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基于网络药理学和分子对接探究芹菜素缓解奶牛热应激及低氧应激的潜力与机制

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中国农业科学 2024年第5期57卷 1010-1022页

作者：刘卓琳刘红云浙江大学动物科学学院奶业科学研究所

【目的】利用网络药理学和分子对接方法，系统预测芹菜素缓解奶牛热应激及低氧应激的作用机制。为芹菜素的应用提供参考。【方法】首先从TCMSP(中药系统药理学数据库)和Gene Cards(基因数据库)分别检索“Apigenin”“heat stress”“hyp... 详细信息

【目的】利用网络药理学和分子对接方法，系统预测芹菜素缓解奶牛热应激及低氧应激的作用机制。为芹菜素的应用提供参考。【方法】首先从TCMSP(中药系统药理学数据库)和Gene Cards(基因数据库)分别检索“Apigenin”“heat stress”“hypoxia”，获得芹菜素、热应激和低氧应激相关靶点，韦恩交集取得芹菜素缓解双重应激(热应激+低氧)的靶点集。利用STRING数据库构建双重靶点蛋白-蛋白互作(PPI)网络，使用Cytoscape 3.9.1软件的Cyto NCA插件分别对网络节点中心性进行计算，筛选得到核心靶点。利用David数据库的分析工具“Functional Annotation”对度值排名前30的芹菜素缓解双重应激靶点进行基因本体(GO)功能和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析。同时，对以上靶点进行分子复合物检测分析(MCODE)得到核心基因簇，并进一步对核心基因簇进行GO和KEGG分析。根据KEGG通路富集结果与核心靶点信息构建芹菜素-双重应激靶点-信号通路网络。最后，使用Autodock vina程序将芹菜素与核心靶点逐一进行分子对接，利用Pymol软件和PLIP网站分析其相互作用模式并将结果可视化。【结果】TCMSP数据库检索得到芹菜素靶点68个，Gene Cards数据库中获得低氧相关基因6 661个，热应激相关基因9 046个，获得三者的交集靶点56个，即芹菜素缓解双重应激的可能靶点。靶点PPI网络的节点数为56，边数为436，平均节点度值为15.6，平均局部聚类系数为0.728,PPI富集P值分子对接结果显示芹菜素与上述核心靶点均可稳定结合。GO功能富集分析(P分子功能(molecular functions,MF)和11种细胞组分(cellular components,CC),KEGG共富集到98条信号通路，MCODE分析得到两个主要基因簇。【结论】芹菜素主要通过PI3K-AKT、p53、HIF-1、NF-kappa B等途径调节细胞增殖、凋亡、氧气感知及炎症反应，进一步缓解热应激与低氧应激。研究利用网络药理学和分子对接方法挖掘了芹菜素缓解多重应激的潜力，为芹菜素及富含芹菜素的植物在奶牛生产上的应用提供了理论参考。

关键词：芹菜素奶牛热应激低氧网络药理学分子对接

广东沿海海草床的现状、面临的威胁与保护建议

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生物多样性 2024年第2期32卷 114-131页

作者：钟超廖亚琴刘伟杰隋昊志陈清华生态环境部华南环境科学研究所广州510530

海草床是地球上最具价值的生态系统之一,为人类提供广泛的生态系统服务。我国乃至全球范围内海草床面临着人类活动威胁,且呈退化趋势。广东海草研究起步较晚,近年来涌现的一些研究成果将广东海草分布特征清晰地呈现在世人面前,并发现海... 详细信息

海草床是地球上最具价值的生态系统之一,为人类提供广泛的生态系统服务。我国乃至全球范围内海草床面临着人类活动威胁,且呈退化趋势。广东海草研究起步较晚,近年来涌现的一些研究成果将广东海草分布特征清晰地呈现在世人面前,并发现海草床受到的威胁来源多样,但缺乏系统的总结。基于广东滨海地区未来一段时间将持续面临高强度人类活动压力的背景下,为有效保护海草床及其生物多样性,亟需进一步深入了解广东海草床存在的问题,从而提出针对性的保护建议。本文通过回顾21世纪以来广东海草床研究成果,汇总了广东海草分布信息,并结合现场调研和国内外海草床的研究报道,梳理了广东海草床面临的威胁。结果表明广东沿岸海草分布广泛,现有海草床面积约1,540ha。海草种类共5种,以卵叶喜盐草(Halophilaovalis)和贝克喜盐草(***)为主,日本鳗草(Zosterajaponica)、单脉二药草(Haloduleuninervis)和短柄川蔓草(Ruppia brevipedunculata)分布较少。本文阐明了人为因素和自然因素如何影响海草的生长和分布,并指出了广东海草床主要面临着海水养殖、渔业捕捞、陆源污染、海洋工程等人类活动的威胁。此外,物种入侵和全球气候变化的影响也不容忽视。针对上述威胁,在现有的保护基础之上,建议加强海草床生态系统研究、提升海草调查监测能力、建立健全海草保护监管体系、管控污染物排放、强化海草床生态修复并开展海草科普宣传等工作。

关键词：广东海草床人类活动威胁保护现状保护建议

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FoxO1对牛骨骼肌细胞增殖、凋亡和分化的调控

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中国农业科学 2024年第6期57卷 1191-1203页

作者：姜超张久盘宋雅萍宋小雨吴昊魏大为宁夏大学动物科技学院/宁夏反刍动物分子细胞育种重点实验室宁夏农林科学院动物科学研究所

【目的】骨骼肌是动物机体的重要组成成分，其生长发育直接影响畜禽肉产量，叉头转录因子O1(forkhead box protein O1, FoxO1)作为重要的转录调控因子，其与骨骼肌生长发育密切相关。探究过表达FoxO1对牛骨骼肌细胞增殖、凋亡与分化的... 详细信息

【目的】骨骼肌是动物机体的重要组成成分，其生长发育直接影响畜禽肉产量，叉头转录因子O1(forkhead box protein O1, FoxO1)作为重要的转录调控因子，其与骨骼肌生长发育密切相关。探究过表达FoxO1对牛骨骼肌细胞增殖、凋亡与分化的作用，为肉牛遗传改良提供基础材料。【方法】采集牛的多个组织样品，提取其RNA并反转录，利用实时荧光定量PCR(qPCR)构建FoxO1组织表达谱。利用酶消化法分离得到牛骨骼肌细胞，通过观察其分化后肌管的形成以及qPCR检测其分化标志基因的表达情况来检验所分离细胞的分化性能。利用免疫荧光技术对牛骨骼肌细胞进行FoxO1亚细胞定位。设计并包装牛FoxO1过表达腺病毒，以提高牛骨骼肌细胞内FoxO1的表达。利用EdU染色检测过表达FoxO1对细胞相对增殖率的影响。利用流式细胞术检测过表达FoxO1对细胞周期分布的影响。利用qPCR检测过表达FoxO1对牛骨骼肌细胞增殖、凋亡和分化相关基因表达水平的影响。【结果】组织表达谱结果显示FoxO1在多个组织中均有表达，其在成年牛的背脂中表达量最高，在背最长肌组织中表达量最低，且FoxO1在犊牛背最长肌组织中的表达量要极显著高于成年牛的（P<0.01）。亚细胞定位结果显示FoxO1在牛骨骼肌细胞的细胞核和细胞质内均有表达，其细胞核内荧光强度高于细胞质。成功构建FoxO1过表达载体，并完成FoxO1重组过表达腺病毒的包装与扩繁，在感染牛骨骼肌细胞后，能显著提高FoxO1表达水平（P<0.01）。EdU检测显示过表达FoxO1会显著降低细胞增殖率（P<0.01），流式细胞周期检测显示过表达FoxO1会显著增加G1期细胞数并减少S期和G2期细胞数，抑制细胞G1/S期的转化，并减少G2期细胞的形成。利用qPCR进一步检测发现，增殖相关基因PCNA、CDK1、CDK2、CCNA2、CCNB1、CCND1和CCNE2均极显著下调（P<0.01），促凋亡相关基因BAD和BAX显著上调以及抑凋亡基因BCL2显著下调（P<0.05）。过表达FoxO1导致牛骨骼肌细胞肌管形成量减少，qPCR检测结果发现，骨骼肌分化相关基因MYOD、MYOG、MYF5、MYF6和MYHC的表达量显著下调（P<0.05）。【结论】FoxO1在牛的不同组织中均有表达，是一个广泛存在的转录调控因子，并且在背最长肌组织生长发育不同阶段存在表达差异，起到阶段调控作用。FoxO1在细胞核和细胞质中均发挥重要的转录调控作用，特别是在细胞核内。过表达FoxO1可能通过抑制细胞增殖相关基因和肌细胞分化相关基因的表达，从而抑制牛骨骼肌细胞的增殖与分化，并且可能通过上调促凋亡基因的表达和下调抑凋亡基因的表达来促使牛骨骼肌细胞凋亡的发生。

关键词： FoxO1 牛骨骼肌细胞增殖分化

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蜜蜂线粒体基因组多态性应用研究进展

环境昆虫学报 2024年第2期46卷 341-353页

作者：何金明徐凯杜亚丽蒋海宾牛庆生王志刘玉玲吉林省养蜂科学研究所吉林132108

线粒体基因组(Mitochondrial genome)能够自我复制且遵循严格的母系遗传,是哺乳动物、昆虫等物种进化生物学、保护遗传学研究的重要分子标记之一。利用线粒体DNA作为遗传标记有助于探究蜜蜂群体遗传多样性、母系起源及不同种群间的系统... 详细信息

线粒体基因组(Mitochondrial genome)能够自我复制且遵循严格的母系遗传,是哺乳动物、昆虫等物种进化生物学、保护遗传学研究的重要分子标记之一。利用线粒体DNA作为遗传标记有助于探究蜜蜂群体遗传多样性、母系起源及不同种群间的系统发育关系,相关研究主要集中于COI、COII、tRNA^(Leu)-COII、Cytb等单个线粒体基因序列片段,线粒体基因组全序列的应用较少。蜜蜂属现有9个种的线粒体基因组全序列测序工作均已完成,为蜜蜂遗传学研究提供了基础数据。本文综述了线粒体基因组在蜜蜂中的研究进展,阐述蜜蜂线粒体基因组结构特征及其在蜜蜂遗传多样性、起源进化、分类鉴定等研究的应用进展,同时分析蜜蜂线粒体基因组的应用意义并展望其未来发展方向,以期为我国蜜蜂遗传资源保护与利用提供信息参考。

关键词：蜜蜂线粒体基因组遗传多样性起源进化分类

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二态量子系统准确布居动力学的一类新型相空间表示及其与三角窗函数的关系

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Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第2期37卷 230-254,I0102页

作者：程祥松贺鑫刘剑北京大学化学与分子工程学院北京分子科学国家研究中心理论与计算化学研究所北京100871

二态系统是最简单的且无经典对应的量子系统,对二态系统的同构表示的认识和研究能启发研究人员对其动力学与统计行为的更深刻理解.本文使用在[***.145,204105(2016);***.151,024105(2019);***.12,2496(2021)]等文章中发展的约束相空间... 详细信息

二态系统是最简单的且无经典对应的量子系统,对二态系统的同构表示的认识和研究能启发研究人员对其动力学与统计行为的更深刻理解.本文使用在[***.145,204105(2016);***.151,024105(2019);***.12,2496(2021)]等文章中发展的约束相空间严格理论、非协变相空间函数、含时权重函数与含时归一化因子来构建一类新型量子相空间表示.这类同构表示可以导出二态量子系统布居动力学的准确结果.约束相空间上的轨迹运动方程同构于含时薛定谔方程.每条相空间轨迹对于布居动力学所对应积分表达式的贡献严格半正定。进一步证明了在[***.145,144108(2016)]这篇文章中根据经验提出的三角窗函数方法在本质上可以对应于本文的这类新型相空间表示的一个特殊情况,因此同样是二态量子系统准确布居动力学的同构表示.

关键词：相空间表示约束相空间有限态量子系统二态系统布居动力学

水稻籽粒锌含量全基因组关联分析及候选基因筛选

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植物遗传资源学报 2024年

作者：刘阳杜怀东孙志勇于雪然李培富宁夏大学农学院/宁夏优势特色作物现代分子育种重点实验室赤峰市农牧科学研究所

通过挖掘水稻籽粒中锌含量显著关联的QTL，并结合基因功能注释、单倍型和灌浆期籽粒相对表达量分析，筛选出与水稻籽粒锌含量相关的候选基因。本研究以139份西北早粳稻核心种质资源为试验材料，结合重测序获得的1800920个高可信度SNPs... 详细信息

通过挖掘水稻籽粒中锌含量显著关联的QTL，并结合基因功能注释、单倍型和灌浆期籽粒相对表达量分析，筛选出与水稻籽粒锌含量相关的候选基因。本研究以139份西北早粳稻核心种质资源为试验材料，结合重测序获得的1800920个高可信度SNPs，基于一般线性模型（GLM，general linear model）进行全基因组关联分析，对显著QTL区间内候选基因进行功能注释，并对进一步筛选后的基因进行单倍型和籽粒灌浆期相对表达量分析，以期筛选出与籽粒锌含量相关的候选基因和优势单倍型。结果表明，139份水稻中籽粒锌含量存在丰富的表型变异，且符合正态分布。通过对水稻籽粒锌含量进行全基因组关联分析，共关联到12个显著SNP，分布在1、2、4、10、11号染色体上，结合候选区间内的基因功能注释，推测定位在囊泡中OsFRDL2可能与水稻籽粒锌元素富集相关，通过单倍型和灌浆期籽粒相对表达量分析，发现OsFRDL2在优势单倍型Hap5中表达量相对较高。故推测OsFRDL2可能与水稻籽粒锌元素富集相关。研究结果为解析水稻籽粒锌元素富集机制和开发富锌水稻分子标记提供理论基础，为培育富锌水稻提供基因资源。

关键词：水稻籽粒锌含量全基因组关联分析基因候选

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红叶李叶色转录组测序及分析

分子植物育种 2024年

作者：吴玲徐秋霞黄欣郭聪李玉娟江苏沿江地区农业科学研究所

红叶李是当今中国园林绿化中应用较为广泛的一种彩叶苗木，为了探索红叶李突变体转色期叶色相关的关键调控基因和分子调控机制。本研究以红叶李突变体L0630转色期3种不同颜色叶片为实验材料，利用高通量测序对叶片进行测序和数据组装，... 详细信息

红叶李是当今中国园林绿化中应用较为广泛的一种彩叶苗木，为了探索红叶李突变体转色期叶色相关的关键调控基因和分子调控机制。本研究以红叶李突变体L0630转色期3种不同颜色叶片为实验材料，利用高通量测序对叶片进行测序和数据组装，对拼接所得unigene进行功能注释和分类，对不同叶色中差异表达的基因进行分析。通过测序拼接获得unigenes 35 811个，功能注释到29 879个unigenes，功能未知的有5 932个。测序共计获得DEGs 7 097个，其中RL vs PL比较组有6 639个，RL vs GL比较组3 601个。通过GO和KEGG富集分析对DEGs进行功能探究，结果表明DEGs富集到细胞壁、胞质溶胶和染色体等位置，参与了碳水化合物代谢过程和脂质代谢过程，主要的分子功能是氧化还原酶活性和激酶活性方面，参与的最主要的是次生代谢物的生物合成途径。DEGs中筛选出与花青素和叶绿素代谢相关差异表达基因共计有148个，其中与花青素合成代谢相关的DEGs有112个，与叶绿素代谢相关的DEGs有36个。进一步分析筛选得到20个在RL和PL中均高倍数上调表达且与花青素合成代谢相关的DEGs，4个在RL和PL中高倍数下调表达且叶绿素代谢合成相关的基因。表达量排名在前的分别是与花青素合成代谢相关的bHLH086转录因子和PAL结构基因，与叶绿素合成降解有关的WRKY 49和GATA 18转录因子，进而推测其可能参与红叶李叶色变化调控。本研究提供了红叶李转色期的转录组信息并分析了其变化情况，为后续研究叶色变化的分子机制、色素合成代谢通路及关键基因克隆验证提供进一步理论参考。

关键词：红叶李转录组转色期差异表达

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液态金属催化裂解甲烷制氢动力学研究

高等学校化学学报 2024年第2期45卷 97-103页

作者：廖加术刘建星王思蜀陈波陈建军韦建军叶宗标芶富均四川大学原子核科学技术研究所成都610064 四川大学原子与分子物理研究所成都610064

液态金属催化甲烷热解是一种高效生产氢气且无二氧化碳排放的新兴技术.本文开发了一个液态金属裂解反应器催化甲烷热解的数值模型,在实验室自主搭建的液态金属制氢平台上得到的实验数据与模型预测结果吻合良好.该模型是基于甲烷在气液... 详细信息

液态金属催化甲烷热解是一种高效生产氢气且无二氧化碳排放的新兴技术.本文开发了一个液态金属裂解反应器催化甲烷热解的数值模型,在实验室自主搭建的液态金属制氢平台上得到的实验数据与模型预测结果吻合良好.该模型是基于甲烷在气液界面发生的催化热解、气泡内部发生的非催化热解过程和气泡上升过程中的流动行为,耦合了催化和非催化反应动力学和流体力学所建立的.使用气体体积流速、压力、气体成分、温度和液态金属性质(密度、黏度和表面张力)预测气泡尺寸和熔体中的气含率.该模型较好地预测了液态铜铋合金(Cu_(0.45)Bi_(0.55))催化甲烷热解实验中不同温度、不同甲烷进气流量和液态金属高度下的甲烷转化率,得到了催化甲烷热解过程中的气含率、表观气体速率和压力沿液态金属高度的分布.实验数据与模型预测结果的高度吻合证明了模型的可靠性,该模型未来将有助于反应器优化和氢产率提高.

关键词：液态金属反应动力学流体力学催化甲烷热解

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基于转录组测序的薄皮甜瓜果实含糖量差异基因分析

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分子植物育种 2024年

作者：王曼曼闫洪朗冯路路王奎山王康江苏沿江地区农业科学研究所

为了更好地挖掘甜瓜的基因组信息，解析甜瓜果实糖代谢的相关分子机制，本研究以高糖度的薄皮甜瓜高代自交系1503为材料，借助Illumina HiSeq测序平台对糖分积累不同时期(授粉后16 d和32 d)的甜瓜果实进行高通量的转录组测序，并利用生... 详细信息

为了更好地挖掘甜瓜的基因组信息，解析甜瓜果实糖代谢的相关分子机制，本研究以高糖度的薄皮甜瓜高代自交系1503为材料，借助Illumina HiSeq测序平台对糖分积累不同时期(授粉后16 d和32 d)的甜瓜果实进行高通量的转录组测序，并利用生物信息学等知识对其进行了分析。对测序数据进行从头组装和严格的质控，共获得270 291 330个clean reads和40.53 Gb高质量碱基，并筛选出5 657个差异表达基因(DEGs)，其中有2 288个基因上调表达，3 369个基因下调表达。GO富集结果显示，差异基因与细胞糖代谢和生物合成等功能显著相关。KEGG富集分析显示，5 657个DEGs共关联到135条代谢通路，在其中富集程度较高的淀粉蔗糖代谢通路中，筛选出4个和蔗糖代谢直接相关的差异基因MELO03035、MELO10423、MELO28069和MELO04606，它们在一定程度上可以调控果实发育过程中蔗糖的合成和积累。本研究结果为进一步解析薄皮甜瓜糖代谢分子机制以及甜瓜种质资源创新提供了科学依据。

关键词：薄皮甜瓜转录组测序糖代谢差异表达基因