SPL家族基因复制及功能分化分析

【目的】基因复制及随后的功能分化是基因组和物种演化的重要驱动力。植物特有的转录因子家族SPL(SQUAMOSA-promoter binding protein like)广泛参与调控植物生长发育及响应逆境胁迫,为研究重复基因的起源方式和进化命运提供了良好的研究系统。本研究对葡萄(Vitis vinifera)、番木瓜(Carica papaya)、毛果杨(Populus trichocarpa)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)4种模式植物的SPL基因家族开展基因复制及功能分化分析,为进一步研究SPL基因功能、预测种属特异性的功能基因提供系统进化角度的参考。【方法】利用SBP特征结构域,鉴定葡萄、番木瓜、毛果杨和拟南芥4种模式植物中SPL基因家族成员,并利用最大似然法构建系统进化树。基于物种内、物种间基因组共线性,分析SPL基因家族发生基因复制的方式及差异保留情况,并计算保留的SPL直系和旁系同源基因的同义、非同义替换率,分析功能分化情况。【结果】在4种模式植物中共鉴定出SPL基因73个,其中42个是miR156的靶基因。系统进化分析显示:73个SPL基因聚类为9个主要分支,miR156靶向SPL基因成簇聚集在6个主要分支;Clade I中SPL基因编码的2个锌指结构基序为C4和C₂HC,而其余8个分支中SPL基因的锌指结构基序由C3H和C₂HC组成。大规模基因组复制事件(片段复制或全基因组复制)是SPL基因家族发生基因重复的主要方式。根据基因组复制事件推算,15个古基因位点理论上应复制出的360个位点中,83.6%的重复位点发生丢失或演化成非SPL基因。本研究鉴定出旁系同源基因17对,直系同源基因27对,且所有旁系和直系同源基因的K_a/K_s(非同义替换率和同义替换率之比)值均小于1。【结论】在不同物种中保留下来的SPL直系同源基因受到较强的纯化选择,在功能上具有保守性;同一物种中保留下来的SPL旁系同源基因在进化过程中维持部分功能冗余,但在组织表达偏好性和蛋白功能上已呈现出不同形式的分化。     

Duplication and divergent evolution of the CHS and CHS-like genes in the chalcone synthase （CHS） superfamily

CHALCONE SYNTHASE (CHS) IS A KEY ENZYME OF FLA- VONOID BIOSYNTHESIS. IT CATALYSES THE CONDENSATION OF THREE MOLECULES OF MALONYL-COA WITH ONE MOLECULE OF 4-COUMAROYL-COA TO FORM NARINGENIN CHALCONE, THE PRECURSOR FOR A LARGE NUMBER OF FLAVONOIDS WHICH ARE WIDELY DISTRIBUTED IN THE PLANT KINGDOM AND HAVE IM- PORTANT ROLES IN FLOWER PIGMENTATION, PROTECTION AGAINST UV LIGHT A…     

酶体外定向进化(Ⅰ)突变基因文库构建技术及其新进展

介绍在酶体外定向进化研究中,几种常用基因文库构建技术及其应用方面的最新进展．同时介绍近年来．一些新开发的基因文库的构建技术及其应用情况．对目前几种主要方法的特色和缺陷进行讨论．     

Detecting positive darwinian selection in brain-expressed genes during human evolution

To understand the genetic basis that underlies the phenotypic divergence between human and non- human primates, we screened a total of 7176 protein-coding genes expressed in the human brain and compared them with the chimpanzee orthologs to identify genes that show evidence of rapid evolution in the human lineage. Our results showed that the nonsynonymous/synonymous substitution (Ka/Ks) ratio for genes expressed in the brain of human and chimpanzee is 0.3854, suggesting that the brain-expressed genes are under functional constraint. The X-linked human brain-expressed genes evolved more rapidly than autosomal ones. We further dissected the molecular evolutionary patterns of 34 candidate genes by sequencing representative primate species to identify lineage-specific adaptive evolution. Fifteen out of the 34 candidate genes showed evidence of positive Darwinian selection in human and/or chimpanzee lineages. These genes are predicted to play diverse functional roles in em- bryonic development, spermatogenesis and male fertility, signal transduction, sensory nociception, and neural function. This study together with others demonstrated the usefulness and power of phy- logenetic comparison of multiple closely related species in detecting lineage-specific adaptive evolu- tion, and the identification of the positively selected brain-expressed genes may add new knowledge to the understanding of molecular mechanism of human origin.     

问号赖型钩端螺旋体的进化分析

 对问号赖型钩端螺旋体的复制基因进行了分析,引入以S为分歧时间的概念,通过对每个同义位点和非同义位点的核苷酸替代数目的比较,并利用最小二乘法进行了函数拟合,得出在早期复制基因受到相对松的净化选择,之后选择约束力不断增强并慢慢趋于稳定.     

胆碱对黄鳝消化酶活性的影响

研究了饲料中添加不同胆碱量对黄鳝消化系统内4种消化酶—蛋白酶、胰蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性的影响．结果表明：黄鳝摄食不同胆碱量的饲料,其肝脏、胃和肠道等消化器官的蛋白质酶、胰蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶的活性均存在变化,随着胆碱量的增加,此4种消化酶的活性均呈上升的趋势,且当添加量达到0．8％以上时,其活性增加显著．饲料中添加适宜的胆碱可提高黄鳝对饲料的消化能力．     

池养和野生条件下翘嘴红鲌消化酶活性比较的初步研究

分别取太湖野生(野生组)和三个池塘饲养(投喂人工饲料:配合饲料组、投喂冰鲜鱼:冰鲜组、池塘散养:活饵组)各6尾翘嘴红鲌成鱼,测定比较了池养和野生条件下,鱼的肝胰脏和消化道(前肠、中肠和后肠)中蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性的差异.各组鱼的消化酶活性均为肠道高于肝胰脏.除了冰鲜组的肝胰脏外,野生组的蛋白酶活性在其他组织中都是最低的,这可能与野生组鱼在天然湖泊环境中无法得到稳定充足的饵料,间断的摄食或半饥半饱的状态造成蛋白酶活性偏低有关.蛋白酶活性高低顺序为活饵组>配合饲料组>冰鲜组>野生组,配合饲料组的蛋白酶活性比冰鲜组高,仅次于活饵组,提示翘嘴红鲌经过驯化已能较好地适应人工配合饲料.活饵组的前肠、后肠类胰蛋白酶的活性分别是其他组的3.1~1.8倍和3.2~1.8倍,配合饲料组的蛋白酶活性在前、中、后肠中呈现出一定的升高趋势,而冰鲜组蛋白酶的活性变化情况则相反,表明在食物充足的情况下,饵料的物理性状(如硬度等)也会影响鱼的蛋白酶活性;肠道淀粉酶活性中除了后肠外,均是冰鲜组的淀粉酶活性最高,野生组最低,大小顺序为冰鲜组>活饵组>配合饲料组>野生组;各组鱼脂肪酶活性的高低顺序为配合饲料组>野生组>冰鲜组>活饵组,但除了冰鲜组后肠的脂肪酶活力显著低于配合饲料组和活饵组(P<0.05)外,其他各组的不同组织之间的差异不显著(P>0.05),相比之下,环境和饵料对翘嘴红鲌脂肪酶活性的影响不如对蛋白酶的影响那么明显.     

酶定向进化技术研究进展

酶定向进化是模拟自然进化过程、用于改造酶性质的一种新策略．在以易错PCR为代表的无性进化技术基础之上,有性进化技术的发展使酶定向进化更接近于自然进化过程．与此同时为解决巨大容量的突变文库与有限的筛选技术之间的矛盾,许多新的高通量筛选方法不断涌现,大大加快了酶定向进化技术的发展．文章从构建高质量的突变基因文库和选择有效的高通量筛选方法两方面,详细总结了近几年出现的新技术并对其应用情况进行介绍．     

兰州鲇消化器官理化特征及pH值对其消化酶活力的影响

对兰州鲇(Silurus lanzhouensisChen)消化器官的理化特征及在不同pH条件下的消化酶活力进行了研究.结果表明,兰州鲇比肠长、比胃重、比肠重、比肝胰脏重、比内脏重分别为0.91±0.25、0.0158±0.0045、0.0112±0.0054、0.0199±0.0069和0.0916±0.0293;胃、前肠、中肠、后肠壁及胆汁的pH值分别为5.5~6.5、5.5~7.0、6.0~7.0、6.0~7.0和5.5~7.0;胃、肝胰脏和肠淀粉酶最适pH值分别为5.4、6.6和7.0,脂肪酶最适pH值分别为5.4(或5.8)、6.6和6.6.兰州鲇胃和肠的pH值环境均有利于淀粉酶和脂肪酶活力的发挥.在最适pH条件下,肝胰脏淀粉酶活力略高于肠,胃淀粉酶活力最低,而肝胰脏和肠的脂肪酶活力相同,胃脂肪酶活力最高.从消化器官特点和消化道内食物组成可以看出,兰州鲇消化生理特性与其肉食性特点相适应.     

簸箕柳SPL基因家族分析

【目的】确定SPL基因家族在不同物种之间的选择性保留和丢失情况,为后续研究被子植物花发育提供参考。【方法】通过在拟南芥(Arabidopsis thaliana)、毛果杨(Populus trichocarpa)、簸箕柳(Salix suchowensis)、葡萄(Vitis vinifera)、番木瓜(Carica papaya)、水稻(Oryza sativa)6种被子植物基因组中查找SPL结构域,寻找6个物种的SPL同源序列。对所找到的SPL序列进行BLASTN比对鉴定同源基因类型。使用自编Perl脚本结合KaKs_Calculator计算SPL同源基因的非同义突变(K_a)以及同义突变(K_s)值,采用共线性分析确定该基因家族的复制和扩张方式。【结果】在6种被子植物基因组中,共发现120个SPL基因。根据种内和种间旁系同源、直系同源基因以及这些同源基因选择压的计算显示:杨柳科SPL同源基因最多,共有旁系同源基因24对,直系同源基因50对; 番木瓜没有旁系同源基因。6个物种中,木本植物比草本植物直系同源基因更多,双子叶植物比单子叶植物直系同源基因更多; 所有旁系同源和直系同源基因的K_a/K_s值均小于1。系统发育树的分析结果与基因同源性分析基本吻合,证明了这两种分析方法具有较高的可靠性。此次研究选取了簸箕柳同一植株上开花和不开花的枝条进行了转录组测序分析,差异表达分析发现了1个SPL基因(willow_GLEAN_10025160)在两种枝条的转录组中表达差异显著(P≤0.01),其在开花枝条中的表达量显著高于未开花枝条,该基因被选为SPL基因家族中参与簸箕柳开花调控的候选基因。【结论】通过对6个物种SPL基因家族的分析,发现6个物种中所有直系同源和旁系同源基因都经历了纯化选择(K_a/K_s<1),基因功能保守。这6个物种除了经历过全基因组复制事件,还发生过大规模的基因丢失或者通过其他方式产生的基因扩张,阐明了它们在进化历史上的复制事件及SPL基因在不同物种中的选择性保留与丢失情况,为进一步研究其在调控簸箕柳开花中的作用提供了有力证据。     

中美居民消费结构演变趋势分析

本文利用消费多元化指数的研究方法,分析了美国与中国居民消费多元化演变情况。结果表明,随着经济发展和人均收入的提高,美国和中国部分发达省市均出现了消费多元化指数曲线\"倒U型\"演进趋势,即消费多元化程度随着收入水平的提高呈现出先多元化后集中化的态势。此外,居民消费结构的重心向医疗、交通通讯、娱乐教育等高级消费类别转移。     

活性微生物、pH值、温度对淡水白鲳主要消化酶活性影响的研究

经测定,淡水白鲳淀粉酶、蛋白酶的适宜温度分别为250 ℃和450 ℃;最适pH值分别为6.4和2.6.在最适温度、pH值条件下,不同组织淀粉酶活力大小顺序为肝胰脏>肠>胃,蛋白酶活力大小顺序为胃＞肠＞肝胰脏.分别用酵母菌、光合细菌作饲料添加剂拌喂淡水白鲳,结果表明酵母菌、光合细菌对生长均有明显的促进作用,能显著提高胃、肠淀粉酶和蛋白酶的活性,及提高肝胰脏淀粉酶的活性,但在一定程度上降低了肝胰脏蛋白酶的活性.     

暗纹东方鲀蛋白酶活性的研究

pH是影响蛋白酶活性的显著因素之一 .本文仅初步探讨了pH对一龄、二龄两种规格暗纹东方的胃、肠、肝胰脏蛋白酶活性的影响 .结果表明 ,一、二龄鱼的胃蛋白酶最适pH均在 2 .2 ,肠蛋白酶最适pH为 8.5 ,而一龄鱼肝胰脏蛋白酶最适pH在 9.0以上 ,二龄鱼的最适pH为 8.5 .另外 ,蛋白酶活性大小依序为胃、肠、肝胰脏 .0 .5mol/LCaCl2 溶液能明显的抑制胃蛋白酶的活性 .     

配合饲料中豆粕、菜粕替代鱼粉对青鱼消化酶活力和表观消化率的影响

以初始体重为(10.45±0.85)g的青鱼为试验对象,以含有等量鱼粉蛋白和植物蛋白的青鱼专用配合饲料作为对照组,用豆粕、菜粕按蛋白含量1:1的比例分别替代25%、50%、75%、100%的鱼粉蛋白配制成5种等氮等能的试验饲料,在试验室条件下饲养青鱼4周,研究配合饲料中豆粕和菜粕蛋白替代鱼粉蛋白对青鱼消化酶活力和表观消化率的影响。结果表明:豆粕和菜粕替代25%鱼粉组、替代50%鱼粉组和对照组对青鱼肠道、肝胰脏蛋白酶活力影响差异不显著(P>0.05),而显著高于替代75%鱼粉组和替代100%鱼粉组(P<0.05),但豆粕和菜粕替代鱼粉对青鱼肠道、肝胰脏淀粉酶活力的影响差异不显著(P>0.05)。豆粕和菜粕替代25%鱼粉组、替代50%鱼粉组和对照组对青鱼干物质、蛋白质和脂肪消化率的影响差异不显著(P>0.05),但随着豆粕和菜粕替代鱼粉比例进一步的增加,青鱼蛋白、脂肪和干物质消化率显著降低(P<0.05)。试验结果表明,豆粕和菜粕替代25%鱼粉组、替代50%鱼粉组的青鱼消化酶活力和表观消化率与对照组无显著差异。     

Cloning and sequence analysis of Sox genes in a tetraploid cyprinid fish,Tor douronensis

A PCR survey for Sox genes in a young tetraploid fish Tor douronensis (Teleostei:Cyprinidae) was per-formed to access the evolutionary fates of important functional genes after genome duplication caused by polyploidization event. Totally 13 Sox genes were obtained in Tor douronensis,which represent SoxB,SoxC and SoxE groups. Phylogenetic analysis of Sox genes in Tor douronensis provided evidence for fish-specific genome duplication,and suggested that Sox19 might be a teleost specific Sox gene member. Sequence analysis revealed most of the nucleotide substitutions between duplicated copies of Sox genes caused by tetraploidization event or their orthologues in other species are silent substitutions. It would appear that the sequences are under purifying selective pressure,strongly suggesting that they repre-sent functional genes and supporting selection against all null allele at either of two duplicated loci of Sox4a,Sox9a and Sox9b. Surprising variations of the intron length and similarities of two duplicated copies of Sox9a and Sox9b,suggest that Tor douronensis might be an allotetraploidy.     

拟南芥基因倍增及基因流失分析

基因倍增指基因组中含有基因的DNA片段复制出一个或更多拷贝的过程,是进化出新物种的主要原因。采用新的数据和方法研究拟南芥基因组的基因倍增过程,通过分析串联基因倍增和大规模基因倍增的存在比例和同义置换率分布,并估计大规模倍增后基因流失的比例,揭示了拟南芥基因组一次非常明显的全基因组倍增,采用科学的方法估计这次倍增发生在约8000万年前。比较该结果与之前的研究,提出了一种解释拟南芥基因倍增过程更合理的模型。     

产纤溶酶菌株的发酵条件优化

筛选了1株产纤溶酶能力较强的芽孢杆菌,对其液体发酵条件进行了优化,结果表明菌株产酶最佳的各组分质量浓度为木糖20 g/L,大豆蛋白胨30 g/L,Na2HPO41 g/L,MgSO41 g/L,CaCl20.1 g/L,吐温40为2 g/L.种龄16 h,接种量3%,发酵周期3 d,起始pH为7.0,摇床转速200 r/min,发酵温度37℃,在此条件下发酵液纤溶酶活性(相当尿激酶活力单位)高达862.2 U/mL.     

新型仿生智能材料研究进展

 仿生智能材料是20世纪90年代兴起并蓬勃发展的一类新型先进功能材料,已成为一个涉及材料学、化学、物理学和生物学等多学科的前沿交叉研究方向,对推动材料科学与工程创新发展具有重要意义。研发仿生智能材料的本质是通过学习和模仿自然界生物体的化学成分、材料结构和功能特性,将仿生理念与材料制备技术相结合,优化设计并制备结构功能一体化和功能多样化的新型先进材料体系。综述了近年来仿生智能材料领域所取得的一系列有创新意义和实用价值的研究成果,包括防冰涂层材料、海洋防污材料、自修复自愈合材料、红外隐身材料、水下黏结材料等,评述了这些新型智能材料的仿生设计原理、制备加工技术和发展前景。     

仔猪消化道酸度和酶活性变化研究方法概述

概述了仔猪消化道酸度和酶活性变化的研究方法,比较了在研究过程中试验动物的品种、日粮、饲养管理、取样方法和样品前处理、酶活性分析方法、酶活性表达法、试验设计等不同选择对试验结果的影响,旨在为进一步开展仔猪消化道酸度和各种酶活性变化方面的研究工作提供指导。