激光生物学报

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    2021, 30(3): 1-2.
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    • 研究进展
  • 研究进展
    有机电致发光二极管在生物医学中的应用进展
    郭　璇，李步洪
    2021, 30(3): 193-199.
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    摘　要：随着医疗光电产品的升级，人们对便携式医疗设备和全天候监测医学传感器的需求日益增大。得益于有机电致发光二极管（OLED）的柔性、可拉伸、轻薄、均匀辐照和贴合皮肤表面等优点，其正成为可穿戴式生物医学设备的新型光源。本文详细介绍了OLED在光动力疗法、光电容积脉搏监测、光吸收式血氧监测、光遗传学和光生物调制等领域的应用进展，充分展示了OLED在医疗光电产品中的应用潜力。为了满足临床应用对光源的需求，提高OLED发光功率及延长其寿命是未来的重要发展方向。
    关键词：有机电致发光二极管；光动力疗法；脉搏血氧仪；光遗传学；光生物调制
    中图分类号：R318.51　　　　　　文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2021.03.001
    • 研究报告
  • 研究报告
    基于毛丹状Au@Ag合金纳米结构的活性细菌表面增强拉曼散射传感
    张　萌，陈东圳，宁　攀，任研伟，李　阳，张　亮
    2021, 30(3): 200-206.
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    摘　要：为实现活性细菌的快速和原位检测，使用无机碱性双氧水作为“清洁”还原剂，还原制备了一种毛丹状Au@Ag合金纳米颗粒，并将其作为表面增强拉曼散射（SERS）基底材料。研究发现：构建的毛丹状Au@Ag合金纳米颗粒具有较高的表面粗糙度和致密的表面纳米毛刺，该结构对细菌表面的吸附能力较强，且不影响细菌的生物活性；构建的毛丹状Au@Ag合金纳米颗粒在单颗粒表面具有大量的“纳米针尖”和“纳米间隙”，这种结构可产生较强的局部表面等离子体共振效应；将毛丹状Au@Ag合金纳米颗粒吸附于细菌表面，可以有效地增加细菌表面的SERS“热点”，且在实际检测中容易操作。利用以上特点，在633 nm的激发光激发下，可以有效获得活性细菌的SERS指纹谱信号，该方法的灵敏度和检测效率高，能广泛应用于微生物细胞的SERS传感分析。
    关键词：金纳米结构；局部表面等离子体共振；光激发及散射；细菌传感；SERS指纹谱信号
    中图分类号：O657.37　　　　　　文献标志码： ADOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2021.03.002
  • 研究报告
    53BP1缺失补偿DNA同源重组修复增强BCCIP阴性乳腺癌细胞放疗抗性
    罗婉蓉，余　佳，刘　冲，金晓旎，欧阳钰沭，童　星，刘宁昂
    2021, 30(3): 207-216.
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    摘　要：三阴性乳腺癌作为预后较差的乳腺癌亚型，高辐射抗性及分子靶点不明确是影响其放疗效果的主要原因。本研究从一条新的途径，即BCCIP/53BP1途径，研究三阴性乳腺癌高辐射抗性的机制。首先，利用高通量染色体精确分析系统检测X射线照射后53BP1缺失对BCCIP阴性小鼠乳腺癌细胞染色体畸变率的影响，并以免疫荧光染色和蛋白质印迹（Western blot）方法检测53BP1缺失对BCCIP阴性乳腺癌细胞DNA双链断裂损伤恢复效率的影响；随后，采用DR-GFP荧光报告系统和姐妹染色体互换试验检测53BP1对BCCIP阴性乳腺癌细胞同源重组修复效率的调节作用；最后，通过克隆形成试验检测X射线照射后53BP1和BCCIP的共同缺失对乳腺癌细胞存活率的调控效果。结果表明：53BP1缺失下调BCCIP阴性小鼠乳腺癌细胞X射线照射后染色体畸变率的发生；53BP1/BCCIP双缺失乳腺癌细胞受照后，DNA双链断裂标志物γH2AX水平和焦点数量均低于BCCIP单缺失细胞；下调53BP1表达时，受照BCCIP阴性乳腺癌细胞的同源重组修复效率得到明显恢复，并且细胞辐射抗性得到明显增强。综上所述，53BP1缺失通过解除对同源重组修复的抑制，增加了BCCIP阴性乳腺癌细胞DNA双链断裂的修复效率，从而提高了细胞的辐射抗性。研究结果为阐明BCCIP/53BP1通过调控同源重组修复途径影响BCCIP阴性乳腺癌细胞辐射敏感性的作用机制，揭示三阴性乳腺癌放疗抗性的分子机制，以及发现新的放疗增敏靶点，提供了理论依据。
    关键词：放射治疗；辐射敏感性；乳腺癌；BCCIP；53BP1
    中图分类号：R811.5；Q691.5　　　　　文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2021.03.003
  • 研究报告
    斑马鱼myo7ab基因敲除品系的构建
    谢缤灵，邓慧玲，付贵芳，王金福，谢鼎华，谢华平
    2021, 30(3): 217-222.
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    摘　要：MYO7A是人类Usher综合征（US）的致病基因。由MYO7A突变导致的Usher综合征病例占Usher综合征1型病例的29%～55%。研究发现人类MYO7A突变能够导致Usher综合征1B型（USH1B），包括感觉神经性听力损伤及年龄依赖性视网膜色素变性（RP），但其分子机制尚不清楚。为了研究该基因在内耳及视网膜发育中的具体分子作用机制，利用Cloning free CRISPR/Cas9基因编辑技术构建斑马鱼myo7ab基因敲除品系。首先，通过分析软件筛选出该基因的敲除位点，利用聚合酶链式反应（PCR）技术扩增该基因的向导DNA（gDNA），再以gDNA为模板转录得到向导RNA（gRNA），将gRNA和Cas9蛋白共同注射到斑马鱼1细胞期胚胎中；随后，进行基因编辑的有效性检测。研究结果表明，CRISPR/Cas9系统对该基因的敲除有效。对其进行进一步筛选，成功获得斑马鱼myo7ab基因敲除突变品系，这为研究该基因在内耳及视网膜发育过程中的作用奠定了基础。
    关键词：斑马鱼；CRISPR/Cas9；myo7ab基因；内耳及视网膜发育
    中图分类号：Q78　　　　　　　文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2021.03.004
  • 研究报告
    三浅裂野牵牛MADS-box基因家族全基因组鉴定与组织特异性表达分析
    姚旭峰，董静静，刘世芳，张　毅，唐锐敏，王文斌，解红娥，吴宇浩，武宗信，贺立恒，李润植，贾小云
    2021, 30(3): 223-235.
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    摘　要：在甘薯近缘种三浅裂野牵牛（Ipomoea trifida）全基因组水平上对MADS-box基因家族进行鉴定和分析，结果表明，在三浅裂野牵牛基因组中，共鉴定到38个MADS-box（ItfMADS）成员。根据理化性质分析，各成员的氨基酸数目差异很大，有26个成员显碱性。亚细胞定位表明，在这些成员中有32个定位于细胞核。系统进化分析发现，ItfMADS家族可分为Ⅰ型和Ⅱ型2类，Ⅰ型包含9个成员，Ⅱ型包含29个成员。染色体定位分析发现，该38个ItfMADS成员不均匀地分布在三浅裂野牵牛基因组的12条染色体上，其中染色体11（Chr11）上的成员数最多（9个），而Chr12和Chr00仅有1个成员。结构域保守基序分析表明：各成员均含有MADS-box结构域，Ⅱ型的各成员还含有K结构域；motif 1和motif 3是ItfMADS蛋白的重要保守基序。基因结构分析表明，各成员中的内含子和外显子数量差异较大。启动子顺式作用元件分析发现，响应光的顺式作用元件最多。表达模式分析发现，ItfMADS基因在不同的组织中表达存在差异，且在不同胁迫下的表达量也不同，说明ItfMADS基因可能参与了胁迫响应。本研究为甘薯MADS-box基因的功能鉴定提供了参考，也为甘薯的分子育种奠定了基础。
    关键词：三浅裂野牵牛；MADS-box；基因组鉴定；组织特异性；表达分析
    中图分类号：Q943.2　　　　　　文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2021.03.005
  • 研究报告
    基于蛋白互作和关键作用靶点的网络药理学研究当归四逆汤治疗腰椎间盘突出症的作用机理
    张水冰，李　颖，赵思怡，黄　帆，海那尔·乌拉孜巴依，丘明旺，方婉仪，姚　琳，张茂祥
    2021, 30(3): 236-249.
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    摘　要：基于网络药理学探求当归四逆汤作用于腰椎间盘突出症的作用机理。系统检索中药系统药理学技术平台（TCMSP）、中药潜在靶点数据库（TCM-PTD）获取当归四逆汤药物的有效活性成分45个，作用靶点132个，并将得到的靶点与通用蛋白数据库（Uniprot）中载入的基因名称简称进行匹配。通过检索人类基因数据库（GeneCards）和孟德尔疾病基因数据库（OMIM）来获取腰椎间盘突出症的作用靶点，汇入表格并去除重复靶点之后，共得到有效靶点379个。使用 ClusterProfiler R编程软件绘制Venn图，获取药物和疾病共同作用的靶点25个。利用Cytoscape Version 3.6.1软件，构建当归四逆汤活性成分-药物疾病共同作用靶蛋白网络。将药物疾病共同作用靶点导入功能性蛋白关联网络平台（STRING），获取蛋白互作网络，并使用Cytoscape Version 3.6.1软件对蛋白互作网络图进行拓扑分析和注释分析，得到核心靶点AKT1、PTGS2、MAPK1、STAT3、MAPK8、JUN、CASP3、MAPK14等。使用ClusterProfiler R 软件对疾病药物公共作用靶点进行基因本体论（GO）富集分析和京都基因与基因组百科全书数据库（KEGG）通路富集分析，并用Cytoscape Version 3.6.1绘制靶点-通路网络图，得到当归四逆汤的有效活性成分paeoniflorin、beta-sitosterol、kaempferol、(+)-catechin、stigmasterol、formononetin、licochalcone a、sesamin以及关键作用靶点IL6、AKT1、PTGS2、MAPK1、STAT3、MAPK8、JUN、CASP3、MAPK14、IL10等，并发现关键作用靶点主要通过丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）活性、蛋白质丝氨酸/苏氨酸/酪氨酸激酶活性、血红素结合、磷酸酶结合、氧化还原酶活性、FMN结合、内肽酶活性、激素结合等功能，涉及 HIF-1、FoxO、NF-κB、MAPK、p35等信号通路治疗腰椎间盘突出症。该文揭示了当归四逆汤从多成分、多靶点、多通路的角度治疗腰椎间盘突出症的作用机制，为新药开发及临床应用提供了依据与新的思路。
    关键词：当归四逆汤；腰椎间盘突出症；网络药理学；靶点；分子对接
    中图分类号：R917　　　　　　文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2021.03.006
  • 研究报告
    杂交稻增密减肥处理的SPAD值光谱估算模型
    陈崇怡，石　楠，文双雅，胡海燕，高志强
    2021, 30(3): 250-258.
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    摘　要：响应“一控两减三基本”的要求，在不减产的前提下减少化肥用量，研究全程机械化大苗机插条件下不同增密减肥处理的水稻叶绿素相对含量（SPAD值）光谱估算模型。分析水稻叶片SPAD值与冠层一阶微分光谱的相关性，建立基于敏感波长及一阶微分光谱参数的SPAD值估算模型，用决定系数（R2）、均方根误差（RMSE）、相对误差（RE）对模型精度进行评价。结果表明：6个处理在634～652 nm、655～668 nm、497～552 nm及687～711 nm波段内达极显著相关，相关系数均达到0.700以上；以敏感波长为自变量估算SPAD值的模型中，低密度减肥的多项式模型估测效果最佳，其建模集R2、RMSE和RE分别为0.766、1.185和2.152%，验证集R2、RMSE和RE分别为0.729、0.364和0.752%；以光谱参数为自变量的估算模型中，中等密度减肥模型的估测效果最好，其建模集R2、RMSE和RE分别为0.703、1.314和2.359%，验证集R2、RMSE和RE分别为0.763、0.620和1.198%。研究发现：在同密度条件下，减肥会导致SPAD值降低，长势偏弱；移栽密度越大，光谱反射率相对越高；移栽密度对水稻冠层光谱反射率的影响大于施肥水平。各处理均表现为差值光谱指数（DSI）的模型效果最优，说明敏感波长及光谱参数的选择对模型的构建至关重要。
    关键词：杂交稻；增密减肥；机插；SPAD值；光谱指数
    中图分类号：S511；TP7　　　　　　文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2021.03.007
  • 研究报告
    谷子MYB-CC基因家族的鉴定与表达分析
    李明明，晋敏姗，胡海斌，王　浩，于港华，邢国芳
    2021, 30(3): 259-269.
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    摘　要： MYB-CC基因家族是由MYB-DNA结合域和CC（coiled-coil）结构域组成的，其中CC结构域能通过折叠参与蛋白质之间的相互作用，是一个二聚体结构域。这类MYB-CC转录因子是植物特有的，除磷饥饿响应蛋白1（PHR1）外，拟南芥中另外14个蛋白也同样具有这两个结构域。部分MYB-CC基因已经被证明可调控植物中磷酸盐吸收和控制磷饥饿反应。为了探索谷子MYB-CC基因家族的特征和功能，本文通过生物信息学分析来解析谷子MYB-CC基因家族的特征，分析其表达模式及谷子与水稻、玉米基因组中的MYB-CC基因家族的共线性、选择压力。结果表明：通过基因在谷子染色体上的定位情况，共筛选到谷子MYB-CC基因家族基因18个，分布在7条染色体上；基序分析发现存在1个相对保守的基序motif 1；顺式作用元件分析发现，参与防御和胁迫响应相关的MYB-CC基因有6个；基因表达模式分析结果显示，SiMYB-CC6在根和茎秆中特异性表达。该研究结果可为谷子MYB-CC基因家族的进一步研究提供一定的参考依据。
    关键词：谷子；MYB-CC基因家族；生物信息学；基因表达；低磷胁迫
    中图分类号：S515　　　　　　文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2021.03.008
  • 研究报告
    叶面喷施硅肥对水稻农艺性状和抗性的影响
    张　阳，赵　瑞，刘士广，玄元虎，梅　琼
    2021, 30(3): 270-275.
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    摘　要：硅是地壳中重要的元素，且在水稻生长中发挥重要作用，但叶面喷施硅肥对水稻增产和抗病虫的影响研究甚少。为探讨叶面硅肥的作用，本文通过大田试验研究了叶面喷施硅肥对水稻的农艺性状、抗病和抗虫性的影响。田间试验结果表明，与对照相比，叶面喷施硅肥的水稻植株颜色更绿、茎秆更粗壮且抗倒伏，分蘖数、穗数、每穗的实粒数、千粒重及产量均提高，并且二化螟蛀虫数减少，未发生纹枯病。叶片离体接种试验进一步证明，叶面喷施硅肥可显著提高水稻对纹枯病的抗性。
    关键词：水稻；叶面硅肥；农艺性状；抗病和抗虫性；纹枯病
    中图分类号：S432　　　　　　　文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2021.03.009
  • 研究报告
    湖南西洞庭湖国家级自然保护区两栖动物多样性调查研究
    彭　琪，邓文静，李家兴，曾伟坤，何木盈，谢志辉，张　娜，雷有为，彭波涌，阳　俭，周国华，莫小阳
    2021, 30(3): 276-283.
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    摘　要：为了解湖南西洞庭湖国家级自然保护区两栖动物的资源状况及受威胁因素，于2016—2018年选取保护区内典型生境，设置10条样线开展实地调查，记录样线内环境因子、两栖动物种类和数量及威胁因子。结果显示：共记录两栖动物14种，隶属1目5科8属，占湖南省已记录68种两栖动物的20.59%；区系组成多为东洋界种类，其中，东洋界华中区、华南区共有种9种，占64.29%；东洋界华中区、华南区、西南区共有种4种，占28.57%；被列为国家II级重点保护野生动物的有虎纹蛙（Hoplobatrachus chinensis）。经过计算分析，记录到的两栖动物Shannon-Wiener指数和Simpson指数分别为1.445 4和0.649 1，Pielou均匀度为0.149 4。相关性分析表明，不同月份两栖动物的物种丰富度及相对多度与环境因子均无显著相关性。湖南西洞庭湖国家级自然保护区两栖动物资源较丰富，但分布不均匀，多种人为干扰因素对该地区两栖动物多样性具有潜在影响。
    关键词：西洞庭湖国家级自然保护区；两栖动物；物种多样性；人为干扰；调查
    中图分类号：Q958.1　　　　　      文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2021.03.010
  • 研究报告
    普洱茶提取物对单纯性肥胖大鼠MC4R基因表达的影响
    易　娟，尹龙武，王　伟，彭凤兰
    2021, 30(3): 284-288.
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    摘　要：为观察普洱茶提取物对高脂饮食诱导肥胖大鼠脂肪组织中黑皮素受体-4（MC4R）基因表达的影响，进一步探讨普洱茶抗肥胖的相关机制，本试验将大鼠随机分为正常对照组、高脂饲料组、高脂饲料+普洱茶提取物干预组，构建单纯性肥胖模型。每周测量大鼠体重，3个月试验结束后测量大鼠终末体重、脂肪组织重量，检测甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）、低密度脂蛋白（LDL-C）等血脂水平。提取大鼠附睾脂肪组织，采用实时荧光定量逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）和免疫印迹试验（Western blot）检测肥胖相关基因MC4R mRNA和蛋白的表达水平。结果显示：普洱茶能显著减轻高脂饮食大鼠体重和脂肪组织重量，降低体脂比，并降低各项血脂水平；普洱茶提取物能显著上调MC4R基因和蛋白的表达。这表明普洱茶提取物具有减肥降脂作用，其分子机制可能与上调肥胖重要调节因子MC4R有关。
    关键词：普洱茶；肥胖；表没食子儿茶素没食子酸酯；黑素皮质素受体-4（MC4R）；血脂水平
    中图分类号：R151.2　　　　　　文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2021.03.011