本科植物的NAS蛋白进化为ClassⅠ和ClassⅡ两个亚家族,可能分别参与调节铁的吸收和运输,其家族成员之间蛋白序列同源性较高,ClassⅡ NAS具有特异的N端可变结构域。通过进化分析分析玉米NAS的两个亚家族,以及建模预测两类亚家族代表基因ZmNAS1(ClassⅠ)和ZmNAS3(ClassⅡ)的蛋白结构,结果表明ZmNAS1和ZmNAS3的三维结构高度相似,推测可能通过同源或异源二聚体化发挥功能;进一步通过双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation,BiFC)分析ZmNAS1和ZmNAS3的相互作用,结果表明,ZmNAS1和ZmNAS3蛋白可以互作,删除N端可变结构域的ZmNAS3?N只能与ZmNAS3蛋白互作而不与ZmNAS1互作,推测ZmNAS可以形成同源二聚体,而形成异源二聚体需要ClassⅡ家族蛋白的N端可变结构域。研究结果揭示了玉米中ClassⅡ NAS调控铁稳态的机制,其分子机制仍需进一步研究。
植物线粒体基因组中存在RNA编辑(C-U)现象,且有完全编辑和部分编辑之分。棉花细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterile,CMS)系和保持系线粒体基因组中atpA基因各有两个拷贝,存在基因加倍现象,但atpA基因加倍对其RNA编辑率的影响尚不清楚。通过Southern blot、染色体步移技术确定出该基因每个拷贝具体的DNA序列,发现一个拷贝是完整的,一个拷贝是截短的。用RT-PCR、环化RT-PCR方法扩增出每个拷贝相应的cDNA,结果表明:棉花CMS系和保持系atpA基因完整拷贝和截短型拷贝都转录。完整拷贝、截短型拷贝中分别存在6、4个RNA编辑位点。完整拷贝6个RNA编辑位点在保持系中的编辑率都是100%;在CMS系中编辑率分别是100%、85%、100%、92%、100%、100%。截短型拷贝4个位点在保持系中的编辑率分别是55%、37%、55%、27%;在CMS系中编辑率分别是100%、90%、100%、100%。据此推测截短型拷贝在保持系中承受选择压较小,很可能已失去功能;而在CMS系中仍承受较大选择压,很可能具有新的功能。
为解决氨氮积累导致水体污染的问题,从北京南宫垃圾堆肥厂的垃圾渗滤液中筛选出1株具有氨氮降解能力的菌株Z-5。通过对该菌株的形态观察以及ITS基因序列同源性对比分析,鉴定该菌株为褐红篮状菌(Talaromyces pinophilus),命名为褐红篮状菌Z-5。进一步分析筛选菌株Z-5在不同培养条件(接种量、氨氮初始浓度、碳源、pH)下各单因素以及多因素对氨氮降解性能的影响,并进行了二元分布和三因素三水平的正交试验。结果表明,当接种量为1%、氨氮初始浓度为100 mg·L-1、碳源为红糖以及pH为7.0时,氨氮去除率达到了94.75%,效果最佳。研究结果为垃圾废水处理中氨氮的去除奠定了基础。
纳米抗体(nanobody,Nb)作为目前已知的能与目标抗原结合的最小单位抗体,在生物医药、临床研究等方面具有良好的应用前景。根据大肠杆菌密码子偏好性优化合成严重急性呼吸综合征冠状病毒2(severe acute respiratory syndrome-coronavirus 2,SARS-CoV-2)中和性纳米抗体H11-D4基因,将其克隆到pET28a表达载体上后,转化至大肠杆菌感受态细胞Rosetta(DE3)进行诱导表达,通过镍柱纯化、质谱分析、Western Blot鉴定H11-D4的表达情况并使用中和试验验证其中和活性。研究结果显示,纳米抗体H11-D4可成功在大肠杆菌中表达,最佳诱导条件为IPTG终浓度1.0 mmol·L-1,37 ℃诱导5 h。H11-D4抗体的分子量大小约为17.9 kD,与预测值相符。经镍柱纯化后,产量为25.16 mg·L-1。透析复性后利用TritonX-114快速有效地去除了内毒素,中和试验成功验证了H11-D4的中和活性(IC50)为171.1 nmol·L-1,研究结果可为纳米抗体的原核表达和新型冠状病毒肺炎(corona virus disease 2019,COVID-19)的预防及治疗提供基础数据支撑。
应用生物信息学方法筛选新型冠状病毒肺炎(corona virus disease 2019,COVID-19)感染的潜在关键分子生物标志物并分析其免疫浸润特征。从GEO数据库下载GSE152418数据集,其中COVID-19患者17例,健康对照17例。用加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)方法筛选出COVID-19最相关的模块基因。与差异基因取交集得到共同基因,进行功能及信号通路富集分析,构建蛋白互作网络筛选关键基因,构建关键基因的miRNA-TF-mRNA调控网络,用CIBERSORT算法预测样本免疫细胞浸润特征。差异分析得到2 049个差异基因。WGCNA分析7个模块中“土耳其蓝色”模块与COVID-19相关性最高(r=0.91,P<0.001)。模块中基因显著性和模块隶属度呈显著正相关(r=0.96,P<0.001)。得到共同基因766个,主要参与有丝分裂、微管结合、阳离子通道活性及卵母细胞减数分裂、细胞衰老等。蛋白互作网络筛选到前10位关键基因分别为CDK1、BUB1、CCNA2、CDC20、KIF11、BUB1B、CDCA8、TOP2A、CCNB2、KIF20A,构建的miRNA-TF-mRNA网络包含51个miRNA、5个TF、10个mRNA。COVID-19患者较健康对照组幼稚B细胞、嗜酸性粒细胞浸润水平显著降低(P<0.05),浆细胞、活化肥大细胞浸润水平显著升高(P<0.05)。通过WGCNA及蛋白互作网络分析筛选出10个关键基因,并预测到调控关键基因的5个TF及51个miRNA,且COVID-19患者与健康对照的免疫浸润特征存在统计学差异,这些与免疫细胞相关的分子标志物可能作为COVID-19免疫治疗的潜在靶标。
为了探讨臭椿酮(ailanthone,AIL)对急性骨髓性白血病(acute myelogenous leukemia,AML)细胞恶性生物学行为的影响,用不同浓度(0.2、0.4、0.8、1.6、3.2 μmol·L-1)的AIL处理对数生长期的HL-60细胞,将miR-449a mimic质粒、mimic对照质粒、miR-449a inhibitor质粒、inhibitor对照质粒分别转染至未经任何处理的HL-60细胞,并用1.0 μmol·L-1浓度的AIL处理细胞24 h。采用CCK-8法检测细胞增殖水平,细胞划痕实验检测细胞迁移水平,Transwell小室法检测细胞侵袭水平,Annexin V-FITC/PI双染法检测细胞凋亡水平,qRT-PCR法检测miR-449a mRNA表达水平,Western blot法检测磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)、磷酸化PI3K(p-PI3K)、蛋白激酶B(AKT)、磷酸化AKT(p-AKT)蛋白表达水平。结果显示,AIL干预后HL-60细胞增殖抑制率、凋亡率升高,细胞迁移率及细胞侵袭数降低(P<0.05),miR-449a mRNA表达量升高(P<0.05)。过表达miR-449a可以抑制HL-60细胞增殖、迁移和侵袭,并诱导细胞凋亡(P<0.05),抑制miR-449a的表达可以起到逆转AIL抑制HL-60细胞增殖、迁移和侵袭,诱导细胞凋亡的作用(P<0.05)。AIL能够显著降低HL-60细胞中p-PI3K/PI3K和p-AKT/AKT比值(P<0.05),抑制miR-449a表达可以逆转AIL对HL-60细胞p-PI3K/PI3K和p-AKT/AKT比值的下调作用(P<0.05)。结果表明,AIL可通过上调miR-449a抑制AML细胞的增殖、迁移和侵袭,并诱导细胞凋亡,其作用机制可能与抑制PI3K/AKT信号通路有关。结果表明,AIL有望成为AML治疗的候选药物。
研究旨在探究黄芪甲甙对急性心肌梗死大鼠心室重构的作用及其机制。选取36只Wistar大鼠随机分为假手术组、模型组、黄芪甲甙低剂量组、黄芪甲甙中剂量组、黄芪甲甙高剂量组和阳性对照组,每组6只。除假手术组外,其余大鼠手术建立急性心肌梗死模型,假手术组大鼠开胸后仅分离冠状动脉左前降支,不做结扎处理便逐层缝合,造模后第2天开始药物干预:黄芪甲甙低、中、高剂量组分别给予20、40、60 mg·kg-1黄芪甲甙灌胃处理,阳性对照组给予100 mg·kg-1阿司匹林灌胃处理。比较各组治疗第0、2、4周心功能指标[左心室射血分数(left ventricular ejection fractions,LVEF)、左心室短轴缩短率(left ventricular fractional shortening,LVFS)、左心室质量指数(left ventricular mass index,LVMI)]的变化情况。采用心脏血流动力学监测系统监测心脏血流动力学指标[左心室舒张末压(left ventricular end diastolic pressure,LVEDP)、左心室收缩压(left ventricular systolic pressure,LVSP)和左心室等容收缩/舒张压上升最大速率(maximal rate of left ventricular pressure increase/decrease,±dp/dtmax)]的变化情况,采用酶联免疫吸附法测定血清血管紧张素Ⅱ(angiotensin Ⅱ,AngⅡ)、内皮素1(endothelin-1,ET-1)、脑钠肽(brain natriuretic peptide,BNP)含量,试剂盒检测心肌组织活性氧(reactive oxygen species,ROS)含量,实时荧光定量PCR和Western blot检测大鼠心肌组织NADPH氧化酶(reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase,NOX)、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor α,TNF-α)mRNA相对表达量和蛋白表达水平。结果显示,治疗4周后,黄芪甲苷高剂量组和阳性对照组LVEF、LVFS随着治疗时间延长不断升高(P<0.05);与相同治疗时间假手术组比较,模型组LVEF、LVFS均显著降低(P<0.05);与治疗第0周模型组比较,各治疗组LVEF、LVFS差异无统计学意义(P>0.05);治疗第2、4周与模型组比较,黄芪甲苷中剂量组、黄芪甲苷高剂量组和阳性对照组LVEF、LVFS显著升高(P<0.05);与模型组比较,黄芪甲苷中剂量组、黄芪甲苷高剂量组和阳性对照组LVMI显著降低(P<0.05),LVSP、LVEDP、±dp/dt显著升高(P<0.05),血清AngⅡ、ET-1、BNP显著降低(P<0.05),心肌组织ROS含量显著降低(P<0.05),NOX、TNF-α基因和蛋白表达量显著降低。研究结果表明,黄芪甲甙可改善AMI大鼠心功能和血流动力学紊乱,抑制心室重构,可能与下调NOX/ROS/TNF-α信号通路表达有关。
为优化外周血T淋巴细胞亚群流式检测方法,采集小鼠肝素钠抗凝血,用FITC rat anti-mouse CD3、APC rat anti-mouse CD4和PE rat anti-mouse CD8a荧光抗体进行染色,裂解红细胞,通过流式细胞仪检测各亚类细胞占淋巴细胞百分比。从样本体积(50 μL和100 μL)、FITC rat anti-mouse CD3抗体的工作浓度(1.25~40.00 μg·mL-1)、APC rat anti-mouse CD4抗体的工作浓度(0.625~20.000 μg·mL-1)、PE rat anti-mouse CD8a抗体的工作浓度(1.25~40.00 μg·mL-1)及红细胞裂解条件(时间和裂解次数)等方面对检测方法进行了优化,并验证方法的精密度(批内差异和批间差异);同时对样品4 ℃放置24 h、室温放置24 h、染色处理后4 ℃放置24 h的稳定性进行验证。结果表明,50 μL抗凝血中加入终浓度1.25 μg·mL-1 FITC rat anti-mouse CD3、1.25 μg·mL-1 APC rat anti-mouse CD4和5.00 μg·mL-1 PE rat anti-mouse CD8a,室温避光孵育30 min,加入红细胞裂解液,裂解5 min,用磷酸盐缓冲液(phosphate buffer saline,PBS)终止裂解后,重复裂解1次,再用PBS重悬后上机检测,批内差异和批间差异均<15%,符合标准。染色处理后样品4 ℃放置24 h可保持稳定性。对流式检测小鼠外周血T细胞亚群的基本方法进行全面优化及验证,旨在为临床前免疫毒性评价提供研究方法和实验数据,以及为流式细胞术分析临床血液淋巴细胞免疫表型的方法学研究提供参考依据。
棉花是巴基斯坦唯一批准种植和使用的转基因作物。监管的不明确阻碍了生命科学公司为其他转基因作物寻求获批,但国家生物安全委员会仍在制定转基因食品、饲料和加工品的进口准则。2020年,巴基斯坦进口了大约220万t大豆,其中美国占据了近50%的市场份额。