为分析猪胃不同解剖学部位微生物多样性和组成特征，本研究以成年“长×大”LY二元杂交母猪为研究对象，采集胃食管沟、胃底、胃体小弯、胃体大弯、胃窦中部、胃憩室、幽门圆枕和幽门8个部位黏膜样品，对各部位微生物16S rRNA V3-V4高变区进行高通量测序并进行分析。结果发现，猪胃8个部位微生物多样性存在差异。胃底和胃体大弯的微生物多样性和丰富度较高；而食管沟、胃体小弯、胃窦中部、胃憩室、幽门圆枕与幽门微生物多样性和丰富度较低。猪胃8个部位的黏膜微生物主要由厚壁菌门(Firmicutes)和变形杆菌门(Proteobacteria)组成。在食管沟和胃窦中部还发现，蓝藻菌门(Cyanobacteria)的相对含量也较高。而不同部位的优势菌属则存在较大差异。食管沟、胃底、胃体小弯和胃体大弯的优势菌为乳酸菌属(Lactobacillus)，胃窦中部的优势菌为代尔夫特菌属(Delftia)和金黄杆菌属(Chryseobacterium)，胃憩室和幽门的优势菌为拟杆菌属(Bacteroides)，幽门圆枕的优势菌为变形杆菌(Proteus)。进一步对各部位微生物的功能分析显示，胃内发挥代谢功能和细胞活动最活跃的区域位于食管沟和胃体小弯。上述研究结果为后续深入理解胃的生理结构和功能提供参考数据。

哺乳动物出生后的心脏功能与心肌细胞增殖和肥大密切相关，但涉及调控心肌细胞增殖和肥大的分子机制尚未完全阐明。为此，本研究对7日龄(P7)和3月龄(3m)的C57BL/6雌性小鼠心肌组织进行了表型测定和转录组测序分析，以探究小鼠心肌组织生长发育过程中心肌细胞的变化规律，并筛选影响心肌组织生长发育的关键候选基因。与7日龄相比，3月龄小鼠心脏重量和心肌细胞横截面积均显著增加(P<0.001)。通过转录组测序共鉴定到3,858个差异表达基因(differentially expressed genes，DEGs)，其中差异表达上调基因2,021个，差异表达下调基因1,837个。GO功能注释分析结果显示，差异表达基因显著富集于细胞周期、细胞分裂、心脏发育、细胞增殖等条目中。KEGG富集分析结果表明，差异表达基因显著富集于DNA复制、ECM-受体相互作用、细胞周期、代谢途径等信号通路。此外，通过定位筛选到Hey2、Foxm1、Igf1、Xirp2、Sfrp2、Egf、Fgfr2、Tbx20、Fgf1和Igf2等是与小鼠心肌组织生长发育相关的关键候选基因。qRT-PCR验证结果显示，与心肌组织生长发育相关的10个候选基因的表达趋势与RNA-seq结果相一致，说明测序结果的可靠性。本研究结果为进一步揭示小鼠心肌组织生长发育的分子机制提供了新的见解。

灰尘中的微生物信息与地理位置密切相关，能为侦查破案提供线索，在法庭科学领域具有重要应用价值。然而，利用宏基因组数据集中微生物群落特征推断地理位置的可行性尚未得到充分探索。本研究从中国北部、东部、西南部和西北部四个具有明显地理和气候差异的城市中采集了170份城市住宅小区的环境灰尘样本，并对所有样本进行宏基因组鸟枪测序，以揭示微生物组成的差异。共注释获得41,029个物种，其中细菌占93.39%，真核生物占6.37%，并发现少量的病毒(0.21%)和古菌(0.03%)。结果表明，四个城市之间的微生物群落组成存在显著差异，这些差异可以实现四个城市环境样本的有效区分(R²=0.870，P<0.001)。通过过滤所有样本中检出率低于10%的物种，进一步提高了城市间的区分效果(R²=0.948，P<0.001)，并筛选出127个具有城市代表性的差异物种。每个城市都拥有独特的微生物群落，包括特有物种和相对丰度较高的分类单元，这些特征共同构成了城市特有的微生物图谱。所有样本按7∶3的比例随机分为训练集和测试集。通过SourceTracker、FEAST、LightGBM、随机森林(random forest)和支持向量机(support vector machine, SVM)五种机器学习模型对51个随机测试集来模拟预测未知来源的环境样本地理分区，平均准确率分别达到了88.89%、92.16%、98.04%、99.35%、69.28%。这些结果构成了中国四个城市的微生物遗传图谱，突出了不同城市微生物分类特征的显著差异，并为城市尺度的灰尘样本溯源提供了一种方法。

鱼类的性腺分化与配子发生受到多种因子的调控。蛋白磷酸酶(protein phosphatase，PP)具有催化生物体中蛋白去磷酸化的功能。蛋白磷酸酶6 (protein phosphatase type 6，PP6)作为蛋白磷酸酶家族的一员，在性腺发育及配子发生过程中发挥重要功能。ppp6r3编码蛋白磷酸酶6调节亚基3，其在性腺分化和配子发生方面的作用还不清楚。本研究通过CRISPR/Cas9技术构建了两个斑马鱼ppp6r3突变品系，发现ppp6r3缺失后导致斑马鱼仅发育为雄鱼，且该突变体不能使野生型卵子受精。进一步研究发现，ppp6r3突变体精巢中精母细胞向成熟精子转换失败，精子发生受阻。综上所述，本研究构建了ppp6r3突变的斑马鱼模型，表现出性腺分化和配子发生的缺陷，为后续研究Ppp6r3调控生殖细胞增殖、分化及性别决定的机制提供了模型和参考。

抵抗失巢凋亡(anoikis)进而促进癌细胞存活是许多癌症发生、发展的关键特征。肝细胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)是一种复发率高、转移性强的恶性肿瘤，但其失巢凋亡相关研究仍然较少。因此，基于失巢凋亡相关基因(anoikis-related gene，ARG)预测HCC的预后及免疫微环境变化，可为基于失巢凋亡的治疗策略提供新的理论依据。本文基于癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas，TCGA)HCC转录组数据，鉴定出74个在肝癌中显著差异表达的ARG。通过LASSO-Cox回归模型建立了包含其中9个特征基因的HCC预后风险评分模型。多因素Cox比例风险回归分析表明，该模型能准确预测患者总体生存率，是HCC新的独立预后指标。基于ARG建立的不同风险组在通路活性、免疫细胞浸润和HCC患者生存状态等多方面存在显著差异。与低风险组相比，高风险组中细胞增殖相关通路显著活化，免疫抑制性细胞的浸润比例显著增加，且与肝癌患者对PD-L1单抗治疗耐药相关。上述结果表明，本研究建立的ARG风险评分模型作为一种新的指标可以预测HCC患者的预后，并初步揭示了ARG在肝癌进展中的重要作用。

秀丽线虫(C. elegans)是生物学研究的重要模式生物之一，在自然环境中选择细菌食物来源时表现出明显的偏好，然而食物选择这一与进化优势息息相关的生理现象背后的机制并不完全清楚。乙酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaceticus，Ac)是一种广泛分布于潮湿环境中的革兰氏阴性杆菌。本研究通过比较秀丽线虫在两种细菌食源下的食物偏好性、咽泵频率、体脂含量、寿命长短以及基因表达差异，揭示了秀丽线虫摄食Ac引起脂质代谢变化以及摄食偏好行为，并利用转录组学方法分析了秀丽线虫摄食大肠杆菌OP50和Ac后的基因表达差异，为理解秀丽线虫与微生物互作机制提供了新的视角。

水稻的单株产量主要由分蘖数、穗粒数和粒重等三要素决定，并且这3个因素相互联系、相互制约和相互补偿，尤其是穗数和每穗粒数有较大的负相关，只有在各因素协调发展的情况下，才能获得高产。由于调控途径和通路之间的复杂性，水稻穗发育的调控机制仍未得到全面解释，需要进一步研究。本研究对东北优异粳稻品种空育131的EMS诱变体库进行筛选，鉴定出2个株高和每穗粒数均显著增加、分蘖减少的突变体，将其命名为hry1-1 (height, reduced tiller, yield 1-1)和hry1-2。与野生型相比，hry1-1和hry1-2突变体的株高、单株产量、穗长、每穗粒数、粒长、粒宽和粒厚等性状均显著增加，而分蘖数显著下降。遗传分析结果显示，hry1-1和hry1-2为等位变异突变体，其表型是由单个核基因隐性突变造成的。基于重测序的MutMap分析和图位克隆，本研究将HRY1基因定位在水稻第1号染色体上M33~M28标记之间576 kb物理区间内。细胞学分析结果表明，hry1突变体幼穗分化过程中具有更高的细胞分裂频次。此外，hry1突变体中细胞周期蛋白相关基因CycAs、CycBs、CycDs和CDKs等表达量显著高于野生型，表明HRY1可能通过调控细胞分裂影响水稻的穗发育和产量。综上所述，HRY1基因在水稻穗分化和发育调控过程中具有的重要作用，将为水稻高产稳产的分子设计育种提供新基因和思路。

炭疽芽孢杆菌(Bacillus anthracis)是引发烈性传染病炭疽的病原体，也是一种典型生物战剂，主要感染牛、羊等牲畜以及人类，对畜牧业造成严重经济损失，威胁人类社会安全。深入了解该物种遗传多样性和进化推动力，是研究致病机制、开展炭疽疫情监测与防控的必要基础。但是，目前该领域研究不足，尤其缺乏基于多种类型变异的群体基因组水平研究。本文对公开发表的1,628株炭疽芽孢杆菌基因组序列进行收集和质控，在1,347株高质量序列中鉴定了SNP、Indel、大片段获得缺失、拷贝数变异以及基因组重排等多类型变异，共发现26,635个SNP位点、9,997个Indel位点、21个大片段获得缺失事件、25个拷贝数变异以及5个倒位。系统发育重建表明，该物种可分为6个主要种群及17个亚群。综合种群多样性和地理分布特征发现，美国菌株遗传多样性最高，而非洲菌株则呈现明显的地理聚集性特征。此外，通过选择压力信号分析，发现了4个与耐药和芽孢形成相关的基因(rpoB、fusA、spo0F、GBAA_RS11385)存在强选择压力。本研究重建了全球炭疽芽孢杆菌的种群结构，并揭示了该物种进化过程中关键的变异位点，为炭疽芽孢杆菌识别、溯源和致病机制研究提供了靶标，同时可为炭疽疫情的预防和控制提供科学支撑。

由于人类父系社会的普遍性、严格遵守父系遗传规律以及较快的突变速率(约70年一个新分支)，人类Y染色体非重组区(non-recombining region, NRY)能快速积累地区特异、族群特异、家族特异和家支特异的父系支系，使Y染色体成为研究人类群体演化历史的强有力工具之一。不过，早期研究通常仅包含有限的SNP位点，不同文章的分类系统各有差别，对人群演化过程的分辨率不足。2015年以来，随着基因组全序列数据的快速积累，目前人类Y染色体谱系树的分辨率在人群层面已接近极限。本文分析了近30年来人类Y染色体的相关研究，基于目前极细分数据，识别出与欧亚大陆东部16个人群集团起源演化过程直接相关的50种主要父系类型或奠基者父系类型，进而构建了一个兼容近30年来多样的传统分类系统和当前最精细谱系的30−100分类体系。此体系兼顾欧亚大陆东部人群万年尺度的宏观遗传结构和与现代族群数千年历史直接相关的特异支系，为未来开展更精确的古今人群演化过程研究打下基础。

籽粒大小是水稻产量的关键决定因素之一，挖掘调控水稻籽粒大小的基因并解析其分子机制，对水稻精准育种具有重要意义。本研究通过EMS诱变粳稻品种ZH11，获得一个籽粒变窄变长的突变体nlg1(narrow and long grain 1)。扫描电镜观察发现nlg1成熟颖壳外表皮纵向细胞数目增加，横向细胞数目减少且细胞宽度变窄，表明NLG1基因可能通过调控颖壳细胞的增殖和扩展影响籽粒大小。结合基因组重测序和MutMap分析，将候选基因定位为LOC_Os09g27590(即已报道的GS9)，该基因编码一个结构域功能未知的蛋白。在nlg1突变体中，GS9基因第一个外显子插入一个碱基C，导致移码突变和蛋白翻译提前终止。遗传互补实验证实NLG1基因能够恢复nlg1突变体的表型。因此，本研究鉴定了一个新的GS9等位突变，为深入解析GS9调控籽粒大小的分子机制提供了新线索，同时为水稻分子设计育种提供了重要的基因资源和理论依据。

炎症反应参与多种肿瘤的发生与发展，影响肿瘤微环境，不仅促进肿瘤细胞的侵袭和迁移，同时也降低肿瘤治疗的敏感性。炎症被认为是子宫内膜癌(endometrial cancer，EC)发生发展的重要危险因素，但其影响EC发生发展的潜在机制尚不明确。本研究从癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas，TCGA)数据库中获取EC患者RNA表达谱以及相关临床信息，利用生存分析及最小绝对值收缩和选择算子算法(least absolute shrinkage and selection operator，LASSO)筛选出关键炎症相关基因(inflammation-related genes，IRG)，构建了包含9条非零系数IRG的预后风险评分模型及列线图预测模型。生存分析显示，低风险组患者生存率更高，预后更佳。通过测试集和校正曲线验证两个模型均具有良好的预测性能。然后，从基因表达综合数据库(Gene Expression Omnibus，GEO)中获取EC相关数据集，作为外部验证进一步确认模型的可靠性。接着，通过免疫浸润分析发现高低风险组在9种免疫细胞间具有显著差异，多种免疫细胞与肿瘤的进展及预后相关。同时药物敏感性分析发现1种EC代表性药物他莫昔芬与上述IRG之一存在显著相关关系。综上所述，本研究成功构建了EC风险评分模型和列线图预测模型，有望能更好地预测EC患者总生存期并提供新的治疗靶点。

义乌小鲵(Hynobius yiwuensis)是中国特有的易危小鲵科动物，仅分布于浙江省的部分丘陵山地。本研究采用体式显微镜观察了义乌小鲵断肢再生的过程，并利用转录组测序技术，分析再生过程差异表达基因。结果表明：义乌小鲵肢体具有较强的再生能力，再生过程可分为创伤愈合、组织溶解与去分化、再生芽基形成、形态发生及再分化4个阶段。转录组测序分析表明，肢体再生过程中存在大量差异表达的基因，且其表达模式随肢体切除后的时间推移发生动态变化。通过筛选肢体再生过程中的差异表达基因，发现IL10参与细胞免疫及炎症反应，TGFβ3促进早期肌肉组织再生，而MMPs家族相关基因在组织重塑过程中发挥重要作用。对10个差异基因进行qRT-PCR验证，结果证明转录组测序结果可靠。本研究初步推测义乌小鲵可能通过Wnt/β-catenin、TGFβ、BMP等信号通路调控肢体再生过程，并促进无瘢痕组织修复。

发生在DNA序列水平或表观遗传水平的可逆遗传突变可以调控不稳定遗传的表型，其可逆性使得生物体能更好更快地适应外界多变的环境，但也正是因为其遗传的不稳定性，在传统研究(尤其是针对耐药性调控的研究)中往往被忽略。本研究利用雷帕霉素(+咖啡因)对野生型裂殖酵母菌株进行了耐药突变株的分离，共得到173株耐药突变株，经传代培养和子代耐药性试验，发现14株耐药株存在遗传不稳定现象。进一步研究表明，其中部分菌株的不稳定遗传耐药性受到ssp1位点可逆的DNA序列改变调控。本研究对雷帕霉素作为临床抗肿瘤药物治疗过程中易产生不稳定耐药性的分子机制提供了新的思路和相关的科学依据，并为解决其耐药性问题提供了可能的新作用靶点。

原始造血是生物体内至关重要的发育过程，其产生的血液细胞不仅在早期胚胎时期负责氧气和营养物质的运输，同时也为免疫系统发育奠定了基础。在原始造血过程中，造血相关转录因子及其辅因子相互作用形成复杂的调控网络，共同调控原始造血的发生与成熟。其中，bHLH转录因子家族中的SCL和LYL1在胚胎造血中起着核心作用。SCL参与原始造血的启动，而LYL1则被认为是SCL的旁系同源，能够在成年后SCL缺失时弥补其对造血的影响。然而，目前LYL1在原始造血中的具体作用尚不明确。本研究通过分析斑马鱼血液细胞单细胞RNA测序(scRNA-seq)数据，发现CABZ01066694.1在造血干/祖细胞中高表达。序列比对显示，CABZ01066694.1是lyl1基因的一种短型转录本。本研究通过 5′端快速扩增的cDNA末端测序(5′RACE)验证了斑马鱼和人类的lyl1基因均存在长型转录本(lyl1f)和短型转录本(lyl1s)。进一步通过分析公共数据库中的scRNA-seq和RNA-seq数据，发现在斑马鱼原始造血细胞中，lyl1主要转录lyl1s。最后，本研究通过Morpholino技术分别敲低lyl1f和lyl1s，发现lyl1s的敲低显著抑制了原始髓系祖细胞和原始粒系细胞的产生，而lyl1f的敲低则促进了原始巨噬细胞的生成。综上所述，本研究揭示了斑马鱼源lyl1和人源LYL1均存在长、短型转录本，并且这两种转录本在调控原始髓系的发生过程中具有不同作用，为理解原始造血的分子调控提供了新的线索。

PANoptosis是一种新的促炎程序性细胞死亡的方式，参与多种癌症的发生发展过程，但其在肝癌发生发展过程中的机制尚未被阐明。近年来的研究表明，长链非编码RNA (long non-coding RNAs，lncRNAs)在多种癌症的发生发展中起到了关键作用。本研究分别从癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas，TCGA)数据库和基因表达综合数据库(Gene Expression Omnibus，GEO)数据中检索了肝癌数据集。结合肝癌数据集和前人的研究基础，通过相关性分析得到了PANoptosis相关lncRNAs。一致性聚类分析发现，肝细胞癌患者可以分为两种不同的亚型，即Cluster 1亚型和Cluster 2亚型。与Cluster 2亚型相比，Cluster 1亚型具有更好的预后和更高水平的免疫浸润。然后，对PANoptosis相关lncRNAs进行了Lasso-Cox降维分析，构建了风险评估模型用于预测肝细胞癌患者预后。Kaplan-Meier分析显示，低风险组患者生存率较高，受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve，ROC)和校准曲线证实了模型具有良好的预测能力。这些发现有助于人们更加深入地理解PANoptosis相关lncRNAs在肝细胞癌发生发展中起到的关键作用，为后续的肝细胞癌治疗提供潜在的生物标志物和治疗靶点。

N⁶-甲基腺嘌呤(N⁶-methyladenosine，m⁶A)是mRNA中含量最丰富的化学修饰之一，在动植物发育和各种生理病理过程中发挥关键性的作用。先前的研究已经发现了m⁶A甲基转移酶复合体、去甲基化酶以及m⁶A结合蛋白，但作为一条相对较新的RNA修饰通路，可能还存在新的m⁶A修饰因子。为了探究m⁶A修饰对组织和器官的影响，本研究在果蝇(Drosophila melanogaster)眼成虫盘中过表达m⁶A结合蛋白基因Ythdc1。结果显示，过表达Ythdc1导致雄性异位表达Sxl蛋白，雌雄均出现粗糙眼表型，同时也激活了JNK和细胞凋亡通路。为了利用粗糙眼表型进行m⁶A修饰因子的筛选，本研究进一步构建了过表达Ythdc1的稳定果蝇品系。通过对1,500多个果蝇RNAi品系的筛选，成功鉴定到多个可能参与m⁶A修饰的抑制子和增强子。这些基因目前在m⁶A中的研究较少，因此进一步对它们进行了验证和初步的机制探索。总之，本研究发现了m⁶A修饰通路的多个潜在因子，丰富了对m⁶A修饰通路调控网络的认知，为探索m⁶A修饰通路新的调控机制提供了思路和方向。

为了探究浙江传统发酵玫瑰米醋异常发酵的原因，本研究采用Illumina Novaseq高通量测序平台测定分析了其中宏噬菌体组的种群组成、结构及相关功能注释，以期从噬菌体组学角度解析异常发酵机理。实验结果表明，异常发酵醋醪中的优势病毒科与正常发酵醋醪中的明显不同。种群网络分析和主成分分析表明，两种发酵醋醪中的噬菌体种群组成和结构有明显的差异，只有3.29%的病毒簇(viral clusters，VCs)同时存在来自两种发酵醋醪的病毒分类操作单元(viral operational taxonomic units，vOTU)；且异常发酵噬菌体组的种群异质性更高，存在属水平上高度优势的噬菌体种群。较低的溶原噬菌体的占比让异常发酵醋醪噬菌体组更倾向于裂解宿主，同时异常发酵醋醪噬菌体组携带更多的细菌细胞壁水解酶也印证了这点。更重要的是，宿主-噬菌体关联性分析表明异常发酵醋醪中预测宿主细菌的群落组成与正常发酵醋醪的差异显著。综上所述，噬菌体组异常结构与功能是导致传统玫瑰醋发酵失败的主要原因之一，噬菌体组学研究为解析传统发酵食品的异常发酵原因及调控改造微生物群落提供了新途径。

培育多年生水稻新品种，实现“一种(年)多收”的节本增效种植模式是保障国家粮食安全最经济实惠的策略之一。本文对多年生水稻进行了分子图谱构建与分析，以期阐明多年生水稻微卫星位点的遗传规律。以2份多年生水稻构建2个半同胞(“黄糯2号/协青早B”和“长白7号/协青早B”) F₂群体为研究材料，绘制了两张分子图谱，分别包含108个和109个SSR标记，覆盖基因组全长2,036.10 cM和1,878.23 cM，标记间平均图距分别为18.85 cM和17.23 cM。卡方测验发现(P<0.05)，两群体基因型χ²值分别为134.85和291.02，极显著偏向父本“协青早B”。两图谱各连锁群基因型χ²值介于2.23~175.67和4.53~191.52，其中“黄糯2号”图谱第1、2、3、4、6、8、9、10和12连锁群基因型偏离孟德尔比，“长白7号”图谱第1、2、3、5、6、7、9、11和12连锁群基因型偏离孟德尔分离比。“黄糯2号”群体有38个单株基因型显著或极显著偏离孟德尔分离比，“长白7号”群体有47个单株基因型显著或极显著偏离孟德尔分离比。“黄糯2号”图谱有32个标记显著或极显著偏离孟德尔分离比，成簇分布在第3、4和6连锁群；“长白7号”有44个标记偏离孟德尔分离，成簇分布在第3、5、6、7、9和12连锁群。本研究为多年生水稻有利基因挖掘与种质资源创新利用奠定了基础。

新发突变(de novo mutation, DNM)是导致散发耳聋的重要遗传因素，也是复杂耳聋综合征发病的重要致病原因。为了分析散发耳聋DNM遗传学特征及其致病因素，本文以2015年10月~2023年10月纳入“中国聋病基因组计划”的410个散发耳聋核心家系为对象，对收集到的先证者及其父母的临床信息进行了回顾性分析，同时通过靶向捕获高通量测序、线粒体基因组及全基因组拷贝数变异检测，进行了“父+母+先证者”核心家系遗传学比对分析，应用同源等位基因检测方法来计算DNM先证者核心家系成员之间关系系数。结果发现，这些散发耳聋核心家系中有7.3%(30例)先证者携带17种常染色体显性基因新发SNV、Indel和1种新发拷贝数变异，涵盖所有DNM类型，其中WFS1c.2051C>T、ATP1A3 c.2452G>A、ACTG1 c.94C>T是散发耳聋中常见DNM，基因型C>T变异占比最高(34.6%)；临床特征分析也显示有56.7%(17/30)先证者为非综合征性耳聋，但其中有半数以上(52.9%，9/17)携带明确与“综合征性耳聋”相关的致病基因型，可能存在暂时性“拟”非综合征性耳聋表型特征。本组30例先证者父母的平均生育年龄分别为29.4岁和28.3岁，其中父亲或母亲生育年龄≥35岁的各占13.3%；同时在遗传咨询的先证者家庭结构中，63.3%为独生子女家庭且有明确再生育意愿，16.7%先证者父母为孕育“二孩”产前遗传咨询。遗传咨询时，需要以“父+母+先证者”核心家系为单位进行检测，以便分析DNM在聋病发生中的遗传贡献度；由于DNM发生与父母生育年龄的增加存在一定相关性，因此对于已生育DNM散发耳聋患者家庭，还需要采集听力健康父母的生育年龄及孕产史等临床信息，当这些家庭再生育时建议受孕后进行已明确DNM致病变异的产前诊断并重视妊娠结局。

卵泡发育是哺乳动物生殖过程中至关重要的环节。线粒体融合蛋白2 (mitofusin 2，Mfn2)是一种参与调节线粒体融合的GTP酶，是维持线粒体网络完整性和功能的关键因素，其在卵泡发育过程中调控线粒体功能与内质网应激的具体作用尚不明确。基于此，本研究探讨了Mfn2在成年绵羊卵泡发育过程中的作用。通过收集大、中、小卵泡并分离大卵泡的颗粒细胞(granulosa cells，GCs)，利用qRT-PCR和Western blot检测Mfn2在不同卵泡中的表达水平，并通过免疫荧光技术确定Mfn2在卵泡中的定位。同时，检测了线粒体自噬相关蛋白Pink1、内质网应激蛋白(Grp78、Perk、Chop)和凋亡相关蛋白(Bcl2和BAX)的表达。进一步通过在GCs中转染siRNAs敲降Mfn2，评估细胞内Ca²⁺积累及线粒体膜电位的变化，并检测上述蛋白的表达水平。结果表明，Mfn2在大卵泡中的表达显著高于小卵泡，且主要表达于GCs。与小卵泡相比，大卵泡中Pink1、Grp78、Perk、Chop和BAX的表达显著降低，而Bcl2的表达显著增加(P<0.01)。Mfn2敲降后，细胞内Ca²⁺水平及线粒体膜电位显著降低，Pink1、Grp78、Perk、Chop和BAX的表达显著升高，而Bcl2的表达显著降低(P<0.01)。Mfn2可能通过调控线粒体功能及内质网应激，影响绵羊卵泡发育过程中的细胞凋亡。

为揭示不同种和不同宿主来源的巴尔通体(Bartonella spp.)转录水平差异及其对进化关系的影响，本研究以来自4种巴尔通体种(汉赛巴尔通体、科勒巴尔通体、克氏巴尔通体和五日热巴尔通体)和3种宿主(家猫、猕猴和人)的共27株巴尔通体菌株为研究对象，利用Illumina高通量测序技术进行转录组测序，分析不同种和不同宿主来源菌株间的基因表达差异，并比较转录组与基因组水平的系统发育分析结果的异同。结果表明，不同种和不同宿主来源的巴尔通体菌株间的基因转录水平存在明显差异，并筛选到12个可能与宿主特异性识别相关的基因(virB10、bepC和virB4等)；此外，转录组核心基因(core genes)的核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNPs)位点序列的系统发育树显示菌株呈明显的物种聚集性。通过进一步分析发现，宿主因素对巴尔通体遗传分化具有一定的作用，而地理因素对巴尔通体遗传分化的作用相对较小，与基因组核心基因SNPs位点序列的系统发育分析结果一致。本研究通过差异转录组分析揭示了巴尔通体物种间的遗传分化和系统发育关系，发现不同种和不同宿主来源的菌株间存在规律性差异。这些差异与传统基因组分析结果一致，表明转录组数据可有效用于物种间的遗传分化研究。

细菌与其病毒(噬菌体)的长期共同演化推动了抗噬菌体防御系统的多样化发展。弧菌属细菌作为海洋生态系统的重要成员，具有庞大且复杂的基因组。为揭示弧菌属成员基因组中抗噬菌体防御系统的构成及分布特征，本研究从GTDB、NCBI数据库中收集了242个弧菌属代表性基因组，利用Defense Finder等生物信息学工具对其编码的抗噬菌体防御系统进行分析，共鉴定出108种不同的抗噬菌体防御系统，包括GAPS系统、dGTPase系统、RM系统等。不同弧菌菌株的防御能力存在显著差异：5个菌株编码超过20种防御系统，显示出较高的防御潜力；超过30个菌株仅编码5种或更少的防御系统；特别是在‘Vibrio katoptron’中未发现任何已知的防御系统。不同弧菌分支的防御系统多样性也存在差异，其中Cholerae分支的防御系统多样性(防御熵)最高。此外，对这些防御系统的组成、结构及功能机制进行了深入分析。弧菌属细菌拥有复杂多样的抗噬菌体防御系统，但许多系统的具体功能尚未明确。由于弧菌基因组的复杂性，未来仍有许多潜在的防御系统有待发现。本研究系统揭示了弧菌属防御系统的基因组结构特征，为深入探索弧菌与噬菌体的相互作用及其演化动态提供了重要的理论依据。

胃癌(gastric cancer，GC)在全球范围内的发病率和死亡率均居高位。双微体(double minutes，DMs)是一种染色体外的环状染色体，常携带有癌基因或耐药基因，其与肿瘤发生及耐药性密切相关。为深入探索双微体在胃癌发展中的作用及调控机制，本研究利用生物信息学方法通过分析CCLE细胞系数据库和TCGA实体瘤数据库中的基因组拷贝数变异数据，总结含双微体肿瘤样本的基因组特征，依此特征对胃癌样本进行分类。接着使用FANTOM5数据库、R包“GenomicRanges”、Bedtools工具以及MEME SUITE分析胃癌双微体上增强子及其调控的靶基因的功能。然后利用CIBERSORT包和GDSC药物数据库对TCGA中含和不含的胃癌样本进行免疫细胞浸润分析和耐药分析。研究显示，胃癌中的双微体基因组特征包括一类拷贝数超过10且长度≥50 kb的基因组片段。双微体增强子的调控作用影响了耐药性和肿瘤免疫，其中增强子-转录因子-靶基因的调控回路扰动也与肿瘤免疫相关。进一步分析发现，双微体增强子调控的靶基因不仅导致了免疫相关基因表达的改变，还使得胃癌样本对常见化疗药物展现出更强的不敏感性，并且耐药相关靶基因在含双微体的胃癌样本中高表达并与不良预后密切相关。综上所述，该项研究为含有双微体的胃癌个体治疗提供了新的见解。

种子寿命是种子在贮藏期间维持生活力的一段时间，是衡量种子质量的重要指标，其寿命的改变直接影响种子在田间的出苗率、幼苗形态建成以及储藏时间。因此，挖掘种子寿命基因对培育耐储藏和长寿命种子具有重要的价值。本研究通过对不同水稻品系的种子进行人工加速老化处理，发现NJ9108种子是一种耐老化的水稻品系。利用转录组技术，对其未老化和老化后所注释的基因进行mfuzz模糊聚类，可分为6个亚类，共有8,384个基因被老化诱导上调/下调表达；对这些差异表达基因进行GO和KEGG富集分析显示，在生物学过程(biological processes，BP)、细胞组分(cellular components，CC)和分子功能(molecular functions，MF)中的差异显著基因有42个被富集到苯丙烷类生物合成、31个被富集到糖信号以及42个被富集到植物激素信号转导等通路中，它们作为最主要的通路参与NJ9108的耐老化过程。qRT-PCR结果显示，与ZH11相比，NJ9108种子经老化处理后，苯丙烷类生物合成通路中的4-香豆酸辅酶A连接酶5(4CL5)、肉桂醇脱氢酶5(CAD5)以及过氧化物酶体3和86(PRX3和PRX86)等基因显著上调表达；糖信号通路中的β-葡萄糖苷酶18和22(BGLU18和BGLU22)及海藻糖-6-磷酸磷酸酶3(TPP3)基因同样显著上调表达；植物激素信号转导通路中的细胞分裂素响应12(RR12)和响应脱落酸(ABA)诱导的蛋白激酶5(SAPK5)基因老化后显著上调表达，而生长素响应基因12和20(IAA12和IAA20)显著下调表达，以上基因的表达趋势均与转录组数据结果一致，暗示它们可能是调控水稻种子寿命的关键基因，其中BGLU18、BGLU22、OsRR12和TPP3作为最新鉴定的种子寿命基因后续可重点进行研究。本研究结果为解析水稻种子寿命调控网络和培育耐老化的水稻品系提供了一定的理论基础。

蛋壳颜色变异是影响蛋品销售的一个重要因素。本研究以蛋壳色素原卟啉转运基因ABCG2为对象，旨在筛选出与鸡褐壳颜色变异关联的功能突变。选取381只31周龄的略阳乌鸡，每只母鸡收集3枚蛋，用L*a*b色度空间量化蛋壳颜色。用MassARRAY质谱法检测g.18378442T>C (错义突变C21R)、g.18383682A>G和g.18391548A>T的基因型，用单因素方差分析检验基因型与色度指标的关联性。在UCSC数据库调取52种鸟类物种的同源基因组序列，经序列比对，分析C21R位点的保守性。用MODELLER程序执行同源建模，分别构建C²¹和R²¹的蛋白3D结构，研究C21R对ABCG2蛋白结构的影响。结果表明，g.18378442T>C的CC基因型L值(75.3±4.0)显著低于CT (76.6±4.3)和TT (78.0±4.4)，b值(16.2±3.5)显著高于CT (15.7±3.6)和TT型(14.7±3.2)。g.18383682A>G仅与L值显著关联。g.18391548A>T与3个色度指标的关联性均不显著。C²¹在45种鸟类物种中均完全保守，R²¹仅在两个鹦形目物种中出现。结构比对结果显示，C21R将引起468个结构改变，涉及氢键(49.6%)、溶剂可及性(38.8%)、正φ转角(8.1%)和二级结构(3.5%)变化。综上所述，C21R是一个与鸡褐壳颜色变异显著关联、对ABCG2结构有潜在影响的突变；其中，CC基因型与深褐壳关联，TT与浅褐壳关联。

裕固族是甘肃省特有少数民族，具有人口少、多语并用和复杂族源等特征，是河西走廊人群的典型代表。关于裕固族的起源、迁徙及形成过程，学界尚存在许多有争议的内容。本研究将从分子人类学的视角，以裕固族的父系遗传特征为依据，结合民族学、历史学和语言学等学科相关内容，进一步研究裕固族的形成过程。本研究使用含35个Y-STR的高分辨率试剂盒对237例甘肃裕固族男性样本进行了检测，并使用Y-STR分析推定了Y-SNP单倍群。本文整合已发布文献中多个群体的父系遗传数据，组成16 Y-STR数据集、25 Y-STR数据集和单倍群频率数据集，使用Network网络图、主成分分析、多维尺度分析、系统发育树和遗传距离等分析方法系统地分析了裕固族人群的父系遗传特征及其与周边人群的遗传关系。结果显示，裕固族的父系遗传组成表现出东西欧亚人群混合的特征，西欧亚谱系占13%；其与地理位置相近的汉族、藏族和蒙古族等人群表现出更近的遗传关系，而与维吾尔族等突厥语人群间的遗传距离较大；裕固族的遗传结构是演化过程中多族系融合的结果，与突厥语人群共享的Q1b1a3-L330和R1a1a-M17、与蒙古语人群共享的C2a1a1-F1756、C2a1a3-M504、C2a1a3a-F3796、C2a1a2-M48和C2b1a1a1a-M407、与藏族人群共享的D1a1a-M15和D1a1b1-P47，以及与汉族人群共享的多个支系是裕固族主要的父系类型。本文以更清晰的图景支持历史学、民族学和语言学所记述的裕固族形成过程及群体特征，为未来更细化的群体遗传学和法医遗传学研究打下基础。

溶质载体家族25成员21 (solute carrier 25 member 21, SLC25A21)是氧代二羧酸盐载体，其主要功能是通过反向交换机制将胞浆内的2-氧代己二酸转运至线粒体。前期研究发现，在过表达SLC25A21的3T3-L1细胞中葡萄糖消耗能力显著增加。为进一步挖掘SLC25A21下游关键代谢基因，本研究在3T3-L1细胞中上调SLC25A21表达，利用高通量测序结合生物信息学分析获得差异表达基因，并通过实时荧光定量聚合酶链式反应(quantitative real-time polymerase chain reaction，qRT-PCR)验证关键基因表达。结果显示：(1)过表达SLC25A21的脂肪细胞中有26个上调基因，66个下调基因；(2)基因本体论(gene ontology, GO)分析表明，差异表达基因的生物学功能主要涉及脂质合成和代谢过程；京都基因和基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes，KEGG)和基因集富集分析(gene set enrichment analysis, GSEA)表明，差异表达基因主要富集在鞘脂代谢、胰岛素和胰高血糖素样肽1分泌和合成等信号通路；(3) CytoHubba筛选出GRB2、SOS1、SHC1、CBL、HRAS、SOS2、EGFR、MET、PLCG2和KRAS等10个评分最高的关键基因，主要参与了细胞的糖、脂代谢过程；(4)在脂肪细胞中过表达SLC25A21，qRT-PCR验证结果表明除KRAS表达无明显变化外，其余基因的mRNA表达水平均出现相应的增高。本研究结果将为今后深入研究SLC25A21在糖、脂代谢过程中的作用及机制提供理论依据。

有效传递工程化改造的蛋白进入线粒体对开发高效的线粒体DNA编辑工具、实现线粒体疾病精准治疗具有重要意义。本研究选取eGFP和Cas9基因，在其上游或/和下游引入不同的线粒体定位信号(mitochondrial localization signal，MLS)序列，分别构建了相应的工程化蛋白表达载体。将不同表达载体转染HEK293T细胞后，利用荧光共定位实验和免疫印迹实验分析不同工程化蛋白的线粒体靶向性呈递效果。结果显示，相比单端添加MLS的eGFP和Cas9蛋白，双端MLS改造均显著提高了工程化蛋白的线粒体靶向性呈递效率。推测双MLS策略可增强工程化蛋白的线粒体靶向性，为以后开发高效的线粒体DNA编辑工具奠定了理论基础。

先天免疫反应在维持机体稳态中扮演关键角色，其启动与先天免疫细胞表面的模式识别受体或损伤相关分子密切相关。CD209作为巨噬细胞或树突状细胞表面的模式识别受体，在免疫功能中具有重要作用。然而，目前尚不清楚CD209在体内对先天免疫细胞如巨噬细胞、中性粒细胞的影响。本研究通过多序列比对和系统进化树构建，发现斑马鱼(Danio rerio)中存在3个与人CD209同源的基因，分别是cd209(Ensembl ID：ENSDARG00000029461)、zgc:174904(Ensembl ID：ENSDARG00000059049)和si:dkey-187i8.2(Ensembl ID：ENSDARG00000096624)。与Ensembl数据库中的cd209和si:dkey-187i8.2基因相比，zgc:174904在序列上与人CD209更为相似。通过整体原位杂交和荧光共定位实验，本研究发现zgc:174904主要在巨噬细胞表达。进一步通过morpholino敲低实验，结果显示，敲低zgc:174904会导致M1型巨噬细胞相关基因的上调以及成熟中性粒细胞数量的减少，表明zgc:174904在功能上与CD209更为相似。本研究结果不仅揭示了CD209在调控巨噬细胞功能和中性粒细胞发育中的潜在作用，还为先天免疫机制的研究提供了重要的线索。

GULP1是一种含磷酸化酪氨酸结合(phosphotyrosine-binding，PTB)结构域的吞噬衔接蛋白，已有的研究表明它可促进脂肪细胞3T3-L1的糖摄取。为进一步挖掘GULP1下游关键的代谢相关差异基因，本研究对过表达GULP1的脂肪细胞和骨骼肌细胞进行转录组分析，然后对表达异常基因进行生物信息学分析，并通过实时荧光定量PCR (real-time fluorescent quantitative PCR，qRT-PCR)与转录组测序进行相互验证。 结果表明：以P<0.05和|Log₂Foldchange|≥1为阈值筛选差异表达基因，发现与对照细胞相比，过表达GULP1的脂肪细胞中有278个上调基因和263个下调基因，与代谢相关的GO (Gene Ontology)条目包括胆固醇生物合成过程、胆固醇代谢过程、对脂多糖的反应、脂质代谢过程等，有52个代谢相关差异表达基因富集到10条KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)通路，其中脂质代谢被高度富集；过表达GULP1的骨骼肌细胞有280个上调基因和302个下调基因，与代谢相关的GO条目包括激素代谢过程、对脂多糖的反应、单碳代谢过程等，有86个代谢相关差异表达基因富集到10条KEGG通路，其中氨基酸代谢、脂质代谢、碳水化合物代谢被高度富集。GULP1的生物学功能涉及广泛，包括脂代谢、肿瘤等方面。本研究通过转录组学以及生物信息学分析，筛选出GULP1下游关键的代谢相关差异基因，获得了过表达GULP1后的代谢相关差异基因及信号通路，为今后GULP1下游靶基因的研究提供了重要的理论依据。

肿瘤微环境(tumor microenvironment，TME)中T细胞亚群的组成和肿瘤特异的T细胞互作促进了乳腺癌异质性的形成。此外，肿瘤的异常代谢通常与T细胞的抗肿瘤免疫功能失调关联密切，识别影响免疫细胞互作的关键代谢基因能够为乳腺癌治疗提供潜在靶点。本研究利用乳腺癌单细胞转录组数据，重点研究了乳腺癌发展过程中肿瘤特异性T细胞亚群及其互作子网，进一步评估肿瘤特异性激活的T细胞亚群的代谢通路活性。结果显示，肠促胰岛素的合成、分泌和失活的代谢通路以及果糖分解代谢通路显著影响了多个T细胞亚群的互作。整合肿瘤中T细胞显著上调以及影响互作的代谢通路，依此筛选出核心T细胞互作相关的异常代谢基因，并进一步构建乳腺癌风险评估模型。利用异常代谢显著相关预后基因表达谱与药物IC50值预测靶向药物，最终获得潜在靶向药物GSK-J4、PX-12等。本研究整合分析乳腺癌微环境中T细胞互作的重塑与代谢通路异常在癌症恶性进展中的作用，为新型乳腺癌抗癌疗法提供线索。