近期,从非编码RNA中发现具有肽编码能力的小开放阅读框(sORFs),激发了人们对这种长期被忽略的基因组元件的研究兴趣,sORFs迅速成为当前重点研究领域.由于表达水平及丰度低、序列短等因素,对肽编码sORFs的有效研究方法及数据资源还很缺乏,现有研究仅集中在少数真核模式生物,对自然界中广泛存在的原核生物研究非常少,肽编码sORFs的发现为目前精准背景下的基因组注释提出严峻挑战.在此背景下,本文首先系统研究了80余种不同类型原核生物中长度小于100个氨基酸的肽编码sORFs分布及功能特征,并对不同长度区间sORFs的序列组成、分布及进化特征进行了对比分析.结果表明,肽编码sORFs在原核生物基因组普遍存在,随着序列长度的降低,其序列复杂度降低,行使的生物功能也相对集中.在此基础上,进一步结合当前肽编码sORFs研究现状,深入总结了肽编码sORFs研究存在的问题及挑战,为今后肽编码sORFs研究奠定了坚实理论基础.

以海岛棉‘新海21号’为试验材料,根据陆地棉GhTCP14基因序列,设计1对引物,通过RT-PCR技术获得海岛棉GbTCP14核苷酸序列,开放阅读框长1 221 bp,编码406个氨基酸,分子式C1892H2950N572O620S16,预测分子量为44.134 6 kD,等电点为6.88,氨基酸序列包含1个高度保守的TCP结构域及4个低丰度复杂区.GbTCP14蛋白氨基酸序列与其他物种TCP14氨基酸序列比对表明,海岛棉GbTCP14蛋白与其他植物中的TCP14蛋白共同具有一个高度保守的TCP结构域,序列之间的一致性较高.进化树分析表明,海岛棉GbTCP14基因与木本棉Ga TCP 14基因分布在同一分支上.实时荧光定量PCR表明,海岛棉GbTCP14基因在开花后第15天时表达量最高,在第5～20天时相对表达量比其他时期较高,第25天时相对表达量最低.在不同组织中花瓣和花萼中表达量较高,根和茎中表达量一般,叶组织中表达量最低.通过酵母系统转录激活分析显示,GbTCP14蛋白不具有转录活性.

目的 探讨痰湿质体质人群肠道菌群的丰度及物种组成差异.方法 收集痰湿质及平和质受试者各30例粪便样本,提取两组样本中细菌总DNA进行检测定量,构建Miseq文库并测序,Miseq测序得到的PE读长根据重叠区关系进行拼接,再根据不同的相似度水平,对所有序列进行分类单元(OTU)聚类分析,并分别在各个分类水平上统计各样本的群落组成.利用16S rDNA测序技术分析痰湿质及平和质肠道菌群结构的组成及丰度变化.结果 在分类单元(OTU)水平上,偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA)显示痰湿质与平和质在肠道菌群组成上具有明显差异;在门水平上,痰湿质肠道菌群中拟杆菌门/厚壁菌门的比值低于平和质;在属水平上,痰湿质相对丰度下降的菌属主要为拟杆菌属、罗氏菌属(P＜0.01)、粪栖杆菌属、巨单胞菌,痰湿质相对丰度上升的菌属主要为戴阿利斯特菌属、Lachnoclostridium、直肠真杆菌属、Dorea.结论 痰湿质与平和质体质受试者的肠道菌群在丰度及物种组成方面均有差异,其中拟杆菌门/厚壁菌门的比值降低以及罗氏菌属相对丰度的下降是痰湿质肠道菌群的特征.

[背景]16S rRNA基因测序是当前研究微生物群落组成及其分布的重要手段.[目的]揭示16S rRNA基因高变区V4 (515-806)和V3-V4 (338-806)及测序深度(1-2万条和10万条)对油藏微生物细菌群落组成和多样性分析的影响.[方法]所用油水样细菌16S rRNA基因拷贝数为(6.51+0.56)× 108/L,16S rRNA基因V4区测序使用Illumina MiSeq PE250测序平台,V3-V4区测序使用MiSeq PE300测序平台.[结果]测序深度达到1-2万条时,V4和V3-V4区测序文库覆盖率均达到99.6％以上,且具有较好的可重复性;V4区测序深度为1-2万和10万时,菌群α多样性指数受测序深度影响不显著;与V4区测序相比,同样测序深度(1-2万)下,V3-V4区测序获得的菌群α多样性指数有所降低.V4测序1-2万与10万获得的菌群中几乎未出现显著性差异微生物类群;同样测序深度(1-2万)下,V4与V3-V4测序相比,优势微生物类群Epsilonproteobacteria(51.37％∶64.23％)和Deltaproteobacteria (17.96％∶ 11.40％)相对丰度表现出显著差异.[结论]测序深度达到一定水平,增加测序深度会一定程度上影响菌群α多样性指数,对菌群β多样性分析的影响十分有限;同一测序深度下,V4区与V3-V4区测序获得的细菌菌群α多样性指数明显不同,部分优势微生物类群的相对丰度值之间具有显著性差异.鉴于测序读长的提升和测序成本降低,与V4区测序相比,V3-V4区测序在更低的测序深度下文库覆盖率更高,可提供更多用于反映物种亲缘关系的16S rRNA碱基信息,本文认为V3-V4区测序可作为当下菌群分析的首选区域.

水鹿(Rusa unicolor)为珍稀濒危动物,属国家Ⅱ级重点保护野生动物,其食物匮乏季的食性研究对其保护至关重要.本文以四川邛崃山系鞍子河保护地的水鹿为研究对象,采用高通量测序(high-throughput sequencing,HTS)技术对其冬季18份有效粪便样品中的摄食植物进行了分析.结果表明:(1)水鹿摄食植物有50科94属;(2)水鹿冬季偏好食物为悬钩子属(Rubus)、山茱萸属(Cornus)、青荚叶属(Helwingia)、马蓝属(Strobilanthes)、荚蒾属(Viburnum)、清风藤属(Sabia)、旌节花属(Stachyurus)、菝葜属(Smilax)、槭属(Acer)和绣球属(Hydrangea)植物,且蔷薇科悬钩子属植物为最重要的食物来源;(3)水鹿在冬季摄食植物多样性高、食物生态位宽;(4)水鹿具有强的环境适应性和资源利用能力,在冬季会通过摄食更多的植物类型和适当调整生态位而适应环境变化.本研究结论将有利于水鹿及其同域生活的偶蹄目动物的管理策略制定.

[背景]食管癌是常见的消化道肿瘤,中国是食管癌高发地区.有研究提示,肠道菌群与肿瘤等多种疾病的发生发展相关.受测序读长所限,传统的16S rDNA测序技术只能鉴定到属.[目的]本研究基于PacBio单分子实时(SMRT)测序技术在种水平筛选与食管癌相关的特征性微生物标志.[方法]招募首次诊断为食管癌的新发病例120例,和性别、年龄匹配的健康对照60例.采集所有研究对象的新鲜粪便样本.利用第三代测序PacBio SMRT技术对4例食管癌患者及1:1匹配的健康对照者样本进行16S rDNA全长测序,基于测序结果分析其肠道菌群结构差异.采用PICRUSt软件进行功能预测.通过线性判别分析和群落差异分析筛选差异肠道微生物进行大样本人群验证,识别食管癌相关肠道微生物.[结果]基于测序样本,α多样性分析中食管癌组的Ace、Chao1、Simpson Diversity、Shannon Wiener指数均高于健康对照组(P<0.05),β多样性分析显示食管癌组和健康对照组散点簇分离,二者肠道菌群结构存在差异.在门水平上,食管癌组肠道菌群中变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门丰度升高.在属水平上,食管癌组毛螺旋菌属、巴氏杆菌属、罗斯氏菌属和拟杆菌属相对丰度增加.在种水平上,食管癌组相对丰度增加的微生物是肠杆菌E.20、卵形拟杆菌V975、普氏栖粪杆菌等11种,丰度降低的微生物是皮氏罗尔斯通氏菌、肠杆菌未分类、唾液链球菌JIM87773种.PICRUSt功能注释后发现食管癌组与健康组在丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢(map00250)、肽聚糖生物合成(map00550)、叶酸一碳单位库(map00670)、硫胺素代谢(map00730)、氨基酸的生物合成(map01230)通路上存在差异.对验证人群的分析结果显示,与健康对照人群相比,食管癌人群的肠杆菌E.20、马赛拟杆菌的丰度升高,唾液链球菌JIM8777的丰度降低,差异具有统计学意义(P<0.05).建立受试者工作特征分析发现,肠杆菌E.20、唾液链球菌JIM8777、马赛拟杆菌联合诊断的曲线下面积(AUC)为0.779,高于单一诊断结果(AUC分别为0.610、0.608、0.659).[结论]食管癌组的肠道菌群与健康对照组存在差异.肠杆菌E.20、唾液链球菌JIM8777、马赛拟杆菌的联合应用对食管癌的诊断具有潜在应用价值.

近年来的研究显示,早期结瘤类(earlynodulin-like,ENODL)基因在植物地下储藏器官的形成与发育中起到关键作用.课题组前期研究发现,一些早期结瘤类基因在三叶青块根初始发育期及膨大期高丰度表达.本研究克隆了两个三叶青(Tetrastigma hemsleyanum Diels et Gilg)的早期结瘤类基因ThENODL 1与ThENODL2的cDNA,初步的生物信息学分析表明,ThENODL1的开放阅读框长度为528 bp,编码175个氨基酸,ThiENODL2的开放阅码框长度为651 bp,编码217个氨基酸,ThENODL1与ThENODL2都具有水稻早期结瘤类基因(OsENODL1_like)保守域,并具备早期结瘤类基因的基本分子结构特征.相对荧光定量分析显示,ThENODL1的cDNA表达量在块根中显著高于其他器官且在块根的初始发育阶段及膨大期显著提高,ThENODL2的cDNA在块根中的表达量最低且在块根发育的不同时期无显著差异.大肠杆菌原核表达体系的验证结果显示,所克隆的ThENODL1与ThENODL2的cDNA均可表达出与预期大小相符的蛋白质.本研究为进一步明确ThEN-ODL 基因在块根发育中的功能提供了基本分子生物学参考依据.