肉类作为人类饮食中的重要组成部分,其重要性随着社会经济的发展和人们生活水平的提高而日益凸显。目前,消费者对肉类产品的需求不再仅限于基本的营养和卫生要求,而是更加注重产品的健康性、口感和风味,组学技术为肉品质评价(肉色、pH、系水力、嫩度、游离氨基酸、肌内脂肪等)提供了科学手段。介绍了组学技术的概念及其研究策略,总结了组学技术在肉品质评价中的应用进展,以期为进一步利用组学技术提高肉的质量提供参考。
白杨(Populus sect. Leuce)是我国广泛种植的重要杨树品种,但因扦插生根难,限制了其优良无性系在育种中的应用和良种的有效规模化繁育。根蘖苗具有生长速度快、成活率高的优势,已成为白杨派良种无性繁殖和造林的重要技术手段。目前,杨树根蘖发生的分子机理尚不明确。综述总结了杨树根蘖苗发生的形态学特征和影响根蘖发生的因素,探讨了根蘖苗发生可能涉及的分子信号通路与基因调控网络,不仅为制定有利于提高根蘖苗无性繁殖效率的精准化栽培管理方案提供了理论支撑,也为根蘖发生分子调控机制解析提供了新的思路,对于推进林木遗传改良和良种繁育具有重要意义。
治疗性重组蛋白具有特异性强、安全性高、不良反应小等特点,在多种疾病的临床治疗中发挥重要作用。酵母作为一种单细胞真核微生物,与高等真核生物之间蛋白质分泌途径的相似性使其成为表达治疗性重组蛋白的首选宿主。然而,酵母表达的治疗性重组蛋白在产量和质量方面存在一些瓶颈。综述总结了合成生物学方法在构建具有增强治疗性重组蛋白折叠和分泌能力的酵母细胞的最新进展,重点关注了先进的细胞工程策略,包括内质网和蛋白质运输途径工程、糖基化的人源化改造,以期为提高治疗性重组蛋白的质量和产量提供参考。
抗体偶联药物(antibody-drug conjugate, ADC)临床应用的成功推动了放射性核素偶联药物(radionuclide drug conjugates, RDC)、多肽偶联药物(peptide drug conjugates, PDC)及小分子药物偶联物(small molecule-drug conjugates, SMDC)等新型偶联药物的快速发展。这些药物通过整合靶向递送与高效载荷释放,在癌症治疗领域展现出显著优势,并逐步向疾病诊断与其他治疗领域拓展。系统综述了偶联药物、偶联技术的研究进展与临床转化现状,探讨了其在适应症扩展、技术迭代及诊疗一体化中的未来研究方向。
慢性呼吸道疾病(chronic respiratory diseases,CRD)是导致全球每年逾400万人死亡的主要原因。尽管现有治疗方法有助于控制CRD患者日常症状并提高生活质量,但预防由呼吸道感染引发的急性加重仍是治疗的关键。因此,CRD患者是感染性疾病疫苗接种的主要对象。针对CRD患者特定疫苗的最新技术,介绍了呼吸道合胞病毒疫苗、严重急性呼吸综合征冠状病毒2型(severe acute respiratory syndrome cornonavius 2,SARS-CoV-2)疫苗、肺炎球菌疫苗、流感疫苗、百日咳疫苗等最新研发进展,以期为慢性呼吸道疾病预防策略提供参考。
帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是最常见的神经退行性疾病之一。最新研究数据揭示了神经退行性疾病与2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)可能存在相似的药理机制。胰高血糖素样肽-1受体(glucagon-like peptide-1 receptor,GLP-1R)激动剂作为治疗T2DM用药,目前也被尝试用于治疗PD。综述总结了T2DM与PD之间可能的共同致病途径,探讨了GLP-1受体激动剂作为PD治疗靶点的潜在作用机制,以期为开发更有效的PD治疗方案提供理论支持。
肌腱损伤是创伤外科的常见病症之一,临床上主要采用手术缝合方式进行治疗,但是术后存在再次断裂和粘连形成的风险。近些年多款基于RNA干扰(RNA interference,RNAi)的核酸药物上市,基因治疗受到广泛关注。然而,由于小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)药物易降解,体内存在核酸内切酶问题,载体的选择至关重要。相较于易导致突变的病毒载体,纳米载体具备更高的生物安全性和可修饰性。系统总结了siRNA的作用机制、基因治疗载体的优化策略及其在肌腱修复中的应用进展,并展望了纳米载体在临床转化中的潜力,以期为肌腱损伤的治疗提供参考。
自闭症谱系障碍(autism spectrum disorder,ASD)是一种发病率在1%~2%的复杂神经系统疾病,其发病具有显著的遗传异质性。三维基因组学研究揭示了染色质空间拓扑结构的动态调控在ASD病理机制中的核心作用,尤其是拓扑关联结构域(topologically associated domains,TADs)的边界破坏或内部互作紊乱,可通过表观遗传重编程导致神经发育关键基因的时空表达失调。然而,目前对ASD相关三维基因组变异尚未得到系统性解析以及现有临床诊断体系缺乏对三维基因组标志物的整合应用。系统综述了TADs介导的染色质区室化调控在ASD神经发展中的分子机制,总结了高通量染色体构象捕获技术(high-throughput chromosome conformation capture,Hi-C)及其衍生方法在ASD三维表观基因组图谱构建中的技术创新,以期为ASD的早期分子分型及靶向治疗提供理论支撑和技术范式。
肥胖相关性高血压(obesity-related hypertension,OH)是以肥胖为主要诱因、排除其他继发性高血压的一类高血压亚型,其血压水平可通过体质量管理显著降低。OH发病机制复杂,涉及多系统交互作用,主要包括胃肠道激素分泌失调、钠/容量感受器信号传导异常、肠道屏障功能障碍以及肠道菌群失调。近年来研究表明,胃肠道可能通过上述机制在OH的早期病理进程中发挥核心调控作用,甚至被视为潜在干预靶点。从能量代谢调控与血压稳态失衡的双重视角,系统综述了胃肠道在OH中的病理生理学作用,以期为高血压的治疗提供参考。
研究旨在提升白斑狗鱼对极端高温的适应能力和满足向南部温暖地区养殖发展的需求,进一步发掘与其耐高温性状显著关联的基因位点和候选基因。首先基于前期对热敏感与耐高温群体的简化基因组测序数据,利用混合线性模型(mixed-linear model, MLM)进行全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)筛选出与耐高温性状显著关联的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)位点;继而采用转录组测序技术对4组不同热处理幼鱼的脑组织进行基因差异表达分析;随后联合GWAS和转录组分析筛选出候选基因和SNP位点;最后利用Sanger测序技术,以耐高温组和参考组为材料,对显著关联的SNP位点加以验证。结果显示,GWAS分析获得了471个与耐高温性状显著关联的SNP位点。GO和KEGG分析显示,DEGs显著富集于内质网应激和免疫系统相关通路。GSEA分析显示,热胁迫84 h后先天免疫反应被激活,并且与NAD(+)ADP-核糖基转移酶活性相关的基因被诱导。先天免疫反应启动和调控相关基因的PPI分析显示,parp14、parp9、stat1和stat3是核心基因,同时也是互作基因。热应激反应中parp14可能通过调控stat1、stat3等下游效应基因来发挥保护细胞的作用。GWAS获得的SNP位点中,有2个SNP位点位于parp14基因的第三外显子。验证结果显示,parp14基因第三外显子中的2个SNP位点与耐高温性状显著相关,且为完全连锁不平衡,其中位点rsc.646T>C为错义突变,位点rsc.777G>A为同义突变。研究筛选出与白斑狗鱼耐高温相关的候选基因及与耐高温性状显著关联的2个SNP位点,可为白斑狗鱼耐高温性状的遗传机制和分子标记辅助育种提供理论依据。
为探讨呋虫胺(dinotefuran,DIN)对斑马鱼早期发育阶段的免疫毒性及作用机制,以斑马鱼幼鱼为研究对象,在不同浓度的DIN(2、200和2 000 μg?L-1)中暴露5 d,检测氧化应激、免疫细胞、免疫相关参数及免疫相关通路中基因转录水平4个方面的变化。结果表明,DIN可显著减少中性粒细胞、巨噬细胞、胸腺T细胞的数量(P<0.01),降低溶菌酶(lysozyme,LYS)、IgM和补体C3等免疫因子的含量(P<0.01),提高白细胞介素1β(interleukin 1β,IL-1β)、IL-6、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)等炎症因子的含量(P<0.01);可剂量依赖性的增加幼鱼体内的活性氧水平(P<0.01),抑制过氧化氢酶(catalase,CAT)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathion peroxidase,GSH-Px)等抗氧化酶活性(P<0.01)。同时,DIN暴露改变了TLR4/NF-κB、JAK-STAT和Nrf2-Keap1信号通路中关键基因的转录水平。研究表明,DIN暴露可致斑马鱼幼鱼免疫毒性,且TLR4/NF-κB、JAK-STAT和Nrf2-Keap1通路在其中发挥重要作用。
作物种植是食品供应链中的重要环节,对该环节设立恰当的法律监管和风险防控体系是实现生物育种作物产业化的先决条件。通过对种植者的实地调研、逻辑回归和相关性分析,发现所在地、耕地面积、文化水平、家庭年收入、上网情况、新品种种植态度等种植者基础特征对生物育种产业化支持态度有显著影响;种植者对生物育种产业化的认知和风险管理能力较低。基于种植者接纳程度和推广生物育种产业化的高效性,识别生物育种产业化种植实际中在经济效益、田间管理、收获储藏、舆论方面存在的风险,并按照责任主体和风险解决预案提出风险管理建议。
转基因耐除草剂大豆LP012-1转化体由我国企业自主研发,具有广阔的生物育种产业化应用前景。通过建立LP012-1转化体的定性检测方法,可为标识管理和安全监管提供有力支撑。基于此,从优化DNA提取方法、设计转化体特异性引物并优化引物浓度和退火温度、验证方法特异性、测试检出限以及其稳健性等方面构建LP012-1转化体的普通PCR定性检测方法。研究建立了灵敏度高、特异性好的LP012-1转化体检测方法,填补了该转化体定性检测方法的空白,可为后期的规范管理和推广应用提供支持。
随着转基因植物及其产品的种类和数量日益增多,对核酸检测技术的精确度要求也越来越高。基于Web of Science的Science Citation Index(SCI)核心数据库,从文献计量学的角度,对转基因核酸检测技术的主要研究方向、研究趋势、科研实力分布以及中国在该领域的科研水平进行了全面的统计分析。分析结果显示,截至2023年初,与核酸检测技术相关的SCI论文总数已达到2 550篇,我国在该领域的全球发文量位列首位。全球超过90个国家/地区和约2 400家机构参与了转基因核酸检测技术的研究工作。发文量排名前20位的机构中,其中有7家机构来自于中国。涉及转基因核酸检测技术的30篇高质量期刊论文中,有14篇来自于中国,这一结果表明我国相关研究已呈现出高质量发展态势。同时,针对目前主要的8种核酸检测技术,从论文发表趋势、发文量及发文机构等多个维度对不同转基因核酸检测技术现状进行总结并分析上述技术的研究态势差异,旨在确保科研资源的高效利用,并为监管机构的战略决策和研究方向提供数据支持。
为探究陆地棉萌发期形态指标与抗旱性之间的关联,并筛选抗旱能力突出的优质种质资源,采用聚乙二醇-6000(polyethylene glycol-6000,PEG-6000)高渗溶液模拟干旱胁迫,以蒸馏水为对照,对石河子垦区34份棉花品种(系)进行系统的抗旱性评估。结果表明,3种评价方法(培养皿滤纸发芽法抗旱性评价、发芽盒沙培法抗旱性评价、烧杯双浓度滤纸法抗旱性评价)均能有效鉴定棉花萌发期的抗旱性。基于隶属函数的综合评价,确定相对发芽势、相对发芽率及相对萌发指数为快速评估抗旱性的关键指标,抗旱性强的材料占44.1%(15份)。依据萌发期抗旱行业标准,抗旱性极强材料占32.4%(11份)。基于双浓度PEG-6000评价方法,抗旱性1级材料占11.8%(4份)。3种方法均一致鉴定出抗旱性极强的材料4份,分别为新陆早79、新陆早84、H16和新早棉107。综合考虑方法的普适性及操作便捷性,推荐使用双浓度PEG-6000评价方法作为陆地棉抗旱性鉴定的首选方案。
棉花遗传转化过程中因受基因型限制、转化周期长等诸多因素制约,导致转化效率较低。以陆地棉TM-1的胚尖作为受体实验材料,利用GhTCP4基因编辑载体,通过农杆菌介导法对其进行侵染,对转化植株恢复培养基中添加的外源激素6-芐氨基嘌呤(6-benzylaminopurine, 6-BA)与萘乙酸(naphthalene acetic acid, NAA)的浓度进行探究,最终确定恢复培养基中不添加外源激素。在此基础上分别采用超声波、真空渗透法、真空渗透法和超声波相结合的辅助方式,研究辅助手段对棉花胚尖遗传转化效率的影响。结果发现超声频率40 kHz,额定功率300 W处理15 min时转化效率最高,可达到26.86%。研究旨在为建立高效棉花胚尖转化体系提供思路,为其他功能基因研究和遗传转化奠定基础。
为探明不同薄荷品种精油含量及成分特征,对收集到的25个薄荷品种资源进行分析研究。利用水蒸气蒸馏法提取薄荷精油,并通过气相色谱-质谱联用法(gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS)对提取的精油成分进行分析,比较不同薄荷品种中的有效化学成分含量及组织特征。结果表明,24个薄荷品种的含油量介于0.03%~1.52%,其中,金薄荷的含油量最高,为1.52%;在22个精油中共鉴定出挥发性成分53种,其中醇类和萜烯类物质在所有鉴定品种中均有检出;在53种挥发性成分中醇类物质含量最高,为薄荷醇(金薄荷达到76.45%),酯类物质含量次之,主要成分乙酸芳樟酯(日本薄荷,48.66%);萜烯类化合物中的β-石竹烯、大香叶烯D、柠檬烯、1,8-桉叶素在21个薄荷品种中均有检出。精油中的有效化学成分在不同薄荷资源间存在差异性,精油成分特征之间的差异与品种亲缘关系的远近无关。精油含量高、品质好的品种为金薄荷。通过明确薄荷的精油成分特征,为薄荷精油的利用提供了科学依据。
为了探究冠突曲霉菌(Aspergillus cristatum)发酵枸杞叶过程中,枸杞叶的活性成分变化及其对体外抗氧化活性的影响,采集福建漳州(FZ)、广东清远(GQ)、江苏南通(JN)3个产地的枸杞叶(GY),按照红茶工艺,经过萎凋、揉捻、自然发酵制成枸杞叶红茶(GC),接种冠突曲霉菌发酵2 d,获得冠突曲霉菌发酵的枸杞叶(GCF)。结果发现,与枸杞叶相比,冠突曲霉菌发酵枸杞叶红茶可以改善枸杞叶的口感,去除青草味;茶汤颜色加深,由橙黄色变为橙红色;多酚、类胡萝卜素含量无显著变化;黄酮含量显著降低,其中JNGCF黄酮含量降低幅度最小,下降了43.44%;与各组GY相比,FZGCF、GQGCF、JNGCF的蛋白质、总多糖和总游离氨基酸含量均显著升高。其中,蛋白质分别升高了50.70%、49.07%、55.34%;总多糖分别升高了98.93%、113.15%、100.42%;总游离氨基酸分别升高了75.90%、82.38%、68.84%。体外抗氧化活性实验中,FZGCF的DPPH自由基清除率显著降低,GQGCF、JNGCF与各自GY组无显著差异,且FZGCF、GQGCF、JNGCF的还原力均显著下降。结果表明,冠突曲霉菌发酵枸杞叶能改善口感,增加茶汤红度,能较大程度保留枸杞叶原有的抗氧化活性物质多酚和类胡萝卜素,并且增加营养物质如蛋白质、多糖和氨基酸的含量。以上结果为枸杞叶功能性产品开发提供了一定理论基础,填补了枸杞叶红茶产品的空白,降低了枸杞副产物枸杞叶的资源废弃率。
环孢菌素A(cyclosporin A,CsA)作为一种兼具免疫抑制、抗菌、抗炎等多种生物活性的次级代谢产物,在临床治疗和生物医药领域具有重要的应用价值。为了进一步提升CsA的发酵含量,以单因素试验为基础,采用Plackett-Burman设计、中心组合(central composite,CCD)设计及响应面分析法(response surface analysis,RSM)获取最优发酵条件。结果表明,玉米浆粉、硫酸铵、葡萄糖的含量及发酵时间对CsA的生物合成具有显著影响,最终确定适配的培养基组成为8.0%麦芽糊精、6.88%玉米浆粉、0.15%酵母浸粉、0.18%硫酸铵、0.61%葡萄糖和0.1% PEG200,最适的发酵温度和时间为24 ℃,和10.8 d。经发酵工艺优化后,CsA的发酵含量达11.76 mg·mL-1,较初始条件提高了47.95%。研究结果可为该菌株的工艺放大提供重要的理论依据和技术参数。
Otx2与Wnt通路都参与神经系统的发育过程,H3K27me3富集状态的改变也会影响神经系统的发育。为探究Otx2是否可以通过改变组蛋白H3K27me3状态调控Wnt通路,采用CRISPR/Cas9系统构建稳定敲除Otx2基因的C17.2小鼠神经干细胞株,利用ChIP-Seq技术分析H3K27me3修饰特异性结合的DNA片段,通过qPCR技术检测Otx2基因敲除后Wnt基因的表达改变。经GO富集分析与KEGG富集分析结果显示,Otx2敲除组与对照组的ChIP-Seq差异富集峰所对应的差异基因主要集中于神经系统发育与功能相关的通路。Wnt通路中的Wnt5a、Wnt2、Wnt16基因位点发生H3K27me3富集情况改变。qPCR结果显示,相比于对照组,Otx2基因敲除组的Wnt5a、Wnt2、Wnt5b基因的表达量下降。结果表明,Otx2基因通过调节组蛋白H3K27me3的富集位点影响Wnt通路,可为神经系统发育异常相关研究提供理论参考。
研究旨在探讨沉默信号调节因子1( sirtuin 1,SIRT1)介导的高迁移率族蛋白B1(high mobility group box 1,HMGB1)去乙酰化在慢性鼻窦炎伴鼻息肉(chronic rhinosinusitis with nasal polyps,CRSwNP)中的作用及机制。采用脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)诱导人原代鼻粘膜上皮细胞( human primary nasal epithelial cells,HNEpC)构建CRSwNP细胞模型,检测LPS对细胞活力、CRSwNP相关蛋白表达(NLRP3、Caspase-1、TSLP)、SIRT1表达、HMGB1乙酰化水平及转位、炎症因子mRNA水平以及细胞焦亡的影响。进一步构建SIRT1过表达模型,给予细胞外源乳酸处理,检测SIRT1及乳酸在LPS介导的细胞焦亡中的作用。结果发现,与对照组相比,30 μg·mL-1 LPS对HNEpC细胞活力无损伤,且显著增加NLRP3、Caspase-1、TSLP蛋白表达以及炎症因子mRNA水平;同时显著下调SIRT1表达,提高HMGB1乙酰化水平及转位,诱导细胞焦亡及乳酸产生。与LPS处理组相比,SIRT1过表达组细胞HMGB1乙酰化及转位下降,炎症因子释放减少,细胞焦亡被抑制,上清乳酸含量显著减少;外源性乳酸显著下调细胞SIRT1蛋白表达,促进HMGB1乙酰化及转位,促进炎症因子及乳酸释放。综上,SIRT1能够减轻LPS诱导的HNEpC中HMGB1的乙酰化和转位,进而改善细胞焦亡,减少细胞炎症。
为了评估内蒙古自治区呼和浩特汉族群体38个Y染色体短串联重复序列(Y-chromosomal short tandem repeat, Y-STR)的遗传多态性,探索其法医学应用价值及与国内其他群体的遗传关系,应用38个Y染色体遗传标记构成的复合扩增系统对随机选取的呼和浩特市272个无关汉族男性个体样本进行扩增,统计38个Y-STR基因座的等位基因频率和法医遗传学参数;基于Y染色体短串联重复序列单倍型数据库(Y-chromosomal short tandem repeat haplotype reference database, YHRD)纳入的国内各群体单倍型数据计算群体间的遗传距离(pairwise genetic distance, Rst),并在此基础上进行多维尺度分析(multidimensional scaling, MDS)。38个Y-STR基因座共检出333个等位基因,基因多样性值(gene diversity, GD)为0.043 4~0.967 5。共检出269种单倍型,其中3种单倍型出现2次。单倍型多样性(haplotype diversity, HD)和单倍型识别率(discrimination power, DC)分别为0.999 9和0.989 0。群体比较结果显示,呼和浩特汉族与陕西汉族等同一种族或地理位置毗邻的群体的遗传距离较小,即遗传关系较近,反之则遗传关系较远。研究选取的包含38个Y-STR基因座的复合检测体系具有较高的遗传多态性,适合呼和浩特汉族群体的法医学分析和群体遗传学研究。