厚朴Dirigent基因家族的挖掘与生物信息学分析

目的木脂素是药用植物厚朴中一类主要的活性物质,其合成与Dirigent(DIR)基因家族密切相关,然而厚朴中的DIR基因尚未被研究。研究旨在鉴定厚朴中的DIR基因,同时筛选出与木脂素合成相关的DIR基因。方法在获得厚朴全基因序列的基础上,利用生物信息学分析,采用本地BLAST将厚朴全基因序列与已知的模式植物拟南芥的25个DIR基因进行比对后,共筛选最终得到20个含有dirigent保守结构域的HoDIR基因,然后对这些基因进行包括蛋白质理化性质、亚细胞定位、蛋白二级结构、蛋白三级结构、保守结构域等在内的一系列生物信息学分析,并与拟南芥的25个DIR同源基因构建发育树并进行相关的分析。结果20个HoDIR基因只含有1个完整或非完整dirigent保守结构域,以及普遍存在于各HoDIR中的5种保守基序。相对分子量为18736.48 Da左右,理论等电点为5.05~10.27,碱性蛋白居多;除HoDIR4外均表现为稳定性蛋白;除HoDIR9外,均为疏水性蛋白。亚细胞定位主要位于叶绿体和细胞壁,少数位于细胞膜和细胞质。蛋白质二级结构中主要结构元件为延伸链和无规则卷曲;蛋白质三级结构大致相似,其中HoDIR6和HoDIR9与拟南芥中DIR-a亚族的AtDIR6结构极为相似。结论系统进化分析结果表明厚朴中的DIR基因分为3个亚族:DIR-a、DIR-b/d、DIR-e。其中HoDIR6和HoDIR9属于DIR-a,可能参与调控厚朴木脂素合成。对厚朴DIR基因家族的挖掘与鉴定,为厚朴木脂素的生物合成及其药效、品质的提高提供了一定的理论依据。

水稻dirigent基因家族生物信息学分析

利用现有的水稻生物信息资源,共鉴定出了53个水稻dirigent(OsDIR)基因,它们分布在8条水稻染色体上;基因结构分析显示,有32个OsDIR基因不含内含子,占总数的60.4%;保守功能区域预测表明,OsDIR基因至少含有1个保守的DIR功能域;模块预测显示,水稻DIR蛋白拥有至少10个大小不同的保守模块,且不同模块在基因家族成员中出现的频率有较大的差异;蛋白序列比对表明,该基因家族蛋白保守序列均位于DIR功能域内;蛋白功能预测表明,大多数OsDIR蛋白为稳定的疏水性蛋白,表达于大多数细胞器中,且在细胞壁中表达最为丰富;同源基因分子遗传进化分析表明,OsDIR基因可分为5个亚类,功能域片段与基因的复制特征表明,OsDIR基因可能起源于共同的祖先(基因)。

小豆Dirigent基因家族鉴定及锈菌侵染对不同成员表达的影响

为明确Dirigent (DIR)基因在小豆抗锈病中的作用,采用生物信息学方法,对小豆DIR基因家族(VaDIRs)进行了全基因组鉴定,结果发现小豆中共有33个DIR基因,其中29个成员分别定位在8条染色体上,系统进化分析表明,VaDIRs包括DIR-a、DIR-b/d、DIR-e和DIR-f四个亚家族,对VaDIRs成员启动子区顺式作用元件的分析发现,VaDIRs启动子区均包含激素、病原体应答等元件。对小豆抗锈病品种接种后不同时间的转录组数据分析发现,差异表达基因中共有17个VaDIRs成员,其中6个于接种后24 h显著上调,2个于接种后24 h和48 h均高量表达。进一步应用qRT-PCR技术对上述8个基因在抗、感品种中应答锈菌侵染的表达分析表明,高抗品种中VaDIR14、VaDIR16和VaDIR33的表达量在锈菌侵染不同阶段均显著高于感病品种。上述结果表明,VaDIRs家族成员可作为正调节因子参与小豆对锈病的抗性。

谷子Dirigent家族基因鉴定与分析

Dirigent(DIR)在植物木脂素或木质素的产生、防御反应、次生代谢和抗病性中起重要作用。为探究谷子DIR家族基因(SiDIRs)的生物学功能,本研究对其进行生物信息学和盐碱胁迫下的基因表达分析。结果表明,共鉴定到41个SiDIRs,不均匀分布在8条染色体上,根据其在染色体上的位置将其命名为SiDIR1~SiDIR41,根据系统进化树关系将其划分为5个亚家族。共线性分析结果表明,SiDIRs同单子叶植物高粱、玉米和水稻的共线性关系远高于双子叶植物拟南芥、番茄和大豆。顺势作用元件分析结果表明,大多数SiDIRs具有与激素、植物生长、环境胁迫和光相关的元件。利用String软件预测到7个SiDIRs蛋白质的相互作用网络。SiDIRs在根、茎、叶和花中具有组织表达特异性,表明它们在植物生长发育中发挥不同的作用。分析盐碱胁迫下12个SiDIRs基因的表达水平发现,B175(盐碱敏感)和JK3(耐盐碱)较对照均有不同程度的变化,SiDIR17和SiDIR28在JK3中呈上调表达,但在B175中呈下调表达,推测这两个基因可能参与谷子耐盐碱胁迫。本研究结果可为深入解析SiDIRs的耐盐碱分子机制提供理论基础,为今后培育高效耐盐碱谷子新品种提供基因资源。

WRKY11 up-regulated dirigent expression to enhance lignin/lignans accumulation in Lilium regale Wilson during response to Fusarium wilt

Lilium are highly economically valuable ornamental plants that are susceptible to Fusarium wilt caused by Fusarium oxysporum.Lilium regale Wilson,a wild lily native to China,is highly resistant to F.oxysporum.In this study,a WRKY transcription factor,WRKY11,was isolated from L.regale,and its function during the interaction between L.regale and F.oxysporum was characterized.The ectopic expression of LrWRKY11 in tobacco increased the resistance to F oxysporum,moreover,the transcriptome sequencing and UHPLC-MS/MS analysis indicated that the methyl salicylate and methyl jasmonate levels rose in LrWRKY11 transgenic tobacco,meanwhile,the expression of lignin/lignans biosynthesis-related genes including a dirigent(DiR)was up-regulated.The lignin/lignans contents in LrWRKY11-transgenic tobacco also significantly increased compared with the wild-type tobacco.In addition,the resistance of L.regale scales in which LrWRKY11 expression was silenced by RNAi evidently decreased,and additionally,the expression of lignin/lignans biosynthesis-related genes including LrDIR1 was significantly suppressed.Therefore,LrDIR1 and its promoter(PLrDIR1)sequence containing the W-box element were isolated from L.regale.The interaction assay indicated that LrWRKY11 specifically bound to the W-box element in PLrDIR1 and activated LrDIR1 expression.Additionally,β-glucuronidase activity in the transgenic tobacco co-expressing LrWRKY11/PLrDIR1-β-glucuronidase was higher than that in transgenic tobacco expressing PLrDIR1-β-glucuronidase alone.Furthermore,the ectopic expression of LrDIR1 in tobacco enhanced the resistance to F.oxysporum and increased the lignin/lignans accumulation.In brief,this study revealed that LrWRKY11 positively regulated L.regale resistance to F.oxysporum through interaction with salicylic acid/jasmonic acid signaling pathways and modulating LrDIR1 expression to accumulate lignin/lignans.

毛竹Dirigent基因家族的全基因组鉴定与分析

Dirigent (DIR)是指导维管植物木质素与木脂素生物合成的一类关键基因,在植物抵御非生物胁迫、生物防御应答和次生代谢调控等生长发育过程中起重要作用。本研究通过生物信息学方法,基于全基因组数据对毛竹(Phyllostachys edulis) DIR基因家族成员进行鉴定,并对其基因结构、启动子元件、编码蛋白理化性质、系统进化关系、蛋白三级结构及表达模式等进行了解析。结果表明:毛竹全基因组一共含有43个DIR候选成员,其基因结构、基序和结构域相对保守,所有成员均具有dirigent结构域, 3个成员还含有抗虫相关凝集素基因jacalin结构域。基于系统进化关系将43个毛竹成员聚集分为3个不同的亚家族,各成员理化特性有一定差异,但多数含有信号肽。其同水稻(Oryza sativa)共线性关系远高于拟南芥(Arabidopsis thaliana),染色体水平存在全基因组复制加倍现象。蛋白同源模建显示DIR蛋白质三级结构相对保守,基因上游启动子含有多个同非生物胁迫和激素诱导相关顺式作用元件。结合毛竹转录组测序数据进行DIR基因表达量分析,发现多个成员参与了笋快速生长发育过程,并响应赤霉素和萘乙酸的诱导表达。以上结果为开展毛竹DIR基因功能鉴定、深入了解木质素和木脂素生物合成途径及植物抗逆机制研究提供参考。

黄萎病菌侵染下陆地棉Dirigent-like蛋白基因表达差异分析

目的发掘陆地棉Dirigent-like蛋白基因家族,明确不同黄萎病抗性品种间该基因家族成员的多态性及表达差异。方法利用Illumina Hiseq 2000测序平台,通过RNA-Seq测序技术,获得黄萎病菌侵染陆地棉抗病品种和感病品种的Dirigent-like蛋白基因家族成员Unigene序列;采用生物信息学软件对其进行核苷酸序列及编码蛋白的多重比对和系统进化分析;针对该家族成员设计特异的quantitative real-time PCR引物,在Applied Biosystems 7500 Real Time PCR System上使用SYBR green PCR试剂盒标记反应产物,棉花Gh ACTIN为内标,采用2-ΔΔCt法分析抗病品种冀79、感病品种TM-1中该基因家族成员在0 h及受侵染1、8、24、48、72和96 h后的表达差异。结果获得12个陆地棉Dirigent-like蛋白基因家族成员;该家族成员分属3个进化群,基因间存在4个保守结构域。其同源基因在D5基因组染色体上,主要集中于第2、3、6、7、9、10、13染色体。陆地棉受黄萎病侵染后,Dirigent-like蛋白基因抗病、感病品种间差异表达,抗病品种冀79受黄萎病菌侵染1 h时上调2倍以上的有Gh DIR4、Gh DIR6、Gh DIR7、Gh DIR9、Gh DIR10和Gh DIR11,其中,Gh DIR9上调6.5倍;侵染8 h时Gh DIR1、Gh DIR4、Gh DIR7和Gh DIR11上调,有2个上调2倍以上;侵染24 h时仅Gh DIR4上调2倍以上;侵染48 h时Gh DIR1、Gh DIR4、Gh DIR7和Gh DIR11上调达到2倍以上;侵染72 h时仅Gh DIR9上调2倍以上,达到6.4倍;侵染96 h时仅Gh DIR4上调2倍以上。感病品种TM-1受侵染1 h时仅Gh DIR7上调2倍以上;受侵染8 h时Gh DIR7上调325倍,Gh DIR10上调2倍以上;侵染24和48 h时Gh DIR4、Gh DIR5、Gh DIR6、Gh DIR7、Gh DIR9、Gh DIR10急剧上调,Gh DIR7、Gh DIR9、Gh DIR10上调10倍以上;受侵染72 h时Gh DIR4和Gh DIR7还保持较高的表达量;侵染96 h时Gh DIR5、Gh DIR6、Gh DIR7、Gh DIR9、Gh DIR10和Gh DIR11保持较高的表达量。由此看出,受黄萎病侵染时抗病种质冀79 Dirigent-like蛋白基因家族成员上调表达要早于感病品种,但是,该基因家族成员在感病品种受侵染8 h后上调倍数远远高于抗病品种,而且到96 h时其表达量还较高;抗病品种上调的Dirigent-like蛋白家族成员Gh DIR4、Gh DIR7、Gh DIR9和Gh DIR11值得关注;Gh DIR6、Gh DIR7、Gh DIR9和Gh DIR10在感病品种TM-1中上调显著。此外,抗病、感病品种间Gh DIR1、Gh DIR3、Gh DIR5、Gh DIR8、Gh DIR10和Gh DIR12存在核苷酸多态性。结论 Dirigent-like蛋白与黄萎病菌侵入后棉花植株的抗性反应相关。

酒精性肝炎自噬关键基因的筛选及生物信息学分析

目的筛选酒精性肝炎(AH)的自噬关键基因,探讨AH潜在的生物标志物和治疗靶点。方法采用基因表达综合数据库(GEO)中的2个AH基因芯片和从MSigDB、GeneCards数据库中获得的自噬相关数据集,通过加权基因共表达网络分析(WGCNA)获取关键基因。对筛选的关键基因进行基因本体(GO)、京都基因和基因组百科全书(KEGG)功能富集分析,蛋白质相互作用(PPI)分析,免疫浸润分析,构建信使RNA(mRNA)-微小RNA(miRNA)网络,进行酒精性肝病不同分期的自噬相关关键基因的表达差异分析,并进一步通过实时荧光定量逆转录聚合酶链反应(RT-qPCR)在AH患者和小鼠肝脏组织中验证。结果本研究筛选得到了11个与AH自噬相关的基因(EEF1A2、CFTR、SOX4、TREM2、CTHRC1、HSPB8、TUBB3、PRKAA2、RNASE1、MTCL1、HGF),均为上调基因。在AH患者和小鼠肝脏组织中,SOX4、TREM2、HSPB8、PRKAA2在AH组中的相对表达量均高于对照组。结论SOX4、TREM2、HSPB8、PRKAA2可能是AH潜在的生物标志物和治疗靶点。

大豆地方种质资源鲜籽粒可溶性糖含量的全基因组关联分析

【目的】可溶性糖含量是鲜食大豆重要的品质性状之一,研究大豆鲜籽粒可溶性糖含量的遗传变异,深入解析可溶性糖含量的遗传机制,为鲜食大豆种质创新及品质育种提供依据。【方法】利用来自东北大豆生态区、北方大豆生态区、黄淮海大豆生态区和南方大豆生态区的133份大豆地方种质,在2021年连江春季、福清春季和秋季3个环境下对鲜籽粒可溶性糖含量进行表型测定,结合82187个高质量SNP标记,基于混合线性模型MLM(Q+K)对可溶性糖含量进行全基因组关联分析,挖掘可溶性糖含量显著相关的SNP位点,并以显著SNP位点为中心,两端各扩展119.07 kb连锁不平衡衰减距离为候选区间,根据候选区间内基因的注释和组织表达信息预测候选基因。【结果】3个环境下,鲜籽粒可溶性糖含量的变异范围为3.37—33.84 mg·g^(-1),遗传变异系数为24.59%—32.69%,可溶性糖含量遗传率为68.14%。通过全基因组关联分析,连江春季、福清春季和秋季3个环境下分别检测到与鲜籽粒可溶性糖含量显著关联的SNP有6、8和22个,表型变异解释率为12.43%—29.27%,以表型变异解释率较高的9个显著SNP位点所在的候选区间进行搜索,共获得86个基因,结合基因注释和组织表达信息,进一步筛选到9个候选基因,主要涉及转录因子、糖蛋白家族和糖类合成转运等生物学过程。其中,Glyma.01g016500、Glyma.13g042100、Glyma.16g131800和Glyma.16g155300在大豆种子及荚中表达水平较高,可作为大豆鲜籽粒可溶性糖的最具潜力候选基因。【结论】通过全基因组关联分析,检测到36个与鲜籽粒可溶性糖含量显著关联的SNP,进一步筛选出9个候选基因可能参与大豆鲜籽粒可溶性糖含量的调控,其中,Glyma.01g016500、Glyma.13g042100、Glyma.16g131800和Glyma.16g155300可作为调控大豆鲜籽粒可溶性糖含量的关键目标基因。

抗虫转基因水稻及其杂交水稻对土壤微生物群落多样性与组成的影响

微生物是土壤物质循环与肥力演变的驱动者,其群落组成关系到土壤微生态系统的稳定与可持续性。对抗虫转基因水稻土壤微生物群落变化的研究是其环境安全性评价的重要内容。本研究基于细菌16S rRNA基因和真菌ITS基因的高通量测序,分析了田间试验中抗虫转基因水稻‘MFB’及其转基因杂交水稻‘闽丰A/MFB’‘天丰A/MFB’和‘谷丰A/MFB’与非转基因常规水稻‘闽恢3301’及杂交水稻‘天优华占’的土壤微生物群落多样性与组成的差异,并得出以下结果。首先,与两个非转基因水稻品种相比,抗虫转基因水稻及转基因杂交水稻均能显著增产(P<0.05)。同时,高通量测序结果表明,除水稻成熟期的土壤真菌群落外,与‘闽恢3301’相比‘MFB’的土壤细菌或真菌群落的α-多样性指数Chao1、Observed_species和Shannon均有所提高,且分别在水稻成熟期或分蘖期达到显著性水平(P<0.05);水稻齐穗期转基因杂交水稻‘闽丰A/MFB’‘天丰A/MFB’和‘谷丰A/MFB’的土壤细菌及真菌群落的多样性指数Shannon均介于‘MFB’与‘天优华占’之间;微生物群落β-多样性分析结果表明,本田间试验中不同品种水稻土壤细菌或真菌的群落组成均没有显著差异。但与‘闽恢3301’相比,稻田土壤细菌中丰度最高的变形菌门的相对丰度在‘MFB’土壤中明显增加,且在水稻分蘖期及成熟期达显著水平(P<0.05),而土壤真菌中丰度最高的子囊菌门的相对丰度在‘MFB’土壤中明显减少,且在水稻分蘖期及齐穗期差异显著(P<0.05);水稻齐穗期‘闽丰A/MFB’‘天丰A/MFB’和‘谷丰A/MFB’的土壤变形菌门或子囊菌门的相对丰度也均介于‘MFB’与‘天优华占’之间。此外,通过对微生物群落的功能组成预测可见,随水稻生长,‘MFB’与‘闽恢3301’的土壤细菌群落功能组成间差异存在增大的趋势。综上所述,本研究田间试验中,抗虫转基因水稻及其转基因杂交水稻在增产的同时提高了稻田土壤细菌或真菌群落的多样性,改变了主要细菌或真菌种类的相对丰度,但对细菌或真菌的群落及功能组成的影响不显著。

东秦岭传统村落的景观基因与意象表达——基于11个村落的调研

基于对东秦岭地区11个传统村落的实地考察,研究了该地区传统村落的形成与演化、景观基因及其意象表达,讨论了传统村落所蕴含的古人对人地关系的认识,以及传统村落对乡村振兴与乡村现代化的意义。得到:东秦岭传统村落有世居型和移居型两类,以移居型为主,移居型传统村落按成因不同可分为避乱型、军转型、明志型、生产型4种。东秦岭传统村落的演化受外族群迁入、匪寇侵扰、生产生活方式转变等因素影响,至今仍在发展演化中。东秦岭传统村落的景观基因包括自然景观基因和人文景观基因,其在宏观上依赖自然,在微观上改造自然,呈现因山就势、依水而建、四面围合、家族维系的特征。对应于中国传统村落的基本意象,其中的山水意象和生态意象本质上是古人自然观、生态观的反映,宗族意象和趋吉意象本质上是古人对生存与发展问题思考的反映,而东秦岭传统村落的基本意象为“崇文向善一围落,掩映青山绿水间”。

西北条锈菌源区冬小麦育种抗条锈病基因的利用现状与策略

【目的】了解中国小麦条锈病西北重要越夏菌源区甘肃陇东和陇南近20年育成小麦品种(系)中抗条锈病基因的利用情况,为陇南小麦条锈病遗传多样性控制,持久抗病品种的培育和可持续绿色健康生态农业奠定基础。【方法】于2019—2020年和2020—2021年种植季对117份冬小麦品种(系)甘肃清水县和四川郫都区进行成株期抗条锈病鉴定,2021年分别用条锈菌CYR33和CYR34对117份品种(系)进行苗期抗条锈病鉴定,并利用分子标记对15个抗条锈病基因进行检测。【结果】田间成株期对条锈菌主要流行致病性混合小种抗病的品种(系)占29.1%,其中,25.6%为陇南区域品种(系),3.4%为陇东区域品种(系),另有25.6%陇南区域感病品种(系)表现慢病性(严重度<20%)。有70.1%品种(系)苗期对CYR33表现抗病,其中,57.3%为陇南区域品种(系),12.8%为陇东区域品种(系);仅6.0%品种(系)苗期对CYR34具有抗病性,为陇南区域的兰天131等7个品种(系)。苗期和成株期抗病品种(系)以2010年后育成的兰天、中梁、天选、兰航选系列品种为主。分子标记检测结合系谱分析,发现抗条锈病基因Yr9、Yr10、Yr17、Yr18、Yr26、Yr28、Yr29、Yr30、Yr41、Yr46、YrZH22和YrZH84在所有检测品种(系)中的频率分别为49.6%、1.7%、12.8%、7.7%、12.8%、20.5%、10.3%、34.2%、2.6%、16.2%、15.4%和27.4%,且多以基因聚合体形式存在于品种(系)中,62.4%品种(系)中聚合了2—5个抗条锈病基因,YrZH84、YrZH22和Yr17中的一个或多个基因与其他抗条锈病基因聚合后,品种(系)的条锈病抗性明显高于其他基因组合。此外,在陇南菌源区,以种植小麦为主的山旱地区域(条锈菌越夏区)所推广的品种(系)中,含有Yr10、Yr17、Yr18、Yr28、Yr29、Yr30、Yr41和Yr46的频率较高,越冬区(川水地)推广品种(系)中主要有Yr26、Yr30、YrZH22和YrZH84,越夏区和越冬区品种(系)的抗性遗传背景差异明显,且越夏区品种(系)含有的抗病基因类型多样性高于越冬区。【结论】在越夏菌源区甘肃陇南、陇东的品种(系)中,抗条锈病基因分布频率、抗病基因类型及数量均有明显提高,避免了品种抗病遗传背景单一化问题,实现了品种(系)中的抗病基因较为复杂多样,部分品种的抗病性保持时间长,表明陇南地区利用小麦品种遗传多样性控制条锈病策略的实施已初显成效。

成熟期水稻种子脱水速率全基因组关联分析

[目的]籽粒脱水速率直接影响种子的安全收获和快速干燥。选育成熟期籽粒含水量低、脱水速率快的品种,可保障种子质量,降低生产成本。[方法]采用来自82个不同国家和地区的165份水稻核心种质作为试验材料,将成熟期种子脱水速率表型与基因型相结合进行GWAS分析,挖掘调控种子脱水的关键基因,为培育和创制脱水快速品种奠定基础。[结果]1)对165份水稻核心种质群体脱水速率性状进行描述性统计分析,结果显示2年脱水速率性状均呈连续性偏正态分布,2年快速脱水的脱水速率性状在年际间具有显著相关性。不同亚群之间快速脱水与慢速脱水速率正相关。2)GWAS关联分析共获得与脱水速率显著关联的SNP 170个,QTL 36个。通过LD分析定位到6个与脱水速率密切相关的QTL,分别为qGDR2.3、qGDR4.1、qGDR4.2、qGDR6.1、qGDR6.4、qGDR10.1。[结论]这些QTL区间内主要候选基因OsPIP1;1、Os TIFY9、Osb ZIP48、Os ATG8b、OsDREB1C、Os SCP46与水分转运活性、信号转导、转录调控、抗氧化防御密切相关,推测它们与成熟期水稻种子脱水速率相关,可作为候选基因。

大豆叶型性状全基因组关联分析与候选基因鉴定

大豆叶片的形状和垂直分布影响群体冠层结构和光合效率并最终影响大豆的产量。植物叶片大小、形态因着生位置不同而产生差异的现象称为异形叶,虽然异形叶现象在被子植物中广泛存在,但目前关于大豆叶片发育过程中异形叶的调控的研究还很有限。本研究通过对283份大豆种质资源的叶长、叶宽、叶形指数和异形叶指数等叶型相关的性状在江苏南京进行连续2年的考察,利用全基因组关联分析检测到181个叶型性状相关位点,其中能够在2个环境或多个性状中重复检测到的位点18个。利用检测到的与叶型相关的SNP位点,结合基因的表达谱数据、拟南芥中同源基因的功能,鉴定与大豆叶片发育和异形叶形成相关的候选基因。其中在20号染色体的相关位点Chr20:36152820上游发现已知的大豆叶形调控基因Ln(Glyma.20G116200)。此外,在19号染色体的相关位点Chr19:45155943附近鉴定到2个候选基因Glyma.19G192700、Glyma.19G194100,分别被注释为Growth-regulating factor 4(GRF4)和LITTLE ZIPPER 3(ZPR3)基因的同源基因,为阐明大豆异形叶等叶型性状遗传的分子机制奠定了基础。

阿司匹林抗血小板相关基因多态性在汉族NSTEMI患者人群中的分布

目的:分析汉族非ST段抬高型心肌梗死(NSTEMI)患者人群中与阿司匹林抗血小板药理作用相关的GPⅢa PLA2(rs5918)、PEAR1(rs12041331)和PTGS1(rs10306114)基因的基因型结果及等位基因分布特征,为汉族NSTEMI患者的个体化治疗提供参考。方法:选取2016年1月~2022年12月首都医科大学附属北京潞河医院收治的汉族NSTEMI患者107例为研究对象。采用荧光染色原位杂交的方法对GPⅢa PLA2(rs5918)、PEAR1(rs12041331)和PTGS1(rs10306114)3个基因多态性位点进行检测分型,研究分析其基因型频率分布及等位基因分布情况,并分析汉族NSTEMI患者人群与1000 Genomes数据库中部分人群相关等位基因的分布是否存在统计学差异。结果:汉族NSTEMI患者人群中,GPⅢa PLA2(rs5918)位点上基因型频率为TT 97.20%、TC 2.80%、CC 0%,等位基因频率为T 98.60%、C 1.40%;PEAR1(rs12041331)位点上基因型频率为GG 42.06%、GA 44.86%、AA 13.08%,等位基因频率为G64.49%、A 35.51%;PTGS1(rs10306114)位点上基因型均为AA(100%),未见AG或GG型。结论:在汉族NSTEMI患者人群中,与阿司匹林抗血小板药理作用相关的GPⅢa PLA2(rs5918)位点上突变少见,PTGS1(rs10306114)位点上未见突变,这2个多态性位点上均以野生型纯合子为主,而PEAR1(rs12041331)位点上突变多见。本研究中部分结果与既往报道或相关数据库中收录的其他人群类似,也有部分结果与既往报道或其他人群存在明显差异。

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。

小麦倒春寒响应基因TaJAZ6的克隆、表达模式及亚细胞定位分析

JAZ蛋白在植物生长发育和胁迫信号通路中具有关键作用。为探究JAZ蛋白在小麦倒春寒中的调控机制,从小麦幼穗中克隆了TaJAZ6基因,并对其分子特征、表达特性与亚细胞定位进行分析。结果表明,该基因CDS序列全长为549 bp,编码178个氨基酸,预测编码蛋白质的分子质量为18.376 ku,理论等电点为9.37,不稳定系数为62.44,属于不稳定蛋白。该基因编码蛋白质具有1个TIFY结构域和1个CCT_2结构域。系统进化树分析发现,该蛋白质与野生二粒小麦和乌拉尔图小麦TIFY 11b蛋白亲缘关系最近。TaJAZ6基因启动子区除含有CAAT-box、TATA-box等基础作用元件外,还含有激素类响应元件、光响应元件、低温响应元件、防御和应激反应元件等。实时荧光定量PCR分析发现,TaJAZ6基因在根、茎、叶和幼穗中均有表达,根系中表达量最高。TaJAZ6基因还受低温和茉莉酸甲酯(MeJA)的诱导表达,低温胁迫下,TaJAZ6在矮抗58(耐倒春寒)和郑麦366(倒春寒敏感)根、茎和叶中表达趋势相同,均显著升高;喷施300,350μmol/L的MeJA之后再低温处理TaJAZ6在2个小麦品种中表达量均显著下降。TaJAZ6在低温胁迫后的幼穗中表达量出现相反的趋势,在矮抗58幼穗中表达量显著下降,在郑麦366幼穗中则显著上升,推测该基因可能负调控了小麦倒春寒胁迫防御反应。通过喷施MeJA显著降低了低温胁迫下2个小麦品种幼穗中TaJAZ6基因的相对表达量,同时提高了小麦的结实粒数。亚细胞定位试验显示,TaJAZ6蛋白定位于细胞核中。以上研究结果表明,TaJAZ6可能在小麦响应倒春寒胁迫过程中发挥重要作用。

笼养密度对公母分饲黄羽肉鸡生长性能、免疫器官发育、抗氧化能力、肠道组织形态及免疫相关基因mRNA表达的影响

本试验旨在探讨笼养密度对公母分饲黄羽肉鸡生长性能、免疫器官发育、抗氧化能力、肠道组织形态及免疫相关基因mRNA表达的影响。选用21日龄黄脚麻鸡720只,3层层叠式笼内饲喂,鸡笼规格为长×宽×高=1.2 m×0.8 m×0.4 m,公鸡和母鸡分开饲养,均随机分为4组(每组5个重复),笼养密度分别为15(低密度组)、17(中密度组)、19(中高密度组)和21只/m 2(高密度组)。试验期42 d。结果表明:1)对于公鸡,21~42日龄时,高密度组平均日采食量显著低于低密度组和中密度组(P<0.05);43~63日龄时,中高密度组和高密度组平均日采食量显著低于低密度组和中密度组(P<0.05),中高密度组和高密度组平均日增重显著低于低密度组(P<0.05)。对于母鸡,21~42日龄时,中高密度组和高密度组平均日采食量显著低于低密度组(P<0.05),高密度组平均日增重显著低于低密度组(P<0.05);43~63日龄时,高密度组平均日采食量显著低于低密度组和中密度组(P<0.05),中高密度组平均日增重显著低于低密度组(P<0.05)。2)对于公鸡,低密度组肝脏重量显著低于其他各组(P<0.05),肝脏指数显著低于高密度组(P<0.05)。3)对于母鸡,中密度组血清超氧化物歧化酶活性显著高于高密度组(P<0.05),中高密度组血清丙二醛含量显著高于高密度组(P<0.05)。4)对于公鸡,中密度组空肠绒毛高度/隐窝深度显著高于高密度组(P<0.05)。对于母鸡,高密度组十二指肠隐窝深度显著高于中高密度组(P<0.05),中高密度组十二指肠绒毛高度/隐窝深度显著高于高密度组(P<0.05);高密度组空肠绒毛高度显著低于中密度组和中高密度组(P<0.05),高密度组空肠绒毛高度/隐窝深度显著低于低密度组(P<0.05);高密度组回肠隐窝深度显著高于其他各组(P<0.05)。5)对于公鸡,中高密度组空肠肿瘤坏死因子-α(TNF-α)mRNA相对表达量显著高于其他各组(P<0.05)。对于母鸡,中高密度组空肠核因子E2相关因子2(Nrf2)和Toll样受体4(TLR4)mRNA相对表达量显著高于低密度组(P<0.05)。由此可见,高笼养密度会对黄羽肉鸡生长性能、抗氧化能力、肠道组织形态等相关指标产生影响;笼养密度可能通过影响肠道抗氧化和免疫相关基因表达影响黄羽肉鸡肠道免疫功能。

石仙桃与细叶石仙桃叶绿体基因组解析及其系统发育

石仙桃和细叶石仙桃均为珍稀濒危的附生兰,两者叶绿体基因组特征及其系统发育报道较少,本研究旨在揭示石仙桃和细叶石仙桃叶绿体基因组特征及其系统发育。2022年5月取驯化栽培的石仙桃和细叶石仙桃幼嫩叶片,基于Illumina测序平台分别获得石仙桃和细叶石仙桃叶绿体序列,用GetOrganelle组装、CPGAVAS2注释,利用生物信息学方法开展重复序列、密码子偏好性、四分体边界等叶绿体特征分析,并从NCBI上下载相关的序列开展基因组比较与系统发育分析。石仙桃叶绿体基因组大小为159122 bp(GC含量为37.41%),细叶石仙桃叶绿体基因组大小为158798 bp(GC含量为37.47%),两者均包括大单拷贝区(LSC)、小单拷贝区(SSC)和反向重复序列(IRa/IRb)。石仙桃与细叶石仙桃均注释了113个基因,其中编码蛋白质的基因79个,石仙桃中编码79个蛋白质基因使用22968个密码子,编码亮氨酸的UUA相对同义密码子使用频次(RSCU)达到1.90;细叶石仙桃中编码79个蛋白质的基因使用22923个密码子,编码亮氨酸UUA的RSCU达到1.91。石仙桃叶绿体基因组中共有44个简单序列重复(SSR)、47个散在重复、26个串联重复;细叶石仙桃有32个SSR、25个散在重复、30个串联重复。石仙桃属6个物种的四分体边界及共线性无大片段变化,但存在核苷酸多态性,trn K-UUU、trn Q-UUG、rpl16等基因可作为物种的分子标记候选基因。系统分析明确了石仙桃和细叶石仙桃等石仙桃属物种与蜂腰兰和流苏贝母亲缘关系较近,并同处于附生兰的分支中,叶绿体基因组大片段倒置等可能是兰科适应生活习性改变的原因之一。本研究明确了石仙桃和细叶石仙桃叶绿体基因组特征,探讨了其系统发育及兰科生活习性与叶绿体基因组之间的关系,为进一步分类和分子标记开发等相关研究奠定了基础。

基于乡愁文化基因解码的乡村文旅融合路径研究

基于乡村居民视觉系统解析乡愁文化内涵,并探讨乡村文旅深度融合发展路径,是留住乡愁、助力乡村振兴的有效途径。借鉴生物学基因遗传研究中的逆转录提取法,结合扎根理论提取出乡愁文化的八大基因,进一步运用共现分析和社会网络分析法,探究乡愁文化基因的层级结构。研究发现:(1)乡愁文化基因包括家庭牵绊、乡村生活、自然景观、建筑风貌、劳作场景、文化记忆、地方节庆、传统技艺;(2)乡愁文化基因按照其重要程度呈现四大层级结构,结合功能属性将八大乡愁文化基因划分为主体基因、附着基因、混合基因、变异基因;(3)基于乡愁文化基因及其层次结构特征,最终提出四大乡村旅游融合发展的路径:主体基因决定旅游发展主题、附着基因指导旅游景观设计、混合基因融入旅游文化空间建设、变异基因指导文创产品开发。