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    发布时间: 2018 - 11 - 08
    砷暴露对小鼠肠道宏基因组和代谢谱的响应IF=8.3091.摘要背景:人类肠道是一个极其复杂、多样和庞大的微生物群落-肠道微生物群。肠道微生物群在代谢过程、能量产生、免疫和认知发育、上皮稳态等方面发挥着重要作用。然而,肠道微生物群的组成和多样性很容易受到外界因素的影响,这就增加了接触有毒环境化学物质导致肠道微生物群改变或失调的可能性。砷的暴露影响全世界的大量人口,并且与许多疾病有关,包括癌症,糖尿病和心血管疾病。目的:研究了砷暴露对肠道微生物组成及其代谢状况的影响。方法:采用16S rRNA基因测序和质谱代谢组学分析相结合的方法,研究砷暴露对肠道微生物群的功能影响。结果:16S rRNA基因测序结果表明,10 ppm砷暴露4周后,砷对C57BL/6小鼠肠道微生物组分有明显的干扰作用。此外,代谢组学图谱显示了一种并行效应,许多肠道菌群相关的代谢物在多个生物基质中被干扰。结论:砷的暴露不仅改变肠道微生物群落的丰度水平,而且在功能水平上也严重干扰其代谢状况。这些发现可能为肠道微生物群的微扰及其作为接触砷导致或加重人类疾病的潜在新机制的作用提供新的见解。2.材料和方法动物和处理:无特定病原体的C57BL/6雌性小鼠20只(6周龄,体重20±3g)。平均分为两组。两组小鼠在同样的环境条件下饲养,供给相同的食物和水。饲养到8周龄后,处理组:饮用水中注入无机砷(亚砷酸钠,10ppm)持续四周;对照组:依旧供给清水。在整个实验过程中,每天评估小鼠腹泻,脱水和身体状况恶化的情况。用砷4周后,用二氧化碳对小鼠实施安乐死并进行尸体剖检。对肝脏(左侧,内侧,右侧和尾状叶)和结肠(远端,横向和前期结肠)的多发区域的炎症,水肿,上皮缺损,高血浆和发育异常等指标进行评估。病理评分未显示对照组和砷治疗组小鼠之间存在任何显着差异,也未观察到体重,死亡率和食物摄入量的任何显着变化。16SrRNA测序数...
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    发布时间: 2018 - 10 - 30
    文章题目:A strategy for association study on intestinal microbiomeand brain metabolome across lifespan of rats.杂志:Analytical  Chemistry 影响因子:IF=6.0421摘要   人们越来越认识到微生物群-肠-脑轴在哺乳动物一生中对哺乳动物生长和健康的不同作用。大量研究表明,肠道微生物群及其代谢物广泛参与脑与肠的沟通。脑代谢组与肠道微生物的关联研究是一个活跃的领域,它提供了大量关于微生物、脑和肠道相互作用的信息,但数据大小和复杂的层次关系是形成重要的、可重复的结论的主要障碍。本研究采用多种分析平台和生物信息学方法,对雄性Wistar大鼠在生长过程中的脑代谢和肠道微生物群关联分析进行了两级策略的研究。轨迹分析表明,与年龄相关的脑代谢组和肠道微生物在总体变化模式上具有相似性。 四个高水平分类的相关对“代谢类型—细菌门”包含“脂质-螺旋菌”、“游离脂肪酸-厚壁菌门”、“胆汁酸-厚壁菌门”、“神经递质-拟杆菌门”在单元-多元相关分析和功能分析的基础上被筛选出。进一步鉴定了上述高水平关键对中的四组特异性“代谢产物-细菌”关联对。通过一项独立的动物研究验证了关键相关对的有效性。这种两级策略有效地识别了从系统多组学研究中获得的大数据集中的主要相关性,加深我们对大脑和肠道之间终生联系的理解。材料与方法动物材料:正常生长实验取出生后第1、3、7、12、24、56、111周的雄性大鼠全脑和肠内容物,每组6只,共42只。      在限制饮食验证实验中,12只雄性大鼠(4周龄)被喂食3周,然后6只(随机选择)饲喂Libitum,其余6只饲喂60%的Libitum 5周...
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    发布时间: 2018 - 10 - 26
    水稻白叶枯病(Xoo)引起水稻细菌性疫病(BB),是世界各地水稻生长最广泛、危害最严重的病害之一。褪黑素通过诱导植物天然免疫增强病原菌抗性,但褪黑素对植物致病菌的直接作用尚不清楚。本论文研究了褪黑素对Xoo的直接作用,结果表明外源性褪黑素200μg/mL可明显抑制Xoo的增殖,降低5个细胞分裂相关基因的mRNA表达。这种浓度的褪黑素也抑制了Xoo的运动和生物膜的形成。值得注意的是,褪黑素可以改变Xoo细胞的长度。为了更深入地了解这种抗菌作用的机制,本研究采用RNA-Seq检测了200μg/mL褪黑素对Xoo菌株PXO99全局基因表达的影响。褪黑素处理后,Xoo细胞中与催化活性和金属结合活性相关的差异表达基因(DEGS)被下调。此外,对碳水化合物和氨基酸代谢的DEGs也受到下调。这些结果提示褪黑素抑制Xoo增殖的机制可能涉及调节细胞分裂,同时降低参与新陈代谢的酶的浓度或活性。材料与方法细菌菌株与植物采用剪叶法对水稻叶片接种Xoo菌株PXO99进行致病性试验。用无针注射器法对烟叶接种PXO99进行过敏反应(HR)监测。褪黑素对细菌生长影响的测定对不同浓度(0、200、400或1000μg/mL)褪黑素及无褪黑素(0μg/mL)的甲醇(MeOH)溶剂处理的细菌菌株每3h测定一次OD600,直至细菌生长达到静止阶段。每个实验进行三次,每个实验重复三次。透射电镜观察对不同浓度(0、200或400μg/mL)褪黑素及无褪黑素(0μg/mL)的甲醇(MeOH)溶剂处理的细菌标本做阴性染色,然后用相机拍摄。细胞运动和生物膜形成的测定对不同浓度(0、10、40或250μg/mL)褪黑素及无褪黑素(0μg/mL)的甲醇(MeOH)溶剂处理的Xoo菌株PXO99进行细胞运动和生物膜测定,每个实验进行三次,每次实验分别重复五次和六次。内源性褪黑素的测定利用LC-MS对不同浓度褪黑素(0或200μg...
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    发布时间: 2018 - 09 - 27
    发表期刊:BMC Plant Biology影响因子:3.930(SCI二区)研究背景红豆杉属植物由于其天然产物紫杉醇是一种成功的抗癌药物而备受关注。密叶红豆杉T. fuana和云南红豆杉T. yunnanensis是分布在喜马拉雅山上两种濒危红豆杉品种。近年来,紫杉醇的市场需求超过供应,受到几个限制条件的限制,如红豆杉生长缓慢、紫杉醇含量低和合成路线复杂。目前紫杉醇的生物合成途径已经被揭示,产生了大量的紫杉醇前体、中间体和衍生物。到目前为止,已鉴定出红豆杉属14种植物,但不同品种和品种间积累的紫杉醇含量差异很大。对这两种形态相似的红豆杉种类之间的紫杉醇类化合物以及其他次级代谢产物的种间差异性积累的代谢特征的研究将促进高产品种的繁育,并揭示物种和环境依赖的代谢变化的机制。本研究可为这两种濒危红豆杉种质资源的保存提供有价值的信息。材料与方法1.植物材料分别采自西藏吉隆和西藏墨脱15株独立的10年生密叶红豆杉T. fuana和云南红豆杉T. yunnanensis的新鲜小枝(图1a),吉隆平均海拔4000米,莫陀岛平均海拔1200米。2.非靶标代谢组学样品:两种红豆杉新鲜枝条样本25mg,设置15个生物重复(15株)。检测平台:UPLC-Triple-TOF-5600+(AB SCIEX)Q,采用DIA数据采集模式。此外,每10个样品分析一次QC样品。3.生物信息学分析数据预处理:XCMS软件;代谢物匹配:KEGG、HMDB数据库(10ppm);数据过滤:在不到50%的QC样品或80%的生物样品中检测到的特征被去除,并利用k近邻算法对缺失值的剩余峰值进行估计,进一步提高数据质量。此外,计算所有QC样品中代谢特征的相对标准偏差,然后去除那些30%的相对标准偏差。4.紫杉醇类化合物和黄酮类化合物靶标测定样品:分别从两种红豆杉的6棵树采集新鲜枝条,样品在40℃下完全干燥,然后研磨成粉...
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    发布时间: 2018 - 09 - 20
    摘要本文首次给出了荷包牡丹亚科完整的质体基因组。与已经报道的两个罂粟科质体基因组相比,荷包牡丹质体基因组的大小、结构、基因数量及替换速率都有较大的不同。本研究团队打算构建一个模型解释新发现的重排现象,其中包括至少6个反向重复边界的位移和5个倒位,大量的基因复制和重新定位,反向重复区和小单拷贝区2倍的扩张。从单拷贝区转移至反向重复区基因的替换速率降低,accD和clpP替换速率提高。accD替换速率的升高和一个大的氨基酸重复(AAR)Motif插入有关,但clpP替换速率的升高原因不明。分析发现荷包牡丹个体间accD和clpP有可变的AAR,此外比较三个罂粟科质体基因组发现:罂粟rps15失去了编码功能,但是发现了其功能转移到细胞核中。材料方法新鲜植物叶片(单株荷包牡丹),200mg用于总DNA提取。测序方案:Illumina HiSeq 2000,71.2 million 100 bp PE reads,文库550bp。质体基因组组装:Velvet v1.2.10(k-mer),组装成包含一个拷贝IR的最大contig当作是一个完整质体,Geneious R7 v7.1.8(手动检查),基因组覆盖深度:Bowtie v2.2.9,注释:DOGMA,tRNA预测:tRNAscan-SE v1.3.1,ARAGORN v1.2.38,环状及线性质体基因组作图:OGDRAW v1.2,二级结构:tRNAscan-SE 2.0 web server。散布重复序列鉴定:blastn(11bp,e值1× 10-10,90%序列相似性),串联重复序列:Tandem Repeats Finder v4.09(默认参数)。组装结果验证:设计引物(Primer3),扩增产物用1.5%琼脂糖胶电泳评估。罂粟科三个物种+外群(领春木)质体基因组多比对:Mauve v2.3.1。基因排序和...
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    发布时间: 2018 - 09 - 17
    马铃薯CircRNA响应胡萝卜软腐果胶杆菌侵染的转录组鉴定和表征摘要目前关于circRNAs在马铃薯胡萝卜软腐果胶杆菌(Pectobacterium carotovorum subsp. Brasiliense,pcb)中交互作用的研究资料较少。本研究对马铃薯品种Valor(感病)和BP1(抗病)受Pcb感染的时间序列样品进行了circRNA的系统鉴定。共检测到2098个circRNA,约有一半(931,44.38%)是基因间区circRNA。差异表达分析检测到429个明显调控的circRNA,circRNA通过调节亲本基因和对miRNA的海绵作用来参与调节。亲本基因和miRNA靶向mRNA的GO富集揭示这些差异表达的circRNA参与了防御反应(GO:0006952)、细胞壁(GO:0005199)、ADP结合(GO:0043531)、磷酸化(GO:0016310)和激酶活性(GO:0016301),揭示了circRNA在调节马铃薯免疫应答中的作用。此外,加权基因共表达网络分析(WGCNA)发现,circRNA与编码基因和lncRNA密切相关。它们共同被专一调控,以增强马铃薯对pcb感染的免疫反应,这意味着circRNA在重编程疾病应答转录组中的作用。文章的研究结果将为马铃薯--pcb相互作用提供新的见解,并可能引领未来新的疾病控制策略。前言先前的研究已经表明,lncRNA在响应Pcb感染马铃薯基因表达中起关键作用。然而,据我们所知,circRNA在马铃薯-Pcb相互作用中的作用目前尚不明确。在本研究中关注:(1)马铃薯感染Pcb后circRNA的鉴定和特性描述;(2)通过亲本基因和miRNA靶向mRNA的GO富集分析,差异表达circRNA参与了哪些通路,以揭示其在调节马铃薯免疫应答中的可能作用;(3)通过加权基因共表达网络分析(WGCNA)推断编码基因,circRNA...
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发布时间: 2018 - 04 - 12
植物的根通过根际内的化学通讯与微生物以复杂的方式沟通,从而导致有益微生物的生物膜的形成,在植物生长促进根瘤菌/-细菌(PGPR)的情况下,导致防御的启动,或在植物寄主中诱导抗性。近年来,植物-植物以及植物-微生物相互作用的有了更深入的认识;然而,引发的化学通讯远非人们所知。此外,地下和地上植物生理过程之间的联系也增加了复杂性。在代谢组学研究中,主要目的是定性和注释参与生理过程的生物系统中的所有外代谢物和内源性代谢物。这一领域的最新进展使研究人员能够在短时间内分析一个样品中的100种化合物。在这里,重点介绍了通过LC-MS代谢组学研究根际(植物根与植物有益的根际细菌和真菌相互作用)和ISR或RMPP作为对抗病原体和植食性动物的环境友好方法。预先形成的屏障和植物免疫反应植物使用预先形成的防御机制,旨在防止病原体进入和植食性动物取食(图1)。无论是在地面以上还是地面以下导致植物激活被称为微生物/病原体相关分子模式(MAMP)-触发免疫(MTI)的免疫应答,其依赖于通过细胞外跨膜受体(PRRs)检测保守的微生物标志分子(MAMPs)。一些病原体可以通过分泌效应分子来降低MTI,从而导致效应触发易感性(ETS)。为了克服这一问题,植物抗性(R)蛋白识别这些分子并激活第二道防线,这是一种称为ETI的快速而强健的反应,这与超敏反应(HR)有关。植物以类似于MAMP的方式识别由坏死、损伤或应激细胞产生的分子,并通过激活防御信号级联来响应。这些植物防御反应被严格控制,以尽量减少资源消耗和微调信号级联。这一关键作用是由植物激素如SA,JA,和ET作为必要的信号分子对局部和系统的反应。为了在植物和PGPR之间建立有效的共生关系,这些预先形成的屏障和先天免疫防御必须通过植物和微生物之间的化学交流来绕开(图1)。 FIGURE 1 | Overview of physical barrie...
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发布时间: 2018 - 04 - 03
植物代谢组学+GWAS/QTL随着许多植物物种的基因组测序,对功能基因组学的需求大大加速了包括代谢组学在内的其他组学的改进。尽管还有大量的代谢物尚待鉴定,代谢组学不仅从反映生物活性终点的小分子化合物的角度对植物生理学和生物学的理解作出了重大贡献,而且在过去的几十年中尝试在正常和压力条件下改善植物行为。目前关于植物生长,发育和胁迫反应的遗传和生化机制的认识越来越深入,人们把更多的关注度投入到代谢组学在作物质量改良和食品安全评估以及植物代谢工程中的实际应用。利用植物代谢表型揭示基因在植物基因组中的作用随着测序技术的进步,数十种植物已被测序。为了全面了解植物发育的功能基因组学,代谢组学结合QTL(数量性状位点)分析、GWAS(全基因组关联研究)和基因敲除技术,在植物科学中得到了越来越多的认可。技术路线图如图1。Figure 1. The schematic presentation of plant metabolomics and its application in plant improvement.图1植物代谢组学原理图及其在植物改良中的应用01从mQTL到mGWAS寻找与遗传变异中代谢表型相关的候选基因众所周知,QTL在植物中分布在染色体的许多区域,并且在驯化过程中出现大量等位基因。分子育种从具有优势基因的片段中获益,从而导致高生产力或质量。与人类遗传学中设计的少数参与者和未实现的杂交相比,植物更适合连锁分析。然而,复杂的QTL定位的局限性之一是获取精确表型数据。尽管高通量植物表型分型平台和相应的植物表型已经提供并整合了一套新技术,但仍需要挖掘更多复杂植物表型的细节。最近,大规模组学数据中的代谢变异等一些特定性状已被纳入人类疾病和小鼠研究的分析中,并且在疾病和药物研究中显示出比典型宏观表现更多的优势,因为它提供了更多信息。因此,利用代谢表型来研究遗传变异,可以从代谢组学...
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发布时间: 2018 - 03 - 23
位置记忆赋予再生组织两个关键属性。首先,离身体近端的截肢比远端截肢的再生更快。第二,新的组织是有图案的。只有损伤部位远端的结构才能再生。虽然相当多的研究集中在了解不同的生物体是如何开始再生的,并且计算模型已经预测了位置信息如何调节再生生长,然而关于位置记忆的细胞机制知之甚少。跨膜受体Prod1是位置记忆唯一真正的效应者。除Prod1外,小分子维甲酸(RA)也被报道为两栖类肢体位置记忆的效应物。尽管有关Prod1和RA的这些数据,但没有调节位置记忆的分子,在未受伤的附肢中表现出轻微的表达,并且在物种间保守。普遍假设预测位置记忆机制的分子梯度存在于未受伤的附肢中。因此,本研究测定了沿着成年斑马鱼尾鳍近远轴轴线的RNAs,蛋白质和代谢物的全局丰度,鉴定了许多不同的图案分子。这些信息为再生生物学领域提供了丰富的资源。主要研究结果为了鉴定可能参与尾鳍位置记忆的候选分子,本研究对未受伤的斑马鱼尾鳍的近端,中间和远端区域进行了RNA测序(RNA-seq)和无标记定量(LFQ)蛋白质组学(图1A),共鉴定出566个转录本和238个蛋白质,主要存在于近或远的富集梯度中(图1B)。另外,主成分分析(PCA)显示鳍的近端和远端区域之间的转录物(图1C)和蛋白质(图1D)丰度的变化很大。中间区域的转录本聚集成一个独特的组,但更接近于远端区域(图1C)。差异丰富分子的最大差异发生在近端和远端区域之间,包括1,424个转录本和113个蛋白质(图1E)。因此,基因组的表达在整个尾鳍的近远端轴上存在着定量的差异。Fig. 1. Transcriptomic and proteomic mapping of positional information in uninjured caudal fins.图1无损伤尾鳍位置信息的转录和蛋白质组学图谱为了确定沿尾鳍近远端轴线差异表达的分子类型,因此对RNA-se...
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发布时间: 2018 - 01 - 24
黄芪蒙古黄芪是一种在干旱,半干旱地区成功发展起来的中草药。目前,由于野生资源的短缺,了解药草对干旱胁迫的抗性有助于指导种植和优化产量,对生态环境恢复和地方经济发展具有重要作用。本研究结合转录组学和代谢组学分析黄芪对不同干旱水平的特定基因型的响应。1材料与方法1.1植物材料和实验设计选择平均高度为15.0±0.4cm的健康苗,每盆5株幼苗,随机分成两组:一组正常浇水(上午8点每两天浇水),第二组不浇水模拟干旱胁迫14d。在第0,2,4,6,8,10,12和14天,随机挑选6个盆采集样品:3个根样品迅速在液氮中冷冻清洗,置于-80℃保存;8个根样品用于代谢物分析,置于-20℃保存。另外,叶片样品用于生理指标(RWC(%))测定。1.2转录组学分析测序平台:Illumina HiSeq 2000分析软件:Cluster 3.0和JavaTreeview软件1.3代谢组学分析检测平台:1H-NMR光谱法配备有反相冷冻探针的600MHz Bruker光谱仪分析软件:Chenomx NMR Suite 7.7软件用于物质的定性和定量2结果与分析2.1干旱驯化过程中的生理变化Fig. 1 Physiological changes of A. mongolicus during progressive drought stress.图1 蒙古黄芪对渐进干旱胁迫产生的生理变化注:a. 干旱胁迫对土壤含水量(SWC)的影响。b. 干旱胁迫对叶片相对含水量(RWC)的影响。c. 干旱胁迫对根干重的影响(n=8)。根据干旱胁迫下的生理变化,选择了四个关键时点:0d(A),6d(B),10d(C)和14d(D)。2.2渐进干旱胁迫蒙古黄芪的转录组学分析Table 1 Summary statistics of sequencing results.表1 序列统计分析结...

代谢组学

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