检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：张金智华中农业大学

学位级别：博士

柑橘是世界上栽培最多的果树之一,我国柑橘的栽培面积和产量均居世界首位。开花是果实形成的基础,解析花形成与发育的分子机制对于加速果树育种具有重要的意义。柑橘类植物的童期很长,实生苗通常需要6-8年才能开花。1976年在我国湖北宜... 详细信息

柑橘是世界上栽培最多的果树之一,我国柑橘的栽培面积和产量均居世界首位。开花是果实形成的基础,解析花形成与发育的分子机制对于加速果树育种具有重要的意义。柑橘类植物的童期很长,实生苗通常需要6-8年才能开花。1976年在我国湖北宜昌发现了一棵来自普通枳的短童期早花变异,在播种一年后就有20%的植株开花,第三年100%的植株开花；同时该变异与普通枳一年一次的开花习性不同,可以一年开花2-3次。早实枳与普通枳开花性状的显著差异,为研究柑橘花发育的分子机理提供了宝贵的材料。本研究以早实枳和普通枳为材料,通过抑制性差减杂交(SSH)和反向Northern的方法,对早实枳早花的分子机理进行了研究,主要结果如下： 1.通过抑制性差减杂交和反向Northern鉴定了早实枳童期与成年期两个不同发育时期差异表达的基因,在童期差减的cDNA文库中,共分离到190个与成花诱导、花发育和开花相关的ESTs,并通过荧光定量和原位杂交的方法检测分析了4个差异表达ESTS的时空表达模式并证明其与早实枳成花密切相关。 2.按照上述同样方法,在成年期差减文库中,分离获得了178个差异表达的ESTs:其中Y3E4克隆与拟南芥的EARLY FLOWERING 5 (ELF5)呈现出很高的同源性,实时定量和原位杂交对该基因的时空表达模式进行研究,发现其表达模式与早实枳的成花诱导和花发育过程密切相关；通过RACE方法获得了该基因的全长cDNA:并通过花粉管通道法转化了拟南芥,结果表明该基因在长日照条件下能够促使拟南芥提早开花,这种功能特征与拟南芥中的ELF5相反,表明木本植物中的ELF5的功能与草本植物的同源基因在进化的过程中可能发生了分化。 3.另一方面,为了分离早实枳和普通枳差异表达的基因,分别构建了童期阶段正、反向的SSH文库,通过斑点杂交分别在正向和反向的差减文库中分离到149个和125个差异表达的ESTs。通过生物信息学分析筛选开花相关的ESTs,从中选取6个成花调控途径中的节点基因进行原位杂交和实时定量分析,结果表明BARELY ANY MERITED,FLOWERING LOCUS T和TERMINAL FLOWER1可能在早实枳成花转变中起重要作用。 4. TERMINAL FLOWER1(TFL1)/CENTRORADIALIS(CEN)同源基因是拟南芥花分生组织发育过程中的一类关键基因,决定开花的时间。本研究从早实枳中分离到了两个TFL1/CEN的同源基因PtTFL1和PtTFL2,利用实时定量检测了它们在成年期和童期的表达情况,结果表明这两个基因与早实枳的营养生长和自剪密切相关；原位杂交也证明这两个基因主要在营养组织中表达；拟南芥超表达PtTFL1和PtTFL2表现为延迟开花,表明TFL1/CEN家族基因在不同物种中功能是保守的。 5.在需要低温春化生态型的拟南芥中,开花抑制基因FLC是调控开花的关键基因。在本研究构建的童期差减文库中,分离到一个与拟南芥的FLOWERING LOCUS C(FLC)高度同源的EST,通过文库与RACE结合的方法分离获得该基因的全长,进化分析表明这个基因与拟南芥FLC聚类到一个分支,与FLC的分化距离短于其他任何一个MADS基因间的距离。实时定量分析表明PtFLC在早实枳中冬季低温季节表达量高、春季和夏季表达量低。原位杂交结果显示该基因是广泛表达基因,在营养生长阶段和生殖生长阶段都能检测到该基因的表达,表明该基因参与了营养生长与生殖生长的不同代谢过程,其表达量的变化与阶段发育转变有关。本研究也发现,PtFLC在早实枳的不同发育阶段存在选择性剪切的调控方式,共分离得到5个选择性剪切的转录本在本研究,其中PtFLC1和PtFLC2调控童期的发育,PtFLC4和PtFLC5调控成年期的发育,PtFLC3调控整个发育阶段,这一现象与草本植物中FLC的调控方式不同,因此我们推测,在木本植物中FLC的功能发生了分化,可能通过剪切的方式参与了木本植物芽的休眠、阶段发育的转化和花的形成等发育过程。 6.通过转录组分析,分别从早实枳和普通枳得到31,468和29,864条umgene,去重后共得到unigene 36,523条,其中6,859条是早实枳壳中特异表达的,5,055是枳壳中特异表达的。为了进一步寻找差异表达的基因,我们以FDR<0.001和┃log2Ratio┃≥1为标准,总共筛选出了2,735条差异表达的unigene,其中1,000条在枳壳中上调,1,735条在早实枳中上调。此外,通过转录组分析在早实枳中分离到30个成花相关的miRNA。

关键词：早实枳花芽形态分化成花转变开花调控温度调控基因表达模式 FLC FT

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几种哺乳动物表达序列标签（EST）生物信息学分析

几种哺乳动物表达序列标签（EST）生物信息学分析

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作者：苏志熙浙江大学

学位级别：博士

自1991年Adams等测定609条表达序列标签(expressed sequence tags，EST)后，大规模EST测序的概念得到了普遍认可，大规模EST测序技术得到了越来越广泛的应用。到目前为止，海量的EST数据已经被产生出并储存到dbEST，Unigene等公共数据... 详细信息

自1991年Adams等测定609条表达序列标签(expressed sequence tags，EST)后，大规模EST测序的概念得到了普遍认可，大规模EST测序技术得到了越来越广泛的应用。到目前为止，海量的EST数据已经被产生出并储存到dbEST，Unigene等公共数据库中。EST，来源于cDNA的部分测序，已被广泛的用于新基因发现、基因图谱绘制、多态性分析，表达研究及基因预测等基因组学和分子生物学的各个领域。本文从EST序列预处理、拼接、聚类、注释和功能分类出发，着重介绍了EST数据在哺乳动物比较进化基因组学方面的几点应用。第二章主要介绍了家猪乳腺大规模EST测序以及后续的生物信息学分析。我们共构建了不同猪种、不同发育时期的非标准化家猪乳腺cDNA文库，并从中获得28941条高质量EST。利用序列拼接软件TGICL，这些EST序列被拼接成2212条重叠群和5642条单一序列。这些序列在经过功能注释后被聚类成6857个基因聚类，其中2072条无相应功能注释的序列被认为来自于新基因。按照标准基因词汇体系(Gene Ontology)的分类标准，已经有功能注释的基因进行了聚类分析。通过比较基因表达谱，确定了几组在猪种间和猪种内不同发育时期乳腺中差异表达的基因，这些基因中某些可能与家猪的繁殖特性相关，另外则在乳汁合成、分泌和乳腺复旧过程中发挥重要的作用。这些来源于家猪乳腺特定发育时期的基因表达谱和一些功能未知的EST序列为进一步的研究提供了重要资源。第三章利用EST序列预测了基因的选择性剪接(AS)形式，并分析了基因复制后AS的进化。AS和基因复制是蛋白质组功能多样性的两大主要来源，本文通过分析复制基因间AS的差异，研究了基因复制后AS的进化趋势。我们发现多拷贝基因比单拷贝基因具有较少的AS形式，而且基因AS形式的数量与基因家族的大小存在负相关性。值得注意的是，我们发现复制基因AS形式丢失的过程可能发生在基因复制后很短的时间内。这些结果支持了在基因复制后早期，AS的亚功能化模型(subfunctionization model)。对人复制基因对间AS分布的进一步分析表明，基因复制后AS进化是非对称性的，如，复制基因间的AS形式数可能有很大的变化。因此我们推断，AS和基因复制可能不是独立进化的。在基因复制后的早期，新的复制基因可能在一定程度上代替AS机制带来基因功能的分化，在基因复制后的后期，复制基因间获得或丢失AS形式似乎是独立的。第四章主要阐述了利用Unigene数据库中基于EST的基因表达谱数据对基因表达调控进化的分析。基因表达调控进化的研究在生物进化以及人类疾病易感性等研究领域都有着很重要的意义。研究基因表达调控进化的一个重要方面就是研究基因表达量或基因表达模式的变化。大量基于基因芯片的不同物种或不同组织基因表达数据的产生为该领域的研究提供了很大便利。然而，由于基因芯片数据固有的缺陷，许多对基因表达进化的研究报导了相互矛盾的结果。在本文中，我们利用Unigene数据库中的表达谱信息，对基因表达进化进行了详细分析，验证了一部分前人研究存在的争论，并提出了一些新的观点。我们开发了一种新的基于EST数量的表达谱分化距离的度量(Ug)，分析了人复制基因间及人与小鼠同源基因、同源组织间的表达进化。我们发现，基因表达的进化和基因编码序列的进化是一致的，都可能受到了负选择的作用。有趣的是，基因的组织特异性和基因的表达量与基因表达的进化则可能没有相关性。利用基于EST的基因表达谱数据，我们还构建了人和小鼠15个组织表达谱距离系统树图，我们认为在对物种间不同组织根据表达谱构建和分析系统树图时应考虑到组织在物种间的表达谱进化距离(De)以及由发育过程带来的不同组织间的表达谱距离(Dd)这两种不同因素的影响。

关键词：表达序列标签 EST 家猪乳腺选择性剪接基因复制基因表达谱基因表达模式基因表达进化

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拟南芥过氧化物氧化还原因子（peroxiredoxin）和硫过氧化物氧化还原因子（sulfiredoxin）的分子生物学研究

拟南芥过氧化物氧化还原因子（peroxiredoxin）和硫过氧化物氧化...

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作者：刘现鹏中国科学院遗传与发育生物学研究所

学位级别：博士

过氧化物还原因子(暂定名)(Peroxiredoxin，Prx)是植物体内活性氧清除系统中很重要的一员，可以和很多发生过氧化底物发生反应而清除细胞内积累的活性氧。所有的Prx都含有至少一个保守的半胱氨酸残基，在清除活性氧的反应中，Prx中Cys... 详细信息

过氧化物还原因子(暂定名)(Peroxiredoxin，Prx)是植物体内活性氧清除系统中很重要的一员，可以和很多发生过氧化底物发生反应而清除细胞内积累的活性氧。所有的Prx都含有至少一个保守的半胱氨酸残基，在清除活性氧的反应中，Prx中Cys残基的-SH被顺次氧化成次磺酸(sulfenicacid)、亚磺酸(sulfinicacid)和磺酸(sulfonicacid)三种形式，过氧化的-SH与其他含有自由巯基的蛋白形成亚硫酰物。发生了过氧化的Prx不再具备原来的酶活性，但硫过氧化物还原因子(暂定名)(Sulfiredoxin，Srx)可以将发生了过氧化而失活的Prx还原回活性形式。目前研究的较多的是哺乳动物和酵母的Srx，而植物Srx的生理生化功能尚未见到报道。\n 我们通过研究正常和胁迫条件下的基因表达模式分析、酵母功能互补、病毒诱导基因沉默(VIGS)系统、T-DNA插入突变体及过量表达转基因材料表型分析、体外化学组织染色、叶绿素荧光及叶绿素含量测定、体外活性氧活性测定等方法初步探究了拟南芥Prx和Srx的生理生化特性。\n RT-PCR结果表明，不同胁迫条件下不同AtPrx成员具有不同的响应模式。其中AtPrxⅡC几乎对所有的处理都有相应，尤其在衰老后期，当其他Prx的表达量都在锐减时，AtPrxⅡC却大量诱导表达。这暗示AtPrxⅡC在衰老过程中可能起着很重要的作用。另外AtPrxⅡC对羟自由基似乎不起作用，而可能会专一的对过氧化氢有响应。利用体外表达、纯化的蛋白做的体外H2O2活性测定结果也表明，AtPrxⅡC清除H2O2的能力比2C-AtPrxB、AtPrxⅡF和1C-AtPrx都要高。为了进一步研究AtPrxⅡC的生理功能，我们利用VIGS系统在烟草中过量表达了AtPrxⅡC。实验结果表明，不论是在由于烟草PDS减量表达造成的体内氧化胁迫条件下，还是在由于paraquat处理引起的体外氧化胁迫条件下，过量表达AtPrxⅡC后都会有效减轻氧化胁迫造成的光漂白。叶绿素荧光合叶绿素含量测定结果表明，过量表达AtPrxⅡC会在氧化胁迫下保护叶绿素的过度减少以及避免光合机构的破坏。由于AtPrⅡC定位在胞质，所以这种保护功能很可能是一种间接作用。\n 氨基酸序列比对结果表明，真核生物Srx的一级结构非常保守，所有的Srx氨基酸序列中都含有Gly-Cys-His-Arg(GCHR)模块。AtSrx、OsSrx和LeSrx能互补Srx1酵母突变体(MATalpha；his3△1；leu2△0；lys2△0；ura3△0;YKL086w∷kanMX4)，使之能在含有2.0mMH2O2和/或4.

关键词：过氧化物还原因子 AtSrx 胁迫酵母功能互补 VIGS T-DNA插入突变体蛋白纯化基因表达模式

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水稻穗发育关键基因的发掘及功能研究

水稻穗发育关键基因的发掘及功能研究

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作者：常忠原南京农业大学

学位级别：博士

每穗粒数是水稻产量的重要构成要素之一。每穗粒数的形成受到遗传因素和环境因素的影响,其发育机制一直以来是研究的热点。科学家通过突变体库筛选、QTL和GWAS等手段筛选出许多重要的穗发育基因,为理解水稻穗发育和提高水稻产量奠定基... 详细信息

每穗粒数是水稻产量的重要构成要素之一。每穗粒数的形成受到遗传因素和环境因素的影响,其发育机制一直以来是研究的热点。科学家通过突变体库筛选、QTL和GWAS等手段筛选出许多重要的穗发育基因,为理解水稻穗发育和提高水稻产量奠定基础。然而,在传统手段下,由于受到遗传材料特性的限制,部分功能基因不易被筛选和研究。随着测序技术和基因编辑技术的成熟,遗传材料特性的限制被打破,为发掘更多水稻穗发育基因提供了新的研究方法。本研究通过运用测序和基因编辑技术,构建水稻全生育期转录组数据库,筛选并鉴定出若干新的穗发育基因,并选取其中的OsNAM和OsCUC3在水稻穗发育过程中的功能和作用机制展开深入研究。OsNAM和OsCUC3在幼穗中高度表达,其突变体的穗型减小。另外,OsNAM突变体的叶片和株型的发育都受到了抑制。主要研究结果如下:1.构建水稻全生育期转录组数据库,总结归纳基因表达模式,筛选获得82个穗发育候选基因。利用二代测序技术构建水稻全生育期转录组数据库,研究穗组织发育过程中基因表达变化特征。总结归纳出四类基因表达模式:一是基因表达随着穗组织发育而下降,二是基因表达随着穗组织发育上升,三是在单个或两个穗组织中表达量突出;四是基因表达无明显规律。其中,一类表达模式的基因包含若干重要穗发育基因,例如Os SPL14、RFL、FZP等。根据该类基因的表达模式,本研究构建转录组数据库并筛选获得82个候选基因,选取部分进行下一步研究。2.创制了候选基因突变体库,鉴定出13个重要的穗发育基因。基于选取的候选基因,使用CRISPR/Cas9基因编辑技术定向创制了候选基因的突变体库。通过对突变体进行表型观察和分析,初步确认各突变体的穗型特征。依据突变体形态变化特征可将突变体分为3类。其中,前两类突变体表现出显著的穗型变化,其对应的共有13个候选基因,分别为OsNAM、OsCUC3、Os PLT7、Os PLT8、Os PLT9、Os PIN1c、Os PIN1d、Os MP、Os HOX3、Os SPL7、Os GRF7、Os GRF9和Os GRF12。这些基因被认为是重要的候选基因,参与水稻穗的发育过程。***和OsCUC3参与调控水稻的株型和穗型发育过程。OsNAM和OsCUC3是拟南芥中CUCs基因在水稻中的同源基因。其中,OsNAM编码一个典型的NAC转录激活因子,定位在细胞核。OsNAM可通过与自身互作,或者与OsCUC3互作形成二聚体发挥作用。osnam-1突变体叶片卷皱,叶组织融合,穗变小,花器官异常并且不育。而OsCUC3的突变体的表型变化并不剧烈。与此同时,osnamoscuc3的双突表现出更加剧烈的表型改变。这说明OsNAM和OsCUC3协同调控水稻胚期和苗期茎尖和叶片发育,且功能冗余。*** R164-OsNAM模块精确调控分生组织发育。OsNAM的m RNA在幼嫩组织中积累,包括胚芽鞘、幼穗、根和花器官。OsNAM蛋白在茎尖和花序分生组织中分布广泛。其中,OsNAM蛋白在茎尖中呈现出边界区域(幼叶和顶端分生组织交界处)高度积累的特征,且受到Osmi R164的直接调控。抗Osmi R164的r OsNAM相关材料中OsNAM的表达水平上升,植株表现出生长受到抑制,叶片短、株型矮小、穗变小和小花器官剧烈变化。这说明Osmi R164-OsNAM模块精确地调控OsNAM的表达水平和分布特征,并且对水稻的生长是必要的。***广泛参与水稻茎尖和幼穗的发育调控网络。本研究通过转录组分析了OsNAM在茎尖和幼穗发育过程中的生物学功能和调控机制。osnam-1和WT比较组的差异基因中包含若干重要的发育调控基因,包括OSH1、Os SPL14、RFL、Os MADSs等。通过GO富集分析,分别比较osnam-1和WT的茎尖和幼穗的转录组结果发现,OsNAM广泛参与到茎尖和幼穗发育过程中的重要途径当中,包括细胞增殖发育、生殖转化、细胞壁发育建成,激素响应等通路。其中,响应胁迫和几丁质的通路得到显著的富集,说明OsNAM参与植株协调生长和逆境响应平衡的调控过程。综上所述,本研究通过转录组数据库构建,解析了基因在穗发育过程中的表达变化特征,并且筛选出穗高表达基因。通过突变体库的构建和表型观察,确认了不同候选基因在穗发育过程中的作用。通过深入广泛的功能研究,明确了OsNAM和OsCUC3在水稻株型和穗型发育中发挥的重要作用。此外,本研究结果还证实了这一筛选方法的有效性,所筛选出的13个重要的穗发育基因,进一步补充了现有的水稻穗发育分子调控网络,为育种研究提供重要的理论基础。

关键词：基因表达模式穗发育基因编辑 OsNAM 逆境响应

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恶性黑素瘤的转录组学及转移相关分子机制的研究

恶性黑素瘤的转录组学及转移相关分子机制的研究

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作者：赵华中国人民解放军医学院

学位级别：博士

研究背景恶性黑素瘤是一种高度侵袭和高致死率的恶性肿瘤。多发生于皮肤,占皮肤恶性肿瘤第三位。也可发生于眼睛、肠道粘膜和颅内等。占皮肤肿瘤死亡人数的80%。近年来,恶性黑素瘤发病率每年以4-6%速度上升。早期发现可手术切除，但对... 详细信息

研究背景恶性黑素瘤是一种高度侵袭和高致死率的恶性肿瘤。多发生于皮肤,占皮肤恶性肿瘤第三位。也可发生于眼睛、肠道粘膜和颅内等。占皮肤肿瘤死亡人数的80%。近年来,恶性黑素瘤发病率每年以4-6%速度上升。早期发现可手术切除，但对已转移病例，目前无有效治疗方法。黑素瘤的形成是一个多步骤、多因素过程，包括众多基因的改变。从基因组和转录组的水平研究参与这些过程中的基因变化和基因表达谱，有助于人们认识黑素瘤的发生发展过程。既往的研究基于基因芯片或其他肿瘤研究的数据，很难发现对恶性黑素瘤转移起特异作用的基因或潜在未发现的功能基因。因此获得恶性黑素瘤的完全基因表达谱尤为重要。 RNA-seq是利用第二代测序技术对转录组进行研究的高通量方法，可以对转录组进行精确定量分析。我们拟利用RNA-seq的方法对黑素瘤细胞进行全转录组范围基因表达谱的测序和比较分析。比以前的黑素瘤表达谱研究，通量大大提高，基本可以覆盖所有表达的基因。因此若比较恶性黑素瘤的转移和低转移组织，可能发现与转移相关的重要因素。本研究的目的:1利用高通量测序方法（RNA-seq）获得恶性黑素瘤的基因表达谱;2建立分析恶性黑素瘤基因差异表达的数学模型;3对所得基因表达谱进行聚类分析和筛选候选基因；4利用功能试验验证候选基因的生物学效应。方法：1利用RNA-seq技术对反映黑素瘤不同状态的细胞株：正常黑素细胞株（HEMn-LP）、低转移性恶性黑素瘤细胞株（A375）和转移性恶性黑素瘤的胞株（A2058）进行深度测序和基因表达谱分析；2通过IDEG6、DAVID、GO、KEGG和IPA等分析方法对三个细胞系所得基因表达谱进行差异分析;3根据差异基因表达变化的方式和程度建立9种趋势和41种亚趋势的数学分析模型；4筛选候选基因并在A375中过表达候选基因，通过迁移及穿透试验等验证其生物学活性。结果：1获得HEMn-LP、A375、A2058三个细胞株的基因表达谱，2基因表达谱的据类分析表明肿瘤细胞株的基因表达与正常黑素细胞株显著差异；3肿瘤细胞株染色体9、11、12、14的基因表达与黑素细胞株差异显著；4scUscU模式中聚集的基因差异表达显著并与恶性黑素瘤生物功能相关；5候选基因CTGF、Twist1和MAGEA1可提高A375的迁移及穿透力。结论：1与恶性黑素瘤发生和转移相关的基因大多聚集在染色体9、11、12、14上；2我们建立的9类41种亚趋势的数学模型可用于筛选与恶性黑素发生和转移的候选基因；3scUscU中聚集的差异表达基因大多与恶性黑素瘤转移密切相关。4利用上述分析方法筛选的CTGF、Twist1和MAGEA1作为候选基因在A375中过表达可明显提高恶性黑素瘤细胞的迁移和转移能力。

关键词：恶性黑素瘤肿瘤转移基因表达测序基因表达模式

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企鹅珍珠贝足丝蛋白3基因的克隆及其表达分析

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水产科学 2023年第4期42卷 613-621页

作者：杨蕾陈一张佳谊战欣海南大学海洋学院南海海洋资源利用国家重点实验室海南海口570228

为探明企鹅珍珠贝足丝黏附的分子机理,基于企鹅珍珠贝转录组序列,应用RACE-PCR技术获得足丝蛋白3(BP3)基因的cDNA全长序列,通过实时荧光定量PCR技术分析BP3基因在有足丝企鹅珍珠贝各组织及有/无足丝个体足中的表达情况。结果显示,企鹅... 详细信息

为探明企鹅珍珠贝足丝黏附的分子机理,基于企鹅珍珠贝转录组序列,应用RACE-PCR技术获得足丝蛋白3(BP3)基因的cDNA全长序列,通过实时荧光定量PCR技术分析BP3基因在有足丝企鹅珍珠贝各组织及有/无足丝个体足中的表达情况。结果显示,企鹅珍珠贝BP3基因cDNA全长为601 bp,开放阅读框长453 bp,共编码150个氨基酸,该基因5′端非编码区为71 bp, 3′端非编码区为77 bp。蛋白质分子质量为16.81 ku,等电点为7.33,是一种亲水性稳定膜外蛋白,主要定位于细胞外基质。氨基酸序列比对表明,企鹅珍珠贝足丝蛋白3与厚壳贻贝同源性最高,为30.34%。实时荧光定量PCR结果显示,各组织中均有BP3基因mRNA表达,表达量在外套膜组织中最高,与足、闭壳肌、珍珠状袋存在显著差异(P<0.05),而与鳃、唇瓣差异不显著(P>0.05),且在有足丝企鹅珍珠贝个体足中的表达量显著高于无足丝个体足(P<0.05)。本试验结果可为进一步探究企鹅珍珠贝足丝黏附的分子机理提供基础。

关键词：企鹅珍珠贝足丝蛋白3基因基因克隆基因表达模式

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单细胞RNA测序技术在皮肤病研究中的应用

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中国皮肤性病学杂志 2021年第11期35卷 1314-1318页

作者：张育飞夏育民西安交通大学第二附属医院皮肤科陕西西安710004

单细胞RNA测序技术是基于新一代测序平台在单细胞水平上进行的转录组分析,具有高通量和高灵敏度等优势.在正常皮肤中,单细胞RNA测序可用于鉴定皮肤细胞的异质性水平,尤其是成纤维细胞和髓源性细胞.该技术还应用于银屑病、特应性皮炎、... 详细信息

单细胞RNA测序技术是基于新一代测序平台在单细胞水平上进行的转录组分析,具有高通量和高灵敏度等优势.在正常皮肤中,单细胞RNA测序可用于鉴定皮肤细胞的异质性水平,尤其是成纤维细胞和髓源性细胞.该技术还应用于银屑病、特应性皮炎、皮肤肿瘤、系统性硬化症、红斑狼疮等多种皮肤病中,用来揭示细胞异质性、阐明发病机制和确定新的诊断标志物和治疗靶点等.本文对单细胞RNA测序技术及其在皮肤病研究中的应用进行综述,旨在提高皮肤疾病的诊疗水平.

关键词：基因表达模式单细胞RNA测序细胞异质性银屑病特应性皮炎皮肤肿瘤系统性硬化症红斑狼疮

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多年生黑麦草耐盐关键基因的挖掘与关联分析

多年生黑麦草耐盐关键基因的挖掘与关联分析

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作者：宋鑫兰州大学

学位级别：博士

土壤盐渍化是限制农牧业生产的重要因素之一。由于气候变化以及不合理的灌溉导致土壤盐渍化日益加重。Na+是盐渍化土壤中含量最高的阳离子,介质中高浓度的Na+会对植物造成严重的渗透胁迫并影响其对水分的吸收和转运。同时,植物体内积累... 详细信息

土壤盐渍化是限制农牧业生产的重要因素之一。由于气候变化以及不合理的灌溉导致土壤盐渍化日益加重。Na+是盐渍化土壤中含量最高的阳离子,介质中高浓度的Na+会对植物造成严重的渗透胁迫并影响其对水分的吸收和转运。同时,植物体内积累过量的Na+会对代谢活动产生毒害作用。钾是植物不可或缺的营养元素,然而因K+、Na+的水合半径相似,因此在盐胁迫下Na+会与K+竞争转运蛋白的结合位点,导致K+亏缺。在植物体内存在多个与Na+、K+转运密切相关的蛋白,它们在植物体内协同维持着K+、Na+稳态平衡。例如液泡膜Na+/H+转运蛋白通过将叶肉细胞质中过多的Na+区域化于液泡中以抵御盐胁迫;HKT将根木质部中的Na+卸载到木质部薄壁组织,防止Na+在地上部过量积累破坏光合组织;内整流K+通道AKT1和外整流K+通道SKOR调控K+的吸收与长距离运输,共同维持植物体内K+的稳定。多年生黑麦草（Lolium perenne）是建植草坪的重要草种之一,其具有抗病性强、耐践踏、恢复生长快等特点,常被用于运动草坪的建植以及城市绿化。同时,因其营养丰富、适口性好,常被用作家畜、家禽的饲料,也是一种重要的牧草。多年生黑麦草分布十分广泛,起源于欧洲,在全球温带地区均有分布,其为适应不同的生境逐渐形成了多种生态类型。因此,引种、筛选、挖掘有益变异的抗逆关键基因,对培育耐盐性强的黑麦草新品种具有重要的价值。本研究以收集自32个国家的185份多年生黑麦草为研究对象,通过关联分析、重要功能基因克隆及其表达模式分析等系统研究,取得了以下主要结果:（1）8个多年生黑麦草种质资源在300 mM NaCl处理下生长均受到了抑制,根据主成分分析将其分为耐盐性不同的3个类型组。耐盐组材料在盐胁迫下能够保持较高的K+含量及K+/Na+比。（2）克隆到5个与K+、Na+转运相关的基因,分析表明LpSKOR、LpAKT1、LpHKT1;5、LpHKT2;1和LpSOS1主要在多年生黑麦草根中表达,LpNHX1主要在叶中表达,LpHKT1;4在根和叶中均高丰度表达。（3）对185份多年生黑麦草种质资源根据基因分型测序（GBS）结果将其群体结构划分为3个亚群,每个亚群内的种质资源材料来源地地理距离相近,G1亚群包含22份种质资源,主要来源于地中海沿岸;G2亚群包含147份种质资源,主要来源于西欧和北美;G3亚群包含16份种质资源,主要来源于欧洲。在候选基因LpHKT1;5测序序列中鉴定出72个单核苷酸多态性位点SNP,其中6个SNP位点引起了氨基酸的变化并且与多年生黑麦草耐盐性显著关联。（4）对LpSKOR和LpAKT1表达模式分析显示,两者共同维持盐胁迫下多年生黑麦草体内K+的稳态平衡。原位PCR结果显示,LpHKT1;5主要定位于多年生黑麦草根中柱木质部薄壁组织中,与LpHKT1;4、LpHKT2;1、LpSOS1和LpNHX1协同调节多年生黑麦草体内Na+的稳态平衡。尤其是在高盐胁迫下,相较于盐敏感品种,耐盐品种中LpNHX1和LpSOS1的表达量更高,具有更强的Na+上运和区域化能力;同时LpHKT1;4和LpHKT1;5的表达量也显著上升,在卸载Na+过程中发挥着重要作用。以上结果揭示了不同类型的多年生黑麦草种质资源对盐胁迫的生理响应差异较大;在抵御盐胁迫的过程中,候选基因LpHKT1;5发挥了重要作用,并与其他基因共同维持K+、Na+稳态平衡;为进一步揭示多年生黑麦草耐盐机理奠定了基础。

关键词：多年生黑麦草盐胁迫基因克隆候选基因关联分析基因表达模式

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白菜SRS基因家族的鉴定及表达分析

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分子植物育种 2023年

作者：陈雨邓九州吴晓宇任鑫如吕金枝马东旭常宇晴秦政舒兴段巧红黄家保山东农业大学园艺科学与工程学院作物生物学国家重点实验室

SRS (SHI-RELATED SEQUENCE)基因家族是植物特有的转录因子家族，该家族成员在调控植物生长发育及应对非生物胁迫过程中具有重要作用。为了解白菜SRS家族的功能特点，本研究从白菜基因组中鉴定到15个SRS家族成员，这些成员不均匀地分布... 详细信息

SRS (SHI-RELATED SEQUENCE)基因家族是植物特有的转录因子家族，该家族成员在调控植物生长发育及应对非生物胁迫过程中具有重要作用。为了解白菜SRS家族的功能特点，本研究从白菜基因组中鉴定到15个SRS家族成员，这些成员不均匀地分布在白菜8条染色体上。绝大多数成员含有2个CDS，所编码的蛋白理论等电点5.82～9.84，分子量为21 245.16～39 395.23 Da。白菜SRS成员均含有环状锌指结构域(CX2CX7CX4CX2C2X6C)，绝大多数成员含有一个核定位信号(NLS)。白菜SRS家族存在明显的基因复制事件，与拟南芥(Arabidopsis thaliana) SRS家族存在良好的共线性关系。启动子元件分析表明白菜SRS家族基因含有大量的逆境响应和激素响应元件。qRT-PCR结果表明各成员对盐胁迫信号有不同的响应，Br008203与Br015837在盐胁迫下的表达量持续下调，而Br003749和Br036838的表达量显著上调，推测这几个基因在白菜盐胁迫过程中发挥重要作用。以上结果为深入探究白菜SRS家族基因的生物学功能及白菜种质资源的改良提供了一定科学依据。

关键词：白菜 SRS基因家族生物信息学分析基因表达模式盐胁迫

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昆虫裂解性多糖单加氧酶的性质表征与功能分析

昆虫裂解性多糖单加氧酶的性质表征与功能分析

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作者：邓晓瑞大连理工大学

学位级别：硕士

几丁质是一种由β-(1-4)糖苷键连接N-乙酰葡萄糖胺结构单元聚合形成的直链高聚物,是昆虫表皮、气管、中肠围食膜的重要组成成分。由于几丁质的正常代谢对昆虫的生长发育具有重要意义,因此参与其代谢的酶被认为是潜在的农药设计靶标,受... 详细信息

几丁质是一种由β-(1-4)糖苷键连接N-乙酰葡萄糖胺结构单元聚合形成的直链高聚物,是昆虫表皮、气管、中肠围食膜的重要组成成分。由于几丁质的正常代谢对昆虫的生长发育具有重要意义,因此参与其代谢的酶被认为是潜在的农药设计靶标,受到研究者的广泛关注。裂解性多糖单加氧酶(Lytic Polysaccharide Monooxygenases,LPMO)是参与几丁质代谢的一类关键酶,它可以通过氧化的方式裂解不溶的几丁质,为几丁质酶提供容易接近的底物,因而显著提高几丁质的水解效率。研究发现,在昆虫基因组中广泛分布着编码LPMO的基因,CAZy数据库将这种非微生物来源的LPMO归类到15家族辅助活性蛋白(Auxiliary Activities 15,AA15)。目前研究证实了来自斑衣鱼AA15的酶学活性,对于其他物种该酶的生化性质和生理功能重要性还未有报道。据此,本文以鳞翅目模式昆虫家蚕、直翅目模式昆虫东亚飞蝗以及农业害虫亚洲玉米螟为研究对象,对昆虫AA15的基因表达水平及功能,酶学性质进行研究,为揭示潜在农药靶标昆虫LPMO的生理功能提供重要的研究基础。本论文包括以下研究内容:(1)通过同源分析、PCR等方法调取家蚕、东亚飞蝗和亚洲玉米螟的AA15编码基因,根据进化关系,可将昆虫AA15分为三个亚家族,分别为AA15-I、AA15-II和AA15-III。序列分析结果显示,家蚕BmAA15、亚洲玉米螟Of AA15和东亚飞蝗LmAA15同属于昆虫裂解性多糖单加氧酶,序列一致性高,与微生物来源的单加氧酶一样,具有保守的参与催化反应的组氨酸、酪氨酸以及参与底物结合的芳香族氨基酸。(2)昆虫AA15编码基因的转录水平研究结果显示,在不同组织中,BmAA15-I、OfAA15-I、LmAA15-I和LmAA15-II在表皮和气管中表达量最高,且分别在家蚕、玉米螟的化蛹阶段、蝗虫羽化蜕皮阶段表达量明显上调。BmAA15-II、OfAA15-II在精巢中表达量较高,并主要在蛹-成虫阶段上调表达。BmAA15-III和LmAA15-III在中肠中的表达量较高,并分别在幼虫生长时期以及羽化蜕皮时期上调表达。据此推测,不同家族的AA15基因表达产物在昆虫的不同生长发育阶段以及不同组织中发挥功能。(3)以东亚飞蝗为模式昆虫研究昆虫AA15的生理功能重要性。选择五龄1天的飞蝗若虫进行RNA干扰。干扰后,各目的基因表达量明显下调,且干扰的特异性较高,基本不引起非靶标基因转录水平的改变。LmAA15-I干扰异常率为90%,其中10%五龄飞蝗在若虫阶段死亡,66.7%五龄飞蝗无法正常羽化蜕皮,导致若虫停止发育直至死亡,13.3%飞蝗成功蜕皮,但呈现翅膀皱褶等异常现象。LmAA15-II干扰异常率为20%,其中10%五龄飞蝗在若虫阶段死亡,10%成虫表型异常。LmAA15-III干扰异常率为100%,其中66.7%五龄飞蝗蜕皮失败,停止发育直至死亡,33.3%成虫表型异常。据此推测,LmAA15-I和LmAA15-III可能在飞蝗若虫的生长发育、蜕皮羽化阶段发挥重要作用。(4)以亚洲玉米螟I型裂解性多糖单加氧酶(OfAA15-I)为代表研究AA15的酶学性质。在为目的蛋白AA15-IN端添加融合标签Nus-tag的基础上,通过大肠杆菌BL21菌株实现了蛋白的可溶表达,表达量为20 mg/L发酵液,并利用金属螯合层析的方法实现初步纯化。OfAA15-I活性测定结果显示Of AA15-I可作用于几丁质释放还原糖产物,但未能明显的观察到其与几丁质酶H水解几丁质底物的协同活性。

关键词：昆虫裂解性多糖单加氧酶基因表达模式 RNAi 重组表达性质表征

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