百乐克(BIOLAK)活性污泥宏基因组的生物多样性及功能分析

百乐克(BIOLAK)是一种在全球范围内得到成功推广的多级活性污泥工艺,然而,迄今对于百乐克工艺的核心元件——活性污泥的生物群落及其功能尚鲜见报道.以连云港市大浦工业区废水处理厂为例,借助于新一代高通量测序技术,获得百乐克活性污泥中大规模的宏基因组数据(428 588条高质量DNA序列).鉴定出47个门类、872个属及1 351个物种.细菌域(289 933条序列)中包含33个门,其中变形菌门Proteobacteria是生物量最丰富的门(62.54%),其次是拟杆菌门Bacteroidetes(11.29%)、硝化螺旋菌门Nitrospirae(5.65%)和浮霉菌门Planctomycetes(4.79%),显示这些生物类群在百乐克废水处理系统中发挥着关键作用.在748个细菌属中,硝化螺菌属Nitrospira(5.60%)最为丰富,为活性污泥氮循环过程中的关键菌群.其次为芽单胞菌属Gemmatimonas(2.45%),是生物除磷过程的重要菌属.在古菌域(1 019条序列)中鉴定出3个门及39个属.在真核域(1 055序列),鉴定出10个门及60个属,其中,纤毛虫门Ciliophora是最大的门(257条序列).同时,检测到448条病毒序列,主要为噬菌体.在百乐克活性污泥中,参与氮、芳香化合物和磷代谢的功能基因比例分别为2.50%、2.28%和1.56%,均高于美国和澳大利亚两个废水处理厂活性污泥中功能基因的比例.在氮代谢的4个过程中,反硝化相关基因所占比重最高,达到80.81%,其次是氨化(12.78%)、硝化(4.38%)和固氮(2.04%).总之,在百乐克活性污泥中蕴藏着惊人的生物多样性,同时,参与氮、芳香化合物和磷代谢的功能基因非常丰富.     

基于简化基因组测序的三门湾海域无脊椎动物的遗传多样性分析

本研究通过简化基因组测序（2b-RAD）技术,对浙江省三门湾海域定居性优势无脊椎动物（哈氏仿对虾、口虾蛄、脊尾白虾、三疣梭子蟹、曼氏无针乌贼、棒锥螺和牡蛎）进行遗传结构和遗传多样性分析,以评估三门湾海域水生无脊椎动物资源现状,并为渔业可持续发展提供物种遗传资源监测依据。7个物种共获得12336～108139个SNP位点,变异位点比例为0.168%～1.571%。遗传分析结果显示,7个物种的平均核苷酸多样性（Pi）为0.147～0.306,平均观测杂合度（Ho）为0.142～0.289,多态信息含量（Polymorphism Information Content,PIC）为0.124～0.234,个体间平均遗传距离为0.118～0.246。本研究表明,三门湾水域7种代表性无脊椎动物中,生物群体变异位点比例较低,遗传多样性水平较低,且相同种群个体间的遗传分化较小, 结合本次对三门湾海域渔业资源调查分析,这可能与人工增殖放流等因素有关。     

上海沙田湖养殖区及周边水体中氟喹诺酮类抗性基因的分布特征及其与环境因子关系

集约化水产养殖区常被认为是水体抗生素和抗性基因的主要潜在来源,然而对其该类水体中抗生素和抗性基因污染情况的研究仍相对匮乏.本文以上海市沙田湖养殖区及周边水体为调查对象,利用宏基因组学高通量测序技术,于2020年9月对水体中的氟喹诺酮类抗生素(fluoroquinolones,FQs)和氟喹诺酮类抗性基因(fluoroquinolones antibiotic resistance genes,FQs-ARGs)的种类和丰度进行了调查,并利用多元统计分析方法研究了水体理化因子和FQs对FQs-ARGs的影响.结果表明,沙田湖养殖区及周边水体共检测出5类耐药机制、共46种FQs-ARGs,其中各水体共有基因为44种.抗性基因mfd和patA在养殖水体和周边水体中均为优势抗性基因,抗生素抗性基因变异或突变为优势耐药机制.养殖水体和周边河湖水体、不同养殖品种水体之间FQs-ARGs的平均丰度无显著差异(P＞0.05).偏冗余分析(pRDA)表明,除了诺氟沙星和环丙沙星2种抗生素外,水体电导率(Spc)、总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、溶解氧(DO)、pH和叶绿素a(Chl-a)等环境因子是影响水体中FQs-ARGs组成与分布的关键性因子,且非抗生素因子的总贡献率远高于抗生素.     

低剂量镉诱导细胞氧化损伤的机理研究

镉是一种有毒重金属,能诱导酿酒酵母的氧化损伤.为了研究低剂量镉诱导细胞氧化损伤的作用,通过有葡萄糖和无葡萄糖的酵母培养基,用浓度2 μmol/L和10 μmol/L的CdCl2染毒酿酒酵母10 h后,统计酿酒酵母细胞的存活率,并用HPLC-EC法测定酿酒酵母线粒体DNA中8-OH-dG/105dG比值.结果表明:无葡萄糖条件下,10μmol/L的CdCl2染毒时酿酒酵母对Cd2 的耐受性比有葡萄糖时明显高(P＜0.01),而且线粒体DNA氧化损伤程度也明显低(P＜0 01);但2 μmol/L的CdCl2染毒时,酿酒酵母对Cd2 的耐受性和线粒体DNA氧化损伤程度与有葡萄糖条件下相比差异不显著(P＞0.05).因此,本文认为低浓度Cr主要对酿酒酵母细胞质中蛋白造成氧化损伤,浓度升高时则对线粒体DNA也产生氧化损伤.     

植物线粒体基因转录水平表达研究方法的建立

以茎瘤芥雄性不育系为材料,在已有文献的基础上,对常规方法进行改进,使植物线粒体分离、线粒体切片观察、线粒体RNA提取、反转录方法、PCR扩增、northern杂交等方法系统化,建立了一整套比较有效的适合于植物线粒体基因转录水平表达分析的方法.图4参12     

胡晗华、饶志明等获本刊优秀论文奖

根据我部决定(见本刊1999年第2期第159页)和有关专家推选评定，胡晗华、石岩峻、丛威、蔡昭铃的论文《不同氮磷水平下中肋骨条藻对营养盐的吸收及光合特性》[2004，10(6)：735～739]和饯志明、赵有玺、李辉、王正祥、沈微、方惠英、诸葛健的论文《太湖流域土壤微生物基因组总DNA分离纯化及其质粒文库的初步构建》[2004，10(6)：774～777]获本刊2004年第5期优秀论文奖。     

细胞凋亡的线粒体途径调控

细胞凋亡是近年来研究的一个热点问题，涉及到细胞内许多复杂的生化过程．线粒体是真核生物能量和代谢的中心，也是细胞凋亡信号传导途径中起关键调节作用的细胞器，对细胞凋亡的线粒体途径调控机制进行研究具有重要意义．本文综述了细胞凋亡过程中线粒体途径的信号传导及其调控机制、线粒体对细胞凋亡信号的反应、细胞凋亡过程中线粒体功能丧失几方面的研究进展．图1参43     

DIDP通过线粒体-Caspase途径诱导昆明小鼠肝脏损伤的研究

为探究DIDP（Di-iso-decyl phthalate,邻苯二甲酸二异癸酯）对肝脏的影响及其可能的分子机制,以昆明小鼠为研究对象,选用Res（resveratrol,白藜芦醇）为抗氧化剂,分别设置对照组,0.15、1.5、15、150 mg/（kg·d）DIDP组,Res组,150 mg/（kg·d）DIDP+Res组,灌胃染毒9 d后,对小鼠肝脏切片进行HE染色观察,并检测ROS（reactive oxygen,活性氧）、GSH（glutathione,谷胱甘肽）、MDA（malondialdehyde,丙二醛）、Cyt-C（cytochromec,细胞色素C）、Caspase-3和血清中的ALT（alanine aminotransferase,丙氨酸氨基转移酶）含量.结果表明:与对照组相比,15、150 mg/（kg·d）DIDP组小鼠血清中ALT含量极显著上升（P < 0.01）;HE染色结果显示,15、150 mg/（kg·d）DIDP组小鼠出现肝细胞水肿、肝索紊乱、肝窦以及肝中央静脉扩张等现象;15、150 mg/（kg·d）DIDP组小鼠肝脏ROS含量显著上升（P < 0.05）,GSH含量显著下降（P < 0.05）,150 mg/（kg·d）DIDP组小鼠肝脏MDA含量极显著上升（P < 0.01）;1.5、15、150 mg/（kg·d）DIDP组小鼠肝脏中c（Cyt-C）极显著上升（P < 0.01）;15、150 mg/（kg·d）DIDP组小鼠肝脏中Caspase-3表达量极显著上升（P < 0.01）.DIDP染毒剂量的增加对肝脏的各种损伤程度呈上升趋势,Res可减轻上述DIDP对肝脏造成的各种损伤.研究显示,15、150 mg/（kg·d）DIDP可诱导肝脏组织氧化应激水平上升,进而造成线粒体损伤,导致细胞凋亡,造成肝功能受损,因此,线粒体-Caspase途径可能是DIDP诱导肝脏损伤的潜在机制之一.      

美科学家发现自私DNA在进化中起重要作用

自然界中的基因有千万种,哪类基因最为常见和最为丰富？南美国南佛罗里达州立大学、圣迭戈州立大学和芝加哥大学科学家组成的研究小组在对大量基因组进行成功解码后找到了答案,那就是有“自私DNA（脱氧核糖核酸）”之称的转座子。     

海洋甲藻的单细胞PCR技术初步研究

甲藻是引发赤潮的重要种类。但是由于某些种类个体微小、形态近似,很难通过光学形态特征准确鉴定。单细胞PCR是一种快速、有效的分子鉴定方法。分别用戊二醛、鲁哥氏液和福尔马林固定塔玛亚历山大藻(Alexandrium tarmarense)。塔玛亚历山大藻单细胞全基因组扩增后进行单细胞PCR扩增,结果显示:1个月内,2%戊二醛和鲁格氏液固定甲藻均能用于单细胞PCR分析,而福尔马林固定甲藻则不适宜单细胞PCR分析。同时,2%戊二醛固定大连凌水湾海域甲藻样品,结合光学形态特征分析和单细胞PCR,成功鉴定了环境样品中的锥形多甲藻。