生命科学研究

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颜亨梅, 钟文涛

生命科学研究. 2021, 25(1): 1-8.

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摘要: 对动物捕食者的摄食进行分析是研究动物能量和营养需求、采食策略、生境利用及生态系统中种间关系的核心内容, 因而是生态学的一个基本问题, 几十年来一直受到生物学家的关注。在对农业害虫的生物防治过程中, 既要明确天敌的食物谱, 也要对其捕食量进行估算, 这样才能真正实现利用捕食性天敌防治害虫的目的。如何获得某个捕食者准确的食物谱和捕食量一直是摄食分析领域的难点和生物防治领域中的研究焦点。为此, 本文综述了迄今为止国内外有关捕食性天敌摄食分析方法研究的类型及其研究进展, 并重点介绍了作者基于DNA条形码与数字PCR技术创建的一种蜘蛛摄食分析新方法, 可对蜘蛛的摄食进行精确定量分析, 突破了探究蜘蛛等捕食性天敌“吃什么”和“吃多少”的难题, 为人们提供了充分认识和客观评价生态系统中自然控制力作用的科学信息。

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新型冠状病毒肺炎并发神经系统疾病的研究现状及进展

刘会, 俞坤, 武世萍, 张亚岚, 张薇, 王满侠

生命科学研究. 2021, 25(1): 9-14.

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摘要: 新型冠状病毒肺炎(简称“新冠肺炎”)是由严重急性呼吸综合征冠状病毒2 (severe acute respiratory syndrome coronavirus 2, SARS-CoV-2)感染引起的一种新的高传染性疾病, 目前已引发全球大流行。虽然由SARS-CoV-2引起的新冠肺炎主要作用于呼吸系统, 但对神经系统亦可造成侵犯, 表现出嗜神经性。重要的是, 神经系统的受累可能与患者预后不良和疾病恶化有关。然而, 这些SARS-CoV-2神经侵袭性的病理生理学机制尚不清楚, 因此探索SARS-CoV-2感染对神经系统的影响意义重大, 本文对SARS-CoV-2感染引起神经系统并发症和神经系统损伤的可能机制进行综述, 以利于新冠肺炎患者的早期识别、干预以及促进患者的康复。

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不饱和脂肪酸对人脂肪间充质干细胞生物学特性的影响

李锦灵, 林立龙, 李治寰

生命科学研究. 2021, 25(1): 15-23.

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摘要: 探讨不饱和脂肪酸对人脂肪间充质干细胞(adipose-derived stem cells, ADSCs)的形态、增殖、免疫表型及分化潜能的影响。采用0.15% Ⅷ型胶原酶消化法从皮下脂肪组织中分离获得ADSCs, 使用添加了油酸或亚麻酸的培养基对ADSCs进行传代培养, 倒置显微镜下观察细胞形态, 计数法绘制细胞生长曲线, 流式细胞术检测细胞表面抗原, 同时使用特定的诱导培养基对细胞进行成脂、成骨、成软骨诱导培养和染色鉴定, 并采用实时定量PCR检测三系分化诱导培养9 d后成脂、成骨及成软骨相关标志基因mRNA的表达水平。结果显示, 0.15% Ⅷ型胶原酶消化法能获得形态均一的ADSCs; 培养相同的时间后, 与未添加脂肪酸的空白对照组相比, 含有20 μmol/L油酸或亚麻酸的培养体系所收获ADSCs的细胞数量增加了20%左右; 各组细胞CD13、CD29、CD44、CD73、CD90、CD105呈阳性表达, CD31、CD45呈阴性表达; 使用20 μmol/L油酸或亚麻酸进行传代培养的细胞经成脂、成骨、成软骨诱导后, 油红O、茜素红、阿利新蓝染色呈阳性反应, 同时细胞中的成脂标志基因PPAR-γ、成软骨标志基因SOX9和COL2A1及成骨标志基因ALP、OCN、RUNX2的mRNA表达水平较对照组显著增加。实验结果表明, 油酸及亚麻酸能够促进ADSCs增殖, 维持细胞的免疫表型, 并且提高细胞的三系分化潜能。

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低聚原花青素对过度训练大鼠骨骼肌损伤的保护作用机制

周海涛, 曹建民, 胡戈, 牛衍龙, 龚平, 邵芙蓉, 张子坤, 黄景宣, 董爱霞

生命科学研究. 2021, 25(1): 24-30.

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摘要: 为研究低聚原花青素对过度训练大鼠骨骼肌损伤的保护作用机制, 将大鼠随机分为安静对照组(C)、过度训练组(OM)、低聚原花青素干预组(OOM)。C组无运动干预, 其他组采用42 d递增负荷跑台训练。训练期间, OOM组每天灌胃低聚原花青素1次(150 mg/kg, 5 mL/kg), 其他组给予等体积蒸馏水。末次训练后即刻取材, 经HE染色后观察骨骼肌组织形态, 采用免疫组化法、酶联免疫法、放射免疫法等方法检测相关生化指标: 血清睾酮(testosterone, T)、皮质酮(corticosterone, Cor)、肌酸激酶(creatine kinase, CK)和乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase, LDH); 骨骼肌p38丝裂原激活的蛋白激酶(p38 mitogen-activated protein kinase, p38 MAPK)及其磷酸化蛋白质、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、丙二醛(malondialdehyde, MDA)、3-硝基酪氨酸(3-nitrotyrosine, 3-NT)和8-羟基脱氧鸟苷(8-hydroxy-2-deoxyguanosine, 8-OHdG)。结果显示: 低聚原花青素干预可以改善过度训练所致骨骼肌组织形态学改变, 显著提高血清T/Cor比值及骨骼肌SOD活性(P<0.01), 降低骨骼肌p38 MAPK/p-p38 MAPK水平、血清CK活性(P<0.05)及骨骼肌MDA、3-NT、8-OHdG含量(P<0.05或P<0.01)。实验结果表明低聚原花青素通过改善氧化应激, 调控p38 MAPK信号通路相关蛋白质表达, 保护过度训练大鼠骨骼肌结构/功能。

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低等生物谷氨酸脱氢酶基因用于作物遗传改良的研究进展

龚茵茵, 燕璐, 林建中, 刘选明

生命科学研究. 2021, 25(1): 31-38.

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摘要: 谷氨酸脱氢酶(glutamate dehydrogenase, GDH)是生物体中普遍存在的氮代谢相关酶。高等植物GDH因对NH4+的亲和力较低而在氨同化过程中仅起辅助作用, 但在碳氮代谢、光呼吸和逆境响应中起着重要作用。低等生物GDH对NH4+的亲和力高, 氨同化能力强, 可异源表达于作物中以提高其氮素利用效率。本文对低等生物GDH基因用于作物遗传改良的研究进展进行了综述, 重点综述了其在提高作物氮素利用效率和耐逆性, 以及改善作物营养品质等方面的研究, 并对GDH的作用机制、选择标准和应用前景提出了进一步展望。

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水稻矮杆突变体的细胞学特征及基因定位研究

郝小花, 向玉婷, 曾孟, 杨友伟, 谢鹏, 李密, 李东屏, 田连福

生命科学研究. 2021, 25(1): 39-47.

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摘要: 赤霉素合成基因在植物的生长发育中起着重要的作用。甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate, EMS)诱变的超矮杆突变株水稻ag1 (ai-gan1)表现出明显的节间和叶片伸长缺陷, 成熟期株高仅为野生型的34.81%, 穗长以及各节间长度占整株高度的比例发生明显变化, 其中倒二节间和倒三节间所占比例显著降低。MBS (mapping-by-sequencing)基因定位及CRISPR-Cas9基因敲除验证显示, 该突变基因为赤霉素-3β羟化酶2 (gib- berellin 3-beta-hydroxylase 2, GA3ox2)编码基因D18的等位基因。细胞的形态分析显示, 突变体倒二节间的细胞长度显著变短, 纵向细胞数量显著减少, 而节间中横向薄壁细胞层数显著增加; 突变体剑叶中横向小叶脉的数量显著增加, 但维管束周围的纵向薄壁细胞数目显著减少。同时, 部分与细胞分裂和伸长相关基因的表达量在突变体中都显著降低。上述结果说明GA3ox2在水稻中严重影响地上节间细胞的伸长及节间和剑叶中细胞的分裂活性, 从而导致水稻地上部分的形态出现异常。

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过氧化物酶体降解与疾病

牛彦, 郝梦格, 姜玲玲, 石芸

生命科学研究. 2021, 25(1): 48-52.

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摘要: 过氧化物酶体是细胞中一种参与脂肪酸代谢、缩醛磷脂合成和氧化应激等功能的细胞器, 其数量会根据细胞和细胞所处微环境的不同而发生变化, 这种变化又与过氧化物酶体本身的降解密切相关。虽然一直以来, 过氧化物酶体都被线粒体的光芒所掩盖, 但是近年来, 随着过氧化物酶体研究的逐渐增多, 人们对于过氧化物酶体的降解也有了更全面的了解。本文主要对哺乳动物过氧化物酶体的降解过程及其与疾病的关系作一综述, 重点阐述过氧化物酶体自噬的基本过程, 以加深对过氧化物酶体降解及其在疾病中作用的认识。

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Aβ对阿尔茨海默病影响机制的研究进展

王金秀, 高凡, 孙慧珍, 张莎莎, 姚丽华

生命科学研究. 2021, 25(1): 53-57.

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摘要: 阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)是一种以突触丢失、认知功能衰退和渐进性神经元死亡为特征的退行性神经系统疾病, 主要临床表现为认知能力下降和行为障碍。在众多病因学说中, 淀粉样蛋白斑块是AD病理的主要标志, 在AD的发病过程中起着相当重要的作用。胞外β淀粉样蛋白(amyloid β-protein, Aβ)在脑内的过度沉积会导致线粒体功能障碍、突触功能障碍和炎症反应等病理过程, 严重干扰了大脑对信息的处理。目前该疾病仍缺乏有效的治疗方法。本文结合Aβ的毒性作用及其对AD的主要影响作一综述, 以期为揭示AD病理机制及进一步促进AD在基础与应用等方面的深入研究提供一定的资料参考。

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细胞衰老与椎间盘退变的相关性研究进展

张广智, 武作龙, 贺学岗, 高一诚, 郭旭东, 王以典, 刘明强, 朱大学, 康学文

生命科学研究. 2021, 25(1): 58-63.

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摘要: 椎间盘退变(intervertebral disc degeneration, IDD)是导致下腰痛的主要原因之一, 严重降低患者生活质量, 并给家庭带来沉重的经济负担。细胞衰老是驱动IDD的关键因素, 而炎症反应、氧化应激、线粒体功能障碍、端粒缩短、DNA损伤、营养剥夺、机械负荷异常和表观遗传学改变介导了椎间盘细胞的衰老进程。因此, 本文主要就IDD进程中椎间盘细胞衰老的相关因素进行综述, 为后续相关研究提供参考。

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乳腺癌增强子-miRNA调控网络识别与分析

钱明明, 谭政堂, 王文著, 李昶蓥, 邱正良, 郭志云

生命科学研究. 2021, 25(1): 64-69.

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摘要: 乳腺癌发病率位列女性恶性肿瘤之首。先前研究表明增强子可通过调控miRNA影响肿瘤的发生发展。然而, 增强子与miRNA在乳腺癌中形成何种调控网络目前尚不清楚。为了探究乳腺癌中增强子与miRNA形成的调控网络, 通过分析112个乳腺浸润癌样本和104个正常组织样本, 共识别了220对增强子-miRNA调控关系, 其中包括220个增强子、56个乳腺癌失调miRNAs。生存分析表明, 6个miRNAs (hsa-mir-195、hsa-mir-671、hsa-mir-3619、hsa-mir-4664、hsa-mir-5003、hsa-mir-5691)的表达水平显著与乳腺浸润癌患者的生存时间相关。进一步的GO/KEGG功能富集分析显示, 这6个miRNAs的靶基因显著富集在癌症相关生物学进程与信号通路上。对这6个miRNAs的靶基因进行驱动基因与网络分析, 共识别了6个网络关键节点, 其中TP53、CCNE2的基因显著与乳腺浸润癌患者的生存时间相关。以上结果为探索增强子与miRNA在乳腺癌中的调控机制提供了理论与方法基础。

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基于GEO数据库对儿童哮喘急性发作靶基因的生物信息学分析

张迪, 姜凡, 刘璐佳, 景伟超, 王有鹏

生命科学研究. 2021, 25(1): 70-79.

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摘要: 为了通过生物信息学技术筛选并分析关键基因以探究儿童哮喘急性发作的病理机制, 从GEO数据库下载儿童哮喘急性发作相关基因芯片数据集(GSE103166), 用R软件包工具筛选出哮喘急性发作患儿与健康儿童的差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs), 用DAVID (version 6.8)在线工具获取DEGs列表的GO和KEGG注释结果, 同时通过STRING (version 11.0)获取其蛋白质互作数据, 应用Cytoscape及其插件MCODE构建蛋白质互作网络、鉴定关键基因。结果显示, 共筛选出78个DEGs, 其中上调基因共49个, 下调基因共29个。这些DEGs主要富集于核质转运调控、免疫系统过程调节等生物过程; 核小体、DNA包装复合物等细胞组分; Rho GTP酶结合、离子型谷氨酸受体结合等分子功能。KEGG通路分析结果提示其主要富集在系统性红斑狼疮和哮喘信号通路。在这些DEGs中, 筛选得到一个基因模块, GO分析显示该模块主要富集在γ干扰素介导的信号通路、通过MHC Ⅱ类分子进行抗原加工和外源性抗原肽的呈递、通过MHC Ⅱ类分子进行抗原加工和抗原肽的呈递等生物过程; MHC Ⅱ类蛋白复合物、内质网膜腔侧、内质网膜腔侧组成部分等细胞组分; MHC Ⅱ类受体活性、抗原肽结合、跨膜信号受体活性等分子功能。KEGG通路分析提示该模块主要富集在哮喘、移植物抗宿主病、同种异体排斥反应等通路。该基因模块涵盖5个关键基因, 分别为HLA-DPB1、HLA-DQB1、HLA-DQB2、MT2A和KIF11。上述分析结果表明, 文中筛选的DEGs和关键基因有助于加深对儿童哮喘急性发作病理机制的理解, 其中HLA-DPB1、HLA-DQB1、HLA-DQB2等关键基因已得到相关研究的验证, 未经证实的MT2A、KIF11关键基因, 可能是儿童哮喘急性发作研究的新靶点。

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多个GEO芯片联合分析阿尔茨海默病内嗅皮层的关键基因

邵康梅, 张凡, 蔡宏斌, 魏海萍, 陈圆圆, 葛朝明

生命科学研究. 2021, 25(1): 80-88.

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摘要: 运用生物信息学方法筛选阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)在内嗅皮层部位的关键基因和通路, 探讨AD发生发展的潜在机制。从GEO数据库下载AD的内嗅皮层芯片数据, 利用R软件中的sva包和limma包进行批次矫正, 并筛选差异基因; 运用Cytoscape软件中的ClueGO插件进行GO (Gene Ontology)与KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)富集分析; 使用STRING数据库构建蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction, PPI)网络, 并利用Cytoscape软件中的cytoHubba插件分析关键基因。对于关键基因在脑组织不同部位及无症状AD与AD患者内嗅皮层表达的差异分析均采用Mann-Whitney U检验。分析发现, 白细胞-细胞间黏附的正调控、细胞外基质组织、皮质类固醇反应、卟啉和叶绿素代谢等与AD发生发展关系密切。在差异分析筛选的17个基因中, VCAM1、CD44、FOS和SPARC在AD发生发展中发挥关键作用。这4个基因的表达水平在内嗅皮层和海马显著高于中央后回、颞叶皮层、小脑、额叶皮层(P<0.05), 且其在AD患者内嗅皮层中的表达水平显著高于无症状AD患者(P<0.01)。以上研究结果表明, VCAM1、CD44、FOS和SPARC可能是AD在内嗅皮层部位发病的关键基因。这些关键基因可作为AD早期治疗的潜在靶点, 并为阐明AD在内嗅皮层部位的发病机制提供了理论基础。

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种子植物受精摆脱水束缚应归因于花粉管的起源吗？ ——植物学教材质疑(一)

黎维平

生命科学研究. 2021, 25(1): 89-94.

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摘要: 几乎所有中文植物学教材都把花粉管当成是种子植物对受精摆脱水束缚的适应特征, 并得出粉管受精使种子植物更适应于陆生生活的结论。但是, 某些灭绝的(种子蕨和科得荻植物)和一些现存的(银杏和苏铁)裸子植物行游动受精, 需要特别指出的是其受精并不需要液态水。种子蕨和科得荻植物不形成花粉管, 银杏和苏铁的花粉管是吸器而无输送精子的功能。其实, 正是小孢子在小孢子囊中的原位发育导致植物演化出花粉和传粉, 花粉的形成及其传播才使受精真正摆脱了水的限制。澄清花粉管的功能可作为植物学批判性教学的案例, 以促进学生们科学精神和科学思维的发展。

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2021年, 第25卷, 第1期　
刊出日期：2021-02-28

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