目的：:联合生物信息学分析方法和机器学习算法筛选增殖性糖尿病视网膜病变（PDR）中铁死亡关键基因和治疗靶点。方法：:从GEO数据库和FerrDb数据库中下载PDR转录组测序数据集、基因芯片数据集和铁死亡相关基因列表；筛选出铁死亡相关差异基因并行功能富集分析；通过WGCNA分析方法筛选PDR中铁死亡相关疾病特征基因；综合LASSO算法与SVM-RFE算法筛选出铁死亡关键基因并通过受试者工作特征曲线评估诊断能力；对铁死亡关键基因行GSEA分析；通过DGIdb数据库构建铁死亡关键基因的药物调控网络；应用CIBERSORT算法分析PDR中免疫细胞浸润分布特征。组间比较采用独立样本 t检验或Mann-Whitney U检验。Pearson相关分析用于不同基因模块与临床性状之间的相关性分析。 结果：:从3 678个差异基因中筛选出83个铁死亡相关差异基因。功能富集分析结果显示，这些基因参与铁死亡、长寿调节、自噬等信号通路。通过WGCNA分析方法从中筛选出17个铁死亡相关疾病特征基因。联合LASSO算法与SVM-RFE算法从17个疾病特征基因中筛选出3个铁死亡关键基因为PPARA、ABCC5、TSC1，并证明这些基因有很高的诊断效能。单基因GSEA分别展示了3个关键基因高低表达组中富集到的信号通路。从DGIdb数据库中筛选出20个相关药物并构建3个关键基因的药物调控网络。CIBERSORT结果显示，M1巨噬细胞、中性粒细胞等在PDR样本中浸润程度较高。结论：:本研究分析鉴定出PDR中3个铁死亡关键基因，为进一步研究PDR的病理分子机制和诊断治疗靶点提供了新的思路与参考。

目的:通过对创伤性脑损伤（TBI）后脑组织的基因表达谱数据进行权重基因共表达网络分析（WGCNA），筛选具有重要意义的基因集，并明确其涉及的功能及信号通路，为TBI的机制研究和治疗提供参考。方法:在基因表达数据库（GEO）中下载大鼠TBI基因表达谱数据GSE2871，将全部47个大鼠脑组织样本的8 799个基因的表达情况进行WGCNA分析；计算选择β加权软阈值后，对全部基因构建无向加权基因网络，识别具有高度绝对相关性的基因集；从数据库中获取样本信息并计算样本特征与模块间的相关性，选取与损伤程度及取样部位相关的模块进行基因本体（GO）分析和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析，从而获悉上述关键模块中基因涉及的生物学过程和通路；计算关键模块内基因的模块相关度和性状相关度，进而遴选关键模块中的核心基因。结果:将GSE2871表达谱数据库中的所有大鼠脑组织样本和基因纳入WGCNA，共得出22个模块，分别标记为模块A~V。其中模块E、G、T、U与取样部位显著相关，模块E和模块G同时与损伤程度显著相关；GO分析和KEGG通路分析提示，与损伤程度和取样部位均显著相关的模块E、G中的基因主要参与白细胞迁移、细胞趋化及各种免疫反应调控等相关生物学过程，涉及抗原处理与呈递、细胞因子-细胞因子受体相互作用及白细胞介素（IL）-17信号等信号通路。与取样部位显著相关的模块T、U主要参与低氧反应、细胞代谢、细胞膜离子通道调控和信号传导等生物学过程，涉及神经退行性疾病信号通路、核糖体、自噬、神经活性的配体-受体相互作用等信号通路；Tuba1b/1c、Ifitm3、Cebpd、Nfkbia、Serinc3、Pmpcb、Cyp4a8等为上述关键模块的核心基因。结论:与大鼠TBI显著相关的基因主要参与免疫激活、炎症反应、能量代谢异常、钙离子通道失调、自噬异常及细胞凋亡等病理生理环节。

目的:探讨应用加权基因共表达网络分析（WGCNA）方法寻找髓母细胞瘤中特异表达的基因模块，筛选可能诊断和治疗髓母细胞瘤的标记基因。方法:采用WGCNA对髓母细胞瘤中与生存相关的基因模块进行鉴定。利用Cytoscape软件构建共表达网络。采用Kaplan Meier（KM）分析方法对核心基因进行生存分析。结果:根据WGCNA分析结果发现绿色模块与生存性状显著相关。对绿色模块基因进行分析结果显示，利用cytoscape软件筛选出了与生存性状相关性最大的核心基因UBE2G1，并进行了鉴定。结论:UBE2G1可能作为一个候选的诊断性生物标志物和一个有希望的治疗靶点。

目的:探讨大鼠扩大肝切除后早期炎性反应中的分子特征，筛选肝脏外科手术后肝衰竭的潜在治疗靶点。方法:SD大鼠实施70%常规肝切除术(PH70)和80%扩大肝切除术(PH80)，残存肝脏行转录组测序、筛选差异表达基因和进行加权基因共表达网络分析(WGCNA)；实时定量聚合酶链反应(RT-qPCR)和蛋白质印迹法(Western blot)验证过氧化物酶体增殖物激活受体α(PPARα)的表达；继而在实施PH80大鼠中，使用PPARα激活剂WY14643(WY14643组)、PPARα拮抗剂GW6471(GW6471组)和二甲基亚砜组(DMSO组)预处理，苏木精-伊红(HE)染色和Suzuki标准评定肝脏病理损伤。自动生化分析仪检测血清丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天门冬氨酸氨基转移酶(AST)，酶联免疫吸附法检测肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白细胞介素-6(IL-6)。组间差异比较采用 t检验和单因素方差分析。 结果:转录组测序和WGCNA构建10个差异表达基因聚类模块，性状相关系数显示浅蓝色模块与PH80后1、12 h显著相关(皮尔森相关系数＝0.36、0.36， P<0.05)；选择浅蓝色模块中关键基因PPARα，显示PPARα在PH80后1 h表达显著降低( F＝57.32， P<0.05)，与炎性因子TNFα和IL-6峰值水平正相关(皮尔森相关系数＝0.93、0.93， P<0.05)；WY14643组较DMSO组，ALT[(543.1±201.9) U/L比(2 514.7±158.2) U/L， t＝8.90， P<0.05]、AST[(814.7±88.2) U/L比(1 185.1±57.7) U/L， t＝5.85， P<0.05]、TNFα[(107.3±2.0) U/L比(116.9±4.5) U/L， t＝ 3.34， P<0.05]和IL-6水平[(2 611.1±604.8) U/L比(3 655.9±363.8) U/L， t＝3.75， P<0.05]和Suzuki评分[(0.7±0.3)分比(1.6±0.2)分， t＝3.67， P<0.05]均显著减低。 结论:转录组测序和WGCNA初步揭示了大鼠PH80后早期炎性反应中的分子特征，PPARα有望成为肝脏外科手术后肝衰竭的潜在治疗靶点。

基因互作与表型的内在关系是生命科学研究的关键问题,大部分表型受多基因协同控制,除加性效应外还存在显性和上位性等复杂遗传效应.最近一项研究构建了包含18 421个永久株系的水稻"混血杂交"群体,成功鉴定到控制16个农艺性状的96个高置信候选基因,通过分析基因间上位性效应,构建了包含19个枢纽基因的遗传互作网络,揭示出基因间潜在的互作效应,发现170个"掩蔽"型上位互作对.该工作建立了作物遗传学研究的新范式,且为水稻(Oryza sativa)遗传研究提供了重要数据和材料资源,极大地加速了重要性状相关基因的挖掘,推动了数量性状基因遗传互作的功能解析,为分子设计育种奠定了理论基础.

以条纹自交系西瓜(TD)和网条突变体西瓜(WT)为材料,通过分离群体的条纹性状比例探索西瓜的条性状遗传基础;以转录组测序及表达差异分析为基础,探索网条突变体西瓜在不同发育阶段的表达谱变化,筛选出条纹自交系与网条突变体西瓜之间表达差异显著的基因57个,主要富集于光合作用天线蛋白通路、生物碱生物合成通路、氨基酸代谢通路等7种代谢途径;通过加权基因共表达网络对核心基因的进一步分析,初步挖掘出部分网条突变体西瓜中有关生物胁迫抗性的基因变化情况,进一步筛选确定西瓜深绿条纹基因(ClGS,watermelon dark-green stripe)、类半胱氨酸蛋白酶抑制剂5编码基因、UDP-葡萄糖基转移酶编码基因、类长春碱合成酶编码基因、叶绿素a-b结合蛋白编码基因可能是决定西瓜网条果皮性状的核心基因;qRT-PCR验证结果表明,条纹自交系西瓜与网条突变体西瓜在基因表达上存在明显差异.本研究为西瓜不同果皮条纹育种提供了新的种质资源,也为阐明西瓜不同果皮条纹性状形成的分子调控机制提供了一定的理论依据.

为提高黄颡鱼表型数据的获取效率,研究开发出一种简易表型获取装置,通过YOLOv8网络模型快速、高效、精确地测量所采集图像中的黄颡鱼表型特征参数.研究共采集1752张黄颡鱼图像数据,基于YOLOv8网络对图像集训练和验证后,完成对584尾黄颡鱼的体面积、头面积、全长、体长、头长、体高、头高、体宽、头宽、腹部面积、胸鳍长度共11种表型特征数据的测量.结果表明,利用该系统测量长度相关的表型性状的平均相对误差均在1％左右,在测量面积相关的表型性状的平均相对误差在3％左右,且所有表型性状的测量时间均在1s之内.进而,将获得的表型数据与鱼体重进行相关性分析、通径分析、回归分析.结果显示,头高对黄颡鱼体重的直接作用最大,其次为头宽、体面积、体长、腹部面积、胸鳍长度,并以这6个性状建立多元回归模型对体重拟合,得到最大的相关指数(0.948),表明这些性状是影响黄颡鱼体重的重要性状.研究提供了一种快速测量黄颡鱼表型数据的技术,为黄颡鱼的良种创制提供基础.

植物的根系具有水分吸收和运输的功能,部分还有重要的药用价值.该研究观察了 40 种药用草本植物粗根的解剖特征,比较了不同功能类群的差异性并分析了性状的相关性,同时结合系统发育和自然分布区气候因子解释了根系性状的种间变异性.结果表明,草本植物根系解剖特征种间差异显著;与双子叶植物相比,单子叶植物的根皮层占比更高,而中柱占比更小,揭示了两者根系吸收和运输策略的差异性.性状网络分析表明,木质部面积占比具有高的度和紧密度,是其中的中心性状,木质部面积占比与韧皮部面积占比正相关但与皮层占比负相关.除导管频度和皮层占比外,其他特征均未显示出显著的系统发育信号,说明根系性状受系统发育的影响较少.在单子叶草本植物中,年平均降水量与皮层占比呈正相关;而在双子叶草本中,年平均气温与导管直径正相关.该研究进一步揭示了药用草本植物根系结构的多样性和适应性.

为探究钾营养介导下的油菜(Brassica napus)叶片生长对叶际微生物群落的影响,利用田间试验,设置0、30和180kgK2O·hm-23个钾肥用量,分别定义为K0(钾缺乏)、K30(钾不足)和K180(钾充足)3个钾营养水平.在苗期,分别选取典型叶片测定其表型参数,并利用16S-RNA基因高通量测序测定油菜叶际微生物群落组成.结果表明,不同钾肥用量显著影响油菜叶片的钾含量,与K0相比,K30和K180处理钾含量分别提高66.7％和158.3％.不同钾营养状况下,油菜叶片结构和组分存在明显差异,叶片钾含量与叶面积及叶片可溶性糖、蔗糖、果糖和淀粉的含量呈显著正相关,而与叶片气孔密度呈显著负相关.钾肥施用显著影响油菜叶际微生物的多样性,与K0处理相比,施钾处理叶际微生物群落多样性指数显著升高,而K30和K180处理间无明显差异,但在群落的β多样性中,K30处理表现出更大的离散性.缺钾增加了油菜叶际变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度,使得黄单胞菌科(Xanthomonadaceae)细菌显著富集.施用钾肥后细菌共现网络变简单,但促进了高丰度物种与其它物种的相互作用.通过联合分析油菜叶表型性状与叶际细菌群落,发现叶片糖组分(可溶性糖、蔗糖、果糖和淀粉)、干物质重以及叶面积是影响叶际细菌群落以及优势物种的关键因素.综上表明,施钾影响油菜叶片的物质组成,调控油菜叶际微生物群落结构,充足的钾营造的叶片微生物组"稳态"可能是钾营养增强作物生物胁迫抗性的潜在途径.

目的 通过C57BL/6J(B6)和DBA/2J(D2)亲本品系小鼠流感感染后相关表型及杂交子代BXD小鼠肺脏转录本数据的系统性分析进行基因筛选,以找到在流感病毒感染中发挥作用的候选基因.方法 共选取41个BXD小鼠及亲本品系B6和D2的雌性小鼠,在8～12周龄之间给予流感病毒甲型鼠肺适应株(H1N1,PR8M)得到相关表型及基因表达量数据,对基因表达量进行聚类分析及加权基因共表达网络分析,构建模块特征值与小鼠病毒载量的相关性,经表达数量性状座位分析,皮尔逊相关性分析,结合全基因组关联研究(GWAS)、小鼠基因组信息学(MGI)、国际小鼠表型联合会(IMPC)三个基因数据库中的信息分析筛选流感病毒感染相关的候选功能基因及确定该基因的遗传调控方式;最后将挑选出的基因进行通路富集分析.结果 通过聚类分析和加权基因共表达网络分析,将24 219个基因分为23个模块;通过模块与表型的相关性分析,发现MEred、MEgreen、MEma-genta模块与感染密切相关,将其作为核心模块;对核心模块基因通过KEGG和MPO富集分析,结果显示流感病毒相关基因显著参与MAPK信号通路、TNF信号通路等多个细胞免疫相关通路;对核心模块内基因与BXD小鼠流感病毒感染的3种表型(体质量减轻,平均死亡时间和感染后体质量减轻中位数)进行相关性分析,共发现21个基因的肺mRNA表达水平与3种表型均相关(P＜0.05);进一步通过GeneNetwork中GEMMA算法对这21个基因行表达数量性状座位分析,结果表明Acpl2受顺式遗传调控,Dusp12、Ovol2、Catsper4、Tmc5、Acsm 1、Fam81a、Rtn4、Rhpn1受反式遗传调控;通过结合MGI,IMPC,GWAS三个基因数据库中的信息分析发现部分基因在免疫通路方面发挥作用.结论 通过系统遗传学分析,在小鼠基因组上鉴定了影响流感病毒感染相关的21个候选基因,后续可做进一步的功能验证来阐明其参与流感病毒感染的遗传调控机制.