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基于生物信息学方法识别非小细胞肺癌(NSCLC)潜在治疗靶基因
金鹏;靳琪琪;汪毅祯;苏心婉;舒朋;黄天笑;应森洪;卢宇豪;赵涵;张万峰;冉隆科;本研究运用生物信息学方法识别非吸烟女性非小细胞肺癌(NSCLC)潜在的靶基因,并从分子水平探索其潜在的发病机制。从GEO数据库下载非吸烟女性非小细胞肺癌相关基因芯片数据集,经癌症组和癌旁对照组差异表达基因识别,并利用R软件对差异基因进行层次聚类分析,DAVID进行基因本体(gene ontology)和KEGG通路富集分析,STRING和Cytoscape软件构建蛋白-蛋白交互(PPI)网络,以及运用PASTAA分析,识别NSCLC相关转录因子,构建转录因子-基因共表达网络。结果表明,185个基因在NSCLC中差异表达,其中40个上调,145个下调;通过PASTAA分析识别出5个NSCLC基因相关转录因子。差异基因与胶原分解代谢过程、炎症反应的正调控等生物过程密切相关,基因的产物主要参与蛋白质细胞外基质、胶原三聚体等细胞组分,且主要发挥调节金属内肽酶活性、肝素结合和调节受体活性等分子功能;KEGG通路富集分析表明差异基因显著富集到胞外基质-受体信号通路、粘着斑信号通路、PPAR信号通和PI3K-Akt信号通路等,与非小细胞肺癌的发生发展密切相关。通过生物信息学方法,最终筛选到4个NSCLC关键基因:IL6、MMP1、COL1A1、CD36,其可能是非吸烟女性NSCLC潜在的治疗靶点。
甘薯基因组JAZ基因家族的鉴定与分析
黄小芳;毕楚韵;陈其俊;刘江洪;胡韵卓;黄碧芳;许明;陈选阳;林世强;JAZ(jasmonate ZIM-domain, JAZ)蛋白作为茉莉酸途径的抑制因子，可通过与其他信号通路的调控因子互作来调节植物生长发育过程。为了探究甘薯[Ipomoea batatas (L.)LAM]JAZ家族基因的特征和潜在功能，本研究利用生物信息学的分析方法从甘薯全基因序列中鉴定到11个JAZ基因序列，对其进行多重序列比对、染色体定位、保守基序、系统进化树以及逆境胁迫下基因表达量变化等多方面的研究。结果表明，11个甘薯JAZ基因分布在甘薯1号、3号、6号、7号和9号染色体上，其数目分别为2个、1个、2个、1个和5个；利用MEME检索工具从甘薯JAZ家族蛋白序列中检索得到9个保守基序(motif 1～motif 9)，其中motif 1和motif 7氨基酸序列组成与多重比对结果中的TIFY结构域一致，motif 2序列特征与Jas结构域一致；甘薯、拟南芥和水稻的JAZ家族系统进化树可分为5个亚组(Group1～Group 5)；转录组数据分析结果表明，甘薯JAZ基因家族中有2个成员在受到尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum f. sp. batatas)侵染时表达量上调；有5个成员在低温胁迫下差异表达，其中3个表达上调、2个表达下调。以上结果可为研究甘薯JAZ家族基因的结构和功能提供参考。
外源油菜素内酯对三种杨树在干旱、盐和铜胁迫下光合生理的影响
李涛涛;高永峰;马瑄;陈永富;王阳;马金彪;以胡杨、新疆杨和俄罗斯杨一年生幼苗为材料,采用盆栽实验探讨不同胁迫(干旱,盐和重金属)下,施加外源植物激素油菜素内酯(BRs)对三种杨树叶片的叶绿素含量、叶绿素荧光参数及动力学曲线(OJIP)的影响。结果表明:与对照相比,10μmol/L的BRs可提高三种杨树叶片的光合特性;干旱胁迫下,胡杨的叶绿素含量及叶绿素荧光动力学曲线与对照相比无显著变化,新疆杨和俄罗斯杨的叶绿素a、叶绿素b含量显著降低,荧光动力学曲线J点上升,P点下降;盐胁迫下,胡杨和新疆杨的叶绿素含量变化较小,俄罗斯杨的叶绿素含量降低明显,荧光动力学曲线变化也比较显著;铜胁迫下,三种杨树叶绿素a和b含量与对照相比都显著下降,新疆杨和俄罗斯杨的荧光动力学曲线变化较为显著,荧光参数变化幅度非常大,当施加外源BRs后,三种胁迫下的三种杨树叶绿素含量与对照组相比都有不同程度的升高,其中胡杨、新疆杨和俄罗斯杨的叶绿素a含量分别升高了14%、6.8%和18.8%,新疆杨和俄罗斯杨的荧光动力学曲线及荧光参数接近于对照水平,PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)和光化学性能指数(PIABS)显著增加。表明BRs能够明显缓解逆境胁迫对杨树PSⅡ反应中心造成的伤害。
东帕米尔高原喜马拉雅雪鸡线粒体基因组序列测定与分析
李静;潘建飞;何子璐;王玉涛;喜马拉雅雪鸡属国家二级保护动物,是生存海拔最高的鸡类,同时在维持生态平衡和鸟类高海拔适应性研究中具有重要的科研价值。本研究以东帕米尔高原喜马拉雅雪鸡为研究对象,采用直接测序法,拼接组装获得该物种线粒体(mtDNA)全基因组序列,对mtDNA全序列进行注释和结构分析,并选择GenBank已提交的鸡形目鸟类mtDNA序列,利用邻接法构建系统发育树,为该物种的有效保护和开发利用提供分子水平的依据。结果表明:喜马拉雅雪鸡的mtDNA全长为16 691 bp,基因种类、数量及排列顺序与鸟类线粒体基因典型排列顺序一致。基因组核苷酸含量为A:30.2%;T:23.9%;C:32.2%;G:13.8%;(A+T)含量(54%)略高于G+C (46%)含量,AT-skew为0.116 7,有一定的碱基偏好。在本研究中,东帕米尔高原喜马拉雅雪鸡起始密码子以ATG为主,终止密码子以TAA为主。预测了22个tRNA的二级结构,均能形成典型的三叶草结构,共有错配25处,以GU错配为主,喜马拉雅雪鸡tRNASer (UCN)基因比藏雪鸡的tRNASer (UCN)基因多出3个碱基;系统发育树构建表明雪鸡与鹌鹑关系最近,我们发现东帕米尔高原喜马拉雅雪鸡与甘肃阿克塞自治县喜马拉雅雪鸡形成两个独立的进化支。
一株PET降解菌株的筛选鉴定及降解特性
顾冷涛;颜正飞;吴敬;宿玲恰;本研究进行了聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate,PET)降解菌株的分离、筛选和鉴定,以及降解机制的探究。用"分级筛选"策略,先利用塑料类似物对苯二酸二甲酯(diethyl terephthalate, DET)进行富集培养,在以PET颗粒为唯一营养源的无机盐固体培养基上进行涂布,从垃圾填埋场PET塑料样品中筛选获得具有降解PET颗粒能力的菌株JWG-G2。通过菌株形态观察、生理生化特性及16S rRNA序列分析,鉴定该菌株属于微杆菌属(Microbacterium sp.)。菌株JWG-G2在pH 7.0、30℃时生长状态最佳。经菌株JWG-G2处理后,PET颗粒表面酯键特征官能团明显减少;PET颗粒失重率达到1%。菌株JWG-G2能够显著降解PET中间体对苯二酸单羟乙酯钠盐(monohydroxyethyl terephthalate, MHET)和对苯二甲酸双羟乙酯(bishydroxyethyl terephthalate, BHET)多聚体,其降解率分别为4.5%和11.2%。菌株JWG-G2具有较好的PET颗粒及其中间体降解作用,为降解机制的深入研究提供一定理论基础。
西瓜种子外观性状遗传多样性及全基因组关联分析
郭宇;高美玲;刘小松;刘秀杰;刘继秀;高越;张艳玲;赵欣;冉丽丽;本研究选用144份不同西瓜(Citrullus lanatus L.)种质资源作为材料，调查西瓜种子外观性状，包括种皮颜色、种皮斑块、种皮裂刻、种脐斑和种子喙形状等表型数据，进行遗传多样性及全基因组关联分析。遗传多样性分析结果表明，在144份西瓜种质资源中种皮颜色分为8种类型，分别为绿色、褐色、黑色、红色、棕色、白色、黄色和斑驳，多样性指数为1.66，其中黑色占比最多，为31.25%，绿色占比最少，为0.69%；种皮斑块的多样性指数为0.15，其中无斑块种子占96.53%；种皮裂刻的多样性指数为0.21，表面无裂刻的占94.44%；种脐斑的多样性指数为0.63，其中种子无种脐斑的占67.36%；种子喙形状的多样性指数为0.19，其中圆喙种子占95.14%。通过全基因组关联分析，检测到1个与种皮颜色相关的数量性状基因座(quantitative trait locus, QTL)，位于10号染色体上；5个与种皮斑块相关的QTL，分别位于2号、6号、7号、10号和11号染色体上；6个与种皮裂刻相关的QTL，分别位于1号、3号、4号、6号、7号和11号染色体上。研究结果为进一步开展西瓜种子外观性状相关基因克隆、功能分析及调控机理的研究提供理论基础。
全基因组结合位点分析揭示LAZY1控制水稻分蘖角度的下游调控网络
朱亮;薛蓬勃;李国强;黄婧;金健;水稻(Oryza sativa L.)是世界上最重要的作物之一，而分蘖角度是水稻的重要性状，它影响着水稻的光合作用面积。LAZY1是水稻中第1个被鉴定的调控水稻分蘖角度的基因，然而LAZY1作为转录因子，它结合的下游基因尚不清楚。本研究通过染色质免疫共沉淀测序(ChIP-Seq)技术，研究LAZY1在全基因组水平的结合位点，分析其可能调控的基因。根据ChIP-Seq结果，我们发现大量的peaks除了坐落在基因间隔区外，还坐落在基因的启动子上，暗示LAZY1可能调控大量下游基因的表达。通过GO功能分析和KEGG富集分析，发现LAZY1可能调控一类影响分子代谢和修饰的基因。经过筛选，我们获得了51个LAZY1下游候选基因，根据其中一些已被报道的基因，分析了LAZY1的下游调控网络，为今后的水稻分蘖角度研究提供参考。
基于线粒体Cytb基因分析高原鳅种群遗传多样性与系统发育关系
赵桂研;权金强;李兰兰;罗志成;刘哲;以高原鳅(Triplophysa)属鱼类8个种群共75个个体的线粒体Cytb基因为标记,通过生物信息学分析高原鳅属种群遗传多样性和系统发育关系。结果表明,全长1 140 bp的Cytb基因序列中共检测到527个多态位点,界定了61个单倍型,A+T含量(55.9%)高于G+C含量(44.2%)。8个种群单倍型多样度(Hd)范围在0.667～1.000之间,核苷酸多样度(Pi)在0.001～0.089之间,其中似鲶高原鳅(T. siluroides)遗传多样性水平最高(Hd=1.000,Pi=0.089),壮体高原鳅(T. robusta)遗传多样性水平最低(Hd=0.667,Pi=0.001);叶尔羌高原鳅(T.yarkandensis)与黄河高原鳅(T. pappenheimi)间的遗传距离最远(D=0.243),达里湖高原鳅(T. dalaica)与壮体高原鳅间的遗传距离最近(D=0.086);遗传分化系数表明:8个高原鳅种间存在着高度遗传分化(Fst>0.25),并且种群之间基因流较弱(Nm<1);分子系统发育进化树显示,细尾高原鳅与西藏高原鳅聚为一支,黄河高原鳅、似鲶高原鳅、壮体高原鳅、达里湖高原鳅四大种群聚为一支,贝氏高原鳅与叶尔羌高原鳅聚为一支。本研究为进一步对高原鳅属鱼类系统分类研究提供资料,以及对高原鳅保护措施提供了遗传学依据。
茶树黄酮醇合成酶基因的克隆与原核表达
马春雷;陈亮;本研究采用EST测序技术和RT-PCR技术,获得了一个茶树茶多酚代谢中的重要基因——黄酮醇合成酶(FLS)基因,在GenBank登录(GenBank accessionNo.EF205150),其序列全长1317bp,其中开放阅读框长996bp,编码331个氨基酸,3'端有一个明显的多聚腺苷酸加尾信号,推测的蛋白分子量约为37.5kD,理论等电点为5.80。序列分析表明它与葡萄FLS基因序列的亲缘关系比较近。将该基因重组到表达载体pET-32a(+)中进行原核表达,经IPTG诱导、SDS-PAGE检测,结果表明茶树黄酮醇合成酶基因能在大肠杆菌BL21中表达,电泳检测到一条大约61kD的外源蛋白,与预测的融合蛋白分子量相符。用Ni-NTA亲和层析柱对融合蛋白进行纯化,得到了纯度在90%以上的纯化蛋白,为进一步研究PET-FLS融合蛋白的活性及功能奠定了基础。
杜仲全基因组WRKY转录因子基因家族鉴定及表达分析
庆军;杜庆鑫;朱利利;何凤;杜红岩;WRKY转录因子基因家族是植物特有的基因家族之一,在植物整个生长发育、生物和非生物胁迫等生物过程中发挥重要调控作用。为进一步揭示杜仲WRKY转录因子家族成员信息,本研究利用生物信息学方法对杜仲(Eucommia ulmoides) WRKY转录因子家族成员进行鉴定,并对其进化关系、基因结构、理化性质、染色体定位和基因表达模式进行分析。结果显示,杜仲全基因组中共鉴定出51条EuWRKY基因,且EuWRKY基因家族可分为GroupⅠ、GroupⅡ和GroupⅢ三组,GroupⅡ组可分为Ⅱ-a、Ⅱ-b、Ⅱ-c、Ⅱ-d和Ⅱ-e亚组,而Ⅱ-c又被细分Ⅱ-c1与Ⅱ-c2;基因结构分析显示,EuWRKY基因各组内成员都含有WRKY结构域的保守基序,但其内含子、外显子及保守基序数量存在较大差。表达模式分析显示,EuWRKY基因在叶片、皮和果实3个组织中相对表达趋势几乎一致,而在根和花芽中的表达量存在较大的差异;在雌雄花芽分化时期,EuWRKY15与EuWRKY47表达量在雌雄花芽中表达差异较大,两个基因可能与雌雄花芽发育相关;盐胁迫下,EuWRKY20/17/50表达量明显上调,3个基因可能共同参与胁迫反应。本研究为深入研究WRKY转录因子基因家族提供补充数据,也为杜仲WRKY转录因子基因家族功能研究及挖掘提供理论依据。