生命科学研究

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陈鸣冬, 刘聪, 刘徳荣, 汤琦龙, 林建中, 刘选明

生命科学研究. 2019, 23(1): 1-12.

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摘要: 氮元素是植物生长发育所必需的重要元素之一。高等植物中的NADP(H)型谷氨酸脱氢酶(glutamate dehydrogenase, GDH)对NH4+亲和力较低, 因此植物主要通过谷氨酰胺合成酶(GS)/谷氨酸合酶(GOGAT)途径吸收NH4+。真菌等低等生物中的GDH对NH4+亲和力较高, 所以它们在对NH4+的利用途径中起着重要作用。本研究克隆了来自芸薹生链格孢(Alternaria brassicicola)的谷氨酸脱氢酶基因(AbGDH)，并在水稻(Oryza sativa L. cv. Kitaake)中成功表达。体外酶活性分析表明, AbGDH对NH4+、α-酮戊二酸和谷氨酸的Km值分别为2.144±0.141 mmol/L、2.690±0.233 mmol/L和96.772±0.542 mmol/L。体内酶活性测定显示, 与野生型相比, 过表达AbGDH的水稻有更高的NH4+亲和力和氨同化能力。此外, 水培实验表明, 与对照植物相比, 转基因幼苗在低氮条件下植物高度和干重显著增加。这些结果说明, 在水稻中异源表达AbGDH能促进α-酮戊二酸转化为谷氨酸, 并在低氮条件下促进水稻的氨同化, 从而提高氮素利用效率。

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淀粉样前体蛋白裂解片段sAPPβ、Aβ和AICD对SH-SY5Y细胞氧化损伤和线粒体膜电位的影响

陶鹏飞, 姚晨赫, 孙雅煊, 孟欣怡, 黄汉昌

生命科学研究. 2019, 23(1): 13-19.

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摘要: 阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)的一个主要的病理特征表现为神经细胞表面大量地呈现β-淀粉样蛋白(amyloid β-protein, Aβ)。淀粉样前体蛋白(amyloid precursor protein, APP)是与AD病理密切相关的膜蛋白, 它经β-裂解途径剪切后生成sAPPβ、Aβ和AICD片段。Aβ能引发细胞内质网氧化应激、线粒体功能障碍等, 但sAPPβ和AICD片段对细胞的影响还有待进一步的研究。本实验采用慢病毒介导质粒转染技术, 分别构建了稳定过表达sAPPβ、Aβ和AICD片段的SH-SY5Y细胞系, 并分析了其细胞活力、细胞膜损伤、胞内活性氧(reactive oxygen species, ROS)水平和线粒体膜电位去极化程度。结果表明, Aβ或AICD片段可在一定程度上导致细胞活力下降、细胞膜受损、胞内ROS水平升高和线粒体膜电位发生去极化, 从而对细胞产生氧化损伤作用。

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肝细胞癌相关差异基因的生物信息学及预后分析

朱亚玲, 赵洪波, 蒋保三, 王刚, 张越美, 刁勇

生命科学研究. 2019, 23(1): 20-27.

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摘要: 肝细胞癌是全球癌症相关死亡的主要原因, 目前对肝细胞癌的发病机制研究尚不完善, 探索肝细胞癌发生、发展相关的分子标志物及其预后具有重要意义。从GEO数据库获得肝细胞癌组织和非癌组织的基因表达阵列数据GSE84402, 利用GEO2R筛选差异表达基因; 采用DAVID数据库对差异基因进行GO富集分析和KEGG通路分析; 通过STRING数据库和Cytoscape软件构建差异表达基因对应的蛋白质相互作用网络, 并从网络中筛选出核心基因(hub genes); 结合KM plotter数据库的临床信息对hub genes进行预后分析。结果显示: 共得到1 307个差异表达基因, 其中上调基因741个, 下调基因566个, 这些差异表达基因主要涉及细胞分裂、细胞周期、DNA复制及物质代谢等生物学过程及生物通路。通过GO、KEGG及蛋白质相互作用网络筛选出BUB1、BUB1B、CCNA2、CCNB1、CCNB2、CDC20、CDK1、MAD2L1、PLK1等9个hub genes, 进一步分析发现hub genes均与细胞周期的调控相关, 表明细胞周期的调控失常在肝细胞癌的发生、发展过程中具有重要作用。生存分析显示9个hub genes在肝细胞癌患者中均为表达上调的基因, 且与患者预后不良相关, 这为寻找肝细胞癌患者预后相关生物标志物的研究提供了线索。

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山西省太岳山区有害元素大气污染的地衣(丽石黄衣)监测

赵丽丽, 杨梦杰, 罗治定, 马会春, 庞雪敏, 张兆法, 李建军, 刘华杰

生命科学研究. 2019, 23(1): 28-34.

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摘要: 山西太岳山区大气元素沉降研究较少。为摸清该区域大气污染水平及其受盆地的可能影响, 以ICP-MS法测定采自15个样点的丽石黄衣(Xanthoria elegans)地衣体内7种常见有害元素(As、Cd、Cu、Pb、S、Sb和Zn)的含量, 并进行相关性分析、方差分析和聚类分析。结果显示: 该区域元素含量一般高于“清洁区”, 但低于“严重污染区”的相应数据, 表明太岳山区具有一定程度的大气污染。聚类分析将15个样点分为两类, 两类样点在距盆地距离(distance from the nearest basin, DFNB)和多数元素的含量方面均差异显著, 近盆地区(DFNB=13.7±7.987 km)中的6种元素(As、Cd、Cu、Pb、Sb和Zn)含量均显著高于远盆地区(DFNB=32.5±6.062 km), 5种元素(As、Cu、Pb、Sb和Zn)的含量与DFNB之间的负相关关系显著(r≤-0.59; P≤0.02), 表明山区内部的大气质量受盆地地区的大气污染物传输的影响。S含量的空间异质性低(变异系数CV<10%), 和DFNB的相关性及在近盆地区和远盆地区之间的差异均不显著(P>0.05), 但仍随DFNB增加呈下降趋势, 表明盆地人类活动所释放的S可能主要是以更易于扩散的气态形式向山区传输的。本研究结果表明丽石黄衣是太岳山区大气有害元素污染的良好监测生物。

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湖南的新记录植物(八)

周柳, 田径, 吴尧晶, 李帅杰, 吴玉, 旷仁平, 刘坤, 刘克明

生命科学研究. 2019, 23(1): 35-38.

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摘要: 报道了湖南种子植物新记录种6个, 即: 榕树Ficus microcarpa L.、封怀凤仙花Impatiens fenghwaiana Y. L. Chen、平坝凤仙花Impatiens ganpiuana Hook. f.、裂叶月见草Oenothera laciniata Hill、弯管马铃苣苔Oreocharis curvituba J. J. Wei & W. B. Xu和象草Pennisetum purpureum Schum.(象草为归化种)。对部分种类的主要特征、生境和地理分布进行了初步讨论。

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一种高效自动化的转录组差异性表达分析方法

赵芳, 高静, 刘振羽, 王永军, 邬学敏

生命科学研究. 2019, 23(1): 39-45.

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摘要: 差异性表达分析是转录组研究的核心目标之一, 对于揭示基因功能和调控规律具有重要意义。但该分析属于多步迭代且耗时较长的计算密集型过程, 软件之间具有复杂的数据依赖关系, 输入输出格式不尽相同。传统方式下, 软件安装与使用复杂、繁琐的手动操作、分析环境的不易迁移以及无法按需集成都是有待解决的关键问题。针对上述问题, 文中首次将云开源项目Docker容器技术应用于生物信息领域, 提出一种高效自动化的转录组差异性表达分析方法。首先将最佳实践流程在Docker容器中内置与集成, 其次多脚本联动与Web服务相结合, 最后形成一个轻量级、易迁移、高效自动化的转录组差异性表达分析“黑匣子”。实验结果表明, 与传统方式相比, 该方法的分析时间缩短约72%, 效率提升2倍多, 为研究人员提供了更高效的技术支持。

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细胞自噬在个体发育和肿瘤发生中的作用

李国辉, 李东, 祁馨宇, 邱立鹏, 唐琦

生命科学研究. 2019, 23(1): 46-53.

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摘要: 细胞自噬是一种广泛存在于真核生物细胞中的代谢过程, 参与调控胞内物质合成、降解和重新利用之间的代谢平衡。自噬体与溶酶体的有效融合能有效地保障胞内多余物质的降解及其再利用, 是真核细胞所特有的一种自我保护机制。细胞自噬近年来受到广泛的关注, 其不仅能充当胞内一个合格的质检员, 有效地降解胞内受损的蛋白质成分和细胞器, 进而阻止细胞损伤和凋亡, 也与肿瘤发生、衰老、神经退行性疾病、人体自身免疫性疾病、肥胖症和糖尿病等多种疾病的发生及发展密切相关。本文旨在对细胞自噬过程和其调控机制进行介绍, 并侧重对自噬在生长发育和肿瘤发生中的作用进行综述, 为预防与治疗多种人类重大疾病提供理论依据。

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miRNAs在破骨细胞中的研究进展

邓亚军, 解琪琪, 李文洲, 史卫东, 马靖琳, 潘云燕, 康学文, 汪静

生命科学研究. 2019, 23(1): 54-58.

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摘要: 破骨细胞起源于造血干细胞, 是体内一种负责骨吸收的骨特异性多核细胞, 在骨代谢平衡的调控中起着重要作用。破骨细胞的分化形成及功能活性异常可引起一系列临床疾病, 而其分化形成过程受到多种因子的调控, 近年来越来越多研究聚焦于miRNAs对破骨细胞分化形成过程的调控作用。因此, 本文主要对影响破骨细胞分化形成的相关miRNAs进行综述, 为后续相关研究提供参考。

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土壤溶磷微生物溶磷、解磷机制研究进展

秦利均, 杨永柱, 杨星勇

生命科学研究. 2019, 23(1): 59-64.

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摘要: 土壤磷素存量大, 但其中约95%不能被植物直接吸收利用, 土壤中磷素供给不足常常是制约作物生长发育的重要原因之一。活化土壤中的难溶性磷、增强土壤有效磷的供给能力, 一直是人们关注的重要问题, 并对农业可持续性发展具有重要意义。土壤溶磷微生物(phosphate solubilizing microorganisms, PSMs)是土壤磷循环中的重要一员, 能够通过酸解作用、酶解作用等将无效磷转化为有效磷供植物吸收, 从而促进植物生长发育。通过PSMs改善土壤磷素营养是一项有利于资源节约、环境友好的重要农业措施, 其应用前景十分广阔。因此, 深入了解PSMs溶磷、解磷机制对于提高土壤磷素利用效率和提高作物产量具有十分重要的作用。本文对土壤溶磷微生物的种类、无机矿物磷溶解途径以及溶磷微生物依靠酶解作用对有机磷的矿化等方面进行了综述, 并对该领域的研究发展方向进行了展望。

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芽胞杆菌属产α-淀粉酶的研究进展

徐挺亮, 唐诗哲, 彭晶, 陈行钢, 朱玉玲, 周凯燕, 周洪波

生命科学研究. 2019, 23(1): 65-72.

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摘要: α-淀粉酶是一种重要的淀粉水解酶, 可以从动物、植物或微生物中获得。但应用于工业生产的α-淀粉酶绝大多数来自芽胞杆菌。自α-淀粉酶工业化生产以来, 研究人员针对其生产菌株芽胞杆菌进行了一系列的诱变选育和基因工程等分子生物学育种, 使得菌种的产酶能力不断得到提高。另外, 优化芽胞杆菌发酵培养基及发酵参数也是提高α-淀粉酶工业化生产产量的重要方法。

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辐射诱导细胞衰老的机制研究进展

尚书英, 王建林, 邵宝平

生命科学研究. 2019, 23(1): 73-77.

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摘要: 辐射诱导细胞衰老属于胁迫诱导的早熟性衰老。研究表明在外界应激条件下, 衰老的细胞会出现肿胀、增殖减弱、周期受阻、β-半乳糖苷酶活性增强、p53-p21和p16-RB信号通路以及调控衰老的miRNAs被激活等特点。本文综述了辐射诱导细胞衰老的过程, 并着重介绍了细胞衰老的两条信号通路p53-p21和p16-RB以及miRNAs对细胞的调控, 为进一步的基础研究提供理论参考。

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野生动物重金属污染研究进展

王祥生, 娄虎, 张明海

生命科学研究. 2019, 23(1): 78-86.

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摘要: 重金属污染问题已成为全球热点, 会对野生动物及环境造成严重危害。野生动物体内重金属主要来自食物链的传递, 植物从空气和土壤中吸收重金属离子及其化合物, 被采食后富集到草食性动物体内, 逐级传递, 最终会进入野生动物体内, 对野生动物健康造成严重危害。体内重金属超标可以导致鸟类产生生殖障碍, 降低种群数量, 同时也会影响鸟类的行为。体内重金属超标会对哺乳动物骨骼发育、生殖健康等方面产生极大危害, 对哺乳动物繁衍生息产生影响。文中主要综述重金属污染对野生鸟类、野生哺乳动物生长发育的影响; 重金属在生物链传递过程的富集机制及其对野生鸟类、野生哺乳动物的毒理分子机制, 以期对重金属环境污染的预防与治理提供理论基础。

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2019年, 第23卷, 第1期　
刊出日期：2019-02-28

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