基因组研究与生命科学工业的崛起

1990年以来,人类基因组序列已完成测序的和正在测序的共计约330Mb,占人基因组的11％左右;已识别出与人类疾病相关的基因200个左右。此外细菌、古细菌、支原体和酵母等共17种生物的全基因组的序列已经测定。1998年5月至9月间,在人类基因组研究领域中连续爆出了三个引人瞩目的新闻,都是向按部就班的研究进度提出了挑战。 1998年5月9日,美国的基因组研究所负责人克雷格·温特(CraigVenter)宣布将同PE(Perkin-Elmar)公     

《科学》杂志评出2008年十大科学进展

不久前,美国《科学》杂志公布了该刊评选出的2008年十大科学进展,其中在对细胞重新编程“定制”细胞系方面的进展名列第一位。《科学》杂志说,这些细胞系以及“定制”它们的有关方法,为科研人员理解甚至未来治愈一些医学上的顽疾提供了工具,比如帕金森氏症、Ⅰ型糖尿病等。其它9项进展包括:(1)系外行星,眼见为实:天文学家们利用特殊的望远镜技术将行星微弱的光线与恒星明亮炫目的光芒区分开来,第一次直接观测到了太阳系外围绕其他恒星运转的行星。(2)癌症基因名单扩充:通过对来自不同癌症(包括胰腺癌和胶质母细胞瘤这两种最致命的癌症)细胞基因进行测序,科研人员发现了数十种与癌症有关的基因突变,这些变异使得细胞分裂失去控制,导致细胞一步步发生癌变。(3)神秘的新型材料:高温超导体是在某个相对较高的临界温度下电阻突降至零的材料。在2008年,科研人员制造了一场“高温超导轰动”,因为他们发现了一类全新的以铁化合物为基础的高温超导材料,这是继“铜-氧”化合物高温材料之后高温超导领域的最重大进展。(4)观察蛋白质的工作:生物化学家今年取得了令人惊讶的新进展,他们“看”到了蛋白质如何与目标结合,然后转换细胞的代谢状态,起到促成某一组织特性的作...     

基于SNP分子标记的华东地区松材线虫种群遗传分化研究

【目的】华东地区的苏浙皖鲁是中国松材线虫病发生最早的4个省区,华东地区也是松材线虫最适生长区,研究该区域松材线虫种群的遗传分化情况,可为建立我国松材线虫病的疫源追溯体系提供重要的基础信息。【方法】收集华东地区安徽(AH)、福建(FJ)、江苏(JS)、江西(JX)、山东(SD)和浙江(ZJ)6个省份的60个县级行政区松材线虫病疫木样本,经过分离纯化获得虫株,提取虫株DNA并进行高通量全基因组重测序,运用生物信息学软件分析各区域松材线虫虫株的SNP位点数量和种类,依此遗传标记采用聚类分析方法比较各区域不同虫株间的遗传分化情况,后采用Treemix分析群体间的基因渗入路线。【结果】共分离收集到华东地区松材线虫虫株67个,对所有虫株进行全基因组测序。经序列比对分析,67个虫株中共有SNP基因型12种,其中A→G、C→G、C→T、G→A、G→C、T→C这6种基因型出现的频率明显高于其他6种基因型。从67个虫株中共获得6 531 684个SNP位点,不同虫株间的SNP位点数量存在差异。不同地理区域松材线虫的SNP总数、纯合子数量、缺失SNP数量以及特有SNP数量在省际均未表现显著差异,与入侵时间也无特别显著的相关性。主成分分析结果表明,67个虫株可以分为3个类群,各类群与地理来源存在着一定的相关性。大多数虫株属于类群1,它包括了所有的浙江虫株和江西虫株,以及其他4个省份的大多数虫株;类群2涉及江苏、安徽、山东和福建的14个虫株;类群3仅涉及安徽、福建和山东的7个虫株。通过Treemix检测得到2条基因迁移路线,分别为类群2的江苏(2-JS)向类群1的安徽(1-AH)迁移、类群3的山东(3-SD)向类群2的安徽(2-AH)迁移。【结论】华东地区松材线虫虫株存在较为丰富的SNP位点,不同虫株间SNP特征存在较大差异,SNP多样性变化与入侵时间没有呈现明显规律性。总体上华东地区松材线虫虫株可以分为3个类群,不同类群与地理区域间呈现一定的相关性,在1-AH和2-AH所在区域可能存在被其他区域的其他类群虫株再次入侵的情况。     

大麻基因密码被破译

 10 月19 日的《基因生物学》(Genome Biology)刊登论文报道,纤维植物印度大麻的基因测序已完成。这个研究小组选择的样本是一种称为紫兴都库什(PurpleKush)的大麻植物(如图)。其一个产生四氢大麻酚前体物质的基因被关闭了,紫兴都库什只有极少量甚至不含大麻二酚酸(大麻植物中一种类似复合氨基酸的物质),可能是这些分子吸收了四氢大麻酚。     

基于三代长读长测序数据的基因组组装算法分析

目的 指出当前已有的基于三代测序数据的基因组组装方法的缺陷，并提出改进措施，以提高组装的准确率与运行效率。方法 深入分析当前基于三代长读长测序技术的基因组组装方法，包括基于“校正后组装”策略的FALCON,Canu和MECAT组装方法，基于“组装后校正”策略的Flye和Wtdbg2组装方法，指出不同策略的优缺点。结果与结论综合2种组装策略的优势，提出了可以融合2种组装策略优势的新的基因组组装方案，解决了当前基于三代测序数据的基因组组装中的难点。     

声音

2013年第5期网上读者调查获奖名单孟延陕西省西安市西北农林科技大学关正陕西省渭南市临渭区张鑫辽宁省大连市西岗区梁鸣飞山东省东营市河口区孤岛镇艾克然木江克然木新疆吐鲁番市第二中学以上每位幸运读者将收到由科学出版社出版的科普图书     

哀牢山亚热带常绿阔叶林土壤微生物多样性对碳输入变化和增温的响应

为掌握哀牢山亚热带常绿阔叶林土壤微生物多样性对碳输入变化和增温的响应，本研究基于云南哀牢山亚热带常绿阔叶林模拟增温实验平台，以去除地表凋落物、切根、切根并增温和对照4个处理6 a后表层矿质土壤(0～10 cm)为研究对象，测定土壤理化性质和微生物群落组成，探讨土壤微生物多样性对碳输入和增温处理的响应和驱动因子。研究结果表明，碳输入和增温处理未改变哀牢山亚热带常绿阔叶林土壤微生物的优势菌群，各处理的细菌优势菌门为变形菌门和酸杆菌门，真菌优势菌门为子囊菌门和担子菌门。与对照处理相比碳输入和增温处理改变了土壤微生物群落的α多样性指数，切根处理显著降低细菌Shannon指数和Chao1指数，而切根并增温处理的Shannon指数和Chao1指数显著升高。与切根处理相比，切根并增温使土壤细菌群落结构发生显著改变。冗余分析显示，处理间细菌群落结构差异的主要调控因子为土壤温度、土壤含水量、土壤全磷和土壤全钾，其中土壤温度和土壤含水量的影响最大；土壤细菌群落对碳输入变化和增温的响应比真菌群落更为敏感。     

水稻低温胁迫响应 ｍｉｃｒｏＲＮＡ 鉴定

水稻是世界三大粮食作物之一,然而低温胁迫会严重抑制水稻的生长发育。为了探究micoRNA在水稻低温胁迫中的作用,采用低温处理前,5℃低温处理24h和5℃低温处理48h的2~3叶期水稻整株,构建9个小RNA文库。通过高通量测序后,对9个小RNA文库的microRNA进行差异表达分析,一共筛选出21个与冷胁迫相关的microRNA,其中16个在冷胁迫下上调,5个在冷胁迫下下调。通过对这21个microRNA靶基因的CO富集结果表明,其靶基因广泛富集在包括信号转导,免疫系统和物质合成等细胞内过程中。这表明水稻可能通过多种micoRNA 介导,从各个方面来协同抵御低温胁迫。本研究为进一步阐明microRNA响应低温胁迫的分子机制提供了基础,且本研究所鉴定的microRNA为增强水稻对低温耐受性遗传改良提供了优异的miRNA资源。     

4种鲍肠道菌群多样性比较

利用16S rRNA高通量测序技术比较皱纹盘鲍、黑足鲍、黑唇鲍和杂交鲍(皱纹盘鲍♀×黑足鲍♂)菌群结构特征、多样性.结果表明,OTU数量、Shannon指数和Chao1指数均为黑足鲍最大,黑唇鲍最小;4种鲍肠道中优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、梭杆菌门(Fusobacteria)和软壁菌门(Tenericutes),占比达到61.93％～95.78％.其中,皱纹盘鲍、黑足鲍和杂交鲍中绝对优势菌门为变形菌门,而黑唇鲍为软壁菌门;冷泥杆属(Psychrilyobacter)、弧菌属(Vibrio)和支原体属(Mycoplasma)为4种鲍肠道的优势菌属,占比达到39.70％～53.65％;4种鲍核心菌群共有175个OTU,相对丰度超过1％的共有11个OTU;Anosim和Adonis分析均发现杂交鲍与黑唇鲍、杂交鲍与黑足鲍、皱纹盘鲍与黑唇鲍肠道菌群存在显著性差异(P<0.05);经LefSe分析鉴定出4种鲍肠道菌群具有显著性差异的Biomarker共有7个,包括黑足鲍的6个和杂交鲍的1个.     

生物工程技术的开发现状与展望

简述了当代生物工程技术开发和应用的现状，归纳了我国在生物工程领域研究开发所取得的成就，并展望了生物工程技术的未来发展。