基因性雄不育在杂交种生产上的应用进展

基因性雄不育(genic male sterility)在植物育种上的应用已有许多研究和讨论,它的贡献在于提供了大量生产杂交种的遗传去雄方法。其应用的领域主要包括杂交种的生产及种间和种内杂交、回交过程中将遗传变异引入作物品种中两个方面。现在已有人提出了许多利用基因性雄不育进行杂交育种的方法,本文旨在对目前基因性雄不育在杂种生产上的应用进展进行综述。

UV、O3及UV/O3削减耐药菌和抗性基因性能

从某污水处理厂二级出水分离出粪肠球菌、短芽孢杆菌、假单胞杆菌和大肠杆菌4种耐药菌,通过菌落计数法、qPCR评价UV、O3及UV/O3对耐药菌和抗性基因的削减效果.研究表明,3种方式对耐药菌均有较好的削减效果,其中革兰氏阳性菌灭活效果比阴性菌差;对抗性基因的削减受消毒方式和抗性基因的种类影响较大,结果表明短芽孢杆菌在耐药菌和抗性基因削减过程中表现出较强的抗逆性.结合复活实验和扫描电镜发现,UV消毒72h后耐药菌的光复活率为6.93%~11.58%;O3因破坏了细胞结构未出现光复活现象,这一过程中胞内抗性基因可能释放到环境中;UV/O3对耐药菌造成的损伤同样具有不可逆性.

胰腺囊性纤维化和胰腺炎患者基因性和表型的关系

胰腺囊性纤维化(CF)是白种人群最常见的致命性隐性常染色体疾病,以慢性化脓性肺病和胰腺功能不全引起的消化不良为主要症状。70％的CF患者有编码囊性纤维化转膜转导调节蛋白(CFTR)基因的突变。有些CF患者可并发胰腺炎,但其流行病学。

德美发现遗传性眼部疾病的基因性病因

德国雷根斯堡大学近日发表公报说,其研究者与美国同行发现了导致色素性视网膜炎等遗传性眼部疾病的基因性病因。该成果有助于改善遗传性眼部疾病的治疗方法。

小麦新品系赤霉病抗性鉴定及基因效应分析

为创制黄淮麦区小麦新品系、提高小麦抗赤霉病育种效率,2022年在小麦扬花期利用喷洒孢子液的方法对81份抗赤霉病高代品系和4份对照品种在濉溪柳湖试验基地开展了赤霉病抗性鉴定,并利用与4个抗赤霉病主效基因Fhb1、Fhb2、Fhb4和Fhb5紧密连锁的6个标记对供试小麦材料进行了基因型检测。结果表明,供试81份材料的赤霉病抗性整体较好,平均病小穗率为27.95%,其中13份自育品系平均病小穗率低于扬麦20;携带单个或多个赤霉病抗性基因的品系共有60份,Fhb1、Fhb2、Fhb4、Fhb5检出频率分别为64.20%、12.35%、20.99%、34.57%;携带单个抗病基因Fhb1、Fhb4、Fhb5的小麦品系分别为18份、3份、2份;有45.68%品系同时携带2~3个赤霉病抗性基因。携带抗性基因的品系平均病小穗率低于不含抗性基因的品系;聚合多个抗赤霉病基因可以有效提高小麦品种的抗赤霉病水平。

畜禽粪肥中抗生素残留对土壤微生物及抗性基因的影响分析研究进展

简述了施用集约化养殖的畜禽粪肥对农田土壤造成不利影响的抗生素残留水平和种类,并结合抗生素检测方法的发展对国内外农田土壤抗生素残留现状进行分析。探究了抗生素对土壤微生物菌群的影响,揭示了抗生素抗性基因(ARGs)对农田土壤的潜在风险。最后展望了未来应深入了解土壤微生物和ARGs之间的作用机理,从而为管控抗生素的负面环境影响提供科技支撑。

自抗性基因导向的活性天然产物挖掘

天然产物是医药与农药的重要来源。基因组测序和生物信息学分析技术的飞速发展,揭示了大量功能未知的天然产物生物合成基因簇,利用生物信息学工具,从这些庞大的基因簇数据中挖掘活性天然产物已经成为发现新型天然药物的重要途径。天然产物的生产者们利用自抗性基因所表达的自抗性酶来保护自身,这种自抗性酶是体内一些初级代谢途径中管家酶的变体,不但对于活性天然产物具有较好的耐受性,还可以在生产活性天然产物的同时确保宿主体内代谢的正常进行。因而,自抗性基因指导的天然产物研究有效地将活性导向和基因组导向的天然产物发掘策略桥连起来,为精准发掘具有目标活性的新型天然产物提供了有效策略。本文对利用自抗性基因作为探针进行天然产物发掘的代表性研究工作进行了整理和总结,并对研究趋势进行了展望,主要包括:①对于活性已知的天然产物,利用其自抗性基因来定位生物合成基因簇的研究;②以天然产物生物合成基因簇中的自抗性基因为线索,预测产物的作用靶点的研究;③利用天然产物自抗性机制,将具有已知作用机制的活性分子进行快速排重的研究;④利用自抗性基因与天然产物及其活性的内在联系,以目标靶点导向的活性天然产物基因组挖掘;⑤自抗性基因导向的基因组数据挖掘工具的发展情况。

水稻优良三系不育系福农A多抗性基因分析及表达特性研究

【目的】分析福农A中的抗病虫基因,为该不育系更好地应用于育种生产提供理论依据。【方法】以福农A及亲本福稻B、华航丝苗为材料,利用抗稻瘟病基因分子标记检测各材料中抗稻瘟病基因情况,并应用高密度芯片检测抗白叶枯病、抗病毒及抗褐飞虱基因情况。PCR扩增获得福农A及亲本福稻B、华航丝苗中的抗稻瘟病基因,进行序列比对分析。植株培养至三叶一心期,喷雾接稻瘟病菌并取样,采用SYBR Green I荧光定量PCR(qRTPCR)分析抗稻瘟病基因的表达模式。【结果】福农A及亲本福稻B、华航丝苗中均含有稻瘟病抗性基因Pib、Pia、Pid3和Pid2,但均不含Pi9、Pi54、Pigm、Pit、Pi2;另外,福农A和华航丝苗中含有Pi5,而福稻B中含有Pita和Pi37。福农A及亲本福稻B和华航丝苗中均含有抗白叶枯病基因Xa21和抗黄色斑驳病毒病基因Rymv1;福农A及华航丝苗中含持久性抗水稻条叶枯病毒基因STV11;但它们中均不含抗褐飞虱基因Bph14、Bph15、Bph18、Bph26、Bph6、Bph9。扩增获得的Pi5、Pia、Pib、Pid3、Pid2基因序列长分别为5672、2597、5532、2865、3847 bp;福农A与亲本华航丝苗中的Pi5基因序列完全一致;福农A和亲本华航丝苗、福稻B中的Pia、Pib基因序列均完全一致;福农A和华航丝苗中的Pid3和Pid2基因序列完全一致,而它们与福稻B的序列分别有2个和5个碱基差异。在福农A中,抗稻瘟病基因Pi5和Pib的表达明显受稻瘟病菌的诱导,接菌72 h时表达量最高;Pia和Pid3的表达随接菌时间的延长而逐渐升高,接菌96 h时表达量最高;Pid2的表达先升高后降低,且在接菌24 h时表达量最高。【结论】水稻三系不育系福农A中含有稻瘟病抗性基因Pi5、Pib、Pia、Pid3和Pid2,抗白叶枯病基因Xa21、抗黄色斑驳病毒病基因Rymv1及持久性抗水稻条叶枯病毒基因STV11。因此,该不育系有望应用于多抗基因的聚合育种研究。

中国河口沉积物抗生素及抗性基因地理格局和驱动机制

河口是抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的重要汇集区域,但对于河口环境中ARGs的地理格局和主要驱动因素了解不足.为此,本研究通过高通量定量聚合酶链反应(high-throughput quantitative polymerase chain reaction,HT-qPCR)技术研究了中国16个典型河口在干湿季节的ARGs赋存特征,并结合统计分析揭示了多种因素对ARGs的影响.结果表明,干季ARGs丰度高于湿季,且ARGs丰度随纬度升高呈增加趋势.人类活动、可移动基因元件、肠道微生物、抗生素浓度、理化性质和气候变量对ARGs的赋存有显著影响.其中,气候变量和人类活动对ARGs影响最显著.影响ARGs的最重要气候变量是温度,温度升高使得ARGs丰度降低.研究证实,人类活动和气候因素共同驱动了河口ARGs的丰度变化,可为未来气候变化和社会经济发展背景下ARGs的控制政策提供依据.

商品灭菌乳中常见抗生素抗性基因的筛查与定性分析

探究了市售常见商品灭菌乳中四环素类、氨基糖苷类、β-内酰胺类等抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)的分布与带染特征。以12种市售常见商品灭菌乳为研究对象,用CTAB法提取预处理后样品中的总DNA;超微量分光光度计测量DNA纯度与浓度;PCR扩增ARGs;PCR产物测序后提交GenBank进行序列比对,分析ARGs的种类;使用SPSS软件对ARGs检出率、样品品牌、包装类型、产品类型等进行相关性分析。结果显示,灭菌乳中可同时检出多种ARGs,检出率较高的基因分别为(str B(93.75%)、aad B (92.71%)、sul1(85.42%)、bla_(TEM)82.29%)和tet C(58.33%),未在35种ARGs中检出bla_(VEB)、bla_(PER)、bla_(DHA)、bla_(CMY2)和bla_(GIM)。商品灭菌乳的品牌、包装、产地和保质期与aad A、aad B、str A、str B等抗性基因检出率显著相关。市售商品灭菌乳中存在多种ARGs,且不同种类样品间存在差异,值得从食品安全角度深入研究。

饮水系统中抗生素抗性基因赋存特征及健康风险评估

近几年抗生素抗性基因(ARGs)作为一种新型污染物在世界各地的水体、土壤中被频繁检出,其在环境中大量扩散和增殖十分容易导致微生物获得抗生素抗性,对人体健康产生潜在威胁。结合国内外文献报道数据,介绍了ARGs在城市饮水系统中污染现状,描述了其赋存特征,发现在国内外城市饮水系统中ARGs的数量不容小觑,数量最高可达1.38×105 copies·ml-1。其次对城市饮水系统中常用工艺对ARGs的赋存与传播影响因素进行了总结,发现城市常用水处理工艺对ARGs的灭杀效果差,甚至对其富集和繁殖往往起着促进作用;在不同的环境影响因素中,微生物群落结构是影响ARGs的主要驱动力,其次是重金属。最后提出ARGs对人体可能造成的健康威胁以及现有健康风险评估方法的局限性,并对未来ARGs的研究进行了展望。

规模化猪场废水中主要抗生素、抗生素抗性基因检测和细菌群落分析

为了探究浙江省嘉兴市规模化猪场废水处理设施对抗生素、抗生素抗性基因(ARGs)的降解效果和对细菌群落的影响。本试验对嘉兴市10家规模化猪场废水处理前后,磺胺类和四环素类抗生素及其主要ARGs含量进行了检测,并探究了废水处理前后细菌群落变化情况。结果显示,嘉兴市规模化猪场废水处理工艺可以有效降低磺胺类和四环素类抗生素含量以及ARGs绝对含量,但无法有效降低ARGs相对丰度;上流式厌氧污泥床(UASB)+序批式活性污泥(SBR)工艺处理抗生素残留效果最佳,但无法有效降低所有ARGs相对丰度,而UASB+A^(2)/O生化处理工艺和膜生物反应器(MBR)工艺对降低ARGs污染有一定效果;变形菌门、放线菌门、厚壁菌门和拟杆菌门是嘉兴市规模化猪场废水原水样品中优势菌群,变形菌门在出水样品中占绝对优势。本试验结果可以为嘉兴市全面评估规模化猪场养殖生态环境质量提供数据支持,并为降低嘉兴市规模化猪场废水中抗生素和抗生素抗性基因污染提供技术参考。

Nano-Fe_(3)O_(4)强化牛粪厌氧发酵及抗性基因削减

为提高牛粪高浓度厌氧发酵产气性能,考察了不同浓度纳米四氧化三铁(Nano-Fe_(3)O_(4))对底物水解及产气效率的强化效果,探究其对发酵系统中微生物群落结构变化以及抗生素抗性基因(ARGs)归趋的影响.结果表明,添加500mg/L的Nano-Fe_(3)O_(4)可以提高牛粪高浓度厌氧发酵底物水解程度,增强系统稳定性,提高沼气产量12.36%.与对照相比,发酵系统中水解产酸菌厚壁菌门(Firmicutes)、纤维杆菌门(Fibrobacteres)的丰度分别显著增加了37.39%和75.86%.属水平上尤其是梭菌属(Clostridium)和瘤胃球菌(Ruminofilibacter)丰度是原来的3.50倍和8.69倍.产甲烷菌中甲烷八叠球菌(Methanosarcina)占主导地位,其丰度达2.55%,比对照显著增加27.50%.此外,潜在致病菌密螺旋体属(Treponema)和不动杆菌属(Acinetobacter)的丰度分别显著降低72.14%和93.69%;ARGs中四环素类(tetA、tetG、tetH、tetJ)、氨基糖苷类(aph(3)、aph(6))削减率达100%.磺胺酰胺类(sul1、sul2)平均削减率达74.41%~96.55%.研究表明添加适量的Nano-Fe_(3)O_(4)对稳定发酵系统、提高微生物活性、增加沼气产量、抗性基因削减等方面有多重促进作用,研究结果可为畜禽粪污沼气工程中Nano-Fe_(3)O_(4)等导电性外源调控添加剂的使用提供参考.

高温强化牛粪高浓度厌氧发酵协同抗生素抗性基因削减

为提高畜禽粪便厌氧发酵(anaerobic digestion, AD)效率并促进其在高有机负荷条件下稳定运行,探究厌氧发酵过程中抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)的消长机制。通过序批式试验研究了中温35℃和高温55℃对牛粪高浓度(12%TS)厌氧发酵产气性能、功能微生物群落及ARGs消长的影响,挖掘不同因子与ARGs的相互关系;实验证明:牛粪高固浓度发酵系统在高温55℃条件下具有更好的产气性能,甲烷产量提高17.27%。中温发酵过程VFAs的组分主要为乙酸和丙酸,二者约占VFAs的55.58%,其中丙酸积累量高,转化慢,系统出现短暂酸化状态。而高温发酵体系的稳定性及抗酸能力更强,高温改变了发酵过程中的优势细菌属,增加了Acetivibrio、Petrimonas、Methanothermobacter等微生物的丰度从而增加产气量,维持了产酸菌和产甲烷菌的动态平衡。相比中温(35℃),高温(55℃)发酵更能促进ARGs(尤其是aph(6)-Id、aph(3″)-Ib和sul1)相对丰度的削减。提高温度可显著提高厌氧发酵体系的产气性能,增加稳定性;微生物群落变化是ARGs消长的主要驱动因子。该研究结果可为畜禽养殖粪污厌氧发酵的工艺优化提供参考。

海水曝气对海洋微生物群落和抗生素抗性基因的影响

占地球表面71%的海洋蕴含丰富且独特的微生物资源。为维持海产品的鲜活,人们常采用循环暂养技术,通过曝气装置增加水体含氧量。本研究运用宏基因组技术,分析氧含量变化对海洋微生物群落结构、功能组成及抗生素抗性基因的影响。研究发现,高氧海水中的以α-变形菌纲为主的微生物群落多样性较高,而微生物群落功能多样性则随着氧浓度升高而降低。海洋微生物中多种抗生素抗性基因与毒力因子基因丰度下降。这表明海水中氧含量的上升可以减少微生物的抗药性和致病潜能,从而降低其对人类健康的潜在风险。

农家豌豆品种白粉病抗性基因分子标记筛查

为了获得农家豌豆抗白粉病品种,利用分子标记技术,对29份农家豌豆品种白粉病的4个抗性基因连锁的7个标记做了筛查,并对其抗性进行预测。结果表明,经PCR扩增,与豌豆白粉病抗性基因连锁的7个分子标记获得了650,1600,1400,637,880,1200和874 bp的目的条带;7个标记的分布频率均较高,在65%~90%之间,但分布频率不一;29份供试豌豆材料,只有清水河山豌豆不含豌豆白粉病抗性基因连锁标记,其余28个品种均检测到含1~7个标记,其中,和林灰绿野豌豆和张掖民乐箭筈豌豆检测到仅含抗病基因er1;和林粉红野豌豆只含抗病基因Er3;丰镇三棱豌豆只含抗病基因er2、Er3;凉城三棱豌豆同时含3个抗病基因er1、er2、Er3,而不含感病基因Er1;其余的23份材料,均是既含抗病基因er1、er2、Er3,也含感病基因Er1。不同产地来源的豌豆品种所含的分子标记具有一定的地域性,各品种所含分子标记有一定区别;不同产地来源的同名品种的抗性分子标记具多样性,相同地区来源的同名品种其抗性标记均相同。

畜牧业抗生素抗性基因的分布与传播研究进展

随着居民生活水平提高,人们对肉、蛋、奶的需求量增加,促使畜牧业迅速发展。由于抗生素在提高动物机能、预防疾病方面具有重要作用而被大量生产使用,在全球抗生素滥用的大背景下,畜禽已成为抗生素及抗性基因的一个重要储存库,亟需全面了解畜牧业中抗生素及抗性基因的分布与传播,以便于为抗生素在畜牧业中的科学使用和合理控制提供参考依据。文章综述了畜牧业抗生素的使用现状,总结了抗生素抗性基因污染对畜禽、人类健康和野生动物的影响,并强调未来应关注畜禽粪便的二次污染在周围环境以及畜牧业抗生素抗性基因在野生动物栖息地的扩散机制研究,以期为今后畜牧业的健康发展、抗生素的科学控制以及抗生素抗性基因的相关研究提供参考。

东洞庭湖表层沉积物中抗生素及抗性基因的时空分异特征

为研究东洞庭湖抗生素及抗性基因(Antibiotic Resistance Genes,ARGs)的时空分异特征,采集了东洞庭湖流域丰水期和枯水期的沉积物样品,使用超高效液相色谱-串联质谱法和实时荧光定量PCR技术研究了4类12种抗生素和8种相应抗性基因。结果表明:沉积物中抗生素浓度水平处于ng·g^(-1)级别,枯水期4类12种抗生素的检出率和浓度水平均高于丰水期。丰水期沉积物浓度范围为ND(未检出)~176.94 ng·g^(-1),平均浓度为9.75 ng·g^(-1);枯水期浓度范围为ND~101.34 ng·g^(-1),平均浓度为10.88 ng·g^(-1);磺胺类和喹诺酮类抗生素是东洞庭湖主要的抗生素。丰水期沉积物样品中共检出8种ARGs,绝对丰度范围在ND~1.03×10^(7)copies·g^(-1);枯水期绝对丰度范围为9.93×10^(2)~6.32×10^(9)copies·g^(-1)。从空间上看,下游ARGs总丰度高于上游。沉积物中抗生素与ARGs具有一定的相关性,并且在枯水期表现出更好的正相关性。研究表明,东洞庭湖表层沉积物中抗生素及抗性基因的浓度随时间和空间的变化有较明显的差异,在枯水期和靠近水产养殖的区域污染水平更高。

新兴污染物对抗生素抗性基因水平转移的影响

抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)引起的抗生素耐药性问题被列为新兴环境污染问题,对生态环境和人类健康构成严重威胁。当前备受关注的环境新兴污染物(如内分泌干扰物、重金属、微塑料、纳米塑料等)都可以通过水平基因转移单独或协同促进ARGs在环境中的传播、转移和扩散。新兴污染物如何影响ARGs的水平转移过程已成为备受关注的研究热点。本文全面综述了ARGs的来源及水平基因转移的3种经典方式(接合、自然转化和转导),总结了新兴污染物影响ARGs水平转移的规律及潜在机制,以充分认识ARGs在生态系统中的传播动态与最终命运,有助于全面了解新兴污染物在ARGs传播中的作用。最后提出了目前ARGs水平转移的阻断措施和研究的局限性,并为未来研究提出了相关建议,以便制定有效策略防控并阻断ARGs在环境中的传播过程。

江苏太湖地区粳稻稻瘟病抗性基因(Pi2、Pita、Pib)的分布及抗病效应

为分析稻瘟病抗性基因Pi2、Pita、Pib在江苏太湖地区粳稻稻瘟病抗性育种中的作用,利用五引物扩增受阻突变体系(PARMS)检测技术,检测水稻稻瘟病抗性基因Pi2、Pita、Pib在江苏太湖地区农业科学研究所筛选培育的799份高世代稳定试验材料中的分布情况,并结合穗颈瘟人工接种鉴定结果分析基因型与抗性的关系。结果表明,在799份供试水稻品种中,以抗性基因Pib的分布频率最高,抗性基因Pita的分布频率也相对较高,抗性基因Pi2分布频率较低,多数材料携带2个抗性基因;在抗性基因组合中,Pita+Pib组合检出率较高,为44.81%(358/799)。田间抗病性鉴定结果表明,当供试材料中只存在单一抗病基因时,中抗级别以上材料占比为33.60%(86/256),当供试材料中存在复合基因型时,中抗级别以上材料占比为61.02%(299/490),表明抗性基因共存可以有效增强植株对稻瘟病的抗性。本研究结果为江苏太湖地区粳稻稻瘟病抗性基因聚合育种的选择提供了理论支持。