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芦苇群落水体质量与芦苇转录本的相关性

生态学报 2024年第2期44卷 819-831页

作者：张茜崔继鹏王紫瑶李利崔素霞首都师范大学生命科学学院北京100048 植物基因资源与低碳环境生物技术北京市重点实验室北京100048

芦苇(Phragmites australis)是广生态幅多年生水生植物,在全球分布极广。芦苇能够适应并生长在极端环境,如盐碱地、重金属污染地等,这种巨大的环境忍耐能力使得芦苇成为研究植物环境适应性的模式物种,并逐渐成为植物学和生态学等领域的... 详细信息

芦苇(Phragmites australis)是广生态幅多年生水生植物,在全球分布极广。芦苇能够适应并生长在极端环境,如盐碱地、重金属污染地等,这种巨大的环境忍耐能力使得芦苇成为研究植物环境适应性的模式物种,并逐渐成为植物学和生态学等领域的研究热点。目前,北京自然和人工湿地中大量栽植芦苇,其主要功能是净化水体、稳定水体自净能力。为深入了解水体质量对芦苇转录本的影响及二者之间的相关性,首先对北京及河北白洋淀共计32个采样点的8项水质指标进行了检测。结果表明,32个采样点的水体整体处于污染状态,主要污染物为总氮(TN)和生物需氧量(BOD),并且水质均略偏碱性,且具有高氮(N)、高磷(P)、高BOD和高化学需氧量(COD)等特征。主成分分析(PCA)表明8项水质指标间具有相关性,可被降至3个维度,第一维度是BOD/COD/高锰酸盐指数(CODMn);第二维度是TN/氨氮(NH3-N)/总磷(TP);第三维度是pH/溶解氧(DO)。对水质指标与芦苇叶片RNA-seq转录本进行皮尔森系数相关性分析,筛选出247个与水质指标相关的转录本。其中,232个基因(93.9%)的转录水平与水质指标呈现正相关性。经实验室单一因子或双因子验证确定了PB.4621.1(编码GMP合酶)和PB.12079.1(编码LEA14蛋白)两个基因更适合用于监测水体中的氮和磷水平。研究为后续芦苇监测水质技术的开发与利用奠定了理论基础。

关键词：芦苇水质指标水体质量转录组相关性

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CRISPR/Cas9编辑系统在微生物天然产物研究中的应用

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合成生物学 2024年第3期5卷 658-671页

作者：惠真唐啸宇香港科技大学理学院化学系清水湾校区中国香港999077 深圳湾实验室化学生物学研究所广东深圳518132

微生物作为天然产物的巨大宝库,一直以来都是研究人员挖掘和开发新的活性化合物的重要来源。目前,利用基因编辑工具发现、生物合成和代谢调控天然产物的研究方法受到该领域研究者的广泛关注。CRISPR/Cas9遗传编辑系统以其独特的灵活靶... 详细信息

微生物作为天然产物的巨大宝库,一直以来都是研究人员挖掘和开发新的活性化合物的重要来源。目前,利用基因编辑工具发现、生物合成和代谢调控天然产物的研究方法受到该领域研究者的广泛关注。CRISPR/Cas9遗传编辑系统以其独特的灵活靶向优势克服了其他遗传编辑方法常见的对序列同源或位点限制,简化了实验步骤,提高了实验效率,促进了天然产物研究领域的发展。本文主要介绍CRISPR/Cas9系统在微生物天然产物发现、生物合成和工程改造方面的应用,分别从CRISPR/Cas9系统的发展、天然产物生物合成基因簇的克隆和遗传编辑、天然产物结构衍生化和代谢调节、沉默天然产物基因簇的激活这几个方面阐述CRISPR/Cas9系统在微生物天然产物研究领域的优势。最后,针对CRISPR/Cas9系统无法克服的重组效率和宿主适应性问题提供了可行的解决思路。相信随着合成生物学和信息技术的发展,越来越多的与CRISPR/Cas9系统相关的遗传操作工具和方法会被开发,将不断推动天然产物领域的发展进步。

关键词： CRISPR/Cas9 天然产物微生物合成生物学异源表达结构衍生化启动子工程代谢工程

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RNA碱基编辑及其在疾病治疗中的研究进展

中国科学：生命科学 2024年第4期54卷 586-601页

作者：黄强罗楠庄元彭金英伊成器北京大学生命科学学院蛋白质与植物基因研究国家重点实验室北京100871 北京大学北大-清华生命科学联合中心北京100871 北京大学化学与分子工程学院化学生物系及合成与功能生物分子研究中心北京100871 核糖核酸北京研究中心北京100871

基于CRISPR的碱基编辑器是生物学研究的强大工具,并为遗传病的治疗带来新的希望.然而,DNA碱基编辑器的潜在脱靶效应却带来了治疗上的风险.相比之下,RNA水平的碱基编辑具有相对灵活、可逆且风险较低的特点,并在纠正疾病相关点突变方面取... 详细信息

基于CRISPR的碱基编辑器是生物学研究的强大工具,并为遗传病的治疗带来新的希望.然而,DNA碱基编辑器的潜在脱靶效应却带来了治疗上的风险.相比之下,RNA水平的碱基编辑具有相对灵活、可逆且风险较低的特点,并在纠正疾病相关点突变方面取得了重大进展,对生物学基础研究和治疗学的发展产生了深远的影响.本文总结了新兴的基于A-to-I、C-to-U、假尿嘧啶修饰等的RNA碱基编辑器,全面概述了其设计、效率和在疾病治疗中的应用.最后,本文深入讨论了RNA碱基编辑在疾病治疗上的局限性和可能的发展方向,以期对RNA基因编辑实践提供理论参考.

关键词： RNA编辑靶向修饰碱基编辑脱靶脱氨遗传病治疗

细胞外基质微环境在心脏纤维化发生发展中的作用和机制

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医用生物力学 2024年第S1期 352-353页

作者：樊永亮霍云龙深港产学研基地(北京大学香港科技大学深圳研修院)心血管影像与介入医疗器械工程实验室上海交通大学生命科学技术学院力学生物学研究所

目的心脏纤维化与细胞力学微环境关系密切,生物力学刺激通过力学信号转导调控细胞生物功能,促进心脏纤维化的发生发展。本研究的目的是研究巨噬细胞Piezo1在心脏纤维化中的功能。方法对公共数据库心力衰竭数据进行生物信息学分析,该...

目的心脏纤维化与细胞力学微环境关系密切,生物力学刺激通过力学信号转导调控细胞生物功能,促进心脏纤维化的发生发展。本研究的目的是研究巨噬细胞Piezo1在心脏纤维化中的功能。方法对公共数据库心力衰竭数据进行生物信息学分析,该项研究选择8周龄的SPF级雄性C57BL/6J小鼠为研究对象,随机分成对照组和试验组,每组3只。对照组给予普通饲料以及饮水喂养,试验组予以高脂饲料(含60%脂肪)以及含0.5 g/L Nω-硝基-L-精氨酸甲酯盐酸盐(Nω-nitro-Larginine methyl ester hydrochloride,L-NAME)的饮水。持续饲喂4周,成功构建心力衰竭HFp EF模型,采集心脏组织进行单细胞转录组测序,数据下机后使用Cellranger软件进行定量,对捕获的高质量细胞使用经典的细胞Marker进行细胞注释。结果本研究共定义了包括成纤维细胞(Dcn)、内皮细胞(Pecam1)和M1型巨噬细胞(Cd86)在内的10类主要细胞类型;其中HFp EF试验组心脏中的心肌成纤维细胞表现出高代谢和高纤维化表型;Piezo1基因在HFp EF试验组的M1型巨噬细胞特异性高表达。结论本研究对公共数据进行深入分析,明确了分泌促炎性细胞因子和趋化因子的M1巨噬细胞在心脏纤维化发生发展过程中扮演重要角色,靶向Piezo1通道可能是治疗心脏纤维化的潜在策略。

关键词：

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RNA修饰检测技术的研究进展

科学通报 2024年

作者：杨梅葛颜锐吴丁洁林金星李瑞丽北京林业大学生物科学与技术学院林木遗传育种全国重点实验室北京林业大学生物科学与技术学院林木育种与生态修复国家工程研究中心北京林业大学生物科学与技术学院林木花卉遗传育种教育部重点实验室北京林业大学生物科学与技术学院树木花卉育种生物工程国家林业和草原局重点实验室

RNA修饰是在特定的位置上添加化学基团来改变RNA分子的结构和功能,在转录后调控中发挥着重要作用.研究表明, RNA中存在大量动态的、可逆的修饰,能够参与基因表达调控、RNA翻译、细胞分化和疾病发生等生物学过程.为了对RNA修饰的含量和... 详细信息

RNA修饰是在特定的位置上添加化学基团来改变RNA分子的结构和功能,在转录后调控中发挥着重要作用.研究表明, RNA中存在大量动态的、可逆的修饰,能够参与基因表达调控、RNA翻译、细胞分化和疾病发生等生物学过程.为了对RNA修饰的含量和位置信息进行检测,研究人员开发了多种RNA修饰检测方法.本综述主要从RNA修饰的定量检测技术、位点特异性检测技术和测序检测技术三个方面出发,系统介绍了这些检测技术的原理、操作步骤和优缺点,并对RNA修饰的检测技术最新研究进展进行了总结,为深入研究RNA修饰的生物学功能和作用机制提供更好的思路和方法.

关键词： RNA修饰检测技术定量位点特异性测序

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木质素单体跨膜转运的技术研究进展

生物技术通报 2024年

作者：毛馨艺兰芸张准张叶卓金琪赵美棋曾子柽李晔北京林业大学生物科学与技术学院林木遗传育种全国重点实验室北京林业大学生物科学与技术学院林木育种与生态修复国家工程研究中心北京林业大学生物科学与技术学院林木花卉遗传育种教育部重点实验室北京林业大学生物科学与技术学院树木花卉育种生物工程国家林业和草原局重点实验室

木质素（lignin）作为一种重要的可再生资源，主要集中在植物的次生细胞壁中，在植物的营养物质运输、机械支持和病原体防御等生理过程中发挥着关键作用。木质素的形成过程包括3个主要环节：单体的胞内合成、跨膜转运以及胞外聚合。深... 详细信息

木质素（lignin）作为一种重要的可再生资源，主要集中在植物的次生细胞壁中，在植物的营养物质运输、机械支持和病原体防御等生理过程中发挥着关键作用。木质素的形成过程包括3个主要环节：单体的胞内合成、跨膜转运以及胞外聚合。深入探究木质素单体跨膜转运的分子机制，对揭示细胞壁形成分子机制及木材改良具有重要意义。基于此，本综述从转录组学、基因工程、点击化学、荧光显微成像、分子模拟等技术角度，对木质素单体跨膜转运的相关进展和最新技术进行了梳理和总结，阐述了木质素单体跨膜转运相关研究的新技术和存在的技术瓶颈，并对比分析了不同技术之间的优缺点，最后提出了木质素单体跨膜转运机制研究中仍存在的问题和面临的挑战。相信随着成像技术、结构生物学、人工智能等科技的飞速发展，将为进一步阐明木质素单体跨膜转运的分子机理提供有效的技术手段。期望本综述为木质素单体的相关研究提供新的思路和方法。

关键词：木质素单体跨膜转运点击化学分子模拟荧光显微成像

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单纳米粒子表面的甲醇电催化氧化过程

Chinese Journal of Catalysis 2024年第2期57卷 59-67页

作者：周湘淇李丽丽王俊刚李展波邵希吉程付鹏张林娟王建强 Akhil Jaing 林涛静超中国科学院上海应用物理研究所中国科学院微观界面物理与探测重点实验室中国上海201800 上海应用技术大学化学与环境工程学院中国上海201418 深圳技术大学新材料与新能源学院中国广东深圳518118 山东大学晶体材料国家重点实验室晶体材料研究院中国山东济南250100 湖南师范大学化学化工学院化学生物学及中药分析教育部重点实验室中国湖南长沙410081 韶关学院智能工程学院物理系中国广东韶关512005 诺丁汉大学药学院再生医学与细胞诊疗生物电子实验室英国诺丁汉中国科学院大学中国北京100049

由于全球资源短缺和环境污染等问题日益加剧,开发利用洁净高效的新能源已成为当今社会研究热点.其中,直接甲醇燃料电池(DMFC)具有低温启动、无需重整制氢、洁净环保和体积小巧等特性,展现出较好的应用前景.DMFC的阳极反应为甲醇氧化反应... 详细信息

由于全球资源短缺和环境污染等问题日益加剧,开发利用洁净高效的新能源已成为当今社会研究热点.其中,直接甲醇燃料电池(DMFC)具有低温启动、无需重整制氢、洁净环保和体积小巧等特性,展现出较好的应用前景.DMFC的阳极反应为甲醇氧化反应,甲醇的完全氧化涉及到复杂的六步电子转移反应过程.揭示甲醇氧化的反应路径与机理,阐明催化剂的真实活性中心以及毒化效应,对于高效催化剂的设计和制备至关重要.随着纳米技术的发展,在单颗粒水平对纳米催化剂进行表征受到了越来越多的关注.因此,亟需发展具有高灵敏度的原位界面表征方法,实现纳米尺度的精准测量,排除催化剂平均效应,获取纳米表界面真实的催化反应信息.本文结合纳米等离子共振散射光谱与电化学技术,获得了单个纳米催化剂的同步光电响应信号,实现单颗粒水平纳米粒子表面化学、电化学反应过程(如电荷转移、分子吸附等)的高灵敏监测,揭示纳米尺度表界面催化反应机制.利用这一技术,动态监测了单个金/铂包金纳米颗粒表面的甲醇氧化过程.结果表明,在金纳米颗粒表面,甲醇氧化主要通过HCOOH路径,生成产物为HCOOH或CO_(2).其中,反应中间体与羟基离子的竞争性吸附起到重要作用,反应决速步为Au-OH和Au-CHO的共吸附.而铂催化甲醇氧化主要经过CO路径,决速步为Pt-OH和Pt-CO氧化生成Pt-COOH过程.此外,观测到金和铂氢氧化物为催化反应的活性物种,进一步证实了金属氧化物对于催化活性的钝化作用.结合密度泛函理论模拟,明确了甲醇氧化反应中间体吸附与金属氢氧化物演变之间的内在联系.综上,本文利用纳米等离子共振散射光谱,原位监测了单个纳米粒子表面的甲醇电催化氧化过程,实现了催化剂真实活性物种演变与失活过程的直接观测,揭示了不同催化剂表面的决速步骤,为提高催化反应效率提供了更加准确的反应信息.本文将有益于纳米等离子共振散射光谱在电催化反应高灵敏监测方面的广泛应用,并为高效甲醇催化剂的制备提供参考.

关键词：单个纳米粒子检测暗场显微镜等离子体共振散射光谱甲醇氧化反应纳米电化学

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基于空间组学-临床影像技术的肿瘤精准诊断

化学进展 2024年第2期36卷 159-166页

作者：周鹏蔡宗苇赵超深圳市第二人民医院(深圳大学第一附属医院)超声科深圳518035 中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所深圳518055 香港浸会大学环境与生物分析国家重点实验室中国香港999077 中国科学院深圳先进技术研究院深圳市抑郁障碍精准诊疗重点实验室深圳518055 中国科学院大学北京100049

作为全球公共卫生事件,恶性肿瘤严重影响人类健康、寿命和生活质量。肿瘤的发生发展经历了极其复杂的过程,表现出高度的时空异质性,影响其转移和耐药。为探寻这种异质性,多种临床影像技术和空间组学技术得以飞速发展。其中,临床影像技... 详细信息

作为全球公共卫生事件,恶性肿瘤严重影响人类健康、寿命和生活质量。肿瘤的发生发展经历了极其复杂的过程,表现出高度的时空异质性,影响其转移和耐药。为探寻这种异质性,多种临床影像技术和空间组学技术得以飞速发展。其中,临床影像技术准确率高但无法提供高通量的生物分子信息。空间组学技术可以获得标本的多种生物学特征,包括基因、蛋白和代谢等,但无法提供在体信息。将临床影像和空间组学技术相结合,可以优势互补,在临床和基础科学研究中具有较大应用前景,对于精确解析肿瘤的时空异质性和鉴别肿瘤分子分型、开展肿瘤精准诊断和发展进程预测等研究具有重要的推进作用。本文对该技术方法和特征进行了评述并展望了其发展趋势。

关键词：空间组学质谱成像肿瘤代谢肿瘤诊断时空信息生物标志物

双模式Lewis Acid介导串联环化反应在天然产物全合成中的应用

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有机化学 2013年第10期33卷 2031-2045页

作者：朱礼志杜广延杨炜闵龙刘小卒黄双平韩叶俭李志成北京大学深圳研究生院化学生物学与生物技术学院化学基因组学实验室深圳518055

综述了近年来我们研究小组在双模式路易斯酸介导的串联反应研究方面的进展.利用双模式路易斯酸的特殊性质,发展了三种新的串联环化反应,并通过拓展反应起始底物的方式对方法学的底物适用性进行了探究,最后,将方法学应用至天然产物全合... 详细信息

综述了近年来我们研究小组在双模式路易斯酸介导的串联反应研究方面的进展.利用双模式路易斯酸的特殊性质,发展了三种新的串联环化反应,并通过拓展反应起始底物的方式对方法学的底物适用性进行了探究,最后,将方法学应用至天然产物全合成的研究之中.

关键词：双模式路易斯酸串联环化反应天然产物全合成