一、典型细菌和酵母基因组中基因间关联的研究（论文文献综述）
刘亚[1]（2021）在《黄色黏球菌PAAR蛋白功能及其携带毒素机制研究》文中提出微生物栖息在各种复杂的环境中,与其他生物相互合作或相互竞争。为了对空间和营养进行争夺,微生物进化出了多种攻击或防御手段来提高自身竞争力并对抗资源竞争者。分泌蛋白毒素是微生物广泛使用的一种限制竞争者生长的策略。毒素不仅可以帮助微生物在种内或种间的各种冲突中形成竞争优势,也与致病菌对人类、动物和植物的致病机制有关。因此,微生物分泌的蛋白毒素对自然生态系统和人类健康的影响都不容忽视,具有重要的研究价值。Ⅵ型分泌系统（type Ⅵ secretion system,T6SS）是广泛分布于革兰氏阴性细菌中的分泌蛋白毒素效应物的重要方式。T6SS毒素效应物参与了许多重要的生理过程,包括细菌间的相互作用以及致病菌的致病性,因此近来备受研究者关注。T6SS是由至少13个核心组分构成的多组分纳米分子机器,类似于倒置的噬菌体尾巴,其中 Hcp（hemolysin co-regulated protein）内管蛋白、VgrG（valine-glycine repeat protein G）蛋白和 PAAR（proline-alanine-alanine-arginine）蛋白组成了用于毒素效应物传递的中央穿刺复合物,通过注射的方式将毒素分泌到相邻的靶细胞中。PAAR蛋白位于T6SS中央穿刺结构的顶端,在VgrG蛋白上形成了尖锐的圆锥形延伸,可以将效应物结构域加载到到穿刺复合物的尖峰上。PAAR蛋白的作用是增加整个T6SS的锋刃性,并负责在靶细胞膜上形成开口。PAAR蛋白的失活通常不会完全影响T6SS的功能,但会造成其无法杀死特定的靶细胞,因此PAAR蛋白被认为对T6SS介导的效应物分泌和细胞的杀伤能力至关重要。目前已被鉴定的PAAR相关毒素并不多,但已显示出复杂的分泌模式。例如,直接融合作为PAAR蛋白的延伸结构域,或与PAAR蛋白直接非共价结合。因此研究PAAR蛋白及其携带毒素机制具有重要意义。黄色黏球菌DK1622（Myxococcus DK1622）是黏细菌的模式菌株。实验室前期使用转座子对黄色黏球菌DK1622随机插入,筛选得到9株独立的突变株,这些突变株可以各自与野生菌株形成可见的菌落界线,不同的突变株之间也会产生菌落界线,但自身菌株之间菌落可以融合。插入的基因位点分散分布在DK1622基因组中。5个插入位点位于的基因及其上游紧密相邻的基因是分别同源的,已经通过实验证明其中一个插入位点位于的基因是免疫蛋白基因,上游是AHH核酸酶毒素效应物基因。免疫蛋白缺陷突变株与野生型邻近接种培养时形成稳定的菌落界线;混合共培养时突变株则被野生型杀死。DK1622基因组中只有一组完整的具有功能的T6SS编码基因簇（MXA4800-MXAN4813）,并且已利用冷冻电镜技术在其细胞中观察到了 T6SS复合体结构。我们实验室在黄色黏球菌基因组中鉴定到6个PAAR编码基因,均远离T6SS编码基因簇。6个PAAR编码基因上下游均存在一些功能未知的同源基因,构成6个paar基因簇。这6个PAAR蛋白中,4个是仅含有PAAR结构域的单结构域蛋白,而另外2个则为多结构域蛋白。其中4个单结构域的paar基因簇均与能与野生菌株产生菌落界线的突变株的插入位点基因有关,PAAR编码基因的上下游均存在编码新型核酸酶毒素-免疫蛋白的基因对。其中一个基因簇含有的编码新型核酸酶毒素-免疫蛋白系统的基因对是已经经过实验证明的那组,并且PAAR蛋白和T6SS对此核酸酶毒素的输出都是必需的。其他两个多结构域paar基因簇中是否编码毒素效应物-免疫蛋白系统尚不清楚,并且也不清楚这6个远离T6SS编码基因簇的PAAR编码基因如何帮助毒素效应物分泌。本文在实验室前期研究的基础上,以黄色黏球菌DK1622为例,研究了PAAR蛋白相关毒素及其分泌机制。DK1622两个多结构域蛋白中的PAAR结构域都位于N末端,并且序列高度相似,而C端延伸区域（C-terminal extended domain,CTD）则检测不到序列同源性也均未识别到已知的结构域。这两个多结构域PAAR蛋白除了 N端序列相似外,它们在基因组中的基因邻居也高度相似,构成了两个paar基因簇。这两个组成和组织方式高度相似的基因簇具有完全不同的细胞功能,一个与菌落融合不相容表型有关,而另一个则与抗真菌活性有关。进一步的实验证明,两个多结构域PAAR蛋白都具有毒性,而它们下游基因则分别编码可以失活相应毒素的免疫蛋白。在其他黏细菌基因组中也识别到许多序列相似的paar基因簇,而它们至少具有7种不同的PAAR蛋白的C端结构域。因此,这些结果表明,序列高度相似的paar基因可以通过携带不同的C端序列实现功能上的巨大改变。多结构域PAAR蛋白通过C端结构域携带毒素输出,对于黄色黏球菌DK1622编码的4个单结构域PAAR蛋白携带毒素输出的机制,本文也进行了研究。这4个PAAR蛋白在基因组中也都具有相似的基因邻居,并且周边都有编码核酸酶毒素-免疫蛋白系统的基因对。这4个基因簇可能具有相似的工作模式,本文重点关注了 PAAR蛋白MXAN0044和它的基因邻居。实验结果显示,敲除MXAN 0044基因和未知功能的MX4N0045基因会导致核酸酶毒素MXAN0050不能输出,但MXAN0050与MXAN0044之间并没有直接的相互作用。MXAN0045蛋白与MXAN0044、MXAN0050均具有相互作用。同时,由于MXAN0045蛋白与MXAN0050结合可以部分抑制毒素活性,从而使免疫蛋白基因MXAN0049敲除株可以存活。因此,这些结果表明,单结构域PAAR蛋白携带毒素的机制复杂,MXAN0045（PRK06147）是一种可以介导PAAR蛋白与毒素结合的新型衔接子蛋白。黄色黏球菌单结构域PAAR蛋白输出毒素需要借助可能的新型衔接子MXAN0045蛋白。衔接子是负责介导T6SS针尖复合物（PAAR蛋白或VgrG蛋白）与其同源效应物相互作用的蛋白。本文也在原核生物基因组中大规模分析了 3类已知的衔接子（DUF1795、DUF2169和DUF4123）和1类新型衔接子（PRK06147）。基因组上下文分析显示,已知的3类衔接子蛋白的基因邻居均高几率编码T6SS针尖复合物和毒素效应物同源物。基于这一特征,反向查询了针尖复合物和毒素同源物的基因邻居,识别到1类新型衔接子蛋白（PRK06147）,而在黄色黏球菌DK1622中鉴定到的MXAN一0045正是此类蛋白。这4类衔接子虽然蛋白大小不同,但等电点均在5.6-6.2之间,并且均主要是单结构域蛋白,并广泛分布在细菌基因组中,尤其是变形菌。在4类衔接蛋白的基因邻居中共识别到了 1356个潜在的毒素基因,其中超过60%由衔接蛋白下游前两个基因编码。这些毒素基因的蛋白产物来自多达92个家族,并且其中2/3目前在公共数据库中仍被注释为假设蛋白或者未知功能。已注释的毒素蛋白大都具有酶活性,并且多数与核酸相关。4类衔接子都能与多种效应物相关,并且种类各有偏好。因此,这些结果表明,4类衔接子都可以作为有效的标志物来识别其基因邻居中的T6SS毒素效应物。黄色黏球菌DK1622编码的6个PAAR蛋白都显现出来不同的功能与输出机制,在此研究基础上,进一步在原核生物基因组中对PAAR蛋白进行了系统地分析。共识别到了 4万多个PAAR同源物,并通过系统发育关系将其分为8种类型以及16种亚型。PAAR蛋白不但与T6SS相关,还与细胞外可收缩注射系统（extracellular contractile injection system,eCIS）相关。有趣的是,在系统发育关系上与这两种分泌系统相关的PAAR蛋白之间没有明显的界线,是混杂的,PAAR蛋白在两种分泌系统间存在通用性。同时,超过80个家族的PAAR相关的潜在毒素也被识别到了,PAAR蛋白相关毒素具有多样的种类与活性,1种PAAR亚型能够与多种家族的毒素相关,一个家族的毒素也能够与多种的PAAR亚型相关。根据地球微生物组计划（Earth Microbiome Project,EMP）数据,确定了编码paar基因的原核生物是广泛存在于全球各类环境中的。编码paar基因,尤其是编码多拷贝的paar基因,有助于原核生物类群适应多样的环境。因此,这些结果表明,PAAR蛋白的存在可以使原核生物的武器库更加丰富,有助原核生物在复杂多样的栖息地获得生存优势。总之,本文通过在原核生物基因组中的大规模生物信息学分析和在黄色黏球菌DK1622中进行的一系列实验工作,对PAAR蛋白及其携带毒素机制进行了全面系统的研究。本文发现黄色黏球菌多结构域PAAR蛋白可以携带不同的C端毒素结构域,这极大丰富了黄色黏球菌的武器库并扩展了其的攻击能力。PAAR蛋白在T6SS和eCIS两种分泌系统间具有通用性,PAAR相关毒素具有活性和种类多样性,揭示了 PAAR蛋白在原核生物生存竞争中发挥重要功能。同时,本文也通过研究单结构域PAAR携带毒素的输出机制,从而发现了新型衔接子蛋白,并系统分析所有4类衔接子同源物,丰富了对PAAR蛋白携带毒素机制的了解。本文基于对PAAR蛋白的研究还识别到数千个毒素基因,其中大多数过去是未知功能的,这些新发现有助于增加对原核生物毒素系统的认识。本文的研究成果可能对蛋白质机器的组装、病原菌致病性、微生物群体的作用关系等多方面研究具有借鉴意义,识别到的新型毒素和免疫蛋白也可能具有潜在的生物技术上的应用前景。
王玉荣[2]（2021）在《酸粥细菌多样性及其风味品质形成机制研究》文中研究说明本研究分别对广西、山西和内蒙古地区98份农家自制酸粥细菌群落结构、理化营养品质及二者关联性进行了解析,同时使用传统微生物学与分子学技术相结合的手段对其中优势菌属进行了分离鉴定及保藏,并对分离出的罗伊氏乳杆菌开展了比较基因组学与多位点序列分型研究,以探究菌株对环境的适应性。为初步探究酸粥发酵过程中风味形成机制,本研究在对分离出的可食用菌株进行生长特性、发酵特性筛选的基础上进一步使用非靶向代谢组学监控发酵过程中有机物变化。论文的主要研究内容及结果如下:（1）高通量测序显示酸粥中的细菌主要属于乳杆菌属（Lactobacillus）、醋杆菌属（Acetobacter）、芽孢杆菌属（Bacillus）、梭菌属（Clostridium）和魏斯氏菌属（Weissella）。山西和内蒙古样品的细菌群落组成和感官品质相似,但与广西样品有着显着差异（p<0.05）。PICRUSt分析表明,酸粥中的基因功能主要与碳水化合物和氨基酸代谢有关,优势菌属与滋味及气味指标相关性显着（p<0.05）。酸粥富含氨基酸,有机酸和可溶性固形物,且广西样品中的含量显着高于山西和内蒙古样品,不同地区酸粥p H范围为3.00-4.00。（2）采用纯培养技术从98份酸粥中分离出隶属于15个属24种的乳酸菌,共计262株,其中Limosilactobacillus fermentum和Lacticaseibacillus paracasei为优势乳酸菌。Limosilactobacillus reuteri MH1序列与罗伊氏乳杆菌现有菌株间相似度最高仅为98.37%,其装配基因组大小为1.99 Mbp,蛋白质编码序列1,927条,基因组DNA的G+C含量为38.7 mol%,序列中亦包含13个GIs,2个原噬菌体序列,1个CRISPR以及1个T3PKS。MH1与罗伊氏乳杆菌模式株的形态、大小及分解碳水化合物能力间均存在差异。对不同来源211株罗伊氏乳杆菌进行比较基因组及MLST分析发现L.reuteri MH1的持家基因ddl、leu S、pep X和rpl B基因位点在进化过程中受到纯化选择作用,分离源对L.reuteri不同菌株间亲缘关系间的影响要大于分离地区。（3）依照卫生部印发的《可用于食品的菌种名单》,从262株乳酸菌中选择177株进行酸粥纯种发酵。采用电子舌、电子鼻和感官鉴评相结合的方法对其制备酸粥品质进行了评价,综合考虑菌株分解淀粉、产胞外多糖以及产酸等生长特性,菌株Lacticaseibacillus paracasei G5-2最适宜发酵酸粥。（4）采用气相色谱-离子迁移谱和液相色谱-串联质谱联用技术对Lacticaseibacillus paracasei G5-2发酵酸粥品质的动态变化进行了评价。不同发酵时间酸粥样品中共检测出51种挥发性化合物,其中醛类的相对含量远高于其他有机物且在整个发酵过程中波动较大。LC-MS检测出809种可定性定量的有机物,注释到KEGG上的通路数目为157条,其中富集程度较大且较显着富集的谢通路有13条,包含40个关键差异代谢物,其中L-谷氨酸、L-天冬氨酸、L-精氨酸和L-酪氨酸参与的关键代谢通路数量最多。酸粥发酵过程主要通过氨基酸及其衍生物代谢、淀粉和糖代谢等形成其特殊风味。
朱丽娟[3]（2021）在《生物网络比对及其在疾病研究中的应用》文中研究表明蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络蕴含着重要的生物信息,对分子生物学的影响也越来越大。例如,通过提取PPI网络中的信息可以预测蛋白质的功能以及PPI网络的进化,了解相互作用的细节能够为研究疾病和药物靶标提供参考。目前,基于PPI网络的研究主要包括PPI网络比对以及基于PPI网络的相关研究。网络比对被广泛用于预测蛋白质功能,识别保守的功能模块以及研究物种的进化关系。但是,网络比对是一个NP-complete问题,大部分算法通常在比对大型网络时速度较慢或准确性较差。因此,需要开发高效的网络比对算法。另一方面,人类疾病被视为高度联系的细胞网络的扰动,即疾病不是彼此独立,而是高度相关,我们将相互关联的疾病称为合并症。识别合并症可以为了解疾病进展、探索治疗方案提供参考。PPI网络已被广泛用于评估疾病间的关联。本文就PPI网络比对算法以及基于PPI网络的疾病相关性研究算法进行了探讨。论文的主要内容安排如下:第一章主要介绍了本文的研究背景、研究现状和研究意义。第二章提出了一种快速而准确的算法—NAIGO.该算法首先利用已知的先验知识（例如,基因本体论）将网络划分为子网;对于每个子网对,通过考虑蛋白质同源信息及其局部结构信息,将网络比对问题转化为目标优化问题来对齐它们;然后,基于贪婪算法进行子网比对的局部扩展和全局扩展,进而得到更具生物意义的局部比对和全局比对。我们将NAIGO算法应用于人类和酿酒酵母S288c的PPI网络比对,并将比对结果与其他公认的方法（例如,IsoRank,GRAAL,SANA和NABEECO）进行比较。结果表明,NAIGO方法优于其他方法。第三章提出并比较了 10种基于PPI网络的疾病相关性方法,以研究糖尿病与其他疾病、肥胖与癌症间的关联,其中,DIconnectivity-eDMN方法具有最佳性能。首先,DIconnectivity-eDMN将BP术语映射到PPI网络上以构建BP功能子网,然后,通过重启的随机游走（RWR）对其进行扩展（在整个PPI网络中）以生成扩展的模块化网络（eMN）.此外,我们还基于RWR生成扩展的疾病相关基因,并将扩展的疾病相关基因映射到eMN上,疾病间的关联是通过映射基因集在eMN上的加权互作数来衡量的。DIconnectivity-eDMN方法不仅可以预测疾病间的相关性,而且还可以揭示关联疾病的重要生物学过程。本文提出的网络比对算法以及疾病相关性研究算法在PPI网络上得到了成功运用,但这两种算法的应用不限于PPI网络,还可将其推广到其他类型的生物网络中。
戚一曼[4]（2021）在《基于酸胁迫响应的酒酒球菌基因组规模代谢网络模型的构建及应用》文中认为苹果酸-乳酸发酵是生产优质葡萄酒的重要生物过程,通过这一过程可以降低酸度、提高微生物稳定性、增加气味和风味的复杂性。酒酒球菌是葡萄酒苹果酸-乳酸发酵的主要启动者和执行者。苹果酸-乳酸发酵的条件复杂且不利于微生物的存活（高乙醇和高SO2水平、低温和低p H）。酸胁迫是最常见的不利环境,会对菌株细胞造成不可逆的损伤。酒酒球菌作为苹果酸-乳酸发酵的优势菌株,其自身有一系列的调控机制来面对酸胁迫的压力。通过解析酒酒球菌在酸胁迫下的响应机制,能够进一步理解酸胁迫对菌株生长与代谢的影响,并且为未来关键代谢通路的定向改造提供重要的借鉴。目前,关于酒酒球菌胁迫响应机制的探究主要集中在其受到环境胁迫时单个或几个基因、蛋白、代谢物或者代谢通路的变化,然而菌体对胁迫环境的应答往往是全局性的,体现转录调控与代谢调控、基因与蛋白、代谢反应物与生成物等不同层级响应的相互配合。因此,本研究以酒酒球菌SD-2a为研究对象,首先通过其小热休克蛋白Hsp20的生物学功能判断该菌具有良好的胁迫响应能力;然后设计酸胁迫试验进行代谢组学分析,并且结合转录组数据,利用二分网络判别基因和代谢物之间的关系;再以基因组数据为基础构建酒酒球菌SD-2a的基因组规模代谢网络模型（i QY500）,评价在不同酒酒球菌中基因组以及基因组规模代谢网络模型的保守度;比较试验结果和计算机模拟结果是否一致验证了i QY500的准确性;最后将代谢组和转录组数据整合到i QY500解析酒酒球菌SD-2a的酸胁迫响应机理。论文的主要研究结果如下:（1）序列比对分析结果表明,酒酒球菌Hsp20具有保守基序“A-x-x-x-x-G-x-L”,这是典型的小热休克蛋白家族的序列特征。对酒酒球菌SD-2a的Hsp20蛋白进行了克隆表达和纯化,并且通过异源表达的方式获得Hsp20重组大肠杆菌（BL21（DE3）/Hsp20）。以含有空质粒的大肠杆菌作为对照组（BL21（DE3）/Ctrl）,在不同胁迫条件下（热胁迫、酸碱胁迫、氧化胁迫、盐胁迫）,通过IPTG诱导Hsp20的过表达,对比了BL21（DE3）/Hsp20和BL21（DE3）/Ctrl的生存情况,结果表明Hsp20重组大肠杆菌在面对不同的胁迫条件下均表现出了比对照菌株更强的抗性。（2）通过液质联用技术成功建立了酒酒球菌SD-2a的UPLC-Q-TOF/MS代谢组分析方法,对分别经过1 h和3 h酸胁迫处理样品的代谢物以及未经酸胁迫样品的代谢物进行了整体评价。分析结果表明在酸胁迫条件下（p H 3.0）和非酸胁迫条件下（p H 4.8）,菌体代谢物有显着差异,然而,不同处理时间（1 h和3 h）对菌体之间代谢物差异影响不大,酸胁迫1 h和3 h分别筛选出86和84个显着变化的差异代谢物。然而,与代谢水平响应不同,转录水平的响应是时间特异性的,即受到不同的酸胁迫时间长短影响较为显着,62个基因仅在1 h胁迫时上调,94个基因仅在3 h胁迫时上调;98个基因仅在1 h胁迫时表达下调,45个基因仅在3 h胁迫时表达下调。（3）酒酒球菌SD-2a在酸胁迫条件下可能采用严谨反应（Stringent Response,SR）策略。鸟苷四磷酸和五磷酸盐（Guanosine Tetraphosphate and Pentaphosphate,（p）pp Gpp）的大量合成是严谨反应的首要标志,（p）pp Gpp的合成与GTP焦磷酸激酶（1＿792）相关,转录组数据分析结果发现,酒酒球菌SD-2a的1＿792基因在p H 3.0酸胁迫时表达量增加了2倍以上。同时,通过基因和代谢物的二分网络的子网络可以观察到,嘧啶和嘌呤核苷酸及其前体化合物与一些翻译和翻译后修饰过程相关的基因（如1＿1096,30S核糖体装配GTP酶相关基因）呈现显着的负调控关系,由于酸胁迫条件下核苷酸相关代谢物丰度降低且菌体生长是受到抑制的,因此,这一结果也可以作为酒酒球菌SD-2a启动严谨反应应对酸胁迫的证据。（4）以酒酒球菌SD-2a全基因组序列为基础,通过Carveme软件构建得到粗模型,并整合基因组注释信息,文献挖掘,数据库比对,构建了酒酒球菌SD-2a的最终的基因组规模代谢网络模型（Genome Scale Metabolic Model,GSMM）,命名为i QY500。i QY500包括500个开放阅读框,509个代谢物,以及652个反应。接着,对五株全测序的酒酒球菌（SD-2a、PSU-1、19、UBOCC-A-315001、CRBO＿1381）分别进行比较基因组学分析和比较GSMMs分析。结果表明这五株酒酒球菌核心基因个数为1492,大多附属和独特基因可以归因于这五个菌株为了适应其各自的生存环境所产生的。对这5株均分别建立GSMMs模型后,包含共有反应508个（不包括人工添加的反应）,只有16个反应没有落在核心区域,说明不同酒酒球菌具有较为保守的代谢基础。（5）采用碳氮源利用的定性验证和菌体相对生长率的定量验证,通过计算机模拟与试验观测值相比较是否一致来判断i QY500模型的准确性,结果表明i QY500具有良好的预测能力。最后,将转录组和代谢组数据整合到i QY500探索酒酒球菌在酸胁迫下代谢流的重新分布,从而揭示其代谢响应策略。结果表明酒酒球菌采用的显着代谢相应策略包括:丙酮酸的重新分配,糖酵解的减弱和对除葡萄糖以外的其他碳源的利用的增强,核苷酸补救途径反应的增强,精氨酸脱亚胺酶途径相关通路代谢流的增加等。同时,丙酮酸氧化酶参与反应代谢流通量的增强以及谷胱甘肽氧化还原酶和谷胱甘肽过氧化物酶相关反应的通量增加,暗示了酸胁迫有可能会诱发细胞的氧化应激反应。
杨振华[5]（2021）在《基因组序列k-mer频谱的内在规律和基因组序列的进化机制》文中研究说明基因组序列的k-mer频谱包含了序列组成和序列进化的重要信息,研究基因组序列k-mer频谱组成的内在规律,是揭示基因组序列的组成规律和进化规律的重要途径。在前期研究的基础之上,我们分析和比较了从灵长类到原核生物920个基因组序列上各种k-mer子集频谱的特征。探讨了基因组序列的组成和进化规律,推测了物种早期的演化规律。主要研究内容如下:1.将920个基因组分成动物（灵长类、啮齿类、其它哺乳类、其它脊椎类、非脊椎类）、植物（双子叶、单子叶、蕨类和绿藻类）、真菌（伞菌、子囊菌和酵母）、原核生物（古菌和真细菌）四界14个物种类。研究了每个物种基因组序列在XY二核苷分类下16种XY子集8-mer/6-mer频谱分布的内在规律。发现只有CG类和TA类k-mer频谱分布存在独立选择现象,其它14种XY类kmer频谱分布均不存在独立选择现象,即基因组序列存在两种独立选择模式。一种是CG独立选择模式,另一种是TA独立选择模式。通过分析CG2/CG1/CG0和TA2/TA1/TA0子集k-mer频谱的分布特征,发现两种独立的选择规律具有3个性质:进化独立性,进化选择性和进化保守性。2.依据CG类和TA类子集和全体k-mer频谱分布的平均值和标准差,给出两种独立选择强度的定量表征参量:分离度和保守度。发现CG1/CG2子集,TA1/TA2子集频谱的分离度和保守度特征量之间呈正相关关系。该现象称为进化相关性,是独立选择现象的第4个性质。CG2和CG1子集、TA2和TA1子集k-mer的进化特征相同,它们与CG0子集k-mer的进化趋势相反。该现象称为进化趋同性,是独立选择现象的第5个性质。3.分析了各类基因组CG和TA独立选择强度的分布。发现每个基因组序列中CG独立选择强度和TA独立选强度各不相同,且两种独立选择强度之间存在相互抑制关系。动物和植物基因组中,CG独立选择强度与基因组进化水平呈正相关,TA独立选择强度与基因组进化水平呈负相关。真菌和细菌基因组中,两种独立选择强度分布表示了物种的进化状态。由此我们提出了基因组序列进化机制,即物种基因组的进化状态是由CG和TA独立选择强度以及它们之间相互抑制关系所决定。还发现,脊椎动物基因组序列TA独立选择现象随着物种进化水平的提高而逐步消失,就是说脊椎动物中TA独立选择和CG独立选择之间的相互抑制关系逐步消失。4.研究了基因组序列的独立选择模式与基因组序列的G+C含量和Cp G抑制强度的关系。发现TA独立选择强度与基因组序列的G+C含量呈正相关,CG独立选择强度与基因组序列的G+C含量呈负相关,CG独立选择强度与Cp G抑制强度之间呈正相关。我们认为独立选择现象是反映基因组序列组成和进化的根本规律,而Cp G抑制强度和基因组序列的G+C含量是CG和TA独立选择模式以及它们之间的相互抑制规律的表现形式。5.根据基因组序列的独立选择规律和基因组序列进化机制,我们推测了生命进化早期地球在无氧环境下原核生物基因组在温和和两种极端环境下的进化模式,以及原核生物在有氧环境下基因组的进化过程。推测CG和TA独立选择现象是生物应对有氧和极端环境而进化的根本原因。比较动物、植物和真菌与古菌基因组的进化模式,依据进化的连续性和相似性,我们推测动物和酵母的祖先起源于高CG古菌,植物、伞菌和子囊菌的祖先起源于高TA古菌。通过研究了物种基因组序列的独立选择模式与物种生活习性的关系。发现TA独立选择强度明显同时CG独立选择被强烈抑制的真菌和原核生物容易与植物共生或侵染植物,而CG独立选择强度明显同时TA独立选择被强烈抑制的真菌和原核生物更容易与动物共生或侵染动物。6.根据我们提出的基因组序列的进化机制,进一步印证了腔棘鱼进化的特殊性。许多生化证据表明,腔棘鱼和四爪动物亲缘关系比较近,而跟其它鱼类关系较远。我们比较了腔棘鱼、其它鱼类和四爪动物基因组序列的CG独立选择模式和Cp G抑制强度。发现腔棘鱼的CG独立选择强度和Cp G抑制强度与四爪动物非常接近,而与其它鱼类相差很远。另外,我们认为独立选择现象不仅体现在基因组层面上,也必定体现在任何一段DNA序列上。为此我们分析了腔棘鱼甲基化基因和去甲基化基因的氨基酸序列,通过相似性比对来考察腔棘鱼进化的特殊性。结果均表明腔棘鱼和四爪动物进化距离很相近,而跟其它鱼类较远。我们从基因组尺度和基因尺度分别印证了腔棘鱼和四足动物具有共同祖先的猜想。
刘硕[6]（2021）在《基因组中关键基因的理论识别研究》文中进行了进一步梳理关键基因指的是对生物的生命活动至关重要的基因,其包括影响某种生命活动的重要基因,这部分基因可以决定生物体的特定表型或者对于特定环境的适应性。关键基因也涵盖直接影响细胞或个体生长发育的必需基因,本文涉及的必需基因都是指细胞优化条件下生长所必需的基因。本论文围绕原核生物和真核生物的两类关键基因,进行了一系列创新性研究。本论文首先对原核生物中好氧微生物和厌氧微生物进行比较基因组学研究。通过基因组、转录组、系统发育等多个层次的研究,对比分析了147个好氧细菌和147个厌氧细菌中的同源蛋白簇（COG）,并结合KEGG中酶注释后的相关信息,以及采用文献挖掘的方法,进一步定位到了27个可能影响氧气偏好性的同源蛋白簇（COG）,蛋白质互作和代谢网络步长比较分析均支持它们可能与氧气偏好性相关的结论。最后结合进化树和物种之间的分化时间,验证了地球上氧气及生物体氧气利用基因的出现时间。其次是对于必需基因识别方面的研究。必需基因是关键基因的一个类别,它得名于其对生物体维持生命活动的重要性和必需性,缺失就会导致个体的死亡或细胞生长的停滞。本部分工作对本课题组开发过的一个原核生物通用必需基因预测软件Geptop进行了升级,增加了参考物种的数目,改进了原有的计算公式,并引入了多线程以提升该预测软件的运行速度,改进之后的Geptop对不同物种的预测的AUC均有了显着的提升,特别对大肠杆菌预测时AUC（Area Under Curve）达到了0.956,并且新版本对基因组之间的进化距离表现出了一定的稳定性。再次是对于多个物种必需基因团簇数据库的研究。必需基因一般都是以单个基因的方式来分析,而具有同源性的必需基因可以被归入到相同的团簇中,这些团簇是基于功能和进化保守性进行划分的。本论文升级了必需基因团簇数据库CEG（database of cluster of essential gene）。新版本补充了13种原核生物,尤其是添加了原核生物“必需基因--药靶”互作相关信息。对于新增的真核生物的必需基因进行了团簇归类,特别针对人类的对应多个细胞系的必需基因进行了团簇归类。CEG升级版还增加了预测真核生物必需基因的工具CEG＿Match 2.0,可以实现通过输入序列和基因名称两种方式预测必需性的功能。最后一部分是关于人类癌细胞系的必需基因的理论预测和实验验证,本部分研究采用特征集成的方法进行理论预测,一共采用958个特征,AUC达到了0.96。并且通过CRISPR-Cas9技术对新增预测得的181个必需基因进行了实验验证,选用的细胞系为包含Hela细胞系的7个细胞系。Hela细胞系的实验结果证实了预测结果的可靠性。综上所述,本论文对多种生物细胞的关键基因进行了研究分析。识别了微生物氧环境适应的关键基因,升级更新了必需基因识别软件Geoptop和必需基因团簇数据库CEG,并针对人类癌细胞进行了必需基因的理论识别。我们的一系列研究有可能促进对于生物体遗传构成、环境适应性的理解和药物靶标基因的筛选。
王淑培[7]（2020）在《桔梅奇酵母Metschnikowia citriensis对柑橘果实采后酸腐病的控制效果及作用机制研究》文中指出由柑橘白地霉（Geotrichum citri-aurantii）侵染柑橘引起的酸腐病是仅次于柑橘果实青、绿霉病的一种典型柑橘采后病害,对全球所有柑橘品种均具有不同程度的危害,造成柑橘产业的严重损失及环境的潜在污染。目前国内对酸腐病控制最有效的是双胍盐类杀菌剂百可得（Bellkute,iminoctadine tris）。但是随着化学杀菌剂的长期使用,国内柑橘产区的酸腐病病原菌对百可得均出现了不同程度的抗药性。因此,亟待开发更加安全、有效的绿色保鲜剂或替代产品。生物防治方法逐渐受到关注,利用拮抗酵母菌控制果实采后病害更是一种有效的生物防治方式。应用于果实病害控制的拮抗酵母多数分离自果实体系,能快速适应果实表面的微生态,具有营养需求低、能长期适应复杂多变的环境、对病原菌抑菌谱较为广泛、不产生致敏孢子和真菌毒素等优点而显示出较大的应用潜力。桔梅奇酵母M.citriensis是由我们实验室分离自柑橘叶际的新种酵母,对柑橘果实采后青绿霉病有极好的生物防治效果。而梅奇属酵母对柑橘采后酸腐病的控制效果尚待研究。本研究基于生物防治的角度,探究桔梅奇酵母Metschnikowia.citriensis对柑橘采后酸腐病的控制效果,并系统的研究其拮抗作用模式,提出可能的重要作用机制,并深入探究了其对生防效力的贡献量。在此基础进一步靶向性的增强了M.citriensis的生防效力,并对其可能涉及的机理进行探究。主要研究结果如下:（1）M.citriensis能显着控制柑橘采后酸腐病,与常温贮藏条件对比,低温贮藏下M.citriensis对酸腐病的防治效果更佳。M.citriensis能在果实伤口处快速生长,具有生物膜形成能力,M.citriensis发酵液的非细胞组分以及所产生的挥发性有机化合物（VOCs）对G.citri-aurantii生长没有显着抑制效应;M.citriensis对G.citri-aurantii菌丝有微弱附着作用,但没有寄生作用。M.citriensis对柑橘果实具有一定的诱导抗病性。外源Fe Cl3添加影响M.citriensis对G.citri-aurantii生长的抑制作用,以及对酸腐病的控制效果,推测M.citriensis产普切明酸（PA）对铁离子的竞争或消耗是其控制柑橘果实采后酸腐病的重要作用机制之一。（2）通过全基因组测序获得了M.citriensis FL01精细基因组信息。M.citriensis FL01基因组大小约为25.74 Mb,组装到12个Contigs上,基因组GC含量为49.16%。散在重复序列占据0.76%,串联重复序列占据1.27%,含有313个t RNA,185个r RNA,52个sn RNA。共预测到5189个编码蛋白基因,其中3401个基因得到GO分类注释,4137个基因得到KEGG注释,1845个基因与KOG数据库匹配并得到功能分类。M.citriensis FL01具有丰富的胞内外信号转导、代谢相关基因,暗示酵母细胞代谢旺盛、环境适应力强。共线性分析显示,M.citriensis FL01与M.pulcherrima APC 1.2的亲缘关系更近。通过与M.pulcherrima的PULs基因进行全基因组的BLAST比对,找到了M.citriensis FL01中四个PUL基因:PUL1（1377bp）、PUL2（1433 bp）、PUL3（960 bp）和PUL4（1638 bp）,位于Contig4上,成簇分布。其中PUL1和PUL3正向表达,PUL2和PUL4反向表达,PULs基因的分布与M.pulcherrima APC 1.2的一致。（3）通过CRISPR/Cas9技术对M.citriensis生物合成PA的关键基因PUL2进行敲除,获得了不产普切明色素的稳定突变株。失去产普切明色素的突变ΔM.citriensis与野生型酵母相比,其生长能力和孢子形态没有显着变化,但是均失去了产PA的能力或者产PA非常微量而无法检出。突变ΔM.citriensis在离体平板实验中均失去了对G.citri-aurantii生长的抑制作用,在果实实验中,突变菌株对酸腐病的控制效果显着低于野生型酵母,相比于野生型酵母的生防控制效率下降80%左右,且各突变菌株之间的生防效果无显着差异,从而直接证明了产PA引起的铁离子的消耗是M.citriensis控制柑橘采后酸腐病的重要作用机制。（4）基于提高PA产量从而提高M.citriensis生防效力,从生理调控增效的角度筛选能提高M.citriensis PA生成量的氨基酸,所测试的20种氨基酸中除甲硫氨酸（Met）外,外源氨基酸处理均能显着诱导M.citriensis普切明的生成。丝氨酸（Ser）、天冬酰胺（Asn）、赖氨酸（Lys）和精氨酸（Arg）能诱导M.citriensis产生相对于其他氨基酸更宽的普切明色素带,且Arg的诱导效应最明显。（5）通过不同浓度的Arg处理发现,Arg对M.citriensis生长、PA生成量及PULs基因的表达量的诱导具有浓度效应。低浓度(1 mmol·L-1)Arg对M.citriensis生长没有显着影响,而5 mmol·L-1和10 mmol·L-1Arg则能促进M.citriensis生长。PA作为M.citriensis的次生代谢产物,Arg处理能显着诱导M.citriensis在培养的对数中后期提高PA的生成量。不同浓度的Arg在不同培养时间点对PA合成调控的四个基因PUL1、PUL2、PUL3和PUL4表达量的影响不同,在诱导培养的24h～72 h内,Arg处理能显着诱导这4个基因的上调表达,而PUL4在M.citriensis生长的12 h内被抑制了表达。总体上,相对于1 mmol·L-1的Arg,5 mmol·L-1和10 mmol·L-1的Arg更能显着的诱导M.citriensis PULs基因的表达,从而诱导M.citriensis合成并分泌更多的PA。（6）Arg处理提高了M.citriensis在果实伤口处的定殖能力,预示Arg能提高拮抗酵母的氧化胁迫耐受性。进一步通过H2O2诱导氧化胁迫,发现Arg预处理提高了M.citriensis胞内抗氧化酶:CAT（过氧化氢酶）、SOD（超氧化物歧化酶）和GPX（谷胱甘肽过氧化物酶）活性以及抗逆性物质海藻糖含量,降低胞内ROS（活性氧）水平,进而抑制过量ROS引起的细胞凋亡、质膜损伤和胞内蛋白氧化,提高了M.citriensis细胞氧化胁迫耐受性。（7）通过比对提高PA生成量的Arg处理,以及失去产PA能力的突变体酵母ΔM.c7的生防效力,发现Arg预处理能显着增强M.citriensis对柑橘酸腐病的防控效力,且5 mmol·L-1Arg预处理的M.citriensis的生防效力相对最优。主要作用机制可能包含:（1）Arg预处理诱导了M.citriensis PA生成量的增加;（2）Arg预处理提高了M.citriensis在果实伤口处的定殖能力;（3）Arg预处理增强了M.citriensis生物膜生成能力;（4）Arg预处理提了高M.citriensis在柑橘伤口处的氧化胁迫耐受性。而失去产PA能力的突变体酵母ΔM.c7在果实伤口处的定殖能力、生物膜形成能力、氧化胁迫耐受性、抗氧化能力及生防效力显着下降。进一步说明了M.citriensis的PA生成能力与其生防效力直接相关,同时又会影响M.citriensis胞内的抗氧化反应。此外PA可能作为一种群体感应分子介导M.citriensis生物膜生成。
蔡朝辉[8]（2020）在《橘小实蝇肠道微生物对其生长发育及辐射源损伤修复的功能研究》文中指出昆虫不育技术（Sterile insect technique,SIT）是一种害虫绿色防控技术,已经被应用于农林牧业及医学卫生害虫防治。相对于传统的害虫化学防治,SIT具有物种特异性和环境友好的优点。辐照源昆虫不育技术已经成功用于包括实蝇在内的多种害虫防控,防治策略包括预防、害虫种群压制及根除。昆虫不育技术大规模成功实施主要依赖于两个重要方面:（1）低成本条件下快速扩繁,获得足够数量的昆虫;（2）获得高质量不育雄虫,即在野外具有良好的适应力和交配竞争力。然而,已经有研究报道辐射源实蝇类和蚊虫的不育雄虫与野外雄虫竞争雌虫时候在交配竞争力等方面处于劣势,但不育雄虫野外生态适应力下降的原因和机制尚不清楚。昆虫共生微生物可以影响宿主的生长发育、营养吸收、繁殖、中枢神经发育以及行为。研究发现电离辐射能够改变宿主肠道微生物稳态,但肠道微生物是否与不育雄虫的生态适应下降存在关联,以及肠道微生物在这其中的作用机制尚不明确。本研究以橘小实蝇Bactrocera dorsalis（Hendel）为研究对象,利用高通量16S rRNA基因扩增子测序技术、无菌幼虫饲养技术、细菌基因组学、λ-Red同源重组系统、转录组学和代谢组学等分子生物学手段和高通量测序技术研究了橘小实蝇肠道微生物群落结构与多样性及其对宿主幼虫生长发育,也探究了肠道微生物在橘小实蝇不育雄虫的生态适应力辐照损伤的修复功能及其潜在机制。主要研究结果如下:1.橘小实蝇幼虫肠道微生物群落结构与多样性通过高通量16S rRNA基因扩增子测序系统地调查了橘小实蝇幼虫肠道微生物群落组成结构及其随着龄期增加的动态变化规律,结果发现肠杆菌科Enterobacteriaceae、链球菌科Streptococcaceae、全孢菌科Holosporaceae和明串珠菌科Leuconostocaceae以较高的丰度稳定的存在于不同龄期幼虫肠道中,而以芽孢杆菌科Bacillaceae为代表的次要菌群随着幼虫龄期增加而显着下降。随着幼虫的生长发育,其肠道微生物群落的丰富度和多样性具有逐渐降低的趋势。通过可培养菌技术发现橘小实蝇幼虫肠道稳定存在的可培养细菌主要是属于肠杆菌科的普罗维登氏菌属Providencia、摩根氏菌属Morganella和肠杆菌属Enterobacter以及属于乳酸菌类群的明串珠菌属Leuconostoc、乳杆菌属Lactobacillus和Fructobacillus细菌。2.橘小实蝇幼虫肠道微生物促进幼虫生长发育及其机制通过无菌生物学技术、单菌回补实验及细菌基因组关联分析,研究了27种细菌对橘小实蝇幼虫生长发育的影响。通过无菌生物学技术研究发现在低营养条件下,有菌幼虫组（AXA）体长显着高于无菌组幼虫（AX）,肠道微生物存在有利于幼虫生长发育。单菌回补实验发现,相比于AX组幼虫体长（3.79±0.10 mm）,橘小实蝇幼虫肠道分离的7个肠杆菌科菌株Enterobacter cloacae N29（9.56±0.16 mm）、Morganella morganii V41（8.31±0.29 mm）、Providencia alcalifaciens V29（7.44±0.66 mm）、Providencia rettgeri V2（6.46±0.46 mm）、Providencia stuartii N83（6.41±0.14 mm）、Morganella morganii N94（6.07±0.25 mm）和Klebsiella quasipneumoniae N46（5.78±0.09 mm）,橘小实蝇成虫5个肠道肠杆菌科菌株Enterobacter hormaechei EH（7.92±0.34 mm）、Enterobacter soli EA（8.02±0.12 mm）、Klebsiella michiganensis BD177（5.96±0.10 mm）、Citrobacter koseri BD195（6.52±0.09 mm）和Serratia nematodiphila SM（4.44±0.18 mm）,以及其他环境来源的3个肠杆菌科菌株Klebsiella michiganensis KM700324（5.83±0.16 mm）、Citrobacter portucalensis CF2（5.24±0.19 mm）和肠杆菌科菌株Escherichia coli EC（4.76±0.08 mm）均对无菌组（AX）幼虫生长有一定的促进作用,其中回补喂食幼虫肠道细菌N29、V41、V29、EH和EA的幼虫长度甚至显着高于AXA组幼虫,特别是N29菌株对幼虫生长促进效果最为显着。此外,橘小实蝇幼虫肠道分离的2个乳酸菌类菌株Lactobacillus plantarum M96（5.25±0.50 mm）和Leuconostoc citreum M58（4.50±0.27 mm）对于无菌组（AX）幼虫也具有一定促进作用。而橘小实蝇幼虫肠道次要菌群菌株Psychrobacillus soli N105（3.10±0.29 mm）和黑腹果蝇的病原菌菌株Erwinia carotovora ECC15（2.79±0.17 mm）则对幼虫生长有显着抑制作用。其它待测的8种细菌对幼虫生长发育无显着影响。通过二代高通量测序获得了上述27个菌株的基因组信息,进一步的细菌全基因组与表型关联分析发现,KEGG通路中的氨基酸合成和代谢、脂多糖生物合成、脂肪酸降解、维生素合成、生物膜形成、氧化磷酸化作用以及硫代谢相关通路与幼虫生长呈显着正相关。通过细菌基因敲除实验,结果发现相对于AX组无菌幼虫（5.52±0.29 mm）,野生型菌株N29＿WT与幼虫关联后体长（8.76±0.21 mm）显着增加了58.70%,而N29菌株中维生素B6生物合成通路基因pdx A（6.55±0.3 mm）和酪氨酸代谢通路基因p＿hpc E（6.21±0.28 mm）分别缺失均能导致其丧失对幼虫生长的促进作用,N29菌株的酪氨酸代谢通路中的hpc E基因（6.82±0.21 mm）的缺失则导致其对幼虫生长的促进作用显着降低。因此酪氨酸代谢和维生素B6合通路在N29菌株促进橘小实蝇幼虫生长中具有重要作用。3.肠道共生菌修复橘小实蝇不育雄虫的生态适应力辐照损伤及其潜在机制我们发现γ辐照导致橘小实蝇雄虫交配竞争力、飞行能力和生存能力等生态适应力显着下降。在雄虫羽化后第14天,与未辐照雄虫相比,辐照雄虫的累计飞行时间（p<0.01）、累计飞行距离（p<0.05）、平均飞行速度（p<0.005）、最高飞行速度（p<0.001）均显着降低。在羽化第14天的竞争交配实验中,只有31%的雌虫与辐照的雄虫成功交配显着低于69%雌虫与未辐照雄虫成功交配（p<0.0001）。与未辐照雄虫51天的中位生存时间相比,辐照处理将雄虫的中位生存时间降低到30天,大约降低了46%。通过高通量16S rRNA基因扩增子测序和可培养菌技术分析表明,经过辐照处理后橘小实蝇肠道菌群的组成和结构发生显着变化。与未辐照雄虫相比,在羽化后第7天辐照雄性的肠道微生物群落的物种数Observe、Chao1指数、ACE指数和Shannon指数显着升高,而Simpson指数则显着降低。肠道微生物群落结构组成分析发现肠道主要菌群Enterobacteriaceae细菌的相对丰度和细菌载量均显着降低,而肠道次要菌群（Bacillus aceae、Clostridiaceae、Xanthomonadaceae、Sphingobacteriaceae、Aeromonadaceae、Flavobacteriaceae）的相对丰度显着增加。而在可培养菌分析中发现辐照处理雄虫肠道中Citrobacter koseri BD195、Klebsiella michiganensis BD177和Enterobacter soli BD400的相对丰度较未辐照组分别下降了81.82%、54.17%和33.75%。因此,我们推测辐照处理后橘小实蝇生态适应性的显着下降可能与宿主肠道微生物群落结构及组成发生改变存在密切关系。通过回补喂食肠道共生菌C.koseri BD195和K.michiganensis BD177,发现K.michiganensis BD177能够显着修复不育雄虫生态适应力的辐照损伤,而肠道共生菌C.koseri BD195则无显着修复功能。回补喂食K.michiganensis BD177菌株的辐照不育雄虫的交配竞争力、飞行能力、存活率和寿命等生态适应力均可恢复到未辐照的正常雄虫水平。在羽化后第7天,喂食BD177菌株的辐照雄虫的累计飞行距离和最快的飞行速度是未喂食BD177菌株的辐照雄虫的1～2.5倍。喂食BD177的辐照雄虫成功与47%的雌虫交配,与未辐照的正常雄虫成功交配的雌虫数量（53%）无显着差异。与未辐照雄虫相比,喂食BD177的辐照雄虫寿命明显长于未喂食BD177的辐照雄虫,而与未辐照雄虫之间没有显着差异。进一步实验发现辐照导致橘小实蝇雄虫的取食能力和血淋巴中主要营养物质水平显着下降,通过喂食K.michiganensis BD177菌株显着恢复了辐照雄虫的食物摄取量和主要营养素水平。在羽化后第1天,辐照雄虫的取食量（p=0.0141）、血淋巴中总糖（p=0.0247）和总游离氨基酸（p=0.0144）均显着低于未辐照雄虫组。在羽化后第7天,未喂食BD177的辐照雄虫的食物摄入量和血淋巴中的主要营养素（糖和氨基酸）水平也持续显着低于对照组未辐照雄虫,而喂食BD177的辐照雄虫取食量（p=0.0475）和游离氨基酸总量（p=0.0124）显着高于未喂食BD177的辐照雄虫。这些结果表明K.michiganensis BD177菌株可能是通过改变橘小实蝇不育雄虫的取食行为以及营养吸收代谢能力从而修复不育雄虫生态适应力的辐照损伤。因此我们进一步通过转录组、代谢组以及K.michiganensis BD177基因组联合分析发现,回补K.michiganensis BD177后宿主KEGG通路尸首组织转录水平和血淋巴代谢水平的响应中主要存在有苯丙氨酸,酪氨酸和色氨酸生物合成途径,并且K.michiganensis BD177菌株特有基因主要映射的KEGG通路也存在有苯丙氨酸,酪氨酸和色氨酸生物合成通路,因此我们认为苯丙氨酸,酪氨酸和色氨酸生物合成途径可能在K.michiganensis BD177提高不育雄虫生态适应力过程中具有重要作用。K.michiganensis BD177菌株可在橘小实蝇昆虫不育技术中作为益生菌,修复不育雄虫的生态适应力辐照损伤,提高昆虫不育技术的实施效率。
杨帆[9]（2020）在《酱香型白酒中乳酸代谢机理及调控策略的研究》文中提出乳酸在白酒酿造过程由酿酒微生物代谢产生,是酒醅中最主要的不挥发性有机酸之一,也是影响酱香型白酒酒醅酸碱环境的主要物质。乳酸积累与酒醅酸度环境密切相关,并直接影响微生物群落的演变和发酵进程的走向。因此,乳酸对酱香型白酒的风味和酿造微生物群落结构的平衡具有重要作用,酿造过程中能否控制乳酸在适宜浓度直接影响到酱香型白酒的品质。酱香型白酒两次投料、七个轮次取酒中间不再补料,酒醅中的乳酸具有不易挥发、多轮次积累的特点。解析乳酸生成机制和调控乳酸代谢,并且保证乳酸积累在适宜浓度范围,对酱香型白酒的生产具有重要的指导意义。然而,酱香型白酒酿造过程主要产乳酸微生物不明确、优势微生物乳酸代谢途径及其调控机制不清晰以及微生物群落乳酸代谢调控方法的缺乏限制了酱香型白酒中乳酸代谢机制解析与调控。本论文针对酱香型白酒酿造过程产乳酸优势微生物的鉴定、乳酸代谢途径调控机制的解析以及乳酸调控策略的开发与应用开展研究。通过对酱香型白酒酒醅的微生物多样性进行分析,分离鉴定了酱香型白酒生产过程中主要的产乳酸微生物,并解析了环境因素对其乳酸合成的影响机理。在此基础上,采用恒温常压等离子体（ARTP）诱变及高通量筛选技术获得产乳酸能力不同的诱变菌株,并且通过比较基因组学技术,解析其产酸能力差异的分子机制。通过模拟发酵实验对产乳酸能力不同的诱变菌株扰动发酵过程菌群结构、调控乳酸合成及在制酒生产中的应用进行验证,最终提出制酒生产中乳酸生成调控策略,并通过制酒生产试验进行了验证。本文主要研究成果如下:（1）采用16S rDNA高通量扩增子测序技术分析乳酸显着积累的造沙轮次窖内发酵过程中原核微生物群落多样性,结果表明在0-7天发酵过程中,酒醅的优势菌属为芽孢杆菌属（Bacillus）和乳酸菌属（Lactobacillus、Pediococcus等）;而到中后期,乳杆菌属（Lactobacillus）是酒醅的绝对优势菌属。采用改良MRS培养基和改良LB培养基分离得到乳酸菌151株,分属于10个种;芽孢杆菌84株,分属于5个种。其中乳酸菌中以Lactobacillus panis的比例最高,占分离的乳酸菌数量的67.5%,其次是Lactobacillus plantarum,占乳酸菌总量的7.3%。同时,分离得到的5种芽孢杆菌中Bacillus amyloliquefaciens占芽孢杆菌数量的一半以上。综合分析不同乳酸菌和芽孢杆菌产酸能力及其在微生物群落中所占比例,鉴定L.panis为窖内发酵过程中优势产乳酸微生物,分离获得菌株命名为L.panis L7。（2）通过Illumina HiSeq 4000测序平台对L.panis L7进行全基因组测序,并且对测序数据进行基因组组装、基因预测和功能注释。通过基因组拼接得到127个基因组骨架（scaffolds）,总长度为2,026,099 bp,GC平均含量为47.0%。基因组中总共注释1,932个基因、51个t RNA和2个rRNA。对乳酸代谢相关途径解析发现L.panis L7的乳酸代谢途径为专性异型乳酸发酵,其发酵产物为D,L-乳酸和乙酸等其他副产物。对L.panis L7在不同环境条件下的生长、乳酸产量及乳酸合成路径相关基因表达情况的分析表明,L.panis具有较高的耐热能力,温度对其产乳酸能力无显着影响;乳酸对L.panis L7的乳酸合成有促进作用;乙醇对L.panis L7的生长和乳酸产量均具有显着的抑制作用,且抑制效果会随着乙醇浓度的增加而增加;葡萄糖对L.panis L7的作用则随着葡萄糖浓度的升高而呈先促进后抑制的作用。L.panis L7对环境因素的乳酸代谢响应与酱香白酒工艺的特点相符,表明该菌在酱香型白酒生产过程中实现了定向驯化。（3）通过ARTP诱变L.panis L7获得突变株文库,进一步通过高通量筛选获得了一株高产乳酸突变菌株R6和一株低产乳酸突变菌株R13,乳酸产量分别提高21%和降低11%。通过比较基因组学分析了R6、R13与出发菌株L.panis L7之间的差异,结果表明谷氨酸消旋酶基因murI、甲基化DNA蛋白半胱氨酸甲基转移酶基因ybaZ、富马酸还原酶黄素蛋白亚基基因frdA以及氨基磷酸核糖转移酶基因purF产生的突变是提高乳酸生物合成潜在的关键基因;果糖激酶基因rbsK、核糖激酶基因scrK、精氨琥珀酸裂解酶基因argH和大亚基核糖体蛋白L30基因rpmD产生的突变是降低乳酸生物合成潜在的关键因素。（4）在制酒生产试验中应用上述不同产乳酸能力的L.panis突变株扰动窖内发酵过程菌群并且调控乳酸合成。结果表明,在发酵过程中强化不同产乳酸能力的L.panis突变株,能显着提升酒醅乳酸含量,而对酒醅微生物群落结构、Lactobacillus比例,以及乙酸、乙醇和风味物质组成等无明显影响。利用突变菌株R6扰动窖内发酵过程菌群时,在窖内发酵14天时,乳酸浓度提高23.6%。因此,通过在酒醅中添加L.panis可以提高酒醅乳酸含量,实现乳酸调增的目标。（5）强化低产乳酸突变菌株R13扰动窖内发酵过程菌群并不能实现乳酸调减的目标,因此通过大曲中乳酸菌含量调控,建立了有效降低发酵过程乳酸含量的方法。与对照相比,利用热处理方式控制大曲中乳酸菌的接种量,能有效减少发酵过程乳酸菌的增长繁殖,使窖内发酵过程中试验班组Lactobacillus含量逐渐减少,其占比由入窖时的80%降至出窖时的60%,出窖时乳酸浓度降低31.9%,从而显着降低发酵过程乳酸的生产,减少酸度积累,实现了酿造过程减少乳酸含量的效果,建立了调减策略。而且控制大曲中乳酸菌的数量对产量影响小,同时基酒品质接近对照班组。
王晓璇[10]（2020）在《拮抗细菌Burkholderia seminalis R456的铁代谢及其调控机制研究》文中进行了进一步梳理铁代谢作为微生物的基础代谢之一,维持细胞的催化代谢酶和DNA生物合成等多种重要生理过程。然而环境中有限的铁离子浓度阻碍了微生物的正常繁殖和位点适应,不仅影响各类病原细菌的致病性,也影响生防有益细菌的拮抗活性。在长期的生物进化过程中,微生物已发展出多种铁代谢途径,其中最重要的就是通过分泌高亲和力的铁螯合剂-嗜铁素来协助其在低铁环境获取铁离子;而一些被发现的新嗜铁素及相应的铁代谢途径进化经常是由水平基因转移（horizontal gene transfer,HGT）获取的外来基因（簇）所致。另一方面,铁代谢全局调控因子（Ferric uptake regulator,Fur）作为中央枢纽广泛存在于微生物中,协调不同铁代谢途径间的平衡。本实验室前期工作发现4株Burkholderia seminalis菌株S9,0901,DSM23518,和R456分别扮演了环境腐生,植物和人体病原以及拮抗生防的角色,而这些特异性的角色很大程度是由于每个菌株在长期的进化过程中能适应特定位点,通过多维组学结合表型分析,我们发现这些位点适应很大程度是由于菌株通过HGT,位点差异性表达以及甲基化等表观遗传手段丰富了各自的铁代谢途径,特别是能通过分泌抗菌物质c FP（环二肽）拮抗病原真菌的菌株R456,其基因组中存在一个HGT驱动的位点特异表达的铁相关基因簇。因此,以拮抗菌株R456为对象,深入开展来源于HGT的新型铁代谢及其与Fur之间关系研究,不仅将极大地丰富微生物铁代谢网络,也有利于更好地利用R456等有益微生物。通过研究,本文取得了以下主要结果:首先,本研究在B.seminalis R456中鉴定出了从藻类水平基因转移的新型非核糖体多肽合成酶（nonribosomal peptide synthetases,NRPSs）基因簇,这也是国际上首次发现的藻类向细菌转移的基因簇。基因组分析发现该菌株同时具有嗜铁素ornibactin和pyochelin的合成基因簇以及该水平转移基因簇NRPS-R456。该NRPS基因簇可能主要通过影响嗜铁素合成,铁胁迫生长,生物膜合成和游动性等铁代谢相关表型参与铁代谢途径。通过高效液相色谱-质谱联用,鉴定该菌株在缺铁条件可以合成ornibactin及相关同系物,两种pyochelin异构体。进一步通过制备色谱和镍离子层析柱分离纯化两类嗜铁素并鉴定其活性,结合质谱数据和该基因簇的生信分析结果,预测该基因簇合成一个具有嗜铁素活性的新型多肽;同时该基因簇核心基因的缺失显着降低ornibatcin和pyochelin合成,荧光定量PCR也显示突变体中这两种嗜铁素直接调控因子的表达明显下调。其次,本研究鉴定出上述NRPS-R456基因簇与B.seminalis R456中的传统铁代谢全局调控因子Fur存在相互作用。首先,本研究显示在富铁条件下,Fur的缺失明显使胞内铁含量上调,过氧化氢酶活性降低,过氧化氢耐受性明显减弱,证实了Fur对于铁平衡的调控作用,避免富铁条件下铁过量吸收;其次,为了明确Fur究竟通过影响哪些蛋白来行使其调控功能,我们通过原核表达并制备抗体进行免疫蛋白共沉淀,并通过细菌双杂验证由Fur抗体钓取的蛋白与Fur的互作,经质谱鉴定与Fur互作的蛋白包括核糖体蛋白S1（Rps A）,热激蛋白（Gro EL）,转录终止蛋白（Nus A）,醛脱氢酶（Adh E）,天冬氨酸连接酶（Asp S）,磷酸烯醇丙酮酸羧激酶（Pck G）和热激蛋白（Dna K）;最后,荧光定量PCR鉴定出NRPSR456和Fur在彼此的突变体中都会下调表达,生信分析发现NRPS-R456中存在一个Fur二聚体结合的识别序列,且酵母单杂显示富铁条件下Fur蛋白可以与识别序列结合,从而抑制该基因簇的表达,这些结果清楚地显示了NRPS-R456或许与Fur蛋白协同调控细菌的铁代谢。最后,本论文通过Tn5转座子突变法鉴定出NRPS-R456控制的铁代谢与细菌的拮抗能力相关。首先通过Tn5随机插入构建包含997个R456转座子突变株的突变体库;然后通过缺铁培养基筛选,获得3个明显在缺铁环境生长受限的突变体,通过对峙培养,筛选到10个拮抗水稻纹枯病菌能力明显减弱的突变体,另有1个突变体两种表型均减弱;最后通过反向PCR法鉴定插入基因,结果发现,具有双重减弱表型的突变株转座子插入至NRPS-R456（R456＿2057）中,缺铁环境生长受限的3个突变体,转座子分别插入到参与嘌呤途径的甘氨酰胺合酶（Pur L）,天冬氨酸转氨酶（Asp B）,铁硫簇蛋白;拮抗减弱的10个突变体中,有8个突变体转座子分别插入到糖基转移酶（Glycosyl transferase）,组蛋白（Histone H1）,核糖体甲基转移酶（50S ribosomal protein L11 methyltransferase）,膜完整性相关转运蛋白（Pqi C）,t RNA尿苷合成酶（Mnm G）,硫酸盐转运蛋白（Yei H）,过氧化氢酶（Catalase）,硫酸盐腺苷转移酶（Cys D）,其余3个突变体转座子均插入到质粒上,其中2个突变株的Tn5转座子插入至同一假设蛋白（R456＿6210）,1个突变株转座子插入至另一假设蛋白（R456＿6327）。综上,本论文在拮抗细菌B.seminalis R456中鉴定出一个从藻类水平转移获得的NRPS-R456基因簇,其不仅单独具有全局性的铁代谢调控功能,且与传统的铁代谢全局调控因子Fur存在相互作用,随机插入突变分析显示其特异的拮抗能力或许也很大程度与这个NRPS-R456负责的铁代谢相关,这一研究结果不仅突出了水平转移在细菌铁代谢进化中的作用,也强调了铁代谢进化在细菌适应特定生态位点进而发挥特定生物学功能中的重要性。
二、典型细菌和酵母基因组中基因间关联的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、典型细菌和酵母基因组中基因间关联的研究（论文提纲范文）
（1）黄色黏球菌PAAR蛋白功能及其携带毒素机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩略词表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 微生物的毒素系统 |
| 1.1.1 蛋白毒素 |
| 1.1.2 作用机制 |
| 1.1.3 细菌多形毒素系统 |
| 1.2 毒素的传递机制 |
| 1.2.1 毒素的分泌 |
| 1.2.2 非接触依赖性分泌 |
| 1.2.3 接触依赖性分泌 |
| 1.3 Ⅵ型分泌系统和PAAR蛋白 |
| 1.3.1 Ⅵ型分泌系统 |
| 1.3.2 PAAR蛋白 |
| 1.3.3 衔接子蛋白 |
| 1.4 黏细菌亲缘识别机制 |
| 1.4.1 黏细菌 |
| 1.4.2 亲缘识别现象 |
| 1.4.3 实验室前期工作 |
| 第二章 黄色黏球菌多结构域PAAR蛋白功能研究 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 实验材料 |
| 2.2.1 菌株与质粒 |
| 2.2.2 引物 |
| 2.2.3 实验试剂 |
| 2.2.4 培养基 |
| 2.2.5 仪器设备 |
| 2.3 实验方法 |
| 2.3.1 黄色黏球菌突变株的构建 |
| 2.3.2 生物信息学分析 |
| 2.3.3 基因共转录分析 |
| 2.3.4 邻近菌落融合不相容表型分析 |
| 2.3.5 抗真菌活性实验 |
| 2.3.6 大肠杆菌中毒性分析 |
| 2.3.7 菌落共培养竞争分析 |
| 2.3.8 酿酒酵母中毒性分析 |
| 2.3.9 蛋白异源表达与纯化 |
| 2.3.10 Pull down分析 |
| 2.3.11 酵母双杂交实验 |
| 2.3.12 核酸酶体外活性检测 |
| 2.4 结果与讨论 |
| 2.4.1 两个paar-ctd在组成和组织上高度相似 |
| 2.4.2 PAAR-CTD蛋白在黏细菌中普遍存在 |
| 2.4.3 MXAN_RS36995基因与菌落融合不相容的表型有关 |
| 2.4.4 AXAN_RS08765基因与抗真菌活性有关 |
| 2.4.5 paar-ctd基因及其下游基因编码两组毒素-免疫蛋白对 |
| 2.4.6 验证毒素-免疫蛋白功能 |
| 2.4.7 两个PAAR-CTD及其对应的免疫蛋白具有特异性相互作用 |
| 2.4.8 MXAN_RS24590抑制MXAN_RS36995的核酸酶活性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 黄色黏球菌单结构域PAAR蛋白携带毒素输出机制分析 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验材料 |
| 3.2.1 菌株与质粒 |
| 3.2.2 引物 |
| 3.2.3 实验试剂 |
| 3.2.4 培养基 |
| 3.2.5 仪器设备 |
| 3.3 实验方法 |
| 3.3.1 基因敲除菌株的构建 |
| 3.3.2 Km抗性菌株的构建 |
| 3.3.3 邻近菌落融合不相容表型分析 |
| 3.3.4 菌落共培养竞争分析 |
| 3.3.5 蛋白异源表达与纯化 |
| 3.3.6 Pull down分析 |
| 3.3.7 酵母双杂交实验 |
| 3.3.8 核酸酶体外活性检测 |
| 3.3.9 荧光定量PCR (q-PCR) |
| 3.4 结果与讨论 |
| 3.4.1 MXAN_0045基因与核酸酶毒素的输出有关 |
| 3.4.2 MX4N_0049免疫蛋白基因参与毒素传递 |
| 3.4.3 MXAN_0050基因的转录 |
| 3.4.4 MXAN_0050输出相关的蛋白复合体 |
| 3.4.5 MXAN_0045蛋白部分阻碍MXAN_0050核酸酶活性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 以衔接子为标记物识别细菌Ⅵ型分泌系统毒素效应物 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 衔接子同源物获取 |
| 4.2.2 衔接子同源物的基因组上下文分析 |
| 4.2.3 新型衔接子的识别 |
| 4.2.4 衔接子序列特征分析 |
| 4.2.5 基因组中T6SS和eCIS的识别 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 衔接子在基因组中邻近T6SS针尖复合物和效应物基因 |
| 4.3.2 PRK06147同源物可能是一种新型的衔接子 |
| 4.3.3 4类衔接子具有不同的序列特征 |
| 4.3.4 衔接子同源物广泛分布在细菌基因组中 |
| 4.3.5 大多数衔接子同源物与T6SS相关 |
| 4.3.6 与衔接子相邻近的效应物种类多样 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 PAAR蛋白和相关毒素分析 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.2.1 识别PAAR蛋白同源物 |
| 5.2.2 系统发育分析 |
| 5.2.3 基因组上下文分析 |
| 5.2.4 paar基因的环境分布 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 原核生物基因组广泛编码paar基因 |
| 5.3.2 PAAR同源物被分成8种类型 |
| 5.3.3 PAAR同源物的分泌方式 |
| 5.3.4 PAAR蛋白可携带多样毒素 |
| 5.3.5 paar基因促进菌株的环境适应性 |
| 5.4 本章小结 |
| 全文总结与展望 |
| 附录 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（2）酸粥细菌多样性及其风味品质形成机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 缩略语表 |
| 1 引言 |
| 1.1 酸粥及酸粥中的微生物 |
| 1.2 发酵食品微生物多样性研究策略 |
| 1.3 细菌常见分子分型方法及罗伊氏乳杆菌基因组研究 |
| 1.3.1 细菌常见分子分型方法 |
| 1.3.2 罗伊氏乳杆菌基因组研究进展 |
| 1.4 电子鼻和电子舌在发酵食品风味研究中的应用 |
| 1.4.1 电子鼻 |
| 1.4.2 电子舌 |
| 1.5 代谢组学在发酵食品风味研究中的应用 |
| 1.5.1 气相色谱-离子迁移谱 |
| 1.5.2 高效液相色谱-质谱 |
| 1.6 研究内容和意义 |
| 1.6.1 研究内容 |
| 1.6.2 研究意义 |
| 2 不同地区酸粥细菌类群与风味品质关联性分析 |
| 2.1 材料与方法 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 仪器与设备 |
| 2.1.3 样品采集 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 酸粥微生物多样性研究 |
| 2.2.2 酸粥感官品质及理化性质分析 |
| 2.2.3 统计分析 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 不同地区酸粥微生物多样性及细菌组成差异分析 |
| 2.3.2 不同地区酸粥感官品质及理化性质分析 |
| 2.3.3 细菌对酸粥品质的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 乳酸菌分离鉴定及疑似新种的遗传进化与基因组分析 |
| 3.1 材料与方法 |
| 3.1.1 实验试剂 |
| 3.1.2 仪器与设备 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 乳酸菌分离纯化及鉴定 |
| 3.2.2 疑似新种的遗传进化与基因组分析 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 不同地区酸粥乳酸菌分离鉴定 |
| 3.3.2 疑似新种的遗传进化与基因组分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 具有优良酸粥发酵特性乳酸菌菌株的筛选 |
| 4.1 材料与方法 |
| 4.1.1 实验试剂 |
| 4.1.2 仪器与设备 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 纳入试验用菌株的选取 |
| 4.2.2 具有优良酸粥发酵特性乳酸菌菌株的初筛 |
| 4.2.3 具有优良酸粥发酵特性乳酸菌菌株的复筛 |
| 4.2.4 数据处理 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 纳入试验用菌株的选取 |
| 4.3.2 基于品质评价发酵菌株复筛 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于代谢组学技术的酸粥风味物质形成机制探究 |
| 5.1 材料与方法 |
| 5.1.1 实验试剂 |
| 5.1.2 仪器与设备 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.2.1 酸粥制备 |
| 5.2.2 酸粥微生物、理化及感官品质评定 |
| 5.2.3 基于GC-IMS和LC-MS技术的酸粥发酵代谢物定性定量分析 |
| 5.2.4 数据分析及可视化 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 酸粥不同发酵时间点乳酸菌数、理化性质及感官品质分析 |
| 5.3.2 基于GC-IMS技术检测酸粥挥发性化合物变化 |
| 5.3.3 基于LC-MS技术酸粥非挥发性产物分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论 |
| 7 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 作者简介 |
（3）生物网络比对及其在疾病研究中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 生物信息学的概念 |
| 1.2 生物信息学的发展 |
| 1.3 生物信息学的研究内容 |
| 1.3.1 基因组学 |
| 1.3.2 蛋白组学 |
| 1.3.3 系统生物学 |
| 1.4 基于PPI网络的研究 |
| 1.4.1 PPI数据库 |
| 1.4.2 PPI网络比对 |
| 1.4.3 基于PPI网络的相关研究 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 第二章 PPI网络比对算法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 NAIGO方法 |
| 2.2.1 网络划分 |
| 2.2.2 相似矩阵的构建 |
| 2.2.3 相似矩阵的参数设置 |
| 2.2.4 相似矩阵的简化 |
| 2.2.5 网络比对全局扩展 |
| 2.2.6 网络比对局部扩展 |
| 2.2.7 网络比对的性能评估 |
| 2.3 网络比对结果 |
| 2.3.1 数据集 |
| 2.3.2 算法设计和参数定义的有效性 |
| 2.3.3 局部比对的性能评估 |
| 2.3.4 全局比对的性能评估 |
| 2.3.5 NAIGO与其他方法的比较 |
| 2.3.6 基于网络比对局部扩展的蛋白质功能预测 |
| 2.4 总结与讨论 |
| 第三章 基于PPI网络的疾病相关性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 疾病相关性研究算法 |
| 3.2.1 DIoverlap算法 |
| 3.2.2 DIcd算法 |
| 3.2.3 DINet算法 |
| 3.2.4 DIconnectivity算法 |
| 3.3 糖尿病与其他疾病相关性的研究 |
| 3.3.1 数据集 |
| 3.3.2 糖尿病-疾病关联注释 |
| 3.3.3 糖尿病-疾病关联的研究结果 |
| 3.3.4 总结与讨论 |
| 3.4 肥胖与癌症相关性的研究 |
| 3.4.1 数据集 |
| 3.4.2 肥胖-癌症关联注释 |
| 3.4.3 肥胖-癌症关联的研究结果 |
| 3.4.4 总结与讨论 |
| 第四章 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 参数训练以及阈值训练结果 |
| 附录B 肥胖-癌症关联的AAF图形展示 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（4）基于酸胁迫响应的酒酒球菌基因组规模代谢网络模型的构建及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 概述 |
| 1.1.1 酒酒球菌 |
| 1.1.2 酒酒球菌与苹果酸-乳酸发酵 |
| 1.1.3 酒酒球菌面临的环境挑战 |
| 1.2 酒酒球菌的胁迫响应机制 |
| 1.2.1 细胞膜结构及细胞膜化学组成成分 |
| 1.2.2 热休克蛋白的调控作用 |
| 1.2.3 胁迫相关的代谢物与外源添加物 |
| 1.3 微生物基因组规模生物网络模型的构建 |
| 1.3.1 基因组规模网络模型 |
| 1.3.2 基因组规模代谢网络模型 |
| 1.3.3 基因组规模代谢网络模型的构建基础 |
| 1.3.4 基因组规模代谢网络模型的构建方法 |
| 1.3.5 基因组规模代谢网络模型的应用 |
| 1.4 研究目的及意义 |
| 1.5 研究内容与技术路线 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 技术路线 |
| 第二章 酒酒球菌小热休克蛋白Hsp20 在胁迫环境下的功能探究 |
| 2.1 材料与方法 |
| 2.1.1 菌株及培养基 |
| 2.1.2 试剂 |
| 2.1.3 仪器设备 |
| 2.1.4 Hsp20序列的生物信息学分析 |
| 2.1.5 Hsp20在的克隆、表达及纯化 |
| 2.1.6 Hsp20异源表达对大肠杆菌胁迫抗性的影响 |
| 2.1.7 数据分析 |
| 2.2 结果与分析 |
| 2.2.1 Hsp20的序列比对和蛋白同源性建模 |
| 2.2.2 Hsp20的克隆、表达和纯化 |
| 2.2.3 Hsp20的表达对重组大肠杆菌生长的影响 |
| 2.2.4 Hsp20重组大肠杆菌在胁迫条件下的耐受力试验 |
| 2.3 讨论 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 基于UPLC-Q-TOF/MS技术解析酸胁迫后酒酒球菌代谢物的变化 |
| 3.1 材料与方法 |
| 3.1.1 菌株及培养基 |
| 3.1.2 试剂 |
| 3.1.3 仪器设备 |
| 3.1.4 样品的处理及代谢物的提取 |
| 3.1.5 UPLC-Q-TOF/MF检测代谢物变化 |
| 3.1.6 数据处理及分析 |
| 3.1.7 代谢组和转录组整合及基因-代谢物二分网络的构建 |
| 3.2 结果与分析 |
| 3.2.1 酒酒球菌SD-2a对酸胁迫的代谢组学响应 |
| 3.2.2 酸胁迫1 h显着变化的代谢物 |
| 3.2.3 酸胁迫3 h显着变化的代谢物 |
| 3.2.4 代谢组和转录组整合分析 |
| 3.3 讨论 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 酒酒球菌SD-2a基因组规模代谢网络模型的构建 |
| 4.1 材料与方法 |
| 4.1.1 菌株 |
| 4.1.2 试剂 |
| 4.1.3 仪器设备 |
| 4.1.4 酒酒球菌SD-2a的全基因组测序 |
| 4.1.5 酒酒球菌SD-2a基因组规模代谢网络模型构建 |
| 4.1.6 不同酒酒球菌的比较基因组及比较代谢网络模型分析 |
| 4.2 结果与分析 |
| 4.2.1 酒酒球菌SD-2a全测序结果 |
| 4.2.2 酒酒球菌SD-2a基因组规模代谢网络构建 |
| 4.2.3 模型的基本性质 |
| 4.2.4 代谢组数据评估iQY500 |
| 4.2.5 比较基因组学及比较代谢网络模型分析 |
| 4.3 讨论 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 酒酒球菌SD-2a酸胁迫响应机制解析 |
| 5.1 材料与方法 |
| 5.1.1 菌株及培养基 |
| 5.1.2 仪器设备 |
| 5.1.3 模型准确性的验证 |
| 5.1.4 转录组和代谢组数据在模型中的整合 |
| 5.2 结果与分析 |
| 5.2.1 模型准确性的验证 |
| 5.2.2 代谢流预测中不可缺少的低表达基因 |
| 5.2.3 酸胁迫1h条件下代谢流通量变化和转录水平不一致的反应 |
| 5.2.4 酸胁迫3h条件下代谢流通量变化和转录水平不一致的反应 |
| 5.2.5 酸胁迫条件下代谢流的重新分布 |
| 5.3 讨论 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 结论、创新点与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附表 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（5）基因组序列k-mer频谱的内在规律和基因组序列的进化机制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 k-mer研究进展 |
| 1.2 物种进化研究进展 |
| 1.2.1 序列比对算法 |
| 1.2.2 序列非比对算法 |
| 1.3 DNA甲基化 |
| 1.3.1 DNA甲基化酶 |
| 1.3.2 DNA去甲基化酶 |
| 1.4 DNA序列的特征参量 |
| 1.4.1 G+C含量 |
| 1.4.2 CG二核苷比率 |
| 1.5 进化争议物种介绍 |
| 1.6 论文结构 |
| 第二章 数据集与研究方法 |
| 2.1 数据集 |
| 2.1.1 物种全基因组序列的提取 |
| 2.1.2 氨基酸序列 |
| 2.2 k-mer频谱 |
| 2.3 随机分布中心频次 |
| 2.4 XY二核苷分类方法 |
| 2.5 XYZ三核苷分类方法 |
| 2.6 频谱的平均值和标准差 |
| 2.7 频谱分离度和保守度 |
| 2.8 CpG抑制强度 |
| 2.9 构建进化树方法 |
| 2.9.1 CG独立选择规律构建进化树 |
| 2.9.2 氨基酸序列构建进化树 |
| 2.10 统计分析方法 |
| 2.10.1 相关性分析 |
| 2.10.2 F检验 |
| 第三章 基因组序列独立选择规律 |
| 3.1 随机序列的k-mer频谱分布中心 |
| 3.2 基因组序列的k-mer频谱特征 |
| 3.3 基因组序列CG独立选择规律 |
| 3.4 基因组序列TA独立选择规律 |
| 3.5 CG和TA独立选择现象的定量表征 |
| 3.6 分离度和保守度的关系 |
| 3.7 XYZ三核苷分类下的k-mer频谱 |
| 3.8 总结与讨论 |
| 第四章 独立选择规律与基因组进化的关系 |
| 4.1 CG和TA独立选择特征的统计检验 |
| 4.2 独立选择规律的特征参数分析 |
| 4.3 物种基因组独立选择强度图谱 |
| 4.3.1 动物基因组 |
| 4.3.2 植物基因组 |
| 4.3.3 真菌基因组 |
| 4.3.4 细菌基因组 |
| 4.4 基因组序列的进化机制 |
| 4.5 基因组中各类序列的独立选择强度 |
| 4.6 总结与讨论 |
| 第五章 独立选择规律与基因组序列基本特征量的关系 |
| 5.1 独立选择规律与基因组G+C含量的关系 |
| 5.2 独立选择强度制约G+C含量的机制 |
| 5.3 独立选择规律与Cp G抑制强度的关系 |
| 5.4 CG独立选择规律制约Cp G抑制强度的机制 |
| 5.5 总结与讨论 |
| 第六章 早期生物基因组的进化模式 |
| 6.1 生命演化的基本过程 |
| 6.2 研究基因组演化的方法 |
| 6.3 早期原核生物进化状态和过程推测 |
| 6.4 不同真核生物起源的推测 |
| 6.5 总结与讨论 |
| 第七章 独立选择模式与物种的生活习性 |
| 7.1 三种真菌独立选择模式与其生活习性的关系 |
| 7.1.1 伞菌 |
| 7.1.2 子囊菌 |
| 7.1.3 酵母 |
| 7.2 古细菌独立选择模式与其生活习性的关系 |
| 7.3 真细菌独立选择模式与其生活习性的关系 |
| 7.4 总结和讨论 |
| 第八章 独立选择规律解释腔棘鱼进化的特殊性 |
| 8.1 腔棘鱼基因组序列的进化水平 |
| 8.2 腔棘鱼全基因组序列的Cp G抑制水平 |
| 8.3 腔棘鱼的进化位置 |
| 8.3.1 依据CG子集特征构建进化树 |
| 8.3.2 DNA甲基化酶 |
| 8.3.3 DNA去甲基化酶 |
| 8.4 总结与讨论 |
| 第九章 总结与展望 |
| 9.1 总结 |
| 9.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附图 1 |
| 附表 1 |
| 附表 2 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表和完成的学术论文 |
（6）基因组中关键基因的理论识别研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 环境适应关键基因概述 |
| 1.1.1 环境适应性概述 |
| 1.1.2 环境适应性相关的基因 |
| 1.2 优化生长关键基因(必需基因)概述 |
| 1.2.1 必需基因的概念及研究进展 |
| 1.2.2 理论识别必需基因的研究进展 |
| 1.3 与本研究相关的在线资源与概念 |
| 1.3.1 NCBI中的注释信息和表达数据信息 |
| 1.3.2 蛋白同源簇数据库 |
| 1.3.3 KEGG数据库 |
| 1.4 论文整体设计及构造 |
| 1.4.1 研究目的及意义 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第二章 原核生物中氧气的环境适应性关键基因的挖掘 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 材料与方法 |
| 2.2.1 研究采用的数据 |
| 2.2.2 不同类别微生物COG的比较及阈值的确定 |
| 2.2.3 结合表达数据来精简COG |
| 2.2.4 通过酶注释来进一步筛选COG |
| 2.2.5 进化树的绘制和进化分析 |
| 2.2.6 互作和代谢网络分析及统计分析 |
| 2.3 结果与分析 |
| 2.3.1 氧气利用相关的关键COG初筛 |
| 2.3.2 精简与氧气利用相关的关键COG |
| 2.3.3 通过酶注释来寻找与氧气相关的酶及对应的COG |
| 2.3.4 氧气利用相关的COG之间的互作 |
| 2.3.5 COG之间存在偶联反应且在代谢网络中更紧密地联系 |
| 2.3.6 eggNOG-mapper注释物种并获取门特异的COG |
| 2.3.7 27个好氧COG之间进化树的比较 |
| 2.3.8 地球上氧气出现时间及氧气利用基因出现时间的验证 |
| 2.4 讨论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 必需基因预测软件Geptop的升级 |
| 3.1 Geptop预测软件及预测原理 |
| 3.2 升级后数据 |
| 3.2.1 新增数据 |
| 3.2.2 新的改进 |
| 3.3 结果与分析 |
| 3.3.1 交叉验证证明Geptop2.0的性能要优于Geptop1.0 |
| 3.3.2 Geptop2.0比其余的必需基因预测模型要优越 |
| 3.4 讨论 |
| 3.4.1 Geptop2.0性能的稳定性评估 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 必需基因团簇数据库(CEG)的升级更新 |
| 4.1 CEG1.0的概况 |
| 4.2 CEG V2的数据及服务 |
| 4.2.1 CEG V2增加的数据 |
| 4.2.2 CEG V2增加的药物相关信息 |
| 4.3 结果与分析 |
| 4.3.1 CEG V2收录内容的概况和页面设置 |
| 4.3.2 CEG V2的浏览页面 |
| 4.3.3 CEG V2的搜索页面 |
| 4.3.4 CEG V2的预测、帮助及下载页面 |
| 4.4 讨论 |
| 4.4.1 CEG V2可以帮助验证新的必需基因 |
| 4.4.2 CEG_Match2.0和其余预测软件的比较 |
| 4.4.3 进化距离可以辅助预测必需基因 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 人类癌症细胞系必需基因的预测及验证 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 材料与方法 |
| 5.2.1 预测选用的数据 |
| 5.2.2 序列组成相关特征的提取 |
| 5.2.3 保守性相关特征的提取 |
| 5.2.4 进化快慢特征的提取 |
| 5.2.5 蛋白质相互作用特征的提取 |
| 5.2.6 GO注释特征的提取 |
| 5.2.7 表达数据特征的提取 |
| 5.2.8 特征整合和建模预测 |
| 5.2.9 细胞系的选择和sgRNA的设计 |
| 5.2.10 CRISPR-Cas9文库的构建以及相应的敲除实验 |
| 5.3 结果与分析 |
| 5.3.1 单独特征的预测准确率和预测的必需性得分之间的关联性 |
| 5.3.2 holdout方法对不同比例的数据集预测的准确率和AUC的对比 |
| 5.3.3 使用精简数据集预测三种类型的基因的必需基因分数 |
| 5.3.4 五类基因的保守性和度的分布范围的比例对比 |
| 5.3.5 针对四类基因用t检验对两类特征进行差异显着性分析 |
| 5.3.6 采用CRISPR-Cas9方法对181个基因在7个细胞系中进行验证 |
| 5.4 讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附表 |
| 附录 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（7）桔梅奇酵母Metschnikowia citriensis对柑橘果实采后酸腐病的控制效果及作用机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩略词 |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 柑橘果实采后酸腐病害研究现状 |
| 1.1.1 柑橘产业生产现状 |
| 1.1.2 柑橘果实采后主要侵染性病害 |
| 1.1.3 柑橘酸腐病发病规律 |
| 1.1.4 柑橘果实酸腐病害防治措施 |
| 1.2 拮抗酵母菌对果实采后病害防治的研究进展 |
| 1.2.1 拮抗酵母应用于采后果实生物防治概述 |
| 1.2.2 拮抗酵母的生防作用机制 |
| 1.3 生理调控增强酵母生防效力 |
| 1.3.1 添加保护剂 |
| 1.3.2 外源物质预处理 |
| 1.3.3 温和预胁迫适应 |
| 1.4 立题背景和意义 |
| 1.5 研究内容和技术路线 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 技术路线 |
| 1.6 本章参考文献 |
| 第2章 桔梅奇酵母M.citriensis对柑橘果实采后酸腐病的控制效果及作用机制初探 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 材料与设备 |
| 2.2.1 材料 |
| 2.2.2 主要试剂 |
| 2.2.3 主要仪器设备 |
| 2.3 实验方法 |
| 2.3.1 M.citriensis对柑橘果实酸腐病的直接控制效果 |
| 2.3.2 M.citriensis控制柑橘果实酸腐病的生防机制探究 |
| 2.4 数据统计与分析 |
| 2.5 结果与分析 |
| 2.5.1 M.citriensis对柑橘果实采后酸腐病的控制效果 |
| 2.5.2 M.citriensis在柑橘果实伤口处的定殖能力 |
| 2.5.3 M.citriensis的生物膜形成能力 |
| 2.5.4 M.citriensis培养过程中不同组分对G.citri-aurantii生长的影响 |
| 2.5.5 M.citriensis对 G.citri-aurantii菌丝的附着作用 |
| 2.5.6 M.citriensis所产胞外水解酶对G.citri-aurantii的作用 |
| 2.5.7 M.citriensis对铁离子的消耗 |
| 2.5.8 M.citriensis诱导柑橘果实抗酸腐病的能力 |
| 2.6 讨论 |
| 2.7 本章小结 |
| 2.8 本章参考文献 |
| 第3章 桔梅奇酵母M.citriensis全基因组测序及普切明合成调控相关基因分析 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 材料与设备 |
| 3.2.1 材料 |
| 3.2.2 主要试剂 |
| 3.2.3 主要仪器设备 |
| 3.3 实验方法 |
| 3.3.1 M.citriensis基因组的提取 |
| 3.3.2 M.citriensis的全基因组测序及组装 |
| 3.3.3 基因组功能注释及基本分析 |
| 3.3.4 M.citriensis基因组中普切明合成调控相关基因的查定 |
| 3.4 结果与分析 |
| 3.4.1 M.citriensis基因组DNA质量 |
| 3.4.2 M.citriensis基因组测序结果 |
| 3.4.3 M.citriensis基因组组装结果 |
| 3.4.4 基因功能注释 |
| 3.4.5 共线性分析 |
| 3.4.6 M.citriensis基因组中普切明合成调控相关基因 |
| 3.5 讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 3.7 本章参考文献 |
| 第4章 桔梅奇酵母M.citriensis产普切明酸对柑橘果实采后酸腐病的拮抗机制 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 材料与设备 |
| 4.2.1 材料 |
| 4.2.2 主要试剂及工具酶 |
| 4.2.3 主要仪器设备 |
| 4.2.4 引物设计 |
| 4.3 实验方法 |
| 4.3.1 M.citriensis对诺尔斯菌素(NTC)和G418 的敏感性检测 |
| 4.3.2 M.cPUL2基因突变菌株的构建 |
| 4.3.3 M.citriensis突变菌株载体的消除 |
| 4.3.4 M.citriensis突变菌株失去生成普切明色素表型的稳定性验证 |
| 4.3.5 M.citriensis白色突变菌株生长及产普切明酸的测定 |
| 4.3.6 M.citriensis白色突变菌株对柑橘果实酸腐病的控制效果 |
| 4.4 数据统计与分析 |
| 4.5 结果与分析 |
| 4.5.1 M.citriensis对 NTC和 G418 的敏感性 |
| 4.5.2 M.citriensis不产普切明色素突变菌株的构建 |
| 4.5.3 M.citriensis突变菌株载体的消除 |
| 4.5.4 M.citriensis突变菌株失去生成普切明色素表型的稳定性 |
| 4.5.5 M.citriensis白色突变菌株生长及产普切明酸的分析 |
| 4.5.6 M.citriensis白色突变菌株对柑橘果实酸腐病的控制效果 |
| 4.6 讨论 |
| 4.7 本章小结 |
| 4.8 本章参考文献 |
| 第5章 精氨酸提高桔梅奇酵母M.citriensis产普切明酸及对柑橘果实采后酸腐病的生防控制效力 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 材料与设备 |
| 5.2.1 材料 |
| 5.2.2 主要试剂 |
| 5.2.3 主要仪器设备 |
| 5.3 实验方法 |
| 5.3.1 不同氨基酸对M.citriensis普切明色素生成的影响 |
| 5.3.2 精氨酸处理对M.citriensis生长和普切明酸生成量的影响 |
| 5.3.3 精氨酸处理对M.citriensis普切明合成转运相关基因表达量的影响 |
| 5.3.4 精氨酸处理对M.citriensis控制柑橘果实酸腐病的生防效力影响 |
| 5.3.5 精氨酸处理对M.citriensis在柑橘果实伤口处的生长动态的影响 |
| 5.3.6 精氨酸处理对氧化胁迫条件下M.citriensis生防效力的影响 |
| 5.3.7 精氨酸处理对M.citriensis生物膜生成能力的影响 |
| 5.4 数据统计与分析 |
| 5.5 结果与分析 |
| 5.5.1 不同氨基酸对M.citriensis普切明色素生成的影响 |
| 5.5.2 精氨酸处理对M.citriensis生长和普切明酸生成量的影响 |
| 5.5.3 精氨酸处理对M.citriensis普切明合成转运相关基因表达量的影响 |
| 5.5.4 精氨酸处理对M.citriensis控制柑橘果实酸腐病的生防效力影响 |
| 5.5.5 精氨酸处理对M.citriensis在柑橘果实伤口处生长动态的影响 |
| 5.5.6 精氨酸处理对氧化胁迫条件下M.citriensis生防效力的影响 |
| 5.5.7 精氨酸处理对M.citriensis生物膜生成能力的影响 |
| 5.6 讨论 |
| 5.7 本章小结 |
| 5.8 本章参考文献 |
| 第6章 全文结论及展望 |
| 6.1 全文结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 致谢 |
| 博士期间(已、待)发表的论文 |
| 附录 |
（8）橘小实蝇肠道微生物对其生长发育及辐射源损伤修复的功能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 文献综述 |
| 1 昆虫不育技术 |
| 1.1 昆虫不育技术基本原理 |
| 1.2 昆虫不育技术在害虫防治中的应用 |
| 1.3 昆虫不育技术应用中的不足 |
| 2 共生微生物对昆虫的作用 |
| 2.1 共生微生物在昆虫营养获得中的作用 |
| 2.2 共生微生物在昆虫生长发育中的作用 |
| 2.3 共生微生物在昆虫抗逆能力中的作用 |
| 2.4 共生微生物在昆虫生态行为中的作用 |
| 3 共生微生物在害虫防治中的潜在应用 |
| 4 本研究内容及其目的意义 |
| 5 技术路线 |
| 第二章 橘小实蝇幼虫肠道微生物群落组成结构与多样性 |
| 1 实验材料 |
| 1.1 供试昆虫 |
| 1.2 实验仪器 |
| 1.3 培养基和缓冲液配置 |
| 1.4 主要试剂及试剂盒 |
| 2 实验方法 |
| 2.1 幼虫肠道样本准备 |
| 2.2 幼虫肠道细菌DNA提取 |
| 2.3 幼虫肠道16SrRNA基因扩增子测序 |
| 2.4 16SrRNA基因扩增子数据分析 |
| 2.5 幼虫肠道可培养菌分离鉴定 |
| 2.6 数据统计方法 |
| 3 结果与分析 |
| 3.1 橘小实蝇幼虫肠道微生物群落多样性 |
| 3.2 橘小实蝇幼虫肠道微生物群落组成 |
| 3.3 橘小实蝇幼虫肠道可培养菌群落组成 |
| 4 讨论 |
| 第三章 橘小实蝇肠道微生物促进幼虫生长发育及机制 |
| 1 实验材料 |
| 1.1 供试昆虫 |
| 1.2 实验仪器 |
| 1.3 培养基和缓冲液配置 |
| 1.4 质粒和菌株 |
| 1.5 主要试剂及试剂盒 |
| 2 实验方法 |
| 2.1 幼虫无菌品系构建 |
| 2.2 单菌回补幼虫实验 |
| 2.3 幼虫肠道菌株基因组二代测序 |
| 2.3.1 基因组二代建库测序 |
| 2.3.2 基因组从头组装和注释 |
| 2.4 全基因组系统发育分析 |
| 2.5 细菌全基因组关联分析 |
| 2.6 细菌突变菌株构建 |
| 2.7 数据统计方法 |
| 3 结果与分析 |
| 3.1 橘小实蝇肠道细菌对幼虫生长发育的影响 |
| 3.2 橘小实蝇肠道细菌菌株的基因组学研究 |
| 3.3 橘小实蝇肠道细菌全基因组关联分析 |
| 3.4 影响橘小实蝇幼虫生长的共生菌E.cloacae N29 关键基因研究 |
| 4 讨论 |
| 第四章 肠道共生菌修复不育雄虫的辐照源损伤及其机制 |
| 1 实验材料 |
| 1.1 供试昆虫 |
| 1.2 实验仪器 |
| 1.3 常用培养基和缓冲液配 |
| 1.4 主要试剂及试剂盒 |
| 2 实验方法 |
| 2.1 实验设计流程 |
| 2.2 橘小实蝇辐照不育处理 |
| 2.3 辐照不育雄虫生态适应力与生理生化检测 |
| 2.3.1 辐照不育雄虫羽化率与寿命检测 |
| 2.3.2 辐照不育雄虫取食量检测 |
| 2.3.3 辐照不育雄虫交配竞争力与后代孵化率检测 |
| 2.3.4 辐照不育雄虫飞行能力检测 |
| 2.3.5 辐照不育雄虫血淋巴中主要营养物质检测 |
| 2.4 成虫肠道细菌群落结构组成与多样性 |
| 2.4.1 成虫肠道样本准备 |
| 2.4.2 成虫肠道细菌DNA提取 |
| 2.4.3 肠道DNA样本16S rRNA基因扩增子测序 |
| 2.4.4 16SrRNA扩增子数据分析 |
| 2.4.5 qPCR检测肠道细菌菌群密度 |
| 2.4.6 雄成虫肠道可培养菌的分离鉴定 |
| 2.5 转录组和代谢组实验设计流程 |
| 2.6 转录组测序与分析 |
| 2.6.1 橘小实蝇总RNA提取 |
| 2.6.2 RNA-seq建库与测序 |
| 2.6.3 RNA-seq数据质控和生物信息分析 |
| 2.7 非靶向代谢组测序与分析 |
| 2.7.1 非靶向代谢组样品处理与UPLC-MS测序 |
| 2.7.2 非靶向代谢组数据处理与分析 |
| 2.8 BD177菌株基因组三代测序与分析 |
| 2.8.1 BD177菌株基因组DNA提取与建库测序 |
| 2.8.2 BD177基因组从头组装与注释 |
| 2.8.3 BD177比较基因组学分析 |
| 2.9 多组学联合分析 |
| 2.10 数据统计分析 |
| 3.结果与分析 |
| 3.1 辐照对橘小实蝇生态适应力的影响 |
| 3.2 辐照对橘小实蝇肠道微生物群落多样性和结构的影响 |
| 3.2.1 辐照对肠道微生物群落多样性的影响 |
| 3.2.2 辐照对肠道微生物群落结构组成的影响 |
| 3.2.3 辐照对肠道总细菌和主要菌群的绝对丰度的影响 |
| 3.2.4 辐照对肠道菌群群落功能的影响 |
| 3.2.5 辐照对肠道可培养菌群落的影响 |
| 3.3 肠道微生物修复不育雄虫生态适应力辐照损伤 |
| 3.4 多组学揭示BD177菌株对橘小实蝇生态适应力辐照损伤的修复潜在机制 |
| 3.4.1 橘小实蝇不育雄虫转录组分析 |
| 3.4.2 橘小实蝇不育雄虫代谢组分析 |
| 3.4.3 BD177菌株的基因组特性 |
| 3.4.4 多组学联合分析BD177菌株的辐照损伤修复机制 |
| 4 讨论 |
| 第五章 结论与展望 |
| 1 结论 |
| 2 研究创新点 |
| 3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
（9）酱香型白酒中乳酸代谢机理及调控策略的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 酱香型白酒生产工艺 |
| 1.2 白酒酿造过程中乳酸的作用 |
| 1.2.1 乳酸在白酒酒体中的作用 |
| 1.2.2 乳酸在发酵过程中的作用 |
| 1.3 白酒酿造过程中乳酸主要来源 |
| 1.3.1 白酒酿造过程中主要产乳酸的微生物 |
| 1.3.2 乳酸菌的乳酸合成机理 |
| 1.4 酿造微生物乳酸代谢的调控 |
| 1.4.1 酿造微生物乳酸发酵过程调控研究 |
| 1.4.2 白酒酿造过程中的微生物干预调控 |
| 1.4.3 乳酸生成的调控方法 |
| 1.5 本论文主要研究内容 |
| 1.5.1 立题依据及研究意义 |
| 1.5.2 论文主要研究内容 |
| 第二章 酱香型白酒酿造过程中产乳酸优势微生物的确定 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 材料与方法 |
| 2.2.1 样品采集 |
| 2.2.2 试剂和仪器 |
| 2.2.3 培养基 |
| 2.2.4 乳酸测定 |
| 2.2.5 酒醅细菌群落结构解析 |
| 2.2.6 酒醅中优势微生物的分离鉴定 |
| 2.2.7 微生物产乳酸能力确定 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 基于16SrDNA高通量测序确定酒醅中产乳酸微生物 |
| 2.3.2 产乳酸微生物的分离及产酸能力研究 |
| 2.3.3 固态模拟发酵验证L.panis和 B.amyloliquefaciens产酸能力 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 L.panis全基因组测序及环境条件影响L.panis合成乳酸的机理解析 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 材料与方法 |
| 3.2.1 菌株 |
| 3.2.2 试剂和仪器 |
| 3.2.3 培养基 |
| 3.2.4 发酵培养条件 |
| 3.2.5 分子生物学操作 |
| 3.2.6 分析检测方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 L.panis的全基因组分析及基因注释结果 |
| 3.3.2 乳酸代谢相关途径分析 |
| 3.3.3 不同环境条件下L.panis的生长和乳酸代谢情况 |
| 3.3.4 不同环境条件下L.panis乳酸合成关键基因的转录分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 比较基因组学分析不同产酸能力L.panis菌株乳酸代谢关键基因 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 材料与方法 |
| 4.2.1 实验菌株 |
| 4.2.2 试剂和仪器 |
| 4.2.3 培养基 |
| 4.2.4 乳酸菌诱变方法 |
| 4.2.5 乳酸检测方法 |
| 4.2.6 比较基因组分析 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 L.panis L7的ARTP诱变及高通量筛选 |
| 4.3.2 L.panis L7及突变菌株产酸能力比较 |
| 4.3.3 突变菌株发酵特性及遗传稳定性研究 |
| 4.3.4 L.panis L7 及突变菌株的比较基因组学分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 强化酿酒微生物群落中L.panis对窖内发酵的影响 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 材料与方法 |
| 5.2.1 实验原料 |
| 5.2.2 实验菌株 |
| 5.2.3 试剂和仪器 |
| 5.2.4 培养基 |
| 5.2.5 分析方法 |
| 5.2.6 实验方法 |
| 5.2.7 酒醅微生物群落结构解析 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 强化微生物群落中L.panis对制酒过程酒醅中理化指标的影响 |
| 5.3.2 强化微生物群落中L.panis对制酒过程酒醅中微生物群落结构的影响 |
| 5.3.3 强化微生物群落中L.panis对制酒过程酒醅中风味物质含量的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 减少乳杆菌数量降低乳酸生成策略在制酒生产中的应用 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 材料与方法 |
| 6.2.1 样品采集 |
| 6.2.2 试剂和仪器 |
| 6.2.3 培养基 |
| 6.2.4 大曲热处理时间的确定 |
| 6.2.5 制酒模拟试验 |
| 6.2.6 制酒生产试验 |
| 6.2.7 分析方法 |
| 6.2.8 微生物群落结构解析 |
| 6.2.9 样品风味物质测定 |
| 6.2.10 基酒感官品评 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 大曲热处理时间的确定 |
| 6.3.2 减少乳杆菌数量降低乳酸生成策略对制酒过程酒醅理化指标的影响 |
| 6.3.3 减少乳杆菌数量降低乳酸生成策略对制酒过程酒醅微生物群落结构的影响 |
| 6.3.4 减少乳杆菌数量降低乳酸生成策略对制酒过程酒醅和基酒风味的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 主要结论与展望 |
| 主要结论 |
| 展望 |
| 论文创新点 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A:L.panis L7中乳酸脱氢酶基因序列信息 |
| 附录B:酒醅风味物质组成 |
| 附录C:作者在攻读博士学位期间发表的论文 |
（10）拮抗细菌Burkholderia seminalis R456的铁代谢及其调控机制研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 文献综述——细菌铁代谢与其调控机制的研究进展 |
| 1.1 细菌铁代谢的嗜铁素途径 |
| 1.1.1 ornibactin运输的铁代谢通路 |
| 1.1.2 pyochelin运输的铁代谢通路 |
| 1.1.3 不同嗜铁素之间的协调机制 |
| 1.1.4 嗜铁素直接参与的拮抗等功能 |
| 1.2 细菌铁代谢的Fur调控 |
| 1.2.1 Fur蛋白的结构 |
| 1.2.2 Fur蛋白的调控机制 |
| 1.2.3 调控Fur表达的机制 |
| 1.2.4 Fur-box |
| 1.3 HGT驱动的铁代谢进化 |
| 1.3.1 嗜铁素合成基因NRPS的 HGT进化 |
| 1.3.2 铁吸收转运的HGT进化 |
| 1.3.3 HGT间接影响铁代谢 |
| 1.3.4 HGT的检测方法 |
| 1.4 NRPS途径合成嗜铁素参与铁代谢 |
| 1.4.1 NRPS和 PKS的组成 |
| 1.4.2 嗜铁素相关NRPS的检索 |
| 1.5 本研究的目的及意义 |
| 第二章 水平转移基因簇(NRPS-R456)参与嗜铁素合成的全局调控 |
| 2.1 材料与方法 |
| 2.1.1 菌株与质粒 |
| 2.1.2 培养基与试剂 |
| 2.1.3 细菌基因组DNA提取和质粒提取 |
| 2.1.4 PCR体系 |
| 2.1.5 酶切及连接反应 |
| 2.1.6 热激转化实验 |
| 2.1.7 电击转化实验 |
| 2.1.8 嗜铁素基因簇的生物信息学分析 |
| 2.1.9 突变体和回补体构建 |
| 2.1.10 荧光定量PCR |
| 2.1.11 CAS检测总嗜铁素的合成 |
| 2.1.12 一步生长曲线 |
| 2.1.13 生物膜检测 |
| 2.1.14 游动性检测 |
| 2.1.15 嗜铁素的分离纯化 |
| 2.2 结果与分析 |
| 2.2.1 生信鉴定NRPS-R456来源于藻类 |
| 2.2.2 拮抗菌株R456对铁胁迫具有适应性 |
| 2.2.3 NRPS-R456能够影响嗜铁素合成 |
| 2.2.4 NRPS-R456能够影响游动性和生物膜合成 |
| 2.2.5 NRPS-R456影响铁胁迫下的生长速率 |
| 2.2.6 NRPS-R456合成一种新型嗜铁素 |
| 2.2.7 NRPS-R456 影响ornibactin和 pyochelin的合成 |
| 2.3 小结与讨论 |
| 第三章 Fur与 NRPS-R456 的相互作用及其在铁代谢中的作用 |
| 3.1 材料与方法 |
| 3.1.1 菌株和载体 |
| 3.1.2 培养基与试剂 |
| 3.1.3 细菌基因组DNA提取和质粒提取 |
| 3.1.4 PCR体系 |
| 3.1.5 酶切及连接反应 |
| 3.1.6 热激转化实验和电击转化实验 |
| 3.1.7 Fur蛋白的生物信息学分析 |
| 3.1.8 突变体和回补体的构建 |
| 3.1.9 一步生长曲线 |
| 3.1.10 ICP-MS测定胞内铁含量 |
| 3.1.11 H2O2耐受性检测 |
| 3.1.12 过氧化氢酶CAT的酶活测定 |
| 3.1.13 Fur原核表达,纯化及抗体制备 |
| 3.1.14 Western blot检测Fur蛋白的表达 |
| 3.1.15 免疫蛋白共沉淀钓取互作蛋白 |
| 3.1.16 细菌双杂 |
| 3.1.17 荧光定量PCR鉴定fur基因的表达 |
| 3.1.18 酵母单杂 |
| 3.1.19 细胞质蛋白的提取,和质谱分析 |
| 3.2 结果与分析 |
| 3.2.1 生信分析确定Fur的蛋白结构 |
| 3.2.2 Fur突变影响在铁胁迫下的生长速率 |
| 3.2.3 Fur缺失上调高铁条件下的胞内铁浓度 |
| 3.2.4 Fur缺失降低过氧化氢耐受性 |
| 3.2.5 Fur缺失降低过氧化氢酶活 |
| 3.2.6 Fur与 NRPS-R456 基因簇的表达有关 |
| 3.2.7 酵母单杂验证Fur对 NRPS-R456 存在调控 |
| 3.2.8 蛋白质谱鉴定Fur突变下调NRPS蛋白的表达 |
| 3.2.9 免疫蛋白共沉淀钓取Fur的互作蛋白 |
| 3.2.10 细菌双杂验证钓取蛋白和Fur存在互作 |
| 3.3 小结与讨论 |
| 第四章 转座插入鉴定出NRPS-R456调控的铁代谢与其拮抗功能相关 |
| 4.1 材料与方法 |
| 4.1.1 细菌和载体 |
| 4.1.2 培养基与试剂 |
| 4.1.3 细菌基因组DNA提取和质粒提取 |
| 4.1.4 PCR体系 |
| 4.1.5 酶切及连接反应 |
| 4.1.6 热激转化实验和电击转化实验 |
| 4.1.7 转座子突变体库的构建 |
| 4.1.8 转座子转化成功的鉴定 |
| 4.1.9 反向PCR鉴定转座子的插入位点 |
| 4.1.10 突变体与回补体的构建 |
| 4.1.11 一步生长曲线 |
| 4.1.12 拮抗效果检测 |
| 4.1.13 过氧化氢耐受性检测 |
| 4.1.14 游动性和生物膜检测 |
| 4.1.15 荧光定量PCR鉴定铁代谢相关基因的表达 |
| 4.2 结果与分析 |
| 4.2.1 成功构建R456转座子突变体库 |
| 4.2.2 筛选出多个铁代谢和拮抗功能减弱突变体 |
| 4.2.3 NRPS-R456转座突变体的双重表型减弱 |
| 4.2.4 NRPS-R456与ΔR456_584 的铁代谢减弱有关 |
| 4.2.5 NRPS-R456转座突变对菌株生长无明显影响 |
| 4.2.6 NRPS-R456转座突变后过氧化氢耐受性降低 |
| 4.2.7 NRPS-R456转座突变后生物膜合成明显减弱 |
| 4.2.8 NRPS-R456转座突变后游动性明显减弱 |
| 4.3 小结与讨论 |
| 第五章 全文小结与研究展望 |
| 5.1 全文小结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录1 本研究用到的菌株和质粒 |
| 附录2 本研究用到的PCR引物列表 |
| 附录3 ornibactin同系衍生物质谱及结构分析 |
| 附录4 缩略词对照表 |
| 附录5 蛋白质非标定量质谱鉴定出的差异蛋白 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
四、典型细菌和酵母基因组中基因间关联的研究（论文参考文献）
- [1]黄色黏球菌PAAR蛋白功能及其携带毒素机制研究[D]. 刘亚. 山东大学, 2021(10)
- [2]酸粥细菌多样性及其风味品质形成机制研究[D]. 王玉荣. 内蒙古农业大学, 2021(02)
- [3]生物网络比对及其在疾病研究中的应用[D]. 朱丽娟. 浙江师范大学, 2021(02)
- [4]基于酸胁迫响应的酒酒球菌基因组规模代谢网络模型的构建及应用[D]. 戚一曼. 西北农林科技大学, 2021(01)
- [5]基因组序列k-mer频谱的内在规律和基因组序列的进化机制[D]. 杨振华. 内蒙古大学, 2021(11)
- [6]基因组中关键基因的理论识别研究[D]. 刘硕. 电子科技大学, 2021(01)
- [7]桔梅奇酵母Metschnikowia citriensis对柑橘果实采后酸腐病的控制效果及作用机制研究[D]. 王淑培. 西南大学, 2020(04)
- [8]橘小实蝇肠道微生物对其生长发育及辐射源损伤修复的功能研究[D]. 蔡朝辉. 华中农业大学, 2020
- [9]酱香型白酒中乳酸代谢机理及调控策略的研究[D]. 杨帆. 江南大学, 2020(01)
- [10]拮抗细菌Burkholderia seminalis R456的铁代谢及其调控机制研究[D]. 王晓璇. 浙江大学, 2020(07)