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    发布时间: 2019 - 03 - 19
    ◆◆前沿◆◆由于技术的巨大进步,我们已经进入了多组学时代,能够对细胞分子机制(基因组,转录组,蛋白质组和代谢组)进行系统的定量表征。代谢物是一种较新的进入组学光谱的物质,这些小分子化合物与基因组和蛋白质组相联系,代表了这个被定义为新陈代谢的动态系统中最下游的阶段。以更直观的方式,新陈代谢可以被描述为具有代谢齿轮的机制,其与基因和蛋白质的活性交织在一起。这些齿轮被视为只是作为一个更大的系统的一个组成部分的功能执行。通过这些不同组学水平的生化组织的信息流被描述为分子生物学的中心法则(图1)。在这个框架内,代谢组已被广泛接受为分子水平的表型的动态和敏感测量,将代谢组学置于与病理生理过程相关的生物标志物和机制发现的最前沿。图1 代谢产物作为基因和蛋白质活性的活性调节剂然而,对代谢物的感知主要是作为下游产品的基因和蛋白质活性的标志物,使其对其影响深远的监管活动的认识最小化。事实上,代谢组与所有其他组学水平相互作用并积极调节(图1)。通过这种相互作用,代谢物也是生物过程和表型的直接调控者。这一概念,即代谢物是生物过程中的活跃实体,已被研究数十年,其中开创性地发现乳糖依赖性调节来自lac操纵子的细菌中的基因表达;葡萄糖,脂肪酸和其他脂类可作为胰岛素分泌和敏感性的调节剂;以及营养和能量传感器mTOR激酶的关键细胞作用。最近,随着代谢组学技术的出现和发展,对具有生物活性的代谢物的发现迅速增长。因此,代谢物可以在各种情况下显著影响细胞生理学,支持它们作为生物活性剂的重要作用。01代谢活性原理最近的机制研究表明,活性代谢物强烈影响组学景观的所有层面,从基因组,表观基因组和转录组到蛋白质组。在此框架内,代谢组具有两种控制DNA,RNA和蛋白质功能的总体机制:化学修饰和代谢物-大分子相互作用。1.1大分子的代谢化学修饰代谢物驱动DNA和RNA(例如甲基化)和蛋白质(翻译后修饰)的关键共价化学修饰。已...
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    发布时间: 2019 - 03 - 19
    继叶绿体开年连发3篇后,集思慧远sRNA-seq也见新篇章了!客户们棒棒哒!!!下面小编给大家分享下这篇文章英文题目:Identification and Analysis of microRNAs in the SAM and Leaves of Populus tomentosa杂志:Forests影响因子:IF=1.956摘要茎尖分生组织(SAM)是位于植物顶端的一种重要组织,可持续生长和分化、发育为地上部分。SAM的发育受到一系列复杂的分子调控网络的控制,其中microRNAs(miRNAs)及其靶基因起着关键作用。然而,人们对木本植物中的miRNAs知之甚少。本研究利用小RNA(Srna)测序技术,建立了毛白杨茎尖和成熟叶组织的4个文库,鉴定了99个已知的miRNA家族。此外,193种已知的miRNA,包括植物激素、发育和细胞过程相关的miRNA,表现出显著的差异表达。有趣的是,对miR172、miR164和miR 393的qPCR分析显示在茎尖发育过程中表达模式有显著变化。这些miRNAs的靶基因参与调节激素反应和干细胞功能。特别是参与维持茎尖干细胞的miR 172靶基因APETALA2(AP2)在发育的初始活动阶段就有特异性表达。这些发现对了解miRNAs参与SAM的发展和分化在树种中的调节机制提供了新的见解。材料与方法植物材料:  毛白杨(20年)的健康茎尖和周围叶片.选择了以下三个发展阶段:图中绿色框中组织表示用于qPCR测定的组织;蓝色框表示用于高通量测序的组织。方法:形态观测:切片,显微镜观察sRNA测序与分析:测序平台:Illumina HiSeq 2500(IA时期每个样品2个重复,共4个文库;数据量平均每个文库12M)分析:GenBank和Rfam数据库对sRNA进行分类注释   ...
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    发布时间: 2019 - 03 - 13
    合作单位:江苏大学食品与生物工程学院发表期刊:Food Chemistry影响因子:4.946(SCI二区)研究背景:桔霉素(citrinin,CIT)是一种次生代谢物,最初由桔青霉Penicillium citrinum生产。后来发现它是由曲霉属、红曲属、青霉属等产生的。一些农业食品中报告了CIT的污染情况,包括大米、奶酪、小麦、苹果和其他商业食品。食品中的CIT污染不仅造成重大经济损失,而且对人们构成肾毒性威胁。实验目的:比较10μg/mL CIT处理和不处理Cryptococcus podzolicus Y3的转录和蛋白质组,以揭示酵母对CIT的防御反应及CIT降解的分子机制。实验取材:CIT处理和不处理Cryptococcus podzolicus Y3酵母菌株组学:转录组学和蛋白组学主要研究成果01蛋白的差异表达分析在每个凝胶中总共检测到102个差异表达的蛋白质(平均fold change>1.2)。其中42个差异显著表达蛋白(平均fold change2,p2,p02差异表达蛋白的WEGO分类对所有已鉴定的蛋白质进行了GO功能注释分析,其中被鉴定为细胞和代谢过程的蛋白质为第1位,其次是生物调节和对刺激的反应。所涉及的许多细胞成分是细胞器、细胞成分和生物大分子。结合和催化功能是分子功能中识别最多的蛋白质,其次是抗氧化蛋白、电子携带蛋白、转运蛋白等。03基因的差异表达分析共获得了43928个转录物和17088个unigenes,其N50值分别为2844和2219(补充表S2)。所有基因均用BLAST软件进行注释,其中包括NR、Swissprot、GO、COG、KOG、Pfam和KEGG数据库。共有14550个基因被注释到数据库中。检测所有基因的表达水平,共获得1409个差异表达基因(DEGS,fold change2,p04基因的GO分类根据细胞...
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    发布时间: 2019 - 03 - 11
    摘要草莓属配子体不亲和系统的研究已经广为人知了,但是其遗传机制目前仍是未知的。通过人工自花授粉获得了11个不同亲和性的第二世代绿色草莓,用来代表不同的坐果率水平。本研究对两个较大差异坐果率的自交系进行全基因组重测序,Ls-S2-53(自交不亲和)和Ls-S2-76(强自交亲和)。利用完全自交亲和的野草莓作为参考样品,进行两个绿色草莓全基因组变异检测和注释分析。两测序样品间每条染色体上的多态分布都很相似,但是纯合变异的数量和分布区域是不一致的。基因表达分析表明6个和自交不亲和显著相关的候选基因,用野草莓基因组作为参考,将一个FIP2-like(肌动蛋白骨架合成相关)作为两个自交不亲和自交系的候选基因,该基因编码的肽链在两个材料中均存在不同长短的数量的氨基酸数量的丢失。通过抑制FIP2-like的表达减少了花粉管顶端F-actin的合成,在一定程度上抑制了花粉粒的生成和花粉管的发育。研究结果表明差异的纯合变异分布影响了绿色草莓的果实坐果率,完整编码的FIP2-like能够正常促进F-actin的合成,而较短氨基酸序列的FIP2-like对两个自花授粉草莓的亲和性有影响。材料方法植物材料:F.viridis 42,Ls-S1-2,11个Ls-S1-2自交系;测序材料:Ls-S2-53,Ls-S2-76(幼嫩叶片);Ls-S2-53人工自花授粉后(0h)叶、花梗、花萼、花瓣、雌蕊、花药用来做组织特异表达分析,雌蕊自花授粉后(6,12,24,48,72h)做时空表达分析。测序策略:Illumina Hiseq 2500,Ls-S2-53(80X),Ls-S2-76(75X)。参考基因组:F. vesca reference genome v2.0.a1;比对参考基因组:BWA v0.6.1,过滤冗余序列:SAMtools,变异检测:GATK,变异位点注释:SnpEff,基因功能注释:...
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    发布时间: 2019 - 01 - 29
    小基因组测序,等待您的加入!客户发表文章:”The Complete Plastid Genome of Magnolia zenii and Genetic Comparison to Magnoliaceae species“        壹俺们很优秀,无奈太低调,悄悄告诉您,俺们公司客户叶绿体文章又有一篇发表啦!集思慧远带着自主研发的叶绿体组装软件为您科研道路上添砖加瓦!下面小编就带您看看,一篇叶绿体文章如何造就!贰                      宝华玉兰的完整质体基因组及其与木兰科植物的遗传比较                           IF=3.098宝华玉兰是一种极度濒危物种,仅存于中国江苏省宝华山有18棵。关于它的分子生物学的信息很少,直到现在还没有对宝华玉兰进行质体基因组研究。本文通过对宝华玉兰(Magnolia Zenii)的完整叶绿体基因组进行测序组装,鉴定SSR,并通过对近缘物种基因组结构和序列数据的比较分析,揭示了5个突变热点,对今后木兰科的系统发育和进化研究具有重要意义。这篇文章的研究内容如下:1、叶绿体基因组组装宝华玉兰基因组长160,048 bp,GC含量为39.2%,包括一对26,596 bp的反向重复区(IRA和IRB),一个大单拷贝区(LRC)88,098 bp,一个小单拷贝区(SSC)18,757 bp.2、木兰科物种叶绿体基因组比较分析用28种木兰科物种和2种鹅掌楸的叶绿体基因组进行序列比对。宝华玉兰的叶绿体基因组放...
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    发布时间: 2019 - 01 - 28
    摘要油菜是一种重要的油料作物,为了适应不同的气候带和纬度,形成了三种主要的生态型(冬性,半冬性,春性)。这些生态型多样性背后的遗传机制目前还是未知的。本研究这对收集的世界各地的991份资源品种进行全基因组重测序并分析了这些资源的遗传多样性。测序结果分别和油菜“Darmor-bzh”,“Tapidor”基因组比对鉴定到5.56M/5.53M SNPs,1.86M/1.92M Indels。文章通过构建等位基因漂变图揭示主要群落的,利用遗传多样性和连锁不平衡参数研究了甘蓝型油菜两个亚基因组的非对称进化。选择性清除分析表明了调控各种植物发育和胁迫的直系同源基因间的遗传多样性。全基因组关联分析发现在FT和FLC同源基因的启动子区域的SNP,符合不同生态型的油菜。材料方法实验材料:来自39个国家,658种冬性、145种半冬性、188种春性油菜。测序策略:Illumina HiSeq Xten PE150,共7.9T(平均测序深度6.6X)。油菜参考基因组:‘‘Darmor-bzh’’ genome (B. napus v4.1 genome),‘‘Tapidor’’genome。系统发育分析:MEGA5.2(NJ树,Kimura 2-parameter model);LD分析:PLINK,群体结构:ADMIXTURE;PCA:EIGENSOFT(smartPCA)。SNP重组率计算:R package FastEPRR;等位基因漂移分析:TREEMIX,基因流画图:R package ggplot2。选择性清除:PopGenome(Fst),XP-CLR;关联分析:TASSEL(MLM)。研究结果1、991份油菜资源群体结构和遗传变异A/B.991份油菜资源全球分布情况及对应三种生态型;C.991份材料的系统进化分析(与油菜生态型大致相同);D.群体主成分分析,PC1能够区分冬性和半...
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森林土壤微生物多样性调控机制

日期: 2016-08-17
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  研究背景:

气候变暖越来越导致植物和动物多样性的显著变化,但目前还不清楚气温会如何影响微生物的多样性,特别陆地土壤中的微生物。本研究显示,依据代谢生态学理论,环境温度的变化比环境PH可以更好地用来预测土壤细菌、真菌和固氮微生物的分类学、系统发育多样性。然而,全球温度梯度变化对微生物多样性变化速率的影响远远低于已报道的植物和动物,这表明植物、动物和土壤微生物群落对气候变化的多样性响应有差异。据我们所知,本研究是首次证明不同微生物群落多样性随温度梯度而变化的速率显著低于其它主要分类系统(物种)。这对评估人类活动导致的气候变化、土地使用和其它因素的作用具有重要启示。

 

材料与方法:

材料:北美不同纬度的6个森林的共126种森林土壤,从科罗拉多的高山针叶林到巴拿马的常绿热带森林。具有广泛的温度梯度,年平均温度介于2.5~25.7℃。

方法对每个土壤样品进行DNA提取和纯化,用Illumina MiSeq测序,针对116S rRNAV42、真菌内转录间隔区(ITS2);3、固氮细菌的细菌固氮酶亚组HnifH

 

测序策略和分析流程:

测序Illumina MiSeq每个样品设置三个生物学重复。

土壤化学性质:土壤水分、土壤pH、土壤CN含量,土壤NH4NO3含量。

分析策略和流程:

1、设置过滤标准;

2、U-CHIME过滤嵌合体;

3、UCLUST聚类OUT

丰度和多样性估计

Chao1valueShannon-Weaver indexphylogeneticdiversity1yNASTMUSCLEMothurFastTree2Picantepackage in R2NRI

统计方法:皮尔逊相关性(微生物多样性和样品特性)、利用r2AIC进行线性和非线性拟合、Manteltestvegan package in R

 

结果:

1、采样点的特点

采集了北美六个森林的土壤样品。土壤环境是高度异质性的,可忽略环境因素的影响。

图片1.png

 

2、测序目标和数据统计

结果表明,森林土壤中的细菌、古菌、真菌、固氮细菌的多样性很高。

图片2.png

 

3、随温度而变的纬度多样性模式

虽然在植物和动物中,随着纬度的增加,物种多样性趋于减少,但在微生物中,不清楚是否有这样的机制。为了确定纬度多样性模式,我们对物种多样性和纬度进行相关性分析。基于这三个基因区的物种丰度和shannon指数都和纬度密切相关。进一步统计分析显示,土壤微生物和环境温度之间也有较强的相关性(0.4-0.63)。年平均气温在形成森林微生物群落的组成和结构上都起到重要作用。

以前研究表明,pH对微生物多样性起到更重要的作用。用Partial Mantel test评估温度和pH对微生物多样性的影响,土壤变量为:温度、降水、pH、总碳含量、总氮含量。结果表明,在三个基因区中,温度与微生物多样性有更高的相关性。

 图片5.png

 

4、生态代谢理论

Boltzmann-Arrhenius plots评估关于温度的函数相关的多样性。Y轴表示最小二乘回归,阴影部分表示95%的置信区间。斜率为Ea值。

 图片6.png

活化能估计。nifH(固氮细菌的细菌固氮酶亚组H)的较高的Ea值可能是由于与核糖体基因marker相比,功能基因的marker有较高的分类学地位。相同基因比较时,Ea值也随着taxonomic resolution(相似度)的上升而增加。Ea值和已经报道的浮游动物差不多,但是比浮游植物低。

图片7.png

 

亮点:

生态代谢理论从反映化学反应速率的阿伦尼乌斯公式出发,预测升温可加快物种代谢和分化,使得物种多样性与环境温度形成指数性上升关系。这一理论在动植物学研究中得到了证明,但对于微生物的适用性一直未能厘清。利用高通量测序技术对北美大范围的森林土壤样品进行了分析,发现森林土壤细菌、真菌、 固氮菌等种群也遵循生态代谢理论。温度是大空间尺度上最重要的调控因素,其效应要强于学界普遍认可的土壤pH值的影响。但是与植物相比,微生物受温度的调控稍弱。另外由于受土壤异质性的影响,在以往的实验中未能充分认识到土壤微生物多样性的调控机制。我们的研究结果有助于理解和预测气候变化的生态后果。如果温度驱使微生物多样性的增加,变暖的生态系统将会变得更加多样化且积极活跃。总之,基于MTE的动力学模型为预测当前和未来的气候变暖对生物多样性和生态系统过程的影响提供了有力的工具。

 

参考文献:

Jizhong Zhou, Ye Deng, Lina Shen, Chongqing Wen, et al. 

Temperature mediates continental-scale diversity of microbes in forest soils.

NATURE COMMUNICATIONS. 2016, IF= 11.329

 

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