随着三代测序组装的高质量参考基因组的陆续发布,以及大规模重测序和群体遗传学分析的广泛进行,研究人员发现来自单一个体的参考基因组远不能涵盖整个物种的所有遗传序列,大量缺失序列导致群体遗传变异图谱不完整,而构建来自多个个体的泛基因组能很好地解决这一缺陷,其研究内容包括负责基本生物学功能及该物种主要表型特征的核心基因组以及与物种的遗传多样性和个体独特性相关的可变基因组。根据核心和可变基因组所占比例的不同,泛基因组存在开放型和闭合型两种类型。本文主要综述了细菌、真菌和动植物的泛基因组学研究进展,讨论了其在各生物类群中的特征,其中哺乳动物泛基因组是相对闭合的,而目前已知的微生物、被子植物和部分低等动物的泛基因组倾向于开放,通过泛基因组的构建可以完善现有参考基因组并获取整个物种的完整变异信息,将有助于深入研究遗传多样性和表型变异产生的分子机制。

孤独症谱系障碍(autism spectrum disorder, ASD)是一种遗传相关的神经系统发育性疾病,患者主要呈现社交缺陷、沟通障碍、重复刻板行为和学习记忆障碍等核心症状。小鼠模型是探究孤独症谱系障碍的致病机理和寻找潜在治疗方法的重要工具,而小鼠行为学的观测和分析可以帮助人们更好地了解不同遗传操作对相应孤独症表型的影响,从而阐释疾病机理。本文列举了针对孤独症患者核心缺陷的相关小鼠行为学分析方法,包括检测社交缺陷的三厢社交实验、居住者-入侵者实验、筑巢实验和超声波检测;检测重复刻板行为的Y迷宫自主选择实验、捋毛实验、刻板行为分析实验和弹珠埋藏实验;检测焦虑行为的旷场实验、高架十字迷宫实验和明暗穿梭实验;检测学习和记忆障碍的新事物选择实验和水迷宫实验。本文详细描述了这些行为学实验的标准操作流程、注意事项以及规范的数据分析方法,可以帮助研究人员进行相关实验设计。同时本文对已知孤独症小鼠遗传模型中的各项行为学表型进行了汇总和比较,为相关研究人员提供系统参照。

随着人类预期寿命延长,人口老龄化问题越来越严重。过去几十年关于衰老的研究使人们对长寿的生物学机理有了一定的认识,然而延长寿命应以保持老年个体健康的行为和认知功能为前提,近期研究显示延长寿命不一定延缓衰老过程中的行为和认知功能退化。衰老相关行为退化的调控机制目前知道的还很少,如何实现老年人口健康的衰老是现代社会极具挑战也是迫切需要解决的问题。衰老过程伴随着明显的认知等行为功能的退化,过去的研究对这些功能的退化进行了比较详细的描述,包括情节记忆、工作记忆、信息处理速度等认知功能的衰退,运动能力降低,节律紊乱等。随着神经科学与技术的发展,越来越多的研究集中到大脑的结构和功能随衰老的改变。本文在简单描述衰老过程中行为功能退化现象的基础上,主要对大脑结构和网络连接、神经元形态和功能、大脑基因表达以及一些保守的生物学信号通路等方面在衰老过程中的改变的研究进展展开综述性介绍,重点关注这些变化与行为和认知功能退化之间的联系。目前大部分的研究结果还只建立了这些变化与行为和认知功能退化的相关关系,因果关系的确立还有待进一步的研究。相信更多对衰老过程中行为和认知功能退化的调控机制的研究将对改善老年人的生活质量有极大帮助,同时对寻找预防神经退行性疾病发生的方法也有指示作用。

表观遗传修饰是指染色体DNA和组蛋白上的化学修饰,主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA。在不改变DNA序列的情况下,这些修饰可以通过改变染色质状态来影响遗传信息的表达,并具有可遗传性,对植物的生长发育具有重要的调控作用。当特定的表观遗传修饰发生改变时,农作物可以获得优异的表型、更强的环境适应性,因此人为改变表观遗传修饰有望获得更适于农业生产的优质种质资源。本文综述了植物表观遗传修饰的主要类型及其在作物重要性状的形成和环境胁迫响应中的相关研究进展,总结了表观遗传学应用于作物改良必须解决的主要问题,以期在表观遗传修饰层面为作物的育种改良提供新思路。

家族性高胆固醇血症(familial hypercholesterolemia, FH)是以肌腱黄瘤、低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein cholesterol, LDL-C)显著升高和早发冠心病(premature coronary artery disease, PCAD)为特征的一种常染色体显性或隐性遗传病。本文分析了FH的国内外研究现状,总结了目前中国已报道的FH人群相关的基因突变位点及治疗现状,同时统计了FH相关专利及药物研发情况。在论文发表方面,FH致病机制与治疗、未成年FH患者研究等成为研究热点;在专利方面,再生元制药、阿斯利康、默克等大型药企在FH检测、诊断、治疗等方面积极探索;在药物研发方面,已有12种药物在美国、日本、欧洲等国家/地区上市,为FH患者带来希望。

转基因调控技术在生命医学研究中扮演了重要的角色,是探究个体发育和致病机制的必备工具。常用的转基因调控技术包括基因突变、基因干扰和基因转录激活等。果蝇由于具有基因的保守性、遗传工具的多样性以及不受伦理限制等优势,成为生命科学研究中经典模式动物之一,并由此开发出了多种时间和组织特异性的基因调控工具。本文主要介绍了目前在果蝇中常用的基因调控技术,包括CRISPR/Cas9介导的基因突变系统、基于miRNA的新一代转基因干扰系统以及基于CRISPR/dCas9的转录激活(flySAM)系统,希望通过对这几种系统设计原理、操作过程、相关的技术工具及相关资源品系的介绍,提升人们对这些前沿的果蝇遗传学基因表达调控技术及构建的相关果蝇资源品系重要性认识,进而推动生命医学研究发展。

转座元件是哺乳动物基因组内含量最多的元素。尽管转座元件的存在对基因组稳定性具有潜在的危险,但它们同时还是潜在的基因调控序列、蛋白质编码序列和染色质结构序列,并参与物种进化过程。因此,基因组中转座元件的有害性和有益性保持着谨慎的平衡,并且这种平衡主要由表观遗传修饰来调控。本文详细介绍了异染色质类型表观遗传修饰如H3K9me3和DNA甲基化在转座元件沉默中的功能;转座元件作为增强子元件富集激活型表观遗传修饰如H3K4me1和H3K27ac,以及作为转录因子结合靶点、染色质构象锚点等方式参与基因表达调控的模式;从体内胚胎发育到体外细胞命运转变,阐述了转座元件在细胞命运决定中的潜在功能及作用方式;最后,对转座元件领域研究存在的挑战及潜在解决方法提出了见解。总之,本文对转座元件与表观遗传、基因表达调控以及细胞命运决定等方面的研究及存在的问题进行了较全面的综述,旨在为相关领域的研究人员提供参考。

昼夜节律是指生命活动以24小时为周期的内在性节律。为了适应昼夜环境周期性的变化,地球上几乎所有生物体,包括藻类、细菌、植物、动物等,都演化出一个特殊的系统——生物钟,用以指挥不同组织与器官来适应环境的昼夜交替,维持机体的生理稳态和行为与环境昼夜变化同步。生物钟是指由内源性分子时钟控制的日周生理振荡过程,人类生命活动的各个层面,包括行为、生理、代谢等都受到生物钟的调控,并表现出明显的昼夜节律,如睡眠与苏醒、警觉程度与运动能力、体温波动、泌尿系统、激素分泌、免疫调节以及细胞因子释放等。昼夜节律紊乱可能影响各种疾病的发生、发展、治疗和预后。因此在机体的发育、衰老及疾病的发生、发展过程中评估昼夜节律是否异常具有重要的意义。结合本课题组相关研究,本文较为系统性地讨论了几种适用不同目的鉴别昼夜节律行为异常的方法,分享了具体的实验操作以及分析思路,包括利用代谢笼测量活动节律、自由跑轮活动监测、倒时差、长光照、骨骼光周期以及T7-cycle,并解释了不同行为学方法背后的生理意义。除此之外,本文还探究了不同遗传背景以及不同来源小鼠的昼夜节律在适应外界环境变化上的可能差异,为相关研究提供了可行的参考。根据这些原则及方法,以期帮助相关科研人员选择合适的实验来评估遗传因素、环境因素或疾病对昼夜节律行为的影响。

神经嵴细胞(neural crest cells,NCCs)是一类脊椎动物特有的可迁移的多能干细胞,其可分化为软骨细胞、神经元和黑色素细胞等多种类型细胞。NCCs的形成、迁移和分化受到严格调控,任何扰乱NCCs发育的因素都可导致胚胎发育畸形。由神经嵴细胞发育异常所导致的一系列疾病统称为神经嵴病(neurocristopathies,NCPs)。NCPs种类繁多且表型复杂,可累及人体多个部位(颅面部、心脏、肠胃和皮肤等),严重危害患者的身体机能和心理健康。NCPs占所有出生缺陷患儿的1/3,遗传因素是导致NCPs的主要风险因素,但环境风险因子以及基因-环境交互作用异常也可导致NCPs。本文对神经嵴细胞和神经嵴病及其致病机制进行综述,为系统认知神经嵴细胞发育以及神经嵴病提供参考,为了解神经嵴病的病因以及开展有效防控提供科学支撑。

氮素是植物生长发育所需的大量元素之一,施用氮肥是农业生产中提高农作物产量的重要手段。自20世纪60年代以来,“绿色革命”半矮秆农作物品种的育成和大面积推广有效地解决了“高产与倒伏”之间的矛盾,提高了农作物的收获指数和产量。然而半矮秆水稻和小麦品种也表现出生长发育对氮肥响应减弱、根系对铵态氮和硝态氮的吸收能力下降以及氮肥利用效率(nitrogen use efficiency, NUE)低的弊病,其产量增加依赖于氮肥的大量投入,这不仅提高了种植成本还导致了严重的环境污染问题。因此,提高农作物氮肥利用效率对于保障国家粮食安全和农业可持续发展具有重要战略意义。本文概述了“绿色革命”与赤霉素的作用机理,系统总结了植物氮素吸收、同化和代谢调控方面的研究进展,并介绍了提高作物氮肥利用效率的最新研究发现,以期为作物氮肥高效利用的遗传改良提供参考。

作为植物体内一类重要的信号分子，小肽在飞摩尔(fmol)级的浓度下被相应的细胞质膜类受体激酶识别并结合，开启小肽-受体介导的细胞间信号转导过程，从而调控植物干细胞的生长与增殖，调节根、茎、叶、花和果实等多种植物器官的发育，协调植物响应生物和非生物胁迫等多种生理过程。随着研究的不断深入，越来越多的报道揭示了小肽在水稻(Oryza sativa)、玉米(Zea mays)、马铃薯(Solanum tuberosum)及番茄(Solanum lycopersicum)等多种作物农艺性状中的重要调控功能，暗示着小肽信号在作物遗传改良中的巨大应用潜力。本文系统总结了小肽-受体介导的信号转导模式在植物中的生物学功能及分子机制，重点综述了小肽在调控作物产量、品质和抗性等重要农艺性状中的研究进展，并讨论了小肽信号应用于作物育种改良的策略，最后提出了小肽研究的未来方向。

随着高通量测序技术和计算机科学的飞速发展,组学数据量指数倍增长,多组学分析优势逐渐显现,人工智能应用也愈加广泛。本文介绍了近年来多组学数据分析和人工智能各自在医学领域的应用进展,同时也介绍了两者相结合应用的案例以及优势,最后简单阐述多组学分析和人工智能在现阶段面临的挑战,旨在为医学行业提供新的研究思路,助推精准医学发展应用。

育龄人群中约15%的夫妻被不孕不育困扰,其中男方因素导致的不孕不育约占50%。男性不育通常由精子发生障碍导致,呈现为少、弱、畸形精子症,最严重的是无精子症。本文以精子发生障碍为主线,重点综述了非梗阻性无精子症和畸形精子症的遗传学病因研究。近年来,随着高通量芯片和测序技术的快速发展,无精子症和畸形精子症的遗传学因素得以深入的揭示与解析。围绕无精子症,全基因组关联研究与高通量测序研究揭示了一批非梗阻性无精子症的风险位点和致病基因;围绕畸形精子症,全外显子测序等研究鉴定了一系列致病基因,极大地丰富了精子鞭毛多发性形态异常等精子畸形的遗传学病因。大量致病基因的发现,促进了男性不育病理机制的阐明。全面而深入地了解精子发生障碍中的遗传因素,对男性不育的诊断、临床治疗和遗传咨询具有重要的意义。

已有的研究表明,生命体中存在着大量的非编码RNA (non-coding RNA, ncRNA),先前被错误注释为ncRNA的分子序列中实际上包含小的开放阅读框(short open reading frame, sORF),部分sORF可转录并翻译成进化保守的微肽(micropeptide),这些sORF由于序列较短和研究技术手段的限制而被忽略。迄今为止,已在生命体中发现一些sORF编码的功能各异的微肽,它们对生命活动的调控起着重要作用。本文对近年来发现的功能性微肽进行综述,介绍了本课题组发现新型微肽MIAC (micropeptide inhibiting actin cytoskeleton)的过程,同时总结了研究潜在微肽的相关技术,以期为研究人员利用相关技术发现新微肽提供借鉴和参考。

罕见病是指发病率极低的疾病。目前全球约有8000多种罕见病。罕见病的有效防治是建设“健康中国”的重要组成部分。本文分析了全球罕见病领域研究态势及药物研发概况。结果表明,受政策和技术推动,罕见病领域研究呈快速增长趋势;研究热点主要包括罕见病突变基因的鉴定与治疗;技术开发重点主要包括罕见病药物研发、基因治疗病毒载体开发、罕见病诊断与管理系统构建;以肌萎缩性侧索硬化和多系统萎缩为代表的神经系统罕见病及以镰状细胞病为代表的血液系统罕见病是重要的研究对象;药物研发方面,截至2020年12月28日,已有880个药物上市,还有大量药物处于临床前阶段。往往一项罕见病技术和药物的开发可推广至多种疾病甚至常见病的治疗。随着政策支持和基因编辑等新兴技术的发展,将有越来越多的罕见病可以实现早诊断、早干预甚至被治愈,患者生活质量有望得到提升。

哺乳动物胚胎发育起始于受精卵,受精卵依次形成桑椹胚和囊胚。同时,早期胚胎从输卵管迁入子宫,植入母体子宫后通过原肠运动形成原肠胚并进一步发育为新生个体。哺乳动物体内生命孕育方式造成研究取材和观察等方面的困难,阻碍了人类对哺乳动物胚胎发育过程的认识。因此,必需开发哺乳动物体外胚胎技术,以克服体内发育方式所带来的研究困难。2021年12月,Sicence杂志公布了2021年十大科学突破,“体外胚胎为人类早期发育研究开辟新的方向”位列其中。本文对哺乳动物体外胚胎的研究历史和最新进展进行评述,同时探讨这些新技术在相关领域研究中的应用,以期为人类早期胚胎发育和相关疾病研究带来启示。

自达尔文时代起,解析适应性演化的机制一直是进化生物学和生态学领域研究最重要的科学问题之一。适应性演化通常指在自然选择驱动下,物种为提高适合度而演化出特定的表型。表型的适应表现在形态、生理生化、组织学、行为学等多个层级。随着分子生物学和测序技术的发展,越来越多的研究揭示了适应性复杂性状的遗传基础。研究适应性演化的分子遗传机制有助于理解塑造生物多样性的进化驱动力以及阐明基因型、表型和环境之间的关联关系。目前已有主效基因、超基因、多基因遗传、非编码区调控、重复序列调控、基因渐渗等多种假说可以解释适应性演化的遗传机制。高海拔极端环境的强选择压力极大地促进了物种表型和遗传适应的发生,对多组学数据的剖析为物种适应性演化提供了新的见解。本文对适应性演化的遗传机制、高海拔极端环境适应研究进展以及目前面临的主要挑战进行了综述,并对未来的发展趋势进行了展望,以期为该领域的科研人员提供参考。

基因渗入也称为渗入性杂交，遗传学上指通过不断回交，遗传成分从一个群体的基因库流向另一个群体基因库的过程。基因渗入在自然界广泛存在，对于增加遗传多样性和提高环境适应性起到了重要的贡献，影响着动植物以及人类的演化进程。基因渗入作为进化中的重要事件而被广泛关注，包括鉴定基因渗入是否发生以及渗入的方向、时间和渗入模式等。随着高通量测序技术的快速发展，使得利用全基因组数据检测和表征基因渗入的方法不断出现。本文系统总结了基因渗入检测的系列方法，介绍了这些方法的设计原理和使用案例，并讨论了渗入后基因片段的维持与选择，以期为基因渗入相关研究提供较为全面的参考。

三核苷酸重复DNA序列扩增或缺失不稳定性与50多种人类神经退行性疾病有关。与疾病相关的三核苷酸重复拷贝数的增加或减少,影响了特定基因的表达,或因之产生具有细胞毒性的RNA和蛋白质已成为相关疾病的共有病理机制。现有的研究表明,疾病相关的三核苷酸重复拷贝数的改变有可能起因于相关三核苷酸重复DNA序列的异常DNA复制、修复、重组以及基因转录。有关人类遗传学研究也提示,发生在疾病相关的三核苷酸重复DNA部位的异常DNA复制、修复、重组或基因转录确有可能在三核苷酸重复DNA不稳定过程中发挥着关键作用。本文根据本课题组的研究经验,综述了近年来有关疾病相关三核苷酸重复不稳定性机制的研究进展,包括碱基突变不稳定、重复单元的扩增和缺失不稳定,以助更好地理解疾病相关三核苷酸重复DNA序列不稳定性的分子机制。

全球气候变化对农业生产带来了巨大挑战。在农业投入减少的前提下如何保障粮食生产持续稳步增长，满足人们吃饱、吃好的需求是亟需考虑的问题。培育高产、稳产、绿色、营养的新型作物品种仍然是解决该挑战的有效措施之一。作物新品种的培育高度依赖育种材料遗传多样性的拓宽和育种技术的创新。从头驯化是一种作物品种创新的全新育种策略，以具有某些优异性状的未驯化、半驯化植物作为底盘物种，通过农艺性状重新设计和驯化基因导入实现野生植物快速驯化，从而满足人类多样化需求。本文回顾了作物驯化、遗传改良历程，阐明了丰富作物多样性的必要性，强调野生植物丰富的遗传多样性对于拓展作物重新设计空间的重要价值，提出育种策略革新是加速作物育种的关键，探讨了通过从头驯化快速培育新型作物品种的可行性和发展前景。

CRISPR-Cas9是目前广泛应用的基因编辑技术，可对目的基因进行高效精准编辑，快速实现目的基因的敲除或敲入。Cas9蛋白在sgRNA引导下对靶序列进行剪切并造成DNA双链断裂，在与剪切位点两端同源的DNA模板序列存在时，可通过同源重组修复方式引入外源序列，实现荧光蛋白或其他标签在基因组上的精准敲入，进而实现对内源蛋白进行荧光标签的融合标记。通过基因编辑技术对内源目的蛋白进行标记，可避免由于过表达造成蛋白质定位、动力学或功能等的潜在影响，可显著提升细胞成像实验的稳定性和可重复性。本文重点介绍了利用CRISPR-Cas9基因编辑系统对目的蛋白进行荧光蛋白或自标记蛋白标签标记的方法与操作流程，为构建内源蛋白荧光标记的哺乳动物细胞系提供参考。

真核细胞间期的染色质在细胞核中经过复杂的盘曲折叠,形成高级拓扑结构,这样的染色质结构空间组织对基因表达有重要影响。CTCF (CCCTC-binding factor)作为关键的染色质高级结构架构蛋白,对三维基因组结构的形成起到了重要作用。CTCF还可以与基因组内大量的绝缘子结合,影响染色质远程交互,实现对增强子和基因转录调控的绝缘效应。本文主要对近期美国圣裘德儿童研究医院Chunliang Li团队对于CTCF完全降解后发现染色质可及性发生变化的研究结果,上海交通大学系统生物医学研究院吴强团队、美国加州路德维希癌症研究所任兵团队对于CTCF结合位点充当绝缘子作用机制的最新结果进行部分点评及讨论。

氮肥是作物产量增加最主要的驱动因素，然而氮肥滥用会造成生态环境的严重破坏。因此，提高作物氮素利用效率(nitrogen use efficiency，NUE)对未来农业可持续发展至关重要。产量性状对氮素的敏感性是衡量作物氮素利用效率的重要指标。禾本科作物的分蘖数、穗粒数和粒重是产量的直接决定因子，虽然影响三者本身的分子机制已有大量研究，但氮素对这些性状的调控机理仍知之甚少。分蘖数是对氮素响应最为敏感的性状之一，也是氮肥促进作物增产的关键要素。因此，研究氮素如何调控水稻的分蘖发育对于提高作物产量尤为重要。本文总结了水稻氮素利用效率的影响因素和分蘖发育的调控机理，聚焦氮素如何调控水稻分蘖发育的机制，并对该领域未来研究工作进行了展望，以期为作物氮高效精准改良提供参考。

在大数据和精准医学的时代,大型人群队列研究是慢性病病因研究的首选设计之一,队列遗传资源已成为我国重要的战略资源。推动队列遗传资源的标准化建设与利用可有效促进生物医药领域研究与技术开发的原始创新。本文以“泰州队列”为例,介绍大型人群队列遗传资源建设过程中采集、保藏和共享利用的原则、方法、标准体系和具体实践经验等,以期为我国大型人群队列研究的遗传资源建设和利用提供参考与借鉴。

纤毛/鞭毛是真核生物细胞表面伸出的进化保守的细胞器,独特的位置和特性使它们在细胞运动和信号传递等生命过程发挥重要作用。哺乳动物纤毛/鞭毛的组装和维持都依赖纤毛/鞭毛内运输(intraflagellar transport, IFT)。IFT是由IFT复合体A和复合体B在驱动蛋白或马达蛋白驱动下的双向运输系统。该过程可将货物蛋白在胞体的合成位点与纤毛/鞭毛尖端的装配位点之间进行运输。鞭毛是哺乳动物精子产生动力的特异性细胞器,其完整性对精子正常功能至关重要。近年来研究表明,IFT在哺乳动物精子鞭毛形成和雄性生殖能力方面必不可少。本文对参与IFT的蛋白在精子鞭毛形成中的作用和机制进行了综述,以探讨其在男性不育症中的发病机制,为不育症的诊断和治疗提供理论基础。

紫草为我国传统的重要药用植物资源,其根部代谢产生的紫红色萘醌类天然产物—紫草素及其衍生物,临床上常被用于治疗疮疡和皮肤炎症。数十年来,紫草因具高效的多重生物活性、药理作用、良好的临床疗效、较高的利用价值,引起了国内外研究者的重视与关注,正由于此种原因,其野生植物种质资源常遭到大量采挖,生长环境受到严重威胁。随着植物天然产物的生物合成、分子代谢及其生物技术的发展,药用植物天然产物生物活性功能与药理作用研究手段的不断创新,紫草的生物合成途径和相关调控基因的研究取得了显著的进展,紫草素药理作用及其机制得到深入阐明或解析,极大地推进了紫草素的基础性研究及其临床应用开发的进程。本文从紫草分类、紫草素的结构与组成及其生物合成途径、调控紫草素生物合成代谢的功能相关基因以及紫草素生物活性与药理功能等方面综述了相关研究进展,并对未来可能的发展趋势进行了展望,以期为促进我国重要中药材源的药用天然产物的深度挖掘与开发提供有益参考,推动我国传统中药学的现代化发展。

胶质母细胞瘤(glioblastoma, GBM)是最常见的原发性颅内肿瘤,恶性程度极高,患者预后极差。为了识别GBM预后生物标记物,建立预后模型,本研究通过分析癌症基因组图谱计划(The Cancer Genome Atlas, TCGA)数据库中GBM的表达谱数据,筛选出不同生存期GBM患者差异基因。利用GISTIC软件和Kaplan-Meier (KM)生存分析方法分析TCGA数据库中的GBM拷贝数变异数据,识别影响生存的扩增基因(survival-associated amplified gene, SAG)。取短生存期组上调基因和SAG两者的交集基因,进行单因素Cox回归和迭代Lasso回归筛选重要候选基因并建立预后模型;计算预后评分,根据预后评分中位数将患者分为高风险组和低风险组。用ROC曲线判断模型的优良,KM生存分析高低风险组预后差异,并用GEO、CGGA和Rembrandt数据库3个外部数据集进行验证。多因素Cox回归分析判断预后评分的预后独立性。结果显示,GBM不同生存期差异分析得到上调基因426个,下调基因65个。短生存期组上调基因与SAG交集得到47个基因。经过筛选,最终确定六基因(EN2、PPBP、LRRC61、SEL1L3、CPA4、DDIT4L)预后模型。TCGA实验组和3个外部验证组模型的ROC曲线下面积均大于0.6,甚至达到0.912。KM分析显示高低风险组的预后都存在差异(P<0.05)。在多因素Cox回归分析中,六基因预后评分是GBM患者预后的独立影响因素(P<0.05)。通过一系列分析,本研究确立了六基因(EN2、PPBP、LRRC61、SEL1L3、CPA4、DDIT4L)的GBM预后模型,模型具有很好的预测能力,可作为预测GBM患者的独立预后标志物。

引导编辑技术(prime editing)是一种基于CRISPR/Cas系统的新型基因编辑技术。引导编辑器(prime editor, PE)的效应蛋白是逆转录酶与具有单链切割活性的nCas9(H840A)的融合蛋白，被称为PE2；其向导RNA是通过在sgRNA的3′末端增加逆转录模板和引物结合位点序列构成，被称为pegRNA。PE系统可以实现所有12种类型的碱基突变，还可以实现短的插入删除编辑，及多种编辑类型的组合。自2019年被开发以来，因其编辑类型多样化及高特异性等优势，PE已经被成功地应用在多种动植物及细菌中，同时在基因治疗和农业育种等领域也展现出良好的应用前景。本文对PE系统的开发过程、特点、优化、应用、安全风险等方面进行了系统介绍，并对其发展前景进行了展望，以期有助于相关领域研究人员对PE系统的了解与应用。

正常的卵子发生是人类成功繁育后代的关键步骤。女性胚胎发育时期，原始生殖细胞从有丝分裂转变为减数分裂，经过同源染色体配对和重组后，减数分裂被阻滞在减数第一次分裂前期的双线期。卵泡内卵母细胞的减数分裂阻滞的维持主要归因于胞质中高浓度的环磷酸腺苷。在月经周期中，卵泡刺激素和黄体生成素促进某些卵母细胞恢复减数分裂，完成排卵过程。卵母细胞减数分裂过程中发生任何缺陷都可能影响卵子发生，进而影响受精和胚胎发育过程。辅助生殖、高通量测序和分子生物学技术的快速发展，为人类认识减数分裂背后的精确分子机制以及卵母细胞成熟缺陷疾病的发病机制与诊疗提供新的思路和手段。本文主要介绍了近年来发现的调控卵子发生的生理和病理机制，涉及同源重组、减数分裂阻滞与恢复、母源mRNA降解、翻译后调节、透明带组装等过程，旨在增进相关领域研究人员对卵母细胞减数分裂的了解，并为进一步机制研究和疾病治疗提供理论基础。

植物雄性不育是指植物雄性生殖器官不能产生正常有功能花粉的现象。玉米(Zea mays L.)是重要的粮食作物之一,也是较早利用杂种优势的作物之一。当前,生产上广泛种植的玉米品种类型主要是单交种。我国玉米杂交种的播种面积常年稳定在6.2亿亩左右,年用种量10亿公斤以上,常年制种面积高达250多万亩。利用传统的人工去雄或机械去雄的制种方式进行杂交种子的生产,通常需要投入大量的人力、物力和财力。我国玉米制种基地具有明显的区域性,而玉米制种基地对劳动力的需求具有较强的季节性,当前伴随着大量农村劳动力的城市化转移,玉米制种基地出现了严重的用工慌,制种基地的租地费用和人工成本不断提高,使得种子生产成本不断升高。利用植物雄性不育系进行杂交种子的规模化生产,不仅能有效保证杂交种纯度,而且可以大大降低杂交种子的生产成本,同时还可避免极端天气条件下的人工去雄或机械去雄的田间操作困难等问题。因此利用雄性不育进行不育化制种是玉米种业发展的必然趋势。本文综述了我国玉米细胞质雄性不育以及包含光温敏雄性不育在内的细胞核雄性不育资源的发掘及创制进程、植物雄性不育资源从自然群体中获得到有目的性创制的发展过程及玉米雄性不育的研究进展,分析了玉米雄性不育的应用现状及存在的问题。基于我国玉米种业的发展趋势和雄性不育的研究及应用现状,提出了7个需要加强的方面,为玉米雄性不育的创制、研究和利用提供参考。

近年来,2型糖尿病(type 2 diabetes,T2D)发病率迅速上升,已成为全球性的健康危机。最近的临床和基础研究表明,胰岛β细胞功能障碍是导致T2D及其相关并发症的重要原因。在2型糖尿病的自然病程中,胰岛β细胞经历从代偿到失代偿的动态变化;其中,代谢应激反应,如内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ER stress)、氧化应激(oxidative stress)和炎症(inflammation)是β细胞功能变化的关键调控机制。本文总结了β细胞功能在2型糖尿病病程中动态变化的研究进展,以期深化对2型糖尿病分子机制的理解,为精准诊断和临床干预2型糖尿病提供参考。

20世纪初“遗传的染色体学说”的提出和证明标志着细胞遗传学交叉学科建立,伴随相关学科的发展,20世纪60年代末期细胞遗传学又与分子遗传学相结合,建立发展了分子细胞遗传学交叉学科。分子细胞遗传学以DNA分子原位杂交技术为核心,不断拓展应用领域,为生命科学研究提供了直观、高效的技术手段。原位杂交技术与基因组、细胞生物学等技术结合,被广泛应用于人类、动物、植物的起源、进化、驯化等基础研究和远缘杂交、染色体工程等应用研究。通过形象地展示DNA、RNA、蛋白质在细胞中的实际位置,揭示DNA序列之间的实际位置和顺序、亲缘物种间的进化关系和结构重排、基因组拼接序列的质量、转录水平RNA和翻译水平蛋白质的位置和数量变化等。江苏省遗传学会会员单位南京农业大学、扬州大学、南京林业大学、江苏师范大学、徐淮地区农科院等自20世纪中期开展细胞遗传学理论技术研究,伴随学科发展不断创新,建立了较完善的分子细胞遗传技术体系,并成功应用于开展植物系统进化、远缘杂交、染色体工程、基因组学等研究,取得了一批研究成果。本文将主要综述江苏省在该领域取得的重要进展,并展望未来发展方向。

小鼠是最广泛使用的模式生物,构建基因改造的小鼠模型是研究基因功能和疾病发生机制的重要手段。从20世纪80年代发展至今,小鼠基因改造技术更新迭代,主要包括胚胎干细胞介导的同源重组策略、配子介导的转基因策略、以及最新基于CRISPR/Cas9技术的遗传改造策略等。由我国科学家自主研发的全新小鼠基因改造技术——“人造精子细胞”(或“类精子干细胞”)介导的半克隆技术与以往策略相比,具有小鼠构建周期短、效率高、成本低、应用场景兼容性强等特点。为了摆脱我国小鼠实验动物“卡脖子”风险,填补标签蛋白质小鼠资源库的国际空白,中国科学院分子细胞科学卓越创新中心进行了战略资源布局,于2017年启动了基因组标签计划(genome tagging project, GTP),并成立了GTP研发中心致力于建立全新的标签细胞和小鼠战略资源库。GTP研发中心通过对“人造精子细胞”基因组上编码蛋白质的基因原位系统性地添加标签序列,建立了可用液氮保存的标签细胞资源库,并作为生产标签小鼠的种子贮备。当需要标签小鼠时,利用半克隆技术将标签细胞注射到小鼠卵子中,一步法获得标签小鼠。标签小鼠可通过标准化的标签抗体监测特定蛋白质从而实现蛋白质的在体、实时、动态研究。目前,GTP研发中心已构建1532个标签细胞和277个标签小鼠,初步形成了具有特色标签产品战略资源库;已有242个标签小鼠品系被分发到3个囯家15个地区的32个研究机构,供66个研究团队使用。同时,GTP研发中心已建立完备的标签产品信息,定期在GTP官网上发布更新,供科研人员查询、订购和定制。后续标签小鼠的配繁规律、标签蛋白质组织图谱描绘、发表文献等也会陆续更新到GTP官网。GTP研发中心将对标行业尖端,打造全球独特性战略资源,为蛋白质功能研究提供标准化平台,推动生命科学的发展和临床转化。

自噬是一种依赖于液泡或溶酶体,从酵母到人类都高度保守的物质降解途径,其在维持细胞稳态过程中起重要作用。自噬功能的异常与人类多种重大疾病如神经退行性疾病、代谢性疾病及恶性肿瘤的发生发展密切相关。作为维持生物体内稳态平衡的重要生物学过程,细胞自噬的发生受到精密的调控。乙酰化修饰作为一种可逆的蛋白翻译后修饰(post-translational modification, PTM),在自噬的精密调控中发挥重要作用。本文主要对近年来乙酰化修饰在自噬调控中的相关研究进行了综述,以期为自噬领域的基础研究提供思路,同时也为研究人员探索自噬相关疾病的预防和治疗方法提供参考。

颅面部赋予脊椎动物无与伦比的进化优势，其由颅神经嵴细胞发育而来的骨、软骨、神经、肌肉等组织组成，使脊椎动物具备了复杂的神经和感官系统。神经嵴细胞是脊椎动物特有的具备迁移性、多能性的细胞类群，它们在增殖、迁移、分化过程中受到多个基因网络的时序调控，从而参与复杂颅面部的形成。同时，颅面部又是一组高度可遗传的表型组合，并具有两个特征：在亲缘后代中的可遗传性及在不同个体间的高度可变性，这两个特征分别提示了颅神经嵴细胞发育调控网络的精准性和可塑性。调控网络内基因适度突变会改变颅神经嵴细胞的增殖和分化从而产生表型可塑性，而有害的遗传突变则将导致畸形产生。本文梳理了对颅面部发育起决定作用的神经嵴细胞的发育过程及基因调控网络，在遗传层面总结了已知的颅面部表型多样性的决定基础和颅面畸形的致病机制，以期为了解颅面部发育过程以及为颅面疾病的防控提供全面认知。

鸟类羽毛颜色普遍存在性别二态性,即雄性羽色相对于雌性更鲜艳,这种现象的产生可能与环境对性别的选择效应或性别间的种内竞争有关。鸟类羽毛颜色性别二态性的生理因素及遗传调控机制一直备受关注。了解两性二态性特征的形成机制,有助于深入了解两性的交配策略及种群的行为和进化过程。研究表明,ASIP、MC1R、TYRP1和BCO2等基因能调控鸟类羽色性别二态性的形成,主要通过控制黑色素或胡萝卜素产生或降解的速率和类型,或通过调控色素生物合成途径。本文综述了影响鸟类羽色性别二态性的生物学意义、直接原因(化学性颜色、物理性颜色)、性激素对鸟类羽色性别二态性的影响,以及部分关键基因调控鸟类羽色性别二态性形成的分子机制,以期为深入理解鸟类羽色性别二态性的形成机制研究提供参考。

健康细胞利用一系列蛋白质质量调控网络来维持自身蛋白质组的稳定性和功能性,即维持蛋白稳态。但是在衰老过程中普遍出现蛋白稳态失衡的现象,其主要表现是蛋白质合成、折叠和降解之间的平衡被破坏。造成衰老相关蛋白稳态失衡的原因主要有：(1)应激反应相关途径的转录受到抑制;(2)蛋白酶体活性降低和自噬功能出现障碍;(3)核糖体翻译暂停。另外,在衰老过程中细胞主要通过蛋白稳态网络的分子伴侣、蛋白酶体、自噬系统等对蛋白稳态进行调节。本文对衰老过程中造成蛋白稳态失衡的诱因以及蛋白稳态调控的途径进行综述,以期为衰老研究和解决老年健康问题开拓新思路。

糖尿病(diabetes mellitus)是由胰岛素分泌缺乏和/或胰岛素抵抗引起的以高血糖为特征的一类代谢性疾病,已成为威胁全球人类健康的重大疾病之一。本文从论文、专利、药物、产业发展等方面分析了糖尿病领域国内外研发态势,旨在为我国糖尿病领域研究及相关产业发展提供决策参考。结果表明,论文发表方面,糖尿病领域研究的论文数量稳步增长,研究热点主要包括并发症及流行病学研究;技术开发方面,比利时杨森制药、美国礼来制药、德国勃林格殷格翰公司等大型制药企业在糖尿病诊断、治疗、管理等方面积极探索;药物研发方面,截至2022年3月23日,已有207个药物上市,还有大量药物处于临床前及临床阶段;产业发展方面,国内外市场潜力巨大,糖尿病数字化管理快速发展。我国在糖尿病研究和技术开发方面拥有一定的实力,未来需要采取措施加强研究成果转化与产品开发,以满足我国庞大的糖尿病诊疗与管理需求。

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，养育了全球超过1/2的人口。随着人口增加及气候条件变化，当前对水稻品种产量及其他综合性状表现提出了更高要求。分子设计育种概念的提出为快速突破现有品种的局限提供了契机，然而如何在育种实践中有效实现不同基因的组合利用是需要关注的重点。本文结合近年来水稻分子标记辅助选择(maker assisted selection，MAS)育种及重要性状基因编辑育种研究进展，对分子设计育种可能涉及的不同方面进行了归纳总结，既包括关键育种基因及其组合的遗传效应、不同回交世代遗传背景恢复特点、连锁累赘及重组筛选等经典MAS遗传规律总结，也涵盖高通量基因分型技术利用、基因编辑创制有利性状变异的实现途径及其效果等前沿技术应用评价。最后，结合当前水稻育种现状及实际需求，对传统育种资源及现代分子技术的综合利用策略进行了展望，以期为今后进一步优化分子设计育种流程提供思路。