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期刊信息/Journal information
基因组学与应用生物学
基因组学与应用生物学

李宁

双月刊

1674-568X

gab@gabcn.org

0771-3232621,3239102

530004

广西南宁市大学东路100号广西大学西校园榕江路《基因组学与应用生物学》编辑部111室

基因组学与应用生物学/Journal Genomics and Applied BiologyCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊为基因组时代的理论与应用生物学提供服务的科学杂志,将面向基因组学、分子遗传学、生化与分子生物学等基础学科领域,着重刊登农林科学、医药科学、动物科学、环境、生态领域的研究成果。
正式出版
收录年代

    多倍体植物基因组学研究进展

    张以星齐浥颖王宇浩黄育敏...
    1293-1302页
    查看更多>>摘要:植物物种形成和多样化过程中,多倍化发挥着重要作用,它汇聚了新的等位基因,产生了多倍体.自然界中有许多重要作物是多倍体,相关研究发现,与二倍体植物相比,多倍体具有更强的抗逆性,能够适应更广泛的生态环境.本文简要介绍了植物多倍化及其影响,并总结了近几年来多倍体植物基因组组装、起源与演化、三维基因组和甲基化修饰的最新研究进展,同时就多倍体端粒到端粒(T2T)基因组、图泛基因组等进行了讨论和展望.

    多倍化与起源基因组组装甲基化修饰三维基因组

    大语言模型在蛋白质设计中的应用综述

    张锦雄孟雪莉陈燕韦松键...
    1303-1320页
    查看更多>>摘要:在蛋白质设计领域,人工智能技术的应用已经催生了一些大模型.蛋白质的计算设计是指利用计算机技术辅助确定蛋白质的氨基酸序列,实现预设的结构和功能的过程.基于计算的蛋白质设计可进行改造设计或从头设计.特定功能的蛋白质快速生成,对生物医学研究、药物开发和生物工程等领域的发展具有重要意义.本文首先从传统计算方法、机器学习方法和深度学习方法对蛋白质的计算设计进行了梳理概述,然后介绍大语言模型的核心架构Transformer,重点分类介绍了蛋白质大语言模型的研究应用,最后对未来的研究重点进行了展望.

    蛋白质序列蛋白质结构大语言模型Transformer架构

    原始卵泡激活相关细胞周期蛋白和细胞周期蛋白依赖激酶研究进展

    杨素芳韦丽娟梁菁媛刘霞...
    1321-1331页
    查看更多>>摘要:原始卵泡激活是女性生殖的关键步骤,但原始卵泡被过度激活会引发原始卵泡库过早耗竭而导致早发性卵巢功能不全.原始卵泡受到过度抑制时维持在休眠状态,无法正常地发育成熟而导致女性无法自然排卵,临床上表现为原发性不孕.因此,探索原始卵泡在静止期被激活的分子机制,调节其过度激活或过度抑制的状态,对于维护女性生育能力具有至关重要的意义.细胞生长受到细胞周期蛋白(cyclin,CCN)和细胞周期蛋白依赖激酶(cyclin-dependent kinase,CDK)家族的调控.越来越多的研究表明CCN和CDK通过 PI3K/AKT等信号通路参与原始卵泡激活.CCN和CDK是卵泡发育过程中卵巢颗粒细胞增殖所必需的调控因子.本文就原始卵泡激活相关CCN和CDK的研究进展进行综述,为揭示原始卵泡激活分子机制及临床助孕提供理论依据.

    原始卵泡激活细胞周期蛋白细胞周期蛋白依赖激酶研究进展

    基于hyperCas12a和DddA的水稻碱基编辑技术的建立

    张钟鸣李欣格缪卫国周焕斌...
    1332-1339页
    查看更多>>摘要:目前基于单链DNA脱氨酶和CRISPR/Cas9 介导的植物碱基编辑系统已经可以高效地实现基因组上特定碱基替换并在作物缺陷型基因矫正和内源基因定向演化中得到了广泛应用,在此基础之上,识别TTTV PAM(protospacer adjacent mo-tif)的Cas12a可以作为识别NGG PAM的Cas9 的补充.虽然在植物中CRISPR/Cas12a介导的碱基编辑技术已有报道,但都是用单链DNA脱氨酶和CRISPR/Cas12a系统相连接,本研究基于实验室前期大量研究基础,尝试将双链DNA脱氨酶引入CRISPR/Cas12a介导的水稻(Oryza sativa)碱基编辑系统中以对其进行优化.首先将高效的Cas12a变体hyperCas12a与高效单链DNA脱氨酶(TadA9或hAID∗Δ)相结合,构建了碱基编辑工具rBE92 和rBE94,然后将双链DNA脱氨酶DddA的无毒突变体DddA-GSVG引入rBE92和rBE94中,构建了碱基编辑工具rBE92e/f和rBE94e/f,并利用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的水稻稳定遗传转化体系对各个碱基编辑工具的编辑活性进行详细评估.在由hyperCas12a与高效单链DNA脱氨酶(Ta-dA9或hAID∗Δ)架构的rBE92和rBE94中,经根癌农杆菌介导的水稻稳定遗传转化测试未在靶点处检测到预期碱基编辑事件;而进一步将DddA-GSVG引入rBE92和rBE94中获得新编辑工具rBE92e/f和rBE94e/f,并在水稻中检测其编辑效率,其中rBE92f在Pita基因处成功检测到了编辑效率为 4.16%的C-to-T/G编辑事件,rBE94e在OsMPK13 基因处成功检测到了编辑效率为1.04%的A-to-G编辑事件,编辑窗口为PAM序列 3′端第 10 位至第 16 位.本研究表明将双链DNA脱氨酶DddA引入CRISPR/hyperCas12a介导的水稻碱基编辑系统可以在水稻中识别TTTV PAM并完成预期的碱基编辑,该研究为优化和丰富水稻碱基编辑工具提供又一新的方向,有助于在水稻中实现启动子或终止子等富含T的序列区域的碱基编辑和定向演化.

    水稻CRISPR/hyperCas12aDddA碱基编辑

    油棕线粒体比较基因组学和系统发育关系分析

    苏相年杨选文侯婷曾宪海...
    1340-1352页
    查看更多>>摘要:油棕(Elaeis guineensis)是棕榈科(Arecaceae)油棕属(Elaeis)重要的产油物种,具有较高的经济价值,在全球热带和亚热带地区被广泛栽培利用.为探究油棕线粒体基因组特征及线粒体基因组系统发育关系,本研究利用三代测序数据组装了油棕线粒体基因组,大小为 676 774 bp.在油棕线粒体基因组中共鉴定到 99 个基因,包括 45 个不同功能类型的蛋白编码基因(protein coding genes,PCGs)、47 个tRNA编码基因和 7 个rRNA编码基因,还鉴定到 80 个简单重复序列(simple se-quence repeats,SSR)和952 个大于或等于300 bp的散在重复序列.通过对裸子植物、被子植物、苔藓植物和藻类植物的线粒体进行比较,发现裸子植物的线粒体基因组的G+C含量最高,其次是被子植物的,苔藓植物线粒体基因组最小,藻类植物线粒体基因组的G+C含量最低;其中棕榈科植物油棕、椰子(Cocos nucifera)和海枣(Phoenix dactylifera)的线粒体基因组大小相近,G+C含量均为45%左右,且精氨酸(Arg)是棕榈科植物的线粒体使用频率最高的重叠密码子.系统发育关系和共线性分析表明,油棕和椰子相较油棕和海枣具有更近的亲缘关系.棕榈科 3 种植物的线粒体基因组展现了较低的结构变异率,但呈现出较高的序列多样性.本研究基于三代数据组装了油棕线粒体基因组,为棕榈科物种种质资源保护、线粒体比较基因组学、遗传多样性、系统发育及密码子偏好性提供了良好的数据支撑.

    油棕线粒体基因组结构特征基因组比较系统发育

    尾巨桉良种无性系DH32-28高效植株再生体系的建立

    韦利达刘正兴梁康明吴永富...
    1353-1363页
    查看更多>>摘要:本研究以尾巨桉(Eucalyptus urophylla×E.grandis)三种良种无性系DH32-26、DH32-28 和DH32-29 的无菌增殖苗为实验材料,旨在探讨植物生长调节剂对增殖苗节间伸长和植株再生的影响,并进一步研究了无性系、植株类型和外植体类型对植株再生能力的影响.此外,还以易再生无性系DH32-28 为材料,进一步研究植物生长调节剂和愈伤组织诱导时间对再生的影响.结果表明,无性系是影响尾巨桉离体再生的主要因素,DH32-28 的再生效率显著高于DH32-26 和DH32-29 的;GA3或IBA处理后增殖苗的节间均能显著伸长,其中GA3 处理获得的DH32-28 伸长苗的芽再生率最高,并且再生芽个数最多;不同外植体类型的芽再生率差异显著,其中DH32-28 伸长苗茎段芽再生率最高,其次是叶柄和叶片.最适宜DH32-28 离体植株再生的条件为:增殖苗经过GA3 处理 20 d后的伸长苗节间茎段作为外植体,最适宜的愈伤组织培养基为:1/2 MS+0.22 mg/L TDZ+0.019 mg/L NAA+30 g/L 蔗糖+7 g/L 琼脂,诱导时间为 20 d;最适宜的再生芽诱导培养基为:1/2 MS+0.25 mg/L 6-BA+0.125 mg/L NAA+30 g/L 蔗糖+7 g/L 琼脂,诱导 30 d的芽再生率达 95.00%;在根诱导培养基(1/2 MS+0.5 mg/L IBA+30 g/L 蔗糖+7 g/L 琼脂)上再生芽均可生根.本研究成功建立了尾巨桉良种无性系DH32-28 茎段高效植株再生体系,为进一步的遗传转化体系建立及后续基因功能和基因工程等研究奠定了基础.

    DH32-28GA3处理再生体系

    四种猪毛菜族植物GLDP及其启动子的克隆与分析

    古再丽努尔·库尔班彭鹏席昱欣闻志彬...
    1364-1378页
    查看更多>>摘要:甘氨酸脱羧酶(glycine decarboxylase,GDC)是光呼吸代谢途径的关键酶,P蛋白亚基是其脱羧单元.该亚基由小基因家族GLDP编码.GLDP家族成员在C3 植物的所有光合细胞中表达,而在C3-C4 中间型植物和C4 植物中仅在维管束鞘细胞中表达.为了深入了解猪毛菜族(Salsoleae)不同光合类型物种GLDP表达调控的分子机制,本研究基于全基因组数据对该族C3 植物天山猪毛菜(Salsola junatovii)、C3-C4 中间型植物松叶猪毛菜(Oreosalsola laricifolia)和白枝猪毛菜(Oreosalsola arbusculiformis)以及C4 植物木猪毛菜(Xylosalsola arbuscula)的GLDP及其启动子进行克隆与分析,结果表明这四种植物GLDP家族均只有一个成员,它们具有相似的基因结构、保守基序和结构域.GLDP在这些植物根、茎和叶中均有表达,其中在叶中表达量最高,其次是茎和根.基于GLDP在猪毛菜族和其他 4 个已公布的代表属植物叶中的转录表达丰度分析表明,与C3 植物相比,GLDP转录表达丰度在C3-C4 中间型植物和C4 植物中逐渐降低.此外,利用松叶猪毛菜子叶瞬时转化体系分别对与GUS表达载体融合的上述 4 种植物的GLDP启动子进行活性分析发现,天山猪毛菜GLDP启动子在子叶所有光合组织中均表达;与 7 d子叶相比,松叶猪毛菜、白枝猪毛菜和木猪毛菜GLDP启动子仅在 14 d子叶维管束鞘细胞中特异表达.本研究结果为深入研究猪毛菜族不同光合类型物种GLDP组织特异性表达机理提供了参考依据.

    甘氨酸脱羧酶GLDP猪毛菜族C3-C4中间型植物C4途径

    山豆根多糖对小鼠脾淋巴细胞炎性反应的调控机制

    柏晶晶周家芳贾妮娜黄昌巧...
    1379-1388页
    查看更多>>摘要:本研究旨在基于转录组测序技术探讨山豆根多糖(Sophora subprosrate polysaccharide,SSP)对小鼠脾淋巴细胞炎性反应的调控机制.本研究采用小鼠原代脾淋巴细胞,设置细胞对照组和 400 μg/mL SSP药物组,基于Illumina NovaSeq 6000 测序技术的全转录组测序数据,用DeSeq 2.0 软件对mRNA、lncRNA和miRNA进行差异分析.利用基因本体论(gene ontology,GO)和京都基因和基因组百科全书(kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)富集对差异表达基因(differentially ex-pressed genes,DEGs)进行功能分析.在DEGs中随机筛选出与炎性反应相关的mRNA、lncRNA和miRNA,利用RT-qPCR技术对测序结果进行验证.结果显示,与细胞对照组相比,400 μg/mL SSP药物组共获得 658 个DEGs,其中 373 个上调,285个下调;GO功能和KEGG通路富集分析结果显示,DEGs与免疫及炎性反应等相关,主要富集在核苷酸结合寡聚化结构域(nucleotide-binding oligomerization domain,NOD)样受体信号通路、核因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)信号通路、视黄酸诱导型基因I(retinoic acid-inducible gene-I,RIG-I)样信号通路、调控干细胞多功能性信号通路、FOXO(forkhead box O)信号通路、趋化因子信号通路、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase,MAPK)信号通路和C型凝集素受体信号通路;RT-qPCR结果与全转录组测序的基因表达水平保持一致;对转录组DEGs的分析结果显示,山豆根多糖可能通过NF-κB信号通路和NOD样受体信号通路等下游炎症信号通路和免疫相关通路调控机体的炎性反应,该研究为山豆根多糖的开发应用提供了一定参考.

    山豆根多糖小鼠脾淋巴细胞转录组学炎性反应

    基于COI基因序列的台湾脊扁蝽遗传多样性分析

    贾战成张学成苏日娜白晓拴...
    1389-1399页
    查看更多>>摘要:本研究以mtDNA中的COI基因序列作为分子标记,对 16 个种群的台湾脊扁蝽(Neuroctenus taiwanicus)进行了遗传多样性、遗传分化和地理格局等分析.测序结果显示,台湾脊扁蝽COI基因序列长度为1 536 bp,具有明显的A/T碱基偏倚性.16 个种群的台湾脊扁蝽产生了 27 个单倍型,其中,共享单倍型 2 个,独享单倍型 25 个,种群未发生扩张;变异来源主要是种群间,且遗传分化程度高,大部分种群基因交流较少;种群可分为两大支系,云南省和广西壮族自治区的种群为一支,海南省、贵州省、福建省和老挝华潘省的种群为另一支.但其中海南省、老挝华潘省种群中部分样本与云南省的种群样本聚在一起,此结果推测与海南岛的漂移形成有关.根据系统发育树和单倍型中介网络图综合分析结果,推测云南省的勐仑镇可能是台湾脊扁蝽的发源地之一或最接近发源地.

    台湾脊扁蝽COI序列扁蝽遗传分化遗传多样性

    粟负泥虫成虫触角转录组及OBPs基因家族分析

    刘佳曹艺轩白辉王永芳...
    1400-1412页
    查看更多>>摘要:粟负泥虫(Oulema tristis)是谷子上的重要害虫,对谷子的产量和品质均构成了严重威胁.气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)作为昆虫嗅觉识别系统中与气味分子结合的重要蛋白,在成虫定位寄主植物及交配行为中发挥着重要作用.本研究通过转录组测序,构建了粟负泥虫成虫触角转录组数据库,挖掘粟负泥虫成虫触角中潜在的OBPs基因家族,并对其编码蛋白的理化性质、保守基序、系统发育及表达量进行了分析.结果表明,本研究得到了一个准确性高、拼接完整度好且功能注释较好的高质量的触角转录组数据库.共鉴定出 32 个OtriOBPs基因,其编码 92~184 个氨基酸,蛋白分子的质量为 10.07~21.19 kDa.不同分支上OtriOBPs的Motif组成有所差异,但位于同一个分支上的OtriOBPs具有相同的Motif组成.32 个OtriOBPs在整个进化树上分布,且相对集中,与光肩星天牛(Anoplophora glabripennis)、灭字脊虎天牛(Xy-lotrechus quadripes)和苹果小吉丁(Agrilus mali)存在多个直系同源基因对.筛选到了 12 个在成虫触角中高表达的基因,其中,OtriOBP9 基因的相对表达量最高,在雄虫触角中的表达量显著高于雌虫的,可能与雄虫寻找配偶有关,实时定量PCR(real time quantitative PCR,RT-qPCR)的结果与转录组数据一致.本研究为进一步探究粟负泥虫OBPs的功能奠定基础,同时也为后续开发基于嗅觉行为调控的绿色防控技术提供重要的理论依据.

    粟负泥虫触角转录组测序气味结合蛋白(OBPs)生物信息学分析