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內(nèi)容簡介

　　本書從反向遺傳學角度關注昆蟲病原真菌的開發(fā)利用及其作用機制。第一章主要介紹農(nóng)業(yè)害蟲病原真菌的研究背景和概況。理論上，所有的昆蟲都易受病原真菌感染而致病，故當昆蟲病原真菌傳播和擴散時，就會造成昆蟲群體感染而大面積死亡。當前，環(huán)境問題日益突出，因施用化學農(nóng)藥而造成的健康問題更是引人注目，于是開發(fā)可替代化學農(nóng)藥或者補充性的生物農(nóng)藥以保護環(huán)境，并提供綠色的、健康的食品顯得非常重要。利用昆蟲病原真菌控制農(nóng)業(yè)有害昆蟲，實施生物控制和病蟲害綜合治理（IPM）是造就綠色環(huán)境的重要途徑。在昆蟲病原真菌的生活史中，首先是孢子遇到昆蟲后通過分泌的黏液附著到昆蟲體表，同時孢子膨大，萌發(fā)產(chǎn)生芽管。芽管在昆蟲體表找到合適的位點后開始進行穿透。然后芽管的頂端開始膨大產(chǎn)生附著胞，附著胞進而產(chǎn)生穿透釘，穿透釘透過表皮進入昆蟲血腔，進入血腔后，菌絲由絲狀轉變?yōu)榻湍笭畹南x菌體，蟲菌體以血腔中的血液為營養(yǎng)基迅速繁殖生長。昆蟲死亡后，病原真菌從血腔內(nèi)穿透皮層再次產(chǎn)生分散的孢子進入下一個周期。前人對昆蟲病原真菌侵染機制的研究主要集中在毒力基因的作用機制上，而對其他基因的作用機制探索甚少。本書第二章針對基因編輯技術的詳細操作和結果分析做介紹，能夠促使研究者很快進入實驗室，實現(xiàn)基因功能的研究。這些技術是目前從事基因功能研究的必要手段，是從事該領域的科技工作者必須熟練掌握的技能。第三章的內(nèi)容背景是當今生物基因DNA的測序數(shù)據(jù)總量在以指數(shù)級速度增長，如何對數(shù)據(jù)庫中海量數(shù)據(jù)進行科學搜集、管理、挖掘、注釋，已成為基因組學與蛋白質(zhì)組學研究的熱點。為普及和提高我國基因功能研究者掌握生物信息學科知識，學習掌握序列數(shù)據(jù)分析的實用操作技能，及時了解該領域的最新進展，本章介紹了基因功能研究領域的具體應用實例。主要學習數(shù)據(jù)庫搜索與常用工具的操作應用，采用“一步一圖”的方式，邊介紹邊示范，讀者可以備上電腦，跟著本書的說明一步步操作，可在較短時間內(nèi)掌握基本操作程序。為滿足讀者的需要，根據(jù)科學研究近期發(fā)展，本書新增了一些軟件的操作數(shù)據(jù)、蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)和基因相關的結構顯示與分析等內(nèi)容。經(jīng)過學習可以初步掌握上述方法，應用于自己的課題，可以快節(jié)奏、高效率地開展自己的研究工作。有助于讀者在研究過程中打開眼界，增長見識，產(chǎn)生協(xié)作研究和學習的愿望。第四章在基因敲除的基礎上研究基因β-tubulin和MaPpt1在病原真菌的作用機制。β-tubulin是組成微管的基本單元之一，微管又是構成細胞骨架的亞細胞結構成分。β-tubulin參與多種細胞生物學過程。在本書中探討單一的β-tubulin基因?qū)染G僵菌的細胞形態(tài)、產(chǎn)孢和毒力的影響。敲除β-tubulin基因后，細胞核、脂滴和幾丁質(zhì)被運輸?shù)郊毎诘哪芰ο陆怠?beta;-tubulin基因的缺失導致菌絲彎曲和菌落密實聚集的形態(tài)。敲除β-tubulin基因后孢子梗的形成率和產(chǎn)孢量也顯著下降。敲除β-tubulin基因使其侵染蝗蟲的能力顯著下降。侵染結構的形態(tài)分析表明：缺失β-tubulin基因會產(chǎn)生二叉型芽管，促使附著胞的形成率下降；尼羅紅染色顯示附著胞內(nèi)的脂滴分布下降；PEG 800試驗表明附著胞的膨壓下降。在蝗蟲活體內(nèi)和在試管內(nèi)蝗蟲體液培養(yǎng)的β-tubulin基因缺失菌株再生能力都顯著下降。綜上所述，表明β-tubulin相關的微管運輸功能在蝗綠僵菌的細胞形態(tài)、產(chǎn)孢和毒力方面是必需的。第五章介紹關于敲除絲狀真菌蝗綠僵菌Ppt1/PP5基因的研究。其產(chǎn)孢進程從氣生分生孢子到微循環(huán)產(chǎn)孢發(fā)生改變。雖然總體生長沒有明顯變化，但是突變體的菌落形態(tài)發(fā)生顯著性改變。Mappt1突變菌株的熱擊反應和毒力沒有變化，而其抗紫外的能力卻顯著提高。eGFP-MaPpt1蛋白的融合表達表明它定位在孢子的細胞質(zhì)中，但是在生長的菌絲中定位在隔上。MaPpt1（Mappt1 vs野生型）的可能靶標通過磷酸化蛋白質(zhì)組學被進一步證實。差異化基因（Mappt1 vs野生型）表達揭示了包括糖異生作用、核酸、脂肪酸和細胞信號網(wǎng)絡的代謝過程。這些數(shù)據(jù)為MaPpt1在絲狀真菌生長和分化方面的獨特功能提供了科學依據(jù)。第六章對本書主要內(nèi)容進行總結與展望。本人在編寫過程中，對全部文字和圖表進行認真修正和統(tǒng)一處理，以使全書文筆流暢連貫。為便于研究者在計算機上操作，還在相應的圖表中做注釋和符號標記。但是書中的錯誤和缺點仍在所難免，懇請讀者指正。本書的編寫得到周口師范學院的大力支持、鼓勵和熱忱推薦！期待本書的出版發(fā)行，能在宣傳基因功能研究、普及生物學知識、培養(yǎng)年輕科學人才等方面做出應有的貢獻。

作者簡介

暫缺《農(nóng)業(yè)害蟲病原真菌基因功能研究》作者簡介

圖書目錄

第一章導論
11研究背景
12研究現(xiàn)狀
121真菌侵染過程的研究
122真菌產(chǎn)生代謝物的研究
123侵染后的宿主防御研究
124相互作用的三級程度研究
125被侵染的昆蟲致死性行為變化研究
126昆蟲病原菌的傳播方式研究
127昆蟲宿主-病原菌模型的遺傳多樣性研究現(xiàn)狀
128昆蟲病原真菌的流行病學研究
129建模
1210控制潛力
1211毒力基因與非毒力基因
13研究技術路線
第二章基因功能的實驗研究過程
21載體結構
22質(zhì)粒的擴大培養(yǎng)與提取（以天根質(zhì)粒提取試劑盒為例）
23質(zhì)粒酶切
24回收酶切質(zhì)粒（OMEGA凝膠回收試劑盒）
25目的基因的尋找與電子PCR
26酶切位點分析
27引物設計和接頭添加
28PCR擴增
29上樣電泳
210PCR產(chǎn)物回收
211酶切質(zhì)?；厥瘴锖蚉CR純化產(chǎn)物的連接
212感受態(tài)大腸桿菌轉化
213陽性克隆鑒定
214靶基因的下游片段重組
215重組完整的質(zhì)粒電轉到農(nóng)桿菌
216農(nóng)桿菌侵染目標真菌
217真菌轉化子培養(yǎng)與PCR驗證
2171真菌轉化子培養(yǎng)與PCR驗證過程
2172微量DNA提取試劑配方
218真菌轉化子的Southern Blotting雜交驗證
2181真菌基因組DNA提取
2182Southern Blotting雜交操作
第三章基因功能的生物信息學研究
31Motif的分析與再現(xiàn)
311序列下載
312Motif分析
313Motif分析再現(xiàn)
314MEME的應用
32Motif的批量分析方法
321文件準備
322導入數(shù)據(jù)與設置
323細節(jié)調(diào)整與文件保存
324空間位置大小調(diào)節(jié)
325文本設置
326其他
33多基因組比對和共線性分析Mauve軟件
34蛋白質(zhì)三維結構預測（SWISS-MODEL）
35同源性分析—進化樹構建
351Mega軟件構建進化樹
352clustalx與Mega聯(lián)合構建進化樹
353在線比對與Mega聯(lián)合構建進化樹
354構建系統(tǒng)發(fā)育樹需要注意的問題
355系統(tǒng)發(fā)育樹的美化
36小RNA分析方法
361數(shù)據(jù)下載
362mRNA差異表達
363lncRNA差異表達
364miRNA差異表達
365ceRNA網(wǎng)絡構建
37基因編碼蛋白的二級結構預測
371PSIPRED Workbench在線預測
372COILS在線預測卷曲結構
373Jpred4在線預測
374scratchproteomics在線預測
375Predict Protein在線預測
376信號肽的在線預測
38蛋白質(zhì)的物理化學性質(zhì)預測
39基因的模體識別與解析
310蛋白結構的可視化
311基因的富集信號通路分析
312分子對接分析
3121分子對接的基礎
3122Chimera軟件分子對接過程
3123分子對接細節(jié)展示
3124分子對接結果平面化
313蛋白活性口袋的預測
314antiSMASH數(shù)據(jù)庫—微生物次生代謝物合成基因簇查詢和
預測
315蛋白的多級構比對分析
316Circos在線繪圖
第四章蝗綠僵菌微管蛋白（β-tubulin）基因的功能
41研究背景
42研究的內(nèi)容
43實驗材料
431主要儀器設備
432主要試劑和培養(yǎng)基
44實驗方法
441菌株和培養(yǎng)條件
442生物信息學分析
443真菌基因組DNA和RNA提取
444熒光染色及觀察
445Southern blotting
446載體構建及轉化子的獲得
447孢子和蟲菌體的計數(shù)
448產(chǎn)孢量的測定
449昆蟲生測
4410PCR擴增程序和條件
4411數(shù)據(jù)處理
45結果分析
451蝗綠僵菌β-tubulin基因的生物信息學分析
452蝗綠僵菌目標基因β-tubulin基因敲除和回復轉化子的
驗證
453蝗綠僵菌β-tubulin基因?qū)湫螒B(tài)和菌絲形態(tài)的
影響
454蝗綠僵菌β-tubulin基因?qū)Χ玖Φ挠绊?br />455蝗綠僵菌β-tubulin基因?qū)Ξa(chǎn)孢的影響
456蝗綠僵菌β-tubulin基因?qū)η秩窘Y構附著胞的影響
457蝗綠僵菌β-tubulin基因在細胞核事件中的功能
46討論
第五章蝗綠僵菌MaPpt1負調(diào)控微循環(huán)產(chǎn)孢和紫外抗性
51研究背景
52研究內(nèi)容和技術路線
521研究內(nèi)容
522研究技術路線
53實驗材料
531主要儀器設備
532主要試劑和培養(yǎng)基
54實驗方法
541菌株和培養(yǎng)條件
542生物信息學分析
543真菌基因組DNA和RNA提取
544熒光染色及觀察
545Southern blotting
546載體構建及轉化子的獲得
547孢子和蟲菌體的計數(shù)
548產(chǎn)孢量的測定
549昆蟲生測
5410RNA的提取和定量分析
5411磷酸化蛋白質(zhì)組學分析
5412數(shù)據(jù)處理
55結果分析
551蝗綠僵菌MaPpt1基因的生物信息學分析
552蝗綠僵菌MaPpt1目標基因的敲除和回復菌株的
構建
553蝗綠僵菌MaPpt1對菌落表型的影響
554蝗綠僵菌MaPpt1對產(chǎn)孢量的影響
555蝗綠僵菌MaPpt1對紫外逆境抗性的影響
556蝗綠僵菌中MaPpt1在濕熱逆境中的作用和表達模式的
分析
557MaPpt1在紫外和濕熱逆境中的作用
558蝗綠僵菌MaPpt1在不同培養(yǎng)基上對產(chǎn)孢的影響
559蝗綠僵菌MaPpt1對毒力的影響
5510蝗綠僵菌MaPpt1調(diào)控的信號途徑材料的選擇及RNA
質(zhì)量評估
5511蝗綠僵菌MaPpt1 基因的敲除改變了產(chǎn)孢的信號
途徑
5512蛋白質(zhì)組學分析MaPpt1在產(chǎn)孢和UV抗性的作用
機制
5513MaPpt1調(diào)控的基因網(wǎng)絡
56討論
第六章主要結論與展望
附錄
AqRT-PCR數(shù)字表達譜驗證結果
B蛋白質(zhì)組學分析結果
C蛋白質(zhì)組學質(zhì)譜圖
D縮略詞
E常用色素配制及使用方法
F常用抗生素配制及使用方法
G常用培養(yǎng)基
H常用試劑配制方法
I常用酸堿指示劑及變化范圍
J常用生物鑒定引物