基于生物信息学探讨骨质疏松症与2型糖尿病的关系

目的：基于生物信息学探讨骨质疏松症与 2 型糖尿病的关系。方法：通过基因表达汇编（GEO）数据库检索骨质疏松症和2型糖尿病的相关数据集,并筛选骨质疏松症-2型糖尿病共同差异表达基因,将数据导入STRING数据库找寻关键基因,以一个单细胞测序数据集作为检验集验证关键基因细胞层面的表达水平,对筛选结果进行基因本体（GO）功能及京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析,并对关键靶点、相关中药进行频数统计及功效分类。结果：骨质疏松症与 2 型糖尿病相关通路集中在 ErbB信号通路、丝活化蛋白激酶（MAPK）信号通路、神经营养素信号通路、NOD样受体信号通路。频数统计结果显示,与骨质疏松症-2型糖尿病关键基因相关的中药有51味,以功效分类,可分为清热解毒药、止痛药、祛风药、补虚药、止呕药。结论：骨质疏松症和2型糖尿病都是复杂的代谢性疾病,涉及众多基因表达网络和信号通路。尽管两种疾病存在复杂的基因网络背景,但是分析结果表明两种疾病之间仍存在高度重合的差异基因表达和信号通路。这表明两种疾病的分子机制密切相关,可能存在共同调控的靶点,因此这些靶点可能成为药物同时干预两种疾病的治疗靶点。     

基于高通量测序的表层水体纤毛虫多样性评估方法比较与优化

基于扩增子的高通量测序技术广泛应用于微型生物多样性的研究, 不同的测序手段和数据分析流程, 影响着微型生物多样性与群落结构的分析结果。本研究以易于形态鉴定的砂壳纤毛虫作为研究对象, 比较DNA测序、RNA测序和形态学方法检获的多样性和物种组成等, 探究序列分析流程中关键步骤: 嵌合体处理、可操作分类单元分析方法选择、合并相似分类单元以及去除稀有类群等对多样性结果的影响。研究结果显示无论基于DNA还是RNA的分子手段与形态学方法检获的主要物种基本一致, 与DNA测序相比, RNA测序检获的物种数少, 但差异不显著。基于97%以上相似度聚类和单核苷酸变异所得群落结构相似, 无显著差异; 且所有分析方法都能在一定程度上反映出自然界中不同类群的相对丰度。相较于单核苷酸变异和其他相似度阈值, 99%相似度下聚类所得多样性更为接近形态学结果。去除嵌合体和稀有类群(去除阈值: DNA测序0.05%; RNA测序0.07%), 可明显改善分子多样性虚高的问题。本研究为纤毛虫等真核微生物的分子多样性研究提供了科学的数据分析流程, 对未来真核微生物多样性研究具有指导意义。     

基于高通量测序方法分析荣成月湖潮间带趋磁细菌多样性

荣成月湖是一个典型天然潟湖,潮间带沉积物中存在多种形态趋磁细菌。通过Roche454高通量测序平台,对沉积物样品(B_S)和磁收样品(B_M)进行16SrRNA基因高通量测序,认识荣成潮间带沉积物的细菌群落结构,并了解趋磁细菌多样性及系统进化地位。研究结果表明沉积物样品中主要的细菌类群为δ-变形菌纲,占总细菌数的26.4%,其次是γ-变形菌纲和α-变形菌纲;而磁收样品中细菌多样性和种类明显降低,以α-变形菌纲占绝对优势,相对比例达72.6%。在磁收样品和沉积物样品分别发现了1 612条和186条reads与趋磁细菌相关,分别占细菌总数的5.76%和0.85%,磁收样品中趋磁细菌数是沉积物样品的6.8倍。对两个样品中获得的趋磁细菌序列进行系统进化分析,发现这些序列多数属于变形菌门的α-变形菌纲,以趋磁球菌占绝对优势,少数属于δ-变形菌纲,与多细胞趋磁原核生物亲缘关系最近。海洋趋磁螺菌属仅在B_M样品中检出,趋磁弧菌属在B_M样品优势度高于B_S样品,而多细胞趋磁原核生物和趋磁螺菌属在B_S样品中优势度更高。通过分析样品间的差异OTUs,认为荣成潮间带沉积物中可能存在大量未知的趋磁细菌新类群。研究结果为下一步培养和开发趋磁细菌这一功能菌群,发现趋磁细菌新类群及趋磁细菌生态功能提供了基础资料。     

致病性哈维氏弧菌:海洋寄生性纤毛虫的内共生细菌

哈维氏弧菌被观察到与海洋寄生性纤毛虫刺激隐核虫具有内共生现象,其作为一种致病性细菌,可导致感染刺激隐核虫的大黄鱼产生严重的继发性细菌感染。我们通过16s宏测序技术对刺激隐核虫的细菌群落进行鉴定,并通过标准的细菌培养方法分离鉴定出哈维氏弧菌。通过透射电镜和荧光原位杂交方法,在刺激隐核虫的细胞胞质中,均观察到内共生的哈维氏弧菌的存在;而在其细胞核中,则没有相关信号存在。哈维氏弧菌与刺激隐核虫的相关关系以及内共生的哈维氏弧菌对刺激隐核虫的影响作用,仍需要深入进行研究。     

珠江口沉积物中重金属和石油污染对微生物群落结构的影响

珠江口是我国重要的河口之一,为了解沉积物微生物在珠江口的分布规律及其影响因素,采用高通量测序技术对珠江口沉积物进行了微生物16S rRNA基因测序分析,并利用典范对应分析探究了沉积物环境因子对微生物群落结构的影响.结果表明,珠江口上游沉积物总汞、砷、铜、铅、镉、锌和总铬等7类重金属和石油类污染相对较高;沉积物微生物香农...     

海洋寡毛类纤毛虫的室内培养

海洋寡毛类纤毛虫包括无壳寡毛类纤毛虫和砂壳纤毛虫,是一类微小的单细胞原生动物（粒径大小在5-200μm）。它们是微型浮游动物和海洋微食物环的重要组成部分,在微食物环和经典食物链中起着重要的枢纽作用,即完成物质和能量由pico-和nano-级生产者的初级消费者和营养再生者向meso-级浮游动物和鱼类幼虫的传递。     

近海沉积物与水体中天然大分子聚合物降解菌的原位富集与多样性分析

本研究选取5种海洋动植物大分子高聚物或其天然组织,包括虾壳、鱼鳞、海带叶片、几丁质和壳聚糖,分别在海水表层和沉积物环境中进行富集,定期取样,通过高通量测序分析菌群多样性。结果发现,不同有机物原位富集的细菌多样性存在较大的差异,而且同种底物在海水表层与沉积物中的降解菌菌群差异较大。从物种多样性看,在海水表层环境中富集的鱼鳞样品种群最丰富,而沉积物环境中富集的海带叶片样品菌群多样性最低,除其优势菌群为热袍菌门外,其他所有富集物中优势菌均为变形菌门。其中脱硫杆菌科、黄杆菌科、脱硫弧菌科和弧菌科占有较大比例,脱硫杆菌科在所有样品中优势较大,黄杆菌科在海水表层环境样品中为优势菌群,弧菌科在沉积物样品几丁质和壳聚糖样品中占比较高。本研究通过对同种海洋环境中不同富集样品之间以及同种底物不同环境中富集菌群之间的比较,分析结果得到了原位条件下参与大分子聚合物降解的菌群种类,但有待于在更多不同的海域富集物中进行验证。     

南海沉积物细菌胞外蛋白酶在家族水平上的多样性

海洋产蛋白酶细菌及其分泌的胞外蛋白酶在降解有机氮以推动海洋氮循环进行方面发挥着重要作用,但目前对这二者多样性的认识非常有限。本研究自南海沉积物中筛选得到90株产蛋白酶细菌,并通过N-端氨基酸序列,分析了其胞外蛋白酶在家族水平上的多样性。16S rRNA基因序列分析的结果表明,筛选的产蛋白酶细菌均属于Gammaproteobacteria纲,且大多数属于Alteromonadales目和Vibrionales目的不同属。对其中14株菌株的14个胞外蛋白酶的N-端氨基酸序列分析表明,所有这些蛋白酶属于金属蛋白酶的M4家族或丝氨酸蛋白酶的S8家族。本研究提供了海洋沉积物产蛋白酶细菌在类群及其胞外蛋白酶在类型上的新细节,这将有助于全面了解微生物酶促降解海洋沉积物有机氮的过程和机理。     

基于高通量测序的象山港水域细菌多样性的研究

象山港位于浙江省宁波市东南部沿海,属于半封闭式海湾,是以海水养殖区和海洋牧场示范区为主的重要多功能水域,近年来生态环境问题日益突出。为研究象山港海域在早春低水温环境中细菌的多样性,通过高通量测序方法对3月份的象山港水域进行检测。沿象山港南部海湾随机选取6个取样点(G04,G06,G08,G09,G011,G012),共检出836属和2 166种细菌,隶属33个门、91纲、186目和352科。其中优势细菌类群主要包括变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和蓝细菌门(Cyanobacteria)。变形菌门在G04中占比最高(91.45%),拟杆菌门在G09中占比最高(18.05%);而放线菌门在G12中占比最高(7.95%)。在经度较高且离海岸较远的水域,细菌丰富度也越高;同时随着取样位点纬度的增加,γ-变形菌丰度逐步增高,其中在G04中最高(72.76%),在G12中最低(29.11%)。各取样点的细菌分离培养结果也表明弧菌属丰度较高,且主要集中在G04中。利用高通量测序方法揭示了象山港早春全水域的细菌结构组成框架图,可为象山港的水产养殖和可持续发展提供参考依据。