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关键词： 硬粒小麦   中间偃麦草   远缘杂交   基因组原位杂交  

摘要： 远缘杂交是小麦种质创新和遗传改良的重要手段。本研究利用5种硬粒小麦同中间偃麦草及其新种质(寒地麦草)杂交,并对杂种F、F材料进行环境适应性选育和分子细胞遗传学分析,旨在为丰富黑龙江省小麦种质资源提供材料基础,为寒地冬小麦研究提供科学依据。(1)连续两年的杂交实验结果表明,共配制杂交组合9个,完成杂交穗数41个,杂交小穗数445个,小花数952个,获得杂交种317粒,平均杂交结实率为32.28%。寒地麦草1-1-4、9-1-2和中间偃麦草的花期早于其它寒地麦草,与硬粒小麦同步,且抗寒性好,生长旺盛,益于杂交,可作为重点亲本用于今后的杂交工作。(2)形态学分析结果表明,得到的16份杂种F中,有2份为小麦类型杂种,其它均为麦草类型杂种。16份杂种F全部具有再生性,其中6份可自交结实。2020-2021年有16份杂种F材料越冬返青,具有耐寒性,可以进一步选育鉴定。(3)细胞学鉴定结果表明,F材料体细胞染色体数为35,F19114-5055-05、F19114-5061、F19114-5061-26,体细胞染色体数为28条。分子标记检测结果表明,杂种后代所携带的中间偃麦草亚基因组遗传成分有所不同。(4)原位杂交结果表明,杂种F染色体组由35条染色体构成,其中有21条染色体来源于中间偃麦草染色体,14染色体来自于亲本硬粒小麦,F杂种符合远缘杂交染色体组构成规律,可为下一步选育综合性状好的远缘杂交后代材料提供染色体组的来源证据。

关键词： 男性不育症   精子鞭毛多发形态异常   全外显子测序   CRISPR-Cas9   CFAP58   CFAP47  

摘要： CFAP58与CFAP47基因突变导致精子鞭毛多发形态异 常的遗传学及致病机制研究研究背景:不孕不育症已经成为影响人类健康的第三大疾病,约15%的育龄期人群受此困扰。男性不育症约占不孕不育病因的50%,其病因复杂多样,而以精子活力下降、形态异常为特征的弱畸形精子症是男性不育的主要原因。精子鞭毛多发形态异常(multiple morphological abnormalities of the flagella,MMAF)是一种由于精子鞭毛严重形态畸形,包括无尾、短尾、折尾、卷尾以及不规则尾等几种类型,造成精子运动功能障碍,导致男性不育的罕见弱畸形精子症。MMAF是一种遗传异质性疾病,研究表明,与轴丝、中心体结构、轴丝蛋白质运输系统等相关的基因突变,均可造成精子鞭毛组装异常,从而导致MMAF的临床表型。目前已知的MMAF致病基因只能解释约60%的MMAF病例。纤毛与鞭毛相关蛋白(CFAPs)家族是一组与纤毛和鞭毛发育及功能相关的蛋白,在纤毛和鞭毛的发生、组装以及运动功能的维持中起重要作用。目前已有多个CFAP基因缺陷被报道与MMAF相关,如CFAP43、CFAP47、CFAP69、CFAP70和CFAP251。目的:本课题以105例中国MMAF相关弱畸精子症患者为研究对象,通过全外显子分析(whole exon sequencing,WES)联合CRISPR-Cas9基因编辑技术构建小鼠同源基因敲除模型的研究策略,鉴定MMAF新的致病基因。并通过探索新基因编码的蛋白在精子鞭毛组装中的作用,初步阐明新基因突变导致MMAF的致病机制。结果:通过WES检测,本课题在5例原发性不育的MMAF患者中筛查出新的候选致病基因CFAP58的5个功能缺失性突变位点,包括3个纯合无义突变(c.2092C>***698*,c.1696C>***566*,c.2274C>***758*),一个纯合移码缺失突变(***685Thrfs*7),以及一个杂合移码缺失突变(***477*)。CFAP58(纤毛和鞭毛相关蛋白58)基因编码含有872个氨基酸的蛋白,在睾丸组织中特异性表达。此外,本课题还在3例原发性不育的MMAF患者中筛查出另一个MMAF新的候选致病基因CFAP47的3个半合子错义突变(c.7154T>***2385Asn,c.5224A>***1742Gly,c.8668C>***2890Thr)。CFAP47(纤毛和鞭毛相关蛋白47)是X染色体连锁基因,同样在睾丸组织中高表达,编码含有3187个氨基酸的蛋白。 CFAP58和CFAP47基因突变不育患者表现出以短尾、卷尾和无尾为主要特征的MMAF表型。透射电子显微镜精子鞭毛超微结构分析发现:CFAP58基因突变患者精子鞭毛存在轴丝微管和线粒体鞘的缺失或排列紊乱,而CFAP47基因突变患者则表现出精子鞭毛中段和主段的中央微管或外周微管的缺失,以及轴丝外围的线粒体鞘和致密纤维的排列紊乱。上述结果阐明了CFAP58和CFAP47基因突变导致精子鞭毛畸形的超微结构基础。利用基于人体样本的精子免疫荧光实验(immunofluorescence,IF)、实时荧光定量PCR实验以及蛋白质印迹(Western Blotting,WB)实验,本课题分别从CFAP58和CFAP47基因的转录以及蛋白质翻译水平证实了上述突变位点的致病性:CFAP58基因突变患者精子细胞中CFAP58蛋白缺失;CFAP47基因突变患者精子细胞中的CFAP47 m RNA和CFAP47蛋白表现出缺失或显著性降低。 为了进一步证实CFAP58和CFAP47基因突变与MMAF的相关性,本课题利用CRISPR-Cas9基因编辑技术,分别构建Cfap58和cfap47小鼠同源基因敲除模型。Cfap58和cfap47基因敲除小鼠均表现出严重的精子运动功受损和生育障碍。精子表型分析显示Cfap58基因敲除小鼠精子呈现以短尾和卷尾畸形为主要特征的MMAF表型;而Cfap47基因突变小鼠精子呈现出以鞭毛弯折为主要特征的MMAF表型。上述小鼠同源基因敲除模型的精子表型证实了CFAP58和CFAP47基因突变是MMAF相关弱畸精子症的新的致病因素。 基于患者精子鞭毛超微结构的异常改变,本课题通过IF、WB和免疫共沉淀(co-immunoprecipitation,Co-IP)实验方法进一步探索CFAP58和CFAP47蛋白参与精子鞭毛组装的作用,初步阐明CFAP58和CFAP47基因突变导致MMAF的致病机制。利用WB和IF实验,本课题在CFAP58基因突变患者的精子细胞中验证了精子鞭毛轴丝蛋白SPAG6和SPEF2以及线粒体鞘蛋白HSP60表达量显著下降或完全

摘要： The Cache County Study on Memory in Aging (CCSMA) and subsequent Dementia Progression Study (DPS) were two research studies that took place in Cache County, Utah. These studies followed 5092 participants aged 65 or older for approximately 12 years and looked at risk and protective factors for dementia, including Alzheimer’s disease. One of the factors investigated was genes that are known to influence brain health, such as brain-derived neurotrophic factor (BDNF), a protein found in the brain that helps with the survival of brain cells. BDNF genes have been shown to be associated with Alzheimer’s disease and related dementia (ADRD) risk, but little is known about the influence these genes have after dementia is diagnosed. The current study looked at how BDNF related genes were associated with learning and memory abilities (i.e. cognitive ability) and problematic behaviors (e.g. delusions, agitation/aggression, anxiety) in individuals from the CCSMA and DPS who were diagnosed with ADRD. This research is important to help understand what may contribute to often-seen differences in dementia progression and help inform possible treatment decisions. The results of the current project showed that BDNF genes influenced both progression of cognitive difficulties and problematic behaviors in individuals with ADRD. Additionally, it was shown that many of these effects depended on the sex of the individual, such that men and women progressed at different rates and were influenced by different BDNF related genotypes. These results provide evidence of the influence of BDNF genes after dementia diagnosis and highlights the need to investigate contributing factors related to the sex of the individual. Targeted medication or behavioral treatment of dementia that both improves BDNF function in the brain, as well as mitigates any sex-related effects, may also be another avenue for future research.

关键词： 光遗传学   细胞阻抗   细胞凋亡   Bax蛋白   上皮间质转化   药物筛选  

摘要： 光遗传学是一种结合了多个学科的新兴技术,通过使目标细胞表达特定的光敏感蛋白,可以让原本不具有光敏特性的细胞获得对光信号的响应能力。通过光遗传学方法可实现对细胞内信号通路的精准调控,并诱发相应的生理活动。该技术具有精准、快速、可逆等优点,可以帮助我们更好的了解与利用细胞的生命活动。RTCA（Real-Time Cell Analysis,实时细胞分析）系统是结合了ECIS（Electric Cell-substrate Impedance Sensing,电子细胞基质阻抗判断）系统与MEA（Microelectrode Arrays,多电极阵列）系统的商业化传感器阵列,能够实时记录细胞的阻抗与电位变化,被广泛应用于药物筛选和细胞毒性的研究。传统药物筛选研究中往往需要针对细胞特异性靶点测试小分子化合物,面临成本高昂、流程复杂、重复性差等问题,本论文研究拟建立一种能将细胞功能快速特异性调控与实时检测分析相结合的方法,即将光遗传学技术与RTCA技术联用,从而提升传统药物筛选的效率与稳定性。本研究通过光遗传学方法激活细胞内特定信号通路,来诱导肿瘤细胞凋亡与上皮间质转化（EMT）的发生,并用RTCA系统记录这些生理过程中细胞阻抗的变化情况。研究证明了将光遗传学方法与RTCA系统结合来对细胞生命过程实施操控与同步分析的可行性,基于此发明了一种结合了光遗传学与RTCA系统封的药物筛选方法,并在疾病相关的药物评价分析实验中得到了良好的应用。论文的主要研究工作总结如下:1)通过对本实验室已有的LED阵列进行改造,使其功能更加稳定,同时更加适合与RTCA系统结合进行光遗传学实验。研究表明经过改造后的LED阵列在长时程细胞光遗传学实验中的可靠性,并建立了光控LED阵列与RTCA相结合的系统,提出了一种可用于高通量药物筛选与评价分析的新方法。2)研究首先证明了RTCA系统可以准确的记录与分析顺铂与Opto-Bax光控体系所诱导的HEK-293T细胞凋亡过程中细胞阻抗的变化情况。其次,利用RTCA系统记录了两种不同凋亡抑制剂对光控Opto-Bax诱导的细胞凋亡的抑制效果,证明了本研究所建立的将光遗传学技术与RTCA结合的新技术手段能用于针对细胞线粒体凋亡抑制剂的筛选与评价的研究。3)研究证明了RTCA系统可以准确的记录与分析TGF-β与Opto-PI3K光控元件所诱导的A549肺癌细胞EMT过程中的阻抗变化情况,并建立了一种有效的阻抗数据的处理方法。研究发现TGF-β和Opto-PI3K所诱导的EMT过程的细胞阻抗表现形式存在差异,而添加PI3K通路的抑制剂能有效改变由Opto-PI3K诱导EMT发产生的阻抗的变化。因此,本研究表明将光遗传学技术与RTCA结合的新方法能用于肿瘤EMT过程中相关抑制剂的高通量筛选。

关键词： 核黄素反应性脂质沉积病   多种脂酰辅酶A脱氢缺陷症   ETFDH基因   基因测序   肌肉病理  

摘要： 研究背景和目的:核黄素反应性脂质沉积病（RR-LSM）,是中国最常见的脂质沉积病（LSM）类型,大多属于多种脂酰辅酶A脱氢缺陷症Ⅲ型。核黄素反应性脂质沉积病,是一种临床可以治疗的代谢性肌肉病,但是由于其临床症状异质性高,临床认识不足,许多患者延误了诊断和治疗。本文旨在通过对核黄素反应性脂质沉积病患者临床表现,影像学特点,病理特征及分子遗传学特点等加以研究和总结,希望能够进一步拓展核黄素反应性脂质沉积病的表型和突变谱,为临床诊断提供帮助。研究对象及方法:以在郑州大学第一附属医院神经内科出于诊断目的到访的核黄素反应性脂质沉积病患者为研究对象,在郑州大学第一附属医院神经内科进行了详细的病史采集（包括家族成员患病情况）和全面的内科查体、神经系统体格检查,以及一系列实验室检验和检查（包括肌肉活检）。此外,我们从外周血获得了患者及其中两位患者父母的基因组DNA,并且进行了靶向下一代测序。Sanger测序进一步确定先证者及其父母具有的相同变异。使用单核苷酸多态性（dbSNP）数据库和千人基因组项目检查了已识别的突变在一般人群中的频率。为了排除多态性的可能性,对200名来自中国的健康对照者的相同基因组片段进行了检测,以确定是否存在突变。利用Mutation Taster软件,预测了该突变可能引起的蛋白质功能变化。使用SPSS22.0进行统计分析。结果:临床表现:患者临床症状以渐进性的四肢近端的力弱和运动不耐受为主要临床特点。其中一位患者还表现为皮肤损伤,在经过治疗后完全缓解。这是首例报道的ETFDH基因突变导致的核黄素反应性脂质沉积病可以表现为皮肤破损的症状。肌肉核磁:肌肉核磁的特点即受累肌肉的水肿特征性表现,主要是半腱肌和半膜肌受累。经治疗后,其异常信号可以消失。肌肉病理:肌肉病理也是特征的核黄素反应性脂质沉积病病理学特点—HE染色中嗜碱性肌纤维空泡和油红O染色（ORO）脂滴增多。基因检测:所有接受基因检测的患者都检测出了ETFDH基因的复合杂合突变,其中,c.684+1G＞T、c.1204A＞T、c.122T＞C和c.970G＞T四个突变位点此前未有文献报道。c.1204A＞T和c.970G＞T在200例健康中国人,千人基因组数据库和ExAC数据库中均未被检测到,且被Mutation Taster预测为致病突变。治疗和预后:在2年的随访过程中,共成功随访了 17例患者,所有病例在使用核黄素、左旋肉碱、辅酶Q10等药物治疗后均有明显好转,其中5例有复发,但再次服用药物治疗后症状再次改善。结论:1.核黄素反应性脂质沉积病主要表现为波动性或者渐进性肌肉无力和运动不耐受,以四肢近端肌肉为主。临床表现异质,容易引起误诊。此外在本研究中我们发现了一例由ETFDH突变引起的RR-LSM相关皮肤损伤,是一种对核黄素反应的新型皮肤损伤。此前未有ETFDH突变与皮肤损伤相关的报道,扩宽了临床表型。2.核黄素反应性脂质沉积病患者的肌肉核磁表现主要为受累肌肉水肿。在患者临床症状缓解后,肌肉核磁异常信号也随之消失,提示肌肉核磁可以作为评估疗效和预后的手段。3.核黄素反应性脂质沉积病病理特点为HE染色下表现为嗜碱性肌纤维伴空泡。油红O染色显示肌纤维内脂滴增多。***基因突变是本文最常见的核黄素反应性脂质沉积病病因。本研究发现了四个此前未被报道过的ETFDH致病突变位点:c.684+1G＞T、c.1204A＞T、c.122T＞C和c.970G＞T。这扩大了已知的ETFDH突变谱。***-LSM是一种可以治疗的遗传病,早期明确诊断和治疗可以明显改善患者的生活质量。

关键词： 植入前遗传学筛查   植入前遗传学检测   常规体外受精   卵胞质内单精子注射  

摘要： 目的在胚胎植入前遗传学检测（preimplantation genetic testing,PGT）过程中,为保证胚胎活检产物不受父源（精子）和母源（颗粒细胞）遗传物质的污染,常采用卵胞质内单精子注射（intracytoplasmic sperm injection,ICSI）方式授精。但针对精子正常的夫妇,ICSI增加了治疗费用和显微操作的一系列风险。本研究通过临床数据分析和实验验证,拟证明常规体外受精（in vitro fertilization,IVF）在植入前遗传学筛查（preimplantation genetic testing for aneuploidy,PGT-A）中的可行性。首先,回顾性分析IVF及ICSI方式授精后行PGT-A患者的临床结局,探讨两种授精方式对PGT-A临床结局是否存在影响。然后,对采用IVF授精行PGT-A的病例,建立一种检测方法判断其胚胎全基因组扩增（whole genome amplification,WGA）产物是否存在亲源遗传物质污染,并与ICSI方式授精的胚胎扩增产物对比,分析污染程度是否增大并影响对胚胎整倍体性的判断,进而确定在PGT-A中采用IVF授精的可行性。方法第一部分:研究对象为2015年1月至2019年12月在中国人民解放军联勤保障部队第九〇〇医院行PGT-A并于2020年4月前解冻移植了整倍体胚胎的患者共450例,其中采用IVF授精261例（IVF-PGT-A组）,采用ICSI授精189例（ICSI-PGT-A组）,分析其移植后的妊娠结局及子代出生情况。同时,收集其中在本院产科规律产检并分娩的患者的临床资料（共76例,其中43例IVF授精、33例ICSI授精）,统计其妊娠期合并症与并发症、胎儿及附属物异常情况。分析在PGT-A中两种授精方式的有效性和安全性是否存在差异。第二部分:研究对象为2016年3月至2021年3月于中国人民解放军联勤保障部队第九〇〇医院生殖中心行PGT的患者,将其囊胚检测后冻存的剩余滋养外胚层WGA产物作为研究材料。设置IVF组为解冻移植采用IVF授精后行PGT-A的整倍体胚胎、并顺利分娩的患者29例（共29枚囊胚）;ICSI组为采用ICSI授精后行PGT、且胚胎诊断结果为整倍体的患者13例（共36枚囊胚）。对这些WGA产物及其亲源血液/唾液样本使用ASA芯片（Infinium Asian Screening Array-24 v1.0 Bead Chip,Illumina,California）进行单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms,SNPs）检测,分别采用M选点策略（母源杂合且父源纯合）、F选点策略（父源杂合且母源纯合）两种选点策略计算胚胎的杂合比例（理论上当不存在污染时,两种选点策略杂合比例一致）,分析IVF组与ICSI组可能存在的亲源遗传物质污染比例是否一致、对检测结果的影响是否相同。结果第一部分:在PGT-A中采用两种授精方式,其妊娠率、着床率、活产率、流产率上无统计学差异（P＞0.05）。ICSI-PGT-A组异位妊娠率明显高于IVF-PGT-A组（P＜0.05）,但其临床意义需要进一步扩大样本量确定。同时,虽然ICSI-PGT-A组流产物异常率明显高于IVF-PGT-A组（P＜0.05）,但流产物检测分辨率为100Kb,胚胎检测分辨率为10Mb,流产物检测报告异常均为小于3Mb,且例数较少（IVF组3例,ICSI组4例）,故不能判定为PGT-A检测结果错误。此外,在妊娠期糖尿病、妊娠期高血压疾病、妊娠期肝内胆汁淤积、特发性血小板减少、前置胎盘、胎盘形态异常、胎盘植入异常、羊水过少、胎位异常、胎膜早破、胎儿生长受限、胎儿宫内窘迫发生率上,以及早产、巨大儿、低出生体重儿、极低出生体重儿及出生缺陷发生率上,两种授精方式的差异均未见统计学意义（P＞0.05）。第二部分:两组ASA芯片SNPs检出率无统计学差异。在IVF组内,使用M选点策略时各染色体间杂合比例无统计学差异（P＞0.05）;使用F选点策略时22号染色体杂合比例较其他染色体低（P＜0.05）。在ICSI组内分别使用两种选点方法对杂合比例进行比较,1-22号染色体间差异有统计学意义（P＜0.05）,且19号及22号染色体较其他染色体低（P＜0.05）。在使用M选点策略时,除1号、4号、9号及19号染色体外,IVF组与ICSI组杂合比例总体方差无统计学差异（P＞0.05）。在使用F选点策略时,IVF组与ICSI组杂合比例总体方差均无统计学差异（P＞0.05）。但IVF组较ICSI组杂合比例高,差异有统计学意义（P＜0.05）,可知两种WGA方法存在差异。两组在各条染色体上,采用M选点策略和F选点策略得到的杂合比例均无统计学差异（P＞0.

关键词： Leber先天性黑曚   二代测序   基因型-临床表型   突变频谱   新突变   CRB1   RDH12   RPGRIP1  

摘要： Leber先天性黑曚(Leber congenital amaurosis,LCA)是最早发病的一类具有致盲性的遗传性视网膜疾病(Inherited retinal dystrophies,IRD),以1岁之前的严重视觉损伤和视网膜电流图波形熄灭为主要临床特征,主要遗传方式是常染色体隐性遗传。迄今为止,在中国以及其他国家已经报道了28个与LCA相关的已知致病基因,主要包括CRB1、RDH12、RIPGRIP1和CEP290等。LCA具有高度的遗传异质性和表型异质性,复杂的基因突变类型和临床表现使LCA的诊断难度加大。目的:探究中国西部区域汉族人群的Leber先天性黑曚(LCA)的主要分子遗传学和临床特征,筛查中国人群LCA中已知致病基因的突变频谱和新的突变位点。探索分子遗传学特征和临床表型之间的相关性,为临床诊断和治疗奠定更多的信息基础。方法:1、2009年至2019年,在遗传性视网膜疾病(IRD)队列中,筛选出严格定义的LCA患者37例74眼。进行标准化的相关信息收集和整理,其中包括知情同意书签署,患者及家系成员基本信息采集,家系图谱绘制。分析家系的患病情况和地域分布特点等。2、设计以195个已知的IRD致病基因作为靶序列的捕获芯片,通过靶向二代测序(Next-generation sequencing,NGS)筛选突变,进行Sanger测序验证和分离分析,在家系成员和200名正常对照组中进行新位点验证,运用生物信息学技术分析新突变的致病性。3、对37例LCA患者74眼进行全面的临床检查,包括最佳矫正视力(Best Corrected Visual Acuity,BCVA),视野(Visual Field,VF),闪光视觉诱发电位(Flash Visual Evoked Potential,FVEP),闪光视网膜电图(Flash Electroretinogram,FERG),多焦视网膜电图(Multi-focal Electroretinogram,mf ERG),眼底彩照,眼底荧光血管造影(Fundus Fluorescein Angiography,FFA)和光学相干断层扫描(Optical Coherence Tomograpy,OCT),总结临床特征,结合致病基因结果分析患者临床表型和基因型的相关性。结果:1、本研究采用NGS技术,以195个IRD相关致病基因作为特异性基因靶序列的捕获芯片在37例LCA患者中,有34例患者检测出具有已知的LCA基因,突变检出率为91.9%。2、本研究共检测出47个突变位点,其中检测出的8种基因都是与LCA相关的已知基因,即CRB1,RDH12,RPGRIP1,CEP290,GUCY2D,RPE65,LCA5和AIPL1。首次发现21个新突变位点,新突变位于CRB1,RDH12,RPGRIP1和CEP290基因,预测为具有致病性。在200名正常对照者中未发现新的突变。3个最高频突变的基因分别是CRB1(27.0%),RDH12(24.3%)和RPGRIP1(18.9%)。3、CRB1和RPGRIP1基因在中国西部LCA患者突变频谱中占主要比例。这两个基因所占比例和在中国其他区域的比例也相似,而中国西部LCA患者中与RDH12相关的LCA的比例更大。4、本次研究中的LCA患者37名大部分视力较差,其中21名患者为低视力,15名患者为盲,眼底形态不同,呈现圆形、骨细胞样或者网格样色素,伴或不伴黄斑萎缩,电生理检查提示视觉功能受损严重。5、与CRB1相关的LCA临床特征是周边视网膜色素的眼底。RDH12相关的LCA临床表现为黄斑萎缩。与RPGRIP1相关的LCA的眼底变化与视觉功能损失的程度不一致。CEP290以及RPE65相关的LCA眼底外观基本正常或白点样色素。结论1、严格的临床诊断标准结合NGS技术有助于LCA检出率的提高。2、本研究完成了37名患者LCA致病基因筛查,共检测出47个突变等位基因,首次发现21个新突变,扩大了中国人群LCA的突变频谱。3、中国西部LCA患者中与RDH12相关的LCA的比例比其他区域大,揭示了LCA致病基因的地域分布和种族分布差异。4、本次研究首次分析了中国西部区域人群中LCA突变频谱的基因型及临床表型的关系。筛查出了新的突变位点,但是未发现新的临床表型。这丰富了LCA遗传学研究内容,为遗传咨询和基因疗法补充了必要的信息。

关键词： 三叶崖爬藤   简化基因组测序(SLAF-seq)   单核苷酸多态性(SNP)   种群遗传学   景观基因组学   适应性进化  

摘要： 三叶崖爬藤(Tetrastigma hemsleyanum)又名三叶青,隶属于葡萄科(Vitaceae)崖爬藤属(Tetrastigma),是广泛分布于中国亚热带地区的一种珍稀濒危药用植物,其起源可以追溯至早上新世,是研究生态和进化之间相互关系的理想模式材料。本研究基于广泛的居群采样,利用简化基因组测序技术和全基因组SNP标记,并整合多学科(群体基因组学、景观基因组学等)的研究手段,对三叶崖爬藤进行了系统的群体遗传和生态适应研究,揭示了三叶崖爬藤种内的谱系地理模式,并进一步探讨了环境因子驱使的适应性进化过程对种内谱系分化与遗传结构的作用。主要研究结果如下:(1)群体遗传多样性和遗传结构结果表明在物种水平,三叶崖爬藤有较高的遗传多样性(P=0.8534,Ho=0.0834,He=0.2298,Pi=0.2307,F=0.6051);其分布区内存在西南(SW)和中东部(CSE)两大地理谱系,中东部谱系又进一步划分为中国中部(CC)、中国东部(EC)和中国南部(SC)三个次级谱系;(2)基于F遗传分化(Bayescan,h-FDIST2,Bayenv XX和Selestim)和基因型-环境关联分析(Bayenv和Baypass)分别在三叶崖爬藤全基因组中检测到752和527个与生长发育、生物合成和代谢等相关的适应性进化位点,其中与季节性潜在蒸发系数、海拔和最湿月份降雨相关的位点数量最多,这些环境变量可能在三叶崖爬藤的适应性进化中起关键作用;(3)线性模型(冗余分析)和非线性模型(广义相异建模、梯度森林)分析均表明在所有居群中,地理因素是影响三叶崖爬藤遗传变异的主导因素,但在小尺度空间范围内(谱系内),气候因子的作用增大,但两大谱系对环境梯度的响应模式不同,有效积温和最冷季降水量分别是对CSE和SW谱系内遗传分化贡献最大的气候因子;(4)最后,基于非适应风险(RONA)分析预测了三叶崖爬藤对未来气候环境变化的适应性潜力,结果表明西南谱系具有更好的适应潜力,而东部地区的居群(如浙江武义、福建建阳等居群)灭绝风险较高。综上所述,本研究通过群体基因组学和景观遗传相结合的方法,揭示了适应性进化在三叶崖爬藤种群分化中扮演着重要角色,为理解全球气候变化下物种的适应性遗传基础、生态适应及保护策略提供精准的理论依据。

关键词： 家族性房室结折返性心动过速   遗传   全外显子测序   候选致病基因  

摘要： 目的:房室结折返性心动过速是室上性心动过速的最常见类型,但其病因仍不明确。既往研究认为房室结折返性心动过速与先天性心脏传导通路发育异常相关。近年来,随着家族性房室结折返性心动过速的报道,提示遗传因素参与该病发生发展。因此本研究旨在探索家族性房室结折返性心动过速患者的临床特点及候选致病基因、通路,以期为房室结折返性心动过速的遗传机制提供理论基础。方法:收集2013年01月至2020年06月于四川省人民医院行电生理检查确诊为房室结折返性心动过速的患者,进一步筛选出有家族史患者,并完成家系图绘制。留取家系中先证者及所有可追溯成员的血液标本,利用全外显子测序技术对DNA合格血样进行检测。在前期研究及参考国内外文献的基础上,共筛与散发房室结折返性心动过速患者相关的95个参考基因及36个候选致病基因,进一步筛选携带36个候选致病基因的家系成员,筛选携带95个参考基因的家系成员,并通过基于基因的负荷分析(MAF≤0.01及MAF≤0.001),寻找易感基因及富集通路。结果:在8个确诊室结折返性心动过速家系及2个可疑房室结折返性心动过速家系中,共包括患者22名,男性比例约为55%(12/22),平均发病年龄为45.6±14.4岁,所有家系共包括患者22名,男性比例约为55%(12/22),平均发病年龄为45.6±14.4岁,所有家系最可能的遗传方式为常染色体显性遗传,家系2与6中患者均为男性,不排除X染色体隐性遗传。10个家系中发现了7个与散发房室结折返性心动过患者相同的候选致病基因:ATP2CA、COL4A3、KCNV2、LAMC1、NOS1、PPFIA1及RYR2,4个家系中均存在NOS1的移码突变。同时发现了16个与参考基因相同的候选致病基因:AGXT、AKAP9、ANK2、C9orf3、CACNA1I、CASQ2、GJD3、ITPR1、KCNH2、KCNH3、MYH6、RYR2、RYR3、SCN4A及ZFHX3。结论:房室结折返性心动过速疾病有家族聚集性,存在遗传可能,并且可能与编码神经递质释放及离子通道基因突变有关。

ISBN: (数字)9780128235782 ISBN: (纸本)9780128235775

摘要： Epigenetics in Psychiatry, Second Edition covers all major areas of psychiatry in which extensive epigenetic research has been performed, fully encompassing a diverse and maturing field, including drug addiction, bipolar disorder, epidemiology, cognitive disorders, and the uses of putative epigenetic-based psychotropic drugs. Uniquely, each chapter correlates epigenetics with relevant advances across genomics, transcriptomics, and proteomics. The book acts as a catalyst for further research in this growing area of psychiatry. This new edition has been fully revised to address recent advances in epigenetic understanding of psychiatric disorders, evoking data consortia (e.g., CommonMind, ATAC-seq), single cell analysis, and epigenome-wide association studies to empower new research. The book also examines epigenetic effects of the microbiome on psychiatric disorders, and the use of neuroimaging in studying the role of epigenetic mechanisms of gene expression. Ongoing advances in epigenetic therapy are explored in-depth.