蓝标型核不育小麦花药转录物组学及花色素苷合成相关基因的表达分析

为了揭示蓝标型小麦核雄性不育的分子机制,更好地利用隐性核不育小麦杂种优势,本研究以蓝标型白粒小麦WS(不育)和浅蓝粒小麦WF(育性正常)植株花药为试验材料,利用转录物组学技术对两者差异表达基因进行了分析,并对其中涉及花色素苷合成相关基因进行了验证。结果表明:WF与WS相比,共检测到2352个差异表达基因,这些基因经GO功能注释分为3大类43个小类,主要涉及生物合成、苯丙烷代谢、L-苯丙氨酸分解代谢、膜组成部分、质膜、细胞质、ATP结合和蛋白质丝氨酸/苏氨酸激酶活性等。KEGG通路分析结果显示,苯丙烷类生物合成通路富集基因最多,有159个,其次是苯丙氨酸代谢通路,包含136个显著差异表达基因,其他还涉及多种氨基酸代谢、嘌呤代谢、嘧啶代谢及糖代谢通路;与花青素代谢直接相关的通路中,多个控制关键酶结构基因存在差异表达,且大多数在WF中上调表达,只有黄烷酮3-羟化酶基因(flavanone 3-hydroxylase,F3H)和无色花青素双加氧酶基因(anthocyanin dioxygenase,ANS)下调表达;实时荧光定量分析显示,10个与花青素代谢相关基因实际表达情况和转录物组测序数据中基因表达情况具有相同的上下调趋势;差异基因序列同源性分析显示,筛选出的2个转录因子(DN48762c2g1、DN25944c0g1)与玉米、水稻及拟南芥花色素苷合成调控转录因子聚为同一簇,可能是蓝标型小麦浅蓝粒植株蓝色糊粉层性状的候选基因。并且荧光定量分析表明,DN48762c2g1和DN25944c0g1在WF中的表达量要明显高于WS。综上认为,花青素的生物合成途径相关基因不仅与籽粒蓝色性状有关,而且可能参与了蓝标型核不育系的花药败育。

空间转录物组学技术进展及其在神经科学领域中的应用

空间转录物组学是在单细胞RNA测序技术基础上实现细胞空间位置信息测定的组学技术。该技术克服了单细胞转录物组学在单细胞分离建库过程中丢失细胞在组织中空间信息的问题,可同时提供研究对象的转录物组数据信息和在组织中的空间位置信息。空间转录物组学技术对研究细胞谱系的发生过程、细胞间的调控机制和相互作用等具有重要作用,是组学技术研究的重要发展方向和热点。近年来,空间转录物组学技术发展迅速,新的检测方法不断产生,检测灵敏度、分辨率和检测通量等技术指标不断提升。本文根据获取空间信息的原理不同,将较为常用的空间转录物组学技术进行了分类,总结了各类方法的检测原理、代表性技术手段及其相应的技术指标。随后,从脑细胞类型区分与细胞层图谱构建、神经系统相关疾病特征分析与标志物研究两个方面举例论述了空间转录物组学技术在神经科学中的应用。最后,对空间转录物组学技术目前存在的问题进行了总结,并对其未来的发展方向进行了展望。

转录物组学解析植物生长发育的生物钟调控模

基于拟南芥的时间序列的基因组芯片数据,分析了植物生长的昼夜调节模式相关的基因表达规律,发现有2.4%的基因的日振幅达到了显著差异水平.从整体基因转录组水平分析,白天诱导表达的基因主要参与调控植物与环境之间的相互作用,而夜晚表达上调的基因主要参与调节植物的生长发育.此外,植物叶绿素和血红素的生物合成也受到了生物钟的调控.对整个基因组水平上生物钟核心震荡调节子CCA1/LHY和TOC1的共表达基因做了基因组水平上的扫描鉴定,得到了一些新的潜在的生物节律调节因子.这些结果为今后更为系统地完善植物的生物节律的调控网络提供了参考.

功能基因组学与代谢工程:微生物菌种改进与生物过程优化

代谢工程是用现代基因工程技术对细胞性质进行改进.代谢工程包括3个重要步骤:细胞途径的修饰(合成),修饰后细胞表型的严格评价(表型表征),根据评价结果设计进一步的修饰(优化设计).其中“组学”技术(基因组学、转录物组学、蛋白质组学、代谢物组学、代谢通量组学等)在表型表征中起着极为重要的作用.此外,由于细胞的性质不仅与其基因组密切相关,而且也与细胞所处的微观及宏观环境条件(底物种类与浓度、pH、温度、溶氧、生物反应器的混合与传递特性等)密切相关,因此在菌种改进过程中就要密切结合这些实际的环境条件对所得的菌株用上述“组学”技术进行表型表征,从而使所开发的代谢工程菌株满足包括环境条件影响在内的整个生物加工过程优化的需要.本文结合国际上的发展及作者的研究实践,综述了近几年基于功能基因组学的代谢工程研究发展情况.

黑色素瘤SENP1蛋白质参与达卡巴嗪耐药性的探究

目的探究与黑色素瘤耐药性相关的基因及信号通路,揭示其与黑色素瘤耐药性的相关性。方法以A375及M14黑色素瘤细胞为研究对象,通过逐渐提高达卡巴嗪(dacarbazine,DTIC)的浓度获得耐药性黑色素瘤细胞株,采用转录物组学研究耐药性黑色素瘤细胞系中显著性变化的基因及通路,利用实时荧光定量聚合酶链反应(real time quantitative polymerase chain reaction,RT-qPCR)、蛋白质杂交(Western blotting,WB)等对变化的基因进行验证。结果(1)成功构建了黑色素瘤耐药细胞株:通过DTIC小剂量逐步增加的方法成功建立了耐药型的黑色素瘤细胞系A375与M14,通过计算其对DTIC的半抑制浓度值(the half maximal inhibitory concentration,IC50),确定了细胞对DTIC的敏感性发生了显著的变化;通过流式细胞技术检测,发现耐药的黑色素瘤细胞具有显著抗DTIC引发的凋亡的能力。(2)发现了黑色素瘤耐药性相关的基因及信号通路:利用建立的耐DTIC的黑色素瘤细胞系,进行了全基因组转录测序和分析,发现了类泛素特异性蛋白酶1(SUMO-specific protease 1,SENP1)的高表达和蛋白激酶Hippo信号通路的异常活化相关。(3)SENP1异常表达可能参与DTIC耐药:WB检测野生型和耐药型黑色素瘤细胞系发现在耐药的细胞中,SENP1与YAP表达都上调。(4)通过基因敲除证实SENP1参与DTIC耐药,蛋白质相互作用实验初步证实SENP1对YAP存在去泛素化调控作用。结论SENP1与DTIC耐药性存在正相关关系,其异常上调可能导致Hippo信号通路发生变化使得黑色素瘤对DTIC耐受性的提升。