2020年,依据现代生命科学研究成果及发展趋势,笔者课题组首次提出中药道地性可表现为道地药材具有"优形、优质、优效"(excellent shape,high quality,and superior effect,简称"三优")特征,拓宽了传统药材辨状的范畴.近年来,随着对中药道地性自然属性、物质属性、药物属性研究的逐步深入,丰富和完善了道地药材"三优"的科学内涵."优质"(high quality)特征主要体现为道地药材具有"独特化学型",其可作为"优效"(superior effect)的物质基础,也可参与调控"优形"(excellent shape)的形成.与"形神合一"相似,在长期进化过程中,道地药材逐渐形成独特的环境适应性特征,表现为"形质合一".道地药材"三优"特征受到品种基因型和产区生态因子交互作用的影响,可体现为气候主导型、生产措施主导型、种质主导型.根据道地药材自然属性、物质属性、药物属性,可构建丹参等模式生物,并建立"三优"研究方法体系,包括基于"优质"特征的质量评价体系、"性效关系"表征方法体系、基于"优形、优质"特征的稳态综合控制体系等.未来道地药材研究应更加注重深入和广泛的基础性工作,需要建立综合性的药用模式植物研究平台,并构建药用模式植物突变体库,以便为其他药用植物的功能基因研究提供有力的模式生物.同时,针对道地药材"三优"特征的研究,提出了 3个热点研究方向,旨在揭示其遗传基础、生物学特性、生态适应性等方面的机制.这些研究将为优化药用植物的定向育种、规范化栽培以及提升药材质量提供科学依据,进一步推动道地药材的可持续利用和发展.

[目的]构建籽用美洲南瓜突变体库,加快籽用美洲南瓜种质资源创新进程,对南瓜品种选育、品种改良以及遗传基础的拓宽具有重要的意义.[方法]利用1.8％诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)处理籽用美洲南瓜ZHL4种子15 h,然后对M1和M2代群体单株进行表型变异观察,同时对M2群体变异株系ZHL4-33进行显微组织结构观察.[结果](1)M2群体中共筛选到242个突变植株,45种表型变异,变异类型涵盖了突变株的各个生长时期以及各植物器官,总的突变频率达到25.17％.(2)突变体叶片栅栏组织厚度显著高于野生型,排列紧凑,维管形成层痕迹明显;突变体茎维管束多而密集,导管直径小于野生型,髓部发达,细胞间隙较小,细胞数目有所增加.[结论]初步构建了由425 个M2家系所组成的籽用美洲南瓜突变体库,为籽用美洲南瓜功能基因组研究和新品种选育奠定了材料基础.

目的:RNA结合基序蛋白10(RBM10)突变体(N392S)的鉴定及探究其对肺腺癌细胞功能的影响。方法:收集天津医科大学肿瘤医院生物样本库108例肺腺癌(LUAD)组织样本，进行RBM10外显子的sanger测序。将野生型RBM10及RBM10突变体(N392S)通过慢病毒感染的方法分别转入肺癌细胞，转入空载体的细胞作为对照。采用细胞增殖实验(MTT)、平板克隆实验、划痕实验和侵袭实验分析RBM10突变体对肺癌细胞增殖和迁移能力的影响，通过实时荧光定量聚合酶链反应(qPCR)检测含有和不含第9外显子的NUMB转录本核糖核酸(RNA)水平的变化分析RBM10突变体对NUMB第9外显子的剪切调控作用。组间数据比较采用 t检验。 结果:在LUAD组织样本中检测到一种新的RBM10错义突变(N392S)；与空载体对照细胞比较，表达野生型RBM10的A549-RBM10-Wild和H358-RBM10-Wild细胞增殖明显变慢(1.28±0.01比1.43±0.03， t＝7.866， P<0.01；1.27±0.03比1.70±0.05， t＝11.840， P<0.01)，而表达突变体RBM10(N392S)的A549-RBM10-Mut和H358-RBM10-Mut细胞增殖能力高于表达野生型RBM10细胞系(1.49±0.13比1.28±0.01， t＝2.851， P<0.05；1.62±0.10比1.27±0.03， t＝5.823， P<0.01)；在平板克隆实验中，表达RBM10突变体的A549和H358细胞克隆形成率高于表达野生型RBM10的A549和H358细胞克隆形成率(53.00±3.61比28.60±4.34， t＝9.675， P<0.01；42.40±3.98比18.60±4.34， t＝9.047， P<0.01)；细胞划痕实验显示，野生型RBM10较对照组抑制肺腺癌细胞的迁移(56.28±13.49比100.00±10.27， t＝4.465， P<0.01)，而突变体较野生型则失去抑制细胞迁移的能力(138.94±20.18比56.28±13.49， t＝5.898， P<0.01)；Transwell实验证实，野生型RBM10较对照组抑制肺腺癌细胞的迁移(158.00±36.81比497.25±38.20， t＝15.093， P<0.01)，突变体较野生型RBM10失去抑制肺腺癌细胞迁移的能力(474.00±48.63比158.00±36.81， t＝12.424， P<0.01)；分析RBM10对NUMB第9外显子的剪切调控作用，随着野生型RBM10质粒浓度的递增，野生型RBM10促进NUMB第9外显子(NUMB-EXON 9)的跳读使得NUMB短剪接转录本水平的增加，而随着RBM10(N392S)质粒浓度的递增，NUMB短剪接转录本水平没有变化。 结论:RBM10突变体(N392S)丧失了野生型RBM10抑制LUAD细胞增殖与迁移的功能，并可能通过调控NUMB蛋白剪切影响LUAD细胞功能。

目的:运用生物信息学方法筛选与瞬时感受器电位香草素受体亚家族3(transient receptor potential vanillin 3, TRPV3)突变密切相关的一组基因和信号通路，探讨 TRPV3突变对局灶型掌跖角化症和Olmsted综合征表皮功能和角质细胞增殖分化的影响。 方法:对转染 TRPV3突变体的HEK293T细胞进行Sanger DNA测序。筛选与 TRPV3突变相关的差异基因，利用加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis，WGCNA)筛选与样本特征相关性最大的模块，两者取交集后得到差异共表达基因，并进行富集和功能注释。基于STRING数据库构建蛋白质相互作用网络，利用多算法筛选出与 TRPV3突变相关的关键基因。 结果:用野生型或 TRPV3突变体转染HEK293T细胞24 h后，发现各细胞系的活细胞数减少，尤其是Gly573Cys、Gly573Ser和Trp692Gly。综合WGCNA和差异分析筛选得到共30个与 TRPV3突变相关的差异共表达基因，其中GO显示其主要富集在RNA聚合酶Ⅱ对转录的正调控和核酸模板转录的正调控等功能；京都基因与基因组百科全书(kyoto encyclopedia of genes and genomes，KEGG)通路分析发现主要富集在丝裂原活化蛋白激酶信号通路、TRP通道的炎症介质调节、细胞衰老和鞘脂代谢等途径。将CytoHubba 4种算法的结果进行交叉，共鉴定出4个关键靶基因，包括 FOS、 EGR1、 ATF3、 EGR2。 结论:本研究发现 TRPV3突变抑制细胞活性，与Olmsted综合征和局灶型掌跖角化病等皮肤角化性疾病密切相关，并通过生物信息学方法筛选得到与 TRPV3突变相关的差异共表达基因，可为后续研究 TRPV3突变引起相关疾病的发病机制和治疗提供参考依据。

目的:为苯丙氨酸羟化酶缺乏症患者筛选新的治疗药物。方法:2019年10月至2020年10月，南京医科大学附属妇产医院医学遗传中心应用计算机针对苯丙氨酸羟化酶和药物空间结构结合力特点进行虚拟药物筛选，从美国食品药品监督管理局（FDA）药物库（包含2 697种原料药）中共筛选出10种候选老药；运用真核表达系统在分子水平上检测药物对苯丙氨酸羟化酶活性的影响，并筛选药物敏感突变体。结果:10种候选老药中，盐酸奈福泮、醋酸氟轻松及利司培酮分别可增加23%［ t=18.21， P<0.001，与苯丙氨酸羟化酶非药处理组（即反应体系中只加入溶剂，不加药物）相比］、21%（ t=3.44， P<0.05，与苯丙氨酸羟化酶非药处理组相比）、31%（ t=19.57， P<0.001，与苯丙氨酸羟化酶非药处理组相比）的苯丙氨酸羟化酶酶活，其余老药对酶活性影响较弱甚至抑制。p.D101N突变体可被利司培酮激活25%（ t=15.86， P<0.001，与p.D101N突变体非药处理组相比）。 结论:盐酸奈福泮、醋酸氟轻松及利司培酮可作为苯丙氨酸羟化酶缺乏症的潜在治疗药物，且p.D101N突变体可作为药物敏感突变位点。

目的:对1例因肝细胞核因子1β（ HNF1β）突变所致的以肾囊肿为突出表现的新发青少年起病的成人型糖尿病（MODY）5型患者的临床资料进行回顾性分析，并对我国已发表MODY5患者的临床特征进行总结。 方法:选取1例于2021年7月就诊上海市公共卫生临床中心内分泌代谢科的MODY5型糖尿病患者作为研究对象，对患者的临床资料、就诊及随访经过和基因检测结果进行详细描述，并在美国国立医学图书馆数据库（PubMed）、中国期刊全文数据库（CNKI）和万方数据库自建库之日起至2022年8月15日检索所有关于中国MODY5患者的病例报告，综合分析检索所得患者的相关临床数据。以基因突变类型将患者分为杂合突变体和缺失突变2类，采用Mann‐Whitney U检验对2类患者间相关指标进行比较。 结果:上海市公共卫生临床中心内分泌代谢科MODY5患者19岁糖尿病起病，糖尿病自身免疫抗体均阴性，合并肾囊肿、高尿酸、肾脏发育不良、胰腺萎缩，携带 HNF1β基因2号内含子c.544+3_544+6del缺失突变，该突变基因来自其母亲。文献检索共纳入32例MODY5患者，包括上海市公共卫生临床中心内分泌代谢科的此例MODY5患者，糖尿病起病多为青年［84.4%（27/32）］，肾囊肿患病率高［84.4%（27/32）］，常出现高尿酸血症［60.9%（14/23）］。32例患者共涉及27种基因突变类型，其中携带杂合突变体类型14种，缺失突变13种。携带杂合突变体的患者体重指数（BMI）及估算的肾小球滤过率（eGFR）均低于缺失突变患者［BMI分别为14.57（11.80，32.79）和16.97（13.85，22.30）kg/m 2，eGFR分别为43.31（15.43，129.23）和73.29（53.76，146.27）ml·min -1·（1.73 m 2） -1，均 P<0.05］。 结论:对于糖尿病自身免疫抗体阴性、合并肾囊肿的早发糖尿病患者，需要考虑MODY5可能， HNF1β人群易合并较低的体重和eGFR。

目的:浮舰蛋白(flotillin-2,FLOT2)是典型的致瘤蛋白和潜在的肿瘤治疗靶点,但靶向FLOT2的干预策略仍未确定.翻译后修饰作为表观调控的重要方式,对蛋白质的活性、定位和稳定性等特性具有重要的调控作用,揭示蛋白质翻译后修饰的调控机制和功能是靶向治疗开发的一种有效手段.本研究旨在研究鼻咽癌中FLOT2赖氨酸乙酰化修饰的调控机制及其功能,为靶向FLOT2的肿瘤干预手段提供新思路.方法:利用PhosphoSitePlus数据库分析FLOT2的赖氨酸乙酰化位点,并构建赖氨酸乙酰化位点突变的FLOT2突变体[FLOT2(K211R)];用组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylases,HDAC)抑制剂曲古菌素A(trichostatin A,TSA)、Sirt家族去乙酰化酶抑制剂烟酰胺(nicotinamide,NAM)处理鼻咽癌细胞,TSA处理转染FLOT2突变体质粒的人胚肾细胞(human embryonic kidney,HEK)-293T细胞;利用免疫共沉淀(co-immunoprecipitation,Co-IP)检测FLOT2的总赖氨酸乙酰化水平以及特定赖氨酸(K)位点突变对FLOT2总赖氨酸乙酰化水平的影响.用蛋白质印迹法检测TSA处理未转染/转染FLOT2突变体质粒后的鼻咽癌细胞中FLOT2/FLAG-FLOT2的蛋白质表达,实时反转录聚合酶链反应(real-time reverse transcription PCR,real-time RT-PCR)检测TSA处理后鼻咽癌细胞中FLOT2 mRNA的表达.用TSA分别联合MG132或氯喹(chloroquine,CQ)处理鼻咽癌细胞后,检测FLOT2的蛋白质表达.用放线菌酮(cycloheximide,CHX)分别处理已转染FLAG-FLOT2(WT)或FLAG-FLOT2(K211R)质粒的HEK-293T细胞,检测FLAG-FLOT2、FLOT2(K211R)的蛋白质表达水平以反映蛋白质的降解速率.通过BioGrid数据库查询FLOT2与HDAC6之间是否可能存在相互作用,并采用Co-IP验证.用FLAG-FLOT2(WT)/FLAG-FLOT2(K211R)质粒分别联合空白对照(Vector)/HDAC6质粒转染HEK-293T细胞,分为FLAG-FLOT2(WT)+Vector、FLAG-FLOT2(WT)+HDAC6、FLAG-FLOT2(K211R)+Vector、FLAG-FLOT2(K211R)+HDAC6共4组,分析K211R突变对FLOT2总赖氨酸乙酰化水平的影响.在6-0B细胞中,分别过表达FLOT2(WT)和FLOT2(K211R),用细胞计数试剂盒-8(cell counting kit-8,CCK-8)、平板克隆形成和Transwell侵袭检测FLOT2乙酰化位点突变体的生物学功能.结果:PhosphoSitePlus数据库显示FLOT2的K211位点存在乙酰化修饰,Co-IP结果证实FLOT2蛋白存在明显的乙酰化修饰,且TSA可以显著上调FLOT2的总乙酰化修饰水平,而NAM则无此作用;K211位点突变后FLOT2的总赖氨酸乙酰化水平显著下降,且不受TSA影响.TSA下调鼻咽癌细胞中FLOT2的蛋白质表达水平,而不影响FLOT2 mRNA的表达水平,也不影响转染FLAG-FLOT2(K211R)的鼻咽癌细胞中FLOT2(K211R)的蛋白质表达水平.FLOT2(K211R)的蛋白质降解速率显著慢于FLOT2(WT)的降解速率.蛋白酶体抑制剂MG132可以阻止TSA引起的FLOT2降解,溶酶体抑制剂CQ则无此功能.BioGrid数据库数据显示FLOT2与HDAC6可能存在相互作用,Co-IP结果证实FLOT2与HDAC6抗体可以相互共沉淀对方蛋白.在敲减HDAC6表达的鼻咽癌细胞中,FLOT2的总赖氨酸乙酰化水平显著提高;共转染HDAC6和FLAG-FLOT2(WT)可显著降低总赖氨酸乙酰化水平,而共转染HDAC6和FLAG-FLOT2(K211R)不影响总赖氨酸乙酰化水平.敲减HDAC6可以显著下调FLOT2的蛋白质水平而不影响其mRNA水平;MG132可以阻止敲减HDAC6引起的FLOT2降解.敲减HDAC6,FLOT2的降解速率显著加快.转染FLOT2(K211R)突变体的鼻咽癌细胞增殖速度和侵袭能力显著强于转染FLOT2(WT)的细胞.结论:FLOT2 K211位点存在乙酰化修饰,HDAC6通过介导FLOT2 K211的去乙酰化修饰抑制FLOT2经蛋白酶体途径降解,维持其在鼻咽癌中的稳定和促瘤功能.

为探究CRISPR/Cas9 基因编辑技术构建烟草突变体库的可行性,该研究以烤烟品种'红花大金元'为实验材料筛选了 100 个可能参与烟草香气代谢的基因,设计相应的 100 个 sgRNA 并构建了由 100 个CRISPR/Cas9 编辑载体组成的质粒库,获得转基因材料后分析了载体的共转化率、靶向编辑率和脱靶编辑情况.结果表明:(1)通过农杆菌介导 100 个sgRNA的共转化后,在 172 个阳性转化株中检测到了其中的77 个sgRNA,共转化率为 77%.(2)在 77 个携带sgRNA的转基因后代中,69 个sgRNA对目标基因进行了靶向编辑,编辑率为 89.6%.(3)脱靶位点测序检测发现,只有 1 个sgRNA在非目标靶位点产生了脱靶编辑,表明CRISPR/Cas9 基因编辑技术在烟草中的脱靶概率非常低.综上所述,利用CRISPR/Cas9 载体库共转化对烟草基因进行高通量靶向编辑以构建突变体库的方法切实可行,并且该方法有共转化率高、编辑率高和脱靶编辑概率低等特点.

为了解国内外集群分离分析法(bulked segregant analysis,BSA)在作物育种领域的研究现状与前沿动态,客观反映各国家、机构及研究人员在该领域的影响力,本文基于文献计量学分析方法使用文献计量分析软件CiteSpace 对 WOS(Web of Science)数据库 2000～2023 年 2111 项和 CNKI(China National Knowledge Infrastructure)数据库2003～2023年446项研究成果进行关键词共现分析、突显词分析、关键词聚类分析、聚类时间线分析及作者共被引分析.结果表明:BSA在作物育种领域应用的研究成果在国内外的发文趋势相同,国内外期刊发文量均逐年上升;在发文量国家排序中,中国排名第一、美国第二、印度第三.在CNKI数据库中华中农业大学的发文量最多,而在WOS数据库中中国农业科学院的发文量最多.国外BSA在作物育种领域应用的文章主要集中在植物科学、农学、园艺学和遗传学等学科,而国内主要集中在作物学、植物保护学、园艺学、生物学等学科;Michlmore RW、Kosambi DD和Li H这3位作者在该领域的影响力最高,而Michlmore RW、Lander ES、Li H这3位作者与其他作者有更密切的联系.国内研究的热点作物和性状分别是水稻(Oryza sativa)、大豆(Glycine max)、玉米(Zea mays L.)和抗病性、株高;国外研究的热点作物和性状分别是水稻、拟南芥(Arabidopsis thaliana)、小麦(Triticum aestivum L.)和抗病性.目前,BSA在国内集中应用于作物目标性状候选基因及作物突变体突变基因的定位和功能验证,而国外则集中应用于作物目标性状基因的精细定位和功能验证及遗传机制的解析.此外,BSA在作物育种领域应用的研究前沿分析表明,未来在该领域热点研究的对象为水稻、花生(Arachis hypogaea L.)、陆地棉(Gossypium hirsutum L.)、作物突变体和作物代谢产物.

芒是麦类作物穗部器官的重要组成部分,在提高籽粒产量、促进种子传播和防御虫害等方面具有重要作用.大麦具有丰富的芒型突变体,加之其二倍体的特性,成为麦类作物芒器官形态建成研究的理想作物.本研究报道了一个大麦芒型突变体材料calcaroides,表现为外稃顶端或是稃芒基部异形凸起,形成呈钩状不完全花器结构,属基部钩芒类型.突变体芒较短并伴随抽穗期推迟,株高、穗长和穗粒数显著降低等表型.遗传分析表明,突变体的芒型突变性状受单隐性基因cal-d控制.前期利用cal-d导入系BW106 × Bowman的F2群体,结合简化基因组测序(GBS,genotyping by sequencing)分析,将cal-d基因初步定位于3H染色体.进一步利用来自F2的杂合单株,包括13000株单株的F2∶3群体进行精细定位,最终将cal-d基因定位于3H染色体153～329Mb区间的近着丝粒区域.通过转录组混池测序分析结合大麦基因组和表达谱资源数据库,初步筛选了 9个候选基因.本研究结果为大麦芒型突变基因cal-d的克隆与功能验证奠定了基础,对于解析麦类作物芒的遗传发育机制具有重要的意义.