生命科学研究
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生命科学研究
2024年 28卷 1期
刊出日期：2024-02-29
专家论坛
遗传与发育
基础医学
生态学专栏
专家论坛
1
袁婺洲, 谢玉莲, 吴秀山, 邓婷智
果蝇心脏发育研究三十年进展
果蝇(Drosophila melanogaster)作为最早用于研究心脏发育基因调控的模式生物, 已经走过三十年的历程。果蝇心脏发育过程经历了胚胎期、幼虫期和成虫期三大阶段。在胚胎早期, Tinman、Dorsocross和Pannier等基因是关键的调控因子。Tinman参与最早的心脏前体细胞分化和心脏细胞形成, 而Dorsocross和Pannier则影响心脏前体细胞的定向分化和心脏管腔的形成。进入胚胎晚期和幼虫期, 果蝇的心管经历进一步的发展和重塑, 该过程主要受到转录因子Hand、Mef2以及Hox基因家族的调控。在成虫期, Hox基因家族和Tinman依旧发挥重要作用。虽然果蝇心脏与脊椎动物成熟心脏存在形态上的差异, 但两者心脏的早期发育过程以及调控基因和信号通路都有保守性。本文综述了果蝇心脏发育基因调控研究的三十年进展以及利用果蝇模型研究人类心脏相关疾病的潜在希望。
2024 Vol. 28 (1): 1-11 [
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遗传与发育
12
苏梦岚, 李文华, 肖 鹏
氟唑菌酰胺对斑马鱼(Danio rerio)鱼鳔发育的影响
鱼鳔作为硬骨鱼类重要的功能器官, 其发育对多种环境污染物都较为敏感。氟唑菌酰胺(fluxapyroxad)是琥珀酸脱氢酶抑制剂类杀菌剂家族的一员, 对鱼类具有神经、心血管和发育毒性。为探究氟唑菌酰胺对斑马鱼鱼鳔发育的潜在影响, 将斑马鱼胚胎暴露于不同浓度的氟唑菌酰胺后, 记录斑马鱼幼鱼鱼鳔的表型, 通过组织学切片染色手段检测幼鱼鱼鳔的形态差异, 并采用整体原位杂交实验比较鱼鳔发育关键基因的表达图式变化。结果表明, 氟唑菌酰胺暴露会引起斑马鱼幼鱼鱼鳔发育异常、鱼鳔充气受阻及鱼鳔发育标记基因elovl1a和anxa5b的表达水平显著降低。该研究对于评估氟唑菌酰胺对斑马鱼幼鱼鱼鳔发育的影响提供了有价值的参考, 并可能有助于深入了解氟唑菌酰胺对水生生态系统构成的潜在风险。
2024 Vol. 28 (1): 12-17 [
摘要
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18
吕 丹, 陈 宇, 谭志霞, 李永青, 吴秀山, 江志钢, 叶湘漓
利用CRISPR/Cas9技术构建斑马鱼prkd1基因敲除品系
蛋白激酶D1 (protein kinase D1, PKD1; 也称作PRKD1)是蛋白激酶家族成员之一, 该家族由3种结构相关的应激激活酶组成, 可调节机体多种生物学功能, 主要涉及细胞增殖、分化、凋亡、免疫调节、心脏收缩、血管生成和癌症等, 其中PRKD1与心脏肥大、收缩和缺血再灌注损伤的底物磷酸化有关。相关研究报道, 先天性心脏病患者存在PRKD1基因突变, 但其在心脏中的特异性功能和分子机制并未阐明。为了便于后期研究PRKD1基因在人类早期心脏发育的作用机制, 本文拟利用CRISPR/Cas9技术构建斑马鱼prkd1基因敲除品系。首先, 通过生物信息学网站筛选出两个最佳的基因敲除靶位点, 合成相应靶位点的单链向导RNA (single guide RNA, sgRNA)和引物; 然后, 将两个靶位点的sgRNA进行体外转录, 并将其与Cas9蛋白混合后共同注射到斑马鱼的1-细胞期; 最后, 对基因敲除后的F0、F1、F2及F3代斑马鱼的胚胎和成鱼进行有效性鉴定及表型观察。结果显示, 靶位点附近出现了不同程度的碱基缺失; 成功构建了F1代能够稳定遗传的prkd1基因敲除的3个亚系; 与野生型相比, F3代纯合子胚胎表现出不同程度的心腔膨大、环化异常及心管线性化等畸形现象。综上可知, 本研究利用CRISPR/Cas9技术成功构建了斑马鱼prkd1基因敲除品系, 为进一步研究该基因在人类心脏发育中的特异性功能提供了有益参考, 并为后期的先天性心脏病筛查和精准医疗提供了重要依据。
2024 Vol. 28 (1): 18-25 [
摘要
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基础医学
26
徐 莉, 廖赵妹, 苏小燕, 吕华龙, 陈剑标
麻黄碱通过调控TGF-β1/NF-κB信号通路抑制小鼠的气道炎症反应
为了研究麻黄碱通过调控转化生长因子β1/核因子κB (transforming growth factor-β1/nuclear factor-κB, TGF-β1/NF-κB)信号通路对哮喘小鼠气道炎症和气道重塑的影响, 将BALB/c小鼠随机分为空白对照组、哮喘模型组、麻黄碱低剂量组、麻黄碱高剂量组和地塞米松组, 并利用卵清白蛋白(ovalbumin, OVA)联合氢氧化铝腹腔注射法构建小鼠哮喘模型。药物处理14 d后, 通过无创性肺功能检测法测量小鼠气道反应性, 采用苏木精-伊红染色法(hematoxylin-eosin staining, HE staining)观察小鼠肺组织病理情况, 采用瑞氏-吉姆萨染色法分析小鼠支气管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid, BALF)中的炎症细胞比例, 利用酶联免疫吸附试验(enzyme linked immunosorbent assay, ELISA)检测小鼠血清OVA特异性免疫球蛋白E (immunoglobulin E, IgE)的表达水平及BALF中炎症因子的表达水平, 利用免疫印迹法检测小鼠肺组织TGF-β1/NF-κB通路相关蛋白质的表达水平。结果显示, 麻黄碱可以降低哮喘小鼠血清中OVA特异性IgE及BALF中白细胞介素(interleukin, IL)-4、IL-5、IL-6、IL-13、肿瘤坏死因子-α (tumor necrosis factor-α, TNF-α)的表达水平, 并显著抑制肺组织中TGF-β1/ NF-κB通路相关蛋白质的表达, 从而显著抑制由OVA诱导的小鼠气道高反应性, 并改善哮喘小鼠的肺部炎症。
2024 Vol. 28 (1): 26-32 [
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33
王 楠, 吴建红, 李玉洁, 郑志焕, 姚丽洪, 王建军
外泌体作为诊断结核分枝杆菌感染的标志物研究
外泌体(exosome)是一种直径为30~150 nm的囊泡状物质, 其通过携载脂质、蛋白质、mRNA和非编码RNA等多种生物活性物质在机体的免疫调节过程以及细胞间的信息传递发挥至关重要的作用。近年来, 越来越多的研究发现外泌体积极地参与了结核分枝杆菌感染的发生与发展。外泌体成分作为结核病感染的潜在标志物, 拥有特异性强、稳定性好等特点, 在结核病的诊断、疗效评估、预后监测中发挥重要的作用。本文针对外泌体作为结核病诊断标志物的价值, 及在结核病中的潜在作用进行综述, 为其作为诊断标志物提供理论基础。
2024 Vol. 28 (1): 33-40 [
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41
彭 芃, 戚星宇, 袁峥嵘, 马 毅
m6A修饰调控细胞自噬参与雄性生殖疾病研究进展
N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine, m6A)修饰是在腺苷核苷酸N6位置上发生的甲基化, 在多种RNA代谢过程如mRNA剪接、翻译、运输、降解中发挥关键作用, 进而对各种生命过程产生广泛影响。细胞自噬是真核细胞在自噬相关基因的调控下通过溶酶体对自身细胞质蛋白质和受损细胞器进行降解的过程。本文总结了m6A修饰调控细胞自噬在雄性生殖疾病发生发展过程中的研究进展, 旨在为今后m6A修饰调节自噬水平在雄性生殖中的调控机理研究提供参考资料, 为雄性生殖疾病的治疗策略提供新方向。
2024 Vol. 28 (1): 41-47 [
摘要
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生态学专栏
48
王玉枚, 杨雪梅, 惠 羽, 朱道弘, 曾 杨, 杨筱慧
向川安瘿蜂寄生白栎虫瘿和成瘿枝的代谢组比较
虫瘿是植物受致瘿昆虫产卵和取食等刺激而异常生长形成的不正常组织。营养假说认为虫瘿组织营养物质的含量高于寄主植物的成瘿部位, 而次生代谢产物的含量低于寄主植物的成瘿部位。向川安瘿蜂(Andricus mukaigawae)属膜翅目(Hymenoptera)瘿蜂科(Cynipidae), 在白栎(Quercus fabri)枝条上形成虫瘿。本文基于非靶向代谢组, 使用高效液相色谱-质谱检测、鉴定和比较向川安瘿蜂幼虫期虫瘿与寄主植物成瘿枝的代谢物。研究结果表明, 向川安瘿蜂虫瘿和成瘿枝的代谢物组成存在差异; 虫瘿的脂肪含量均高于成瘿枝, 虫瘿的4种单宁和4种黄酮物质的含量均低于成瘿枝, 这支持营养假说; 虫瘿的氨基酸含量均低于成瘿枝, 部分酚类物质的含量高于成瘿枝, 这不支持营养假说。
2024 Vol. 28 (1): 48-55 [
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56
曾祥难, 袁彩云, 李 思, 杨祝军, 欧 义, 刘永斌, 彭 博, 余育光, 范 鹏, 张 赛, 蔺万煌, 韦建玉
二次翻耕起垄与稻草还田对土壤养分和烟叶产质量的影响
为探讨二次翻耕起垄与稻草还田两种栽培措施及其相互作用对土壤养分和烟叶产质量的影响, 以烤烟品种K326为试验材料, 按照两种不同翻耕起垄方式(一次性翻耕起垄和先翻耕晒垡再二次翻耕起垄)与是否稻草还田进行随机区组设计, 在湖南宜章县烤烟种植区进行田间试验, 分析比较各处理间的土壤养分和烟叶产质量差异。结果表明, 与一次性翻耕起垄(T1+T2)和无稻草还田(T1+T3)相比, 二次翻耕起垄(T3+T4)和稻草还田(T2+T4)能显著增加土壤有机质含量, 提高烟叶糖碱比、氮碱比以及烟叶产量、产值和生产效益, 并且两者表现出显著的相互作用; 此外, 二次翻耕起垄还能显著提高烟叶总糖和还原糖含量, 并显著降低烟碱含量, 使得糖碱比和氮碱比更趋合理。在感官评吸方面, 稻草还田能显著提高烟叶感官评吸质量。从生产效益上分析, 由于二次翻耕增加了生产成本, 对于基础地力较好的砂质土壤, 开展一次性翻耕起垄结合稻草还田可获得更好的经济效益。研究结果为湖南烟稻轮作区烤烟种植提供了科学参考依据。
2024 Vol. 28 (1): 56-64 [
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65
乔麦菊, 赖燕舞, 李仁贵, 邓 涛, 周应敏, 罗 波
圈养大熊猫种群性比失衡现象产生机制的探究
大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)的迁地保护工作已开展了近70年, 基本实现了圈养种群的自我维持。根据2019年大熊猫谱系, 现存圈养大熊猫种群(n=612)的总性比为1.22∶1 (♀336/♂276), 与1∶1的性比有显著性差异(P=0.015), 目前尚未开展性比失衡现象产生机制的探究工作。本研究以全国最大的圈养大熊猫种群为研究对象, 梳理了该种群36年的出生性比、11年的分年龄雌雄个体数量和分年龄死亡雌雄个体数量, 计算了出生性比和预期寿命等数据, 旨在探究性比失衡的内在原因。结果显示, 圈养大熊猫种群的出生性比为1.01∶1, 与1∶1的性比无显著性差异(P=0.926); 雄性大熊猫在幼年阶段死亡的比例高于雌性(♀38.24%/♂48.72%); 圈养大熊猫的出生预期寿命中位数为21.4岁, 其中雌性为23.5岁, 雄性为19.8岁, 雌性预期寿命比雄性长3.7岁。研究表明, 圈养大熊猫种群性比失衡的内在原因是雄性大熊猫幼年阶段的死亡比例高于雌性, 且雌性大熊猫预期寿命更长。本研究聚焦圈养大熊猫种群的性比失衡问题, 首次计算了圈养大熊猫的预期寿命, 可为圈养大熊猫种群的饲养管理和野外大熊猫种群性比问题的进一步研究提供参考。
2024 Vol. 28 (1): 65-70 [
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翟家正, 王德良, 杨君林, 李继承, 崔 鹏, 张志强
湖南浏阳大围山繁殖期鸟类物种多样性的动态分析
繁殖期是鸟类生活史的重要阶段, 掌握繁殖期鸟类的物种多样性及其种群动态对鸟类保护具有重要意义。2016—2020年, 采用样线法在湖南浏阳大围山于每年5月和7月分别开展1次系统的鸟类物种多样性调查。期间共记录到鸟类100种, 隶属于10目38科。其中, 留鸟73种、夏候鸟22种、冬候鸟2种、旅鸟3种; 国家一级重点保护鸟类有1种, 即白颈长尾雉(Syrmaticus ellioti), 国家二级重点保护鸟类有白鹇(Lophura nycthe-mera)、黑冠鹃隼(Aviceda leuphotes)、红嘴相思鸟(Leiothrix lutea)等12种。2016—2020年依次记录到鸟类64种、68种、63种、56种和57种。鸟类群落的Shannon-Wiener指数在2018年最高(3.421), 在2020年最低(3.062)。年际间鸟类物种组成周转率呈逐年上升趋势, 依次为77.27%、81.68%、84.87%和94.69%。调查期内5月的鸟类群落各项多样性指数均值略高于7月。常绿-落叶阔叶混交林、针阔混交林、常绿阔叶林和灌丛是大围山繁殖鸟类最主要的生境, 其中常绿-落叶阔叶混交林鸟类群落的Shannon-Wiener指数(2.943±0.146)和Pielou指数(0.850±0.020)均最高。结果表明, 大围山繁殖鸟类资源丰富且物种多样性较高, 但鸟类群落物种组成周转率较高, 鸟类物种多样性的动态变化波动较大, 并表现出一定的下降趋势, 需引起当地野生动物管理部门的重视。
2024 Vol. 28 (1): 71-82 [
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孙 迪, 陈 灿, 龚意辉, 马银花, 张 新, 张 斌
海泡石在农产品及水体重金属污染修复中的研究进展
海泡石是一种吸附性很强的黏土矿物, 在修复土壤、水体重金属污染中具有很强的优越性。本文介绍了海泡石修复机理及其改性方法, 并综述性介绍了海泡石在降低农产品重金属(镉、汞、砷、铅、锌和铬等)含量和净化水体重金属污染方面的研究进展。与天然海泡石相比, 改性海泡石及其复配具有针对性强、修复效果好和修复范围广等优点。
2024 Vol. 28 (1): 83-94 [
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生命科学研究
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