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几项科学进展
诸夏怀霜 发表于 2007-11-23 16:13:43
发信人: Xylus (0370∷Snow on the Sahara∷), 信区: FDU_Life
标 题: [转载]不依赖于RNAi的基因沉默机制被发现
发信站: 日月光华 (2007年11月23日14:10:11 星期五)
【 以下文字转载自 News 讨论区 】
【 原文由 loveshine 所发表 】
《细胞》：不依赖于RNAi的基因沉默机制被发现
[发布时间:20071120]
[来源:http://www.sciencenet.cn/htmlnews/20071119153222518194571.html?id=19457
1 中国科学技术信息研究所加工整理]
科学网2007年11月20日消息 据生物通报道，来自瑞士日内瓦大学细胞生物学系的
研究人员发现了一种不依赖于RNAi（RNA干扰）的基因沉默机制，这为进一步揭示生物体
中基因沉默的多样化，以及功能作用提供了重要信息。这一研究成果公布在最新一期的
《细胞》（Cell）杂志上。
RNA沉默存在两种既有联系又有区别的途径：siRNA(small interference RNA)途径和miR
NA(microRNA)途径。siRNA途径是由dsRNA(double-stranded RNA)引发的，dsRNA被一种R
NaseⅢ家族的内切核酸酶(RNA- induced silencing complex，Dicer)切割成21－26nt长
的siRNA，通过siRNA指导形成RISC蛋白复合物(RNA-induced silencing complex)降解与
siRNA序列互补的mRNA而引发RNA沉默。而miRNA途径中miRNA是含量丰富的不编码小RNA
(21－24个核苷酸)，由Dicer酶切割内源性表达的短发夹结构RNA(hairpin RNA，hpRNA)
形成。miRNA同样可以与蛋白因子形成RISC蛋白复合物，可以结合并切割特异的mRNA而引
发RNA沉默。尽管引发沉默的来源不同，但siRNA 和miRNA都参与构成结构相似的RISC，
在作用方式上二者有很大的相似性。
在最近的一项研究中，来自加州大学河畔分校的研究人员发现了一种新的小RNAs分子，
而这些小RNAs与近期的研究热点PIWI-interacting RNAs （piRNAs）和repeat-associat
ed siRNAs (rasiRNAs）也不相同，这说明了小RNA家族和小RNA介导的基因调控远比之前
预想的复杂。
同样在这篇文章中，研究人员也发现基因沉默机制包含有多种途径，他们最新发现酿酒
酵母中，反义RNA稳定（Antisense RNA Stabilization）能通过组蛋白去乙酰化引起转
录基因沉默。
在之前的研究中，酿酒酵母全基因组研究分析揭示出其转录本中包含了大量的反义RNA（
antisense RNAs），以及由外切酶体元件（exosome component）Rrp6调控的基因间转录
（intergenic transcripts）。通过进一步研究，瑞士的研究人员发现当缺失了Rrp6 的
功能后，两个PHO84反义转录就会变得稳定，并且抑制了PHO84基因的转录。
有趣的是，研究人员在野生型中也发现了同样的现象：在时间性老化（chronological
aging）的过程中Rrp6功能缺失也能稳定PHO84反义转录。上位性和染色质免疫共沉（Epi
stasis and chromatin immunoprecipitation）实验结果说明Rrp6功能的缺失与PHO84基
因以及邻近基因的Hda1组蛋白去乙酰化的补充有关，但是组蛋白的去乙酰化受限于PHO84
基因，这又说明Hda1活性依赖于反义RNA。因此敲除反义产物，即使是在缺失Rrp6的条件
下也会阻碍 PHO84基因抑制。
这些数据表明反义转录的稳定通过不同于转录干扰的一种机制导致了PHO84基因抑制，而
Rrp6功能调节则通过RNA依赖性表观遗传修饰调控基因。
发信人: Xylus (0370∷Snow on the Sahara∷), 信区: FDU_Life
标 题: [转载]首次不使用酶扩增得到目的DNA序列
发信站: 日月光华 (2007年11月23日14:13:16 星期五)
【 以下文字转载自 News 讨论区 】
【 原文由 loveshine 所发表 】
《科学》：首次不使用酶扩增得到目的DNA序列
[作者:张 迪]
[发布时间:20071121]
[来源:http://www.sciencenet.cn/htmlnews/20071120164358611194691.html?id=19469
1 中国科学技术信息研究所加工整理]
科学网2007年11月21日报道：据生物通消息，来自加州理工大学计算与神经系、牛
津大学物理学系和贝尔实验室（Bell Laboratories）的研究人员在DNA环路（DNA-based
circuits）设计上获得了一项重要的飞跃性成果：首次不使用酶扩增得到目的DNA序列
，这是迈向创造细胞内人工生化环路（artificial biochemical circuits）的重要进步
。这一研究成果公布在《科学》杂志上。
德州大学的Andrew Ellington认为，“他们获得了一种DNA的程序性语言，一种软件
”，这项工作是“跨越之前研究的一种重大进步。”
科学家们之前利用DNA构建人工生化环路，但是这些网络通常只能设计用来执行一种
功能，Ellington说，“这些只是一些执行一项特殊任务或解决一个特殊问题的机器。”
而在这一新研究中，文章第一作者、加州理工大学的David Yu Zhang表示，“我们
发现了一种能设计出任何你想要的序列的方法。”
Zhang和其同事利用基于6个短小的，单链的DNA片段碱基互补创造了一个反应网络，
每一个DNA链的位点都决定了这一环路成分是如何相互作用的。每一个反应中一个DNA催
化剂被绑定在一个互补DNA链上，置换两个另外的链，由于这导致了整体的混乱性，因此
反应是热力学相关的，不同于生物催化，这种发应是不需要酶的。
利用这一系统，研究人员获得了两种在天然生物调控网络中发现的信号扩增类型，
从而他们创造了一种反馈扩增系统，这种系统中一个反应的产物催化其原来的反应，研
究人员认为，这样的自催化系统最终能变成一种不需要酶的“PCR反应”。另外研究人员
也进行了扩增目的DNA片段的系列反应，Zhang说，“我们能放大这些催化剂的作用，进
行系列扩增，就像是信号传导体系。”
虽然这一项工作是在DNA中进行的，但这一系统也可以用于RNA或人工核苷酸，最终
，这一类研究的目的就是创造出平行于生物细胞网络的独立系统。这些人工合成的环路
能检测出细胞功能中的遗传，能启动“一些只针对这一细胞的治疗性行为”的应答。
文章作者也表示这些环路在动物RNA和细胞溶解产物存在的情况下也能正常行使功能
，这是一项重要的证明，因为如果这些环路要在细胞中起作用，那么就不能受到这些物
质的干扰。
这一研究新发现的这一体系相比于之前的研究结果，更简单，作用也更强，韦恩州
立大学（Wayne State University）的John SantaLucia认为，这一系统也许并不适用于
DNA计算之类的技术，因为这些技术需要非常复杂的计算，但是对于“细胞中的简单计算
”之类技术却很适用。
发信人: cista (cista), 信区: FDU_Life
标 题: [转载]专访干细胞研究专家 留美中国学者俞君英
发信站: 日月光华 (2007年11月22日19:15:40 星期四), 站内信件
【 以下文字转载自 News 讨论区 】
【 原文由 jxn 所发表 】
中国留美学者俞君英成功以非克隆技术培养出人类干细胞的消息轰动了世界。今天记者
电话采访了正在威斯康星大学麦迪逊分校办公室里的俞君英。
一个人确定思路
论文发表后俞君英一夜之间成了名人。昨天是美国记者采访她，今天则有很多中国
记者打来电话。对自己的成果引起全世界关注，她自己也很高兴。提起有人把这个成果
比喻为生物学界的飞机发明时，她呵呵笑了。俞君英说，她觉得这是一个非常重要的科
研成果，因为干细胞的应用价值实在太大了。虽然俞君英的论文署名有长长一串名字，
但研究思路确立和主体实验都是她一个人完成。有不少同事帮她做了数据分析等辅助工
作，其中也包括另外两名中国学者。尊敬师长的俞君英还不忘署上她的“老板”、实验
室主任汤姆森的名字。
激烈竞争中“险胜”
和俞君英共享荣誉的，还有同时发表论文的日本京都大学山中伸弥博士。俞君英说
，去年6月得知山中伸弥的团队成功利用实验鼠皮肤细胞改组成干细胞后，她感到竞争压
力增大了。特别在实验的最后阶段，筛选下来的可用基因越来越少，她甚至有点“害怕
”。因为这些用于改组皮肤细胞的基因同行们都相当熟悉了，很可能别的实验室抢先一
步，那么她数年的努力将付诸东流。俞君英感到自己很幸运，她在比较短的时间内筛选
出一组4个基因，并成功将人体皮肤细胞改组成干细胞。
为何《科学》和《细胞》两份期刊选择在同一天发表他们的论文？俞君英也不明白
。因为双方提交论文的时间很接近，她猜测这可能是协商的结果。虽然她比日本科学家
早，但评审的过程较长。谦虚的俞君英说，这也有好处，进一步说明她的结果是可靠的
。
实验过程很辛苦
俞君英认为，虽然最后的方法并不让人感到神奇，但之前付出的艰辛努力却是一般
人不能想象的。2003年来到汤姆森实验室后，俞君英用整整2年时间作前期研究。她利用
胚胎干细胞分化出血液细胞，再将血液细胞退化为干细胞，以此证明人体细胞通过基因
改组可以转化为干细胞。从2005年开始，俞君英将精力全部扑在筛选改组皮肤细胞的特
殊基因组合上。2年中她每天在实验室工作十几个小时，常常放弃节假日。一次次失败，
一次次重来，极其枯燥辛苦的实验工作没有让俞君英气馁。今年7月初，俞君英的实验成
功了，她兴奋极了。但她的庆祝活动只是回家美美睡了一觉。
未来方向已确定
成果终于发表了，是不是可以休整一下了？俞君英的回答是否定的。她说实验的成
功只是再生医学的一个开始，未来还有大量的工作要做。眼下她的目标是使新的干细胞
改良到与胚胎干细胞完全一致的程度。有科学家担心俞君英和日本科学家的方法破坏了
DNA的结构，并使用病毒作为引入基因的载体，由此可能引发细胞癌变。俞君英依据以往
的实验经验，表示有信心通过改良基因导入方法等手段，使新的干细胞达到与胚胎细胞
完全一致的水平，事实上目前的差异极其微小。
俞君英说，她未来的方向是通过干细胞分化出人体器官细胞，然后通过细胞移植用
于治疗心肌损坏等器官损伤类疾病。如果成功，那将是医学史上的一大突破。不过，器
官细胞培养以及移植后能否起作用等问题，还需要做大量的研究。
想看易建联比赛
今年30刚出头的俞君英出生于浙江诸暨，1997年北京大学生物系毕业后进入美国宾
西法尼亚大学攻读生物博士学位。2003年，俞君英博士毕业后加盟汤姆森实验室做研究
助理，师从首次成功分离人类干细胞的著名生物学家汤姆森教授。
在中国留学生圈中，生物学一直被认为枯燥辛苦、前途暗淡，但俞君英对此情有独
钟。因为她感觉生物学不仅对人类意义重大，而且她本人也从中获得快乐，每次得到成
果，她都会有一种成就感。
由于工作太忙，俞君英几乎放弃了所有的娱乐和休闲活动。但她希望过一阶段后，
能有时间看看书、看看电视，去郊外或开车去一个小时车程之外的密尔沃基看一场易建
联的比赛。 驻美记者 沈月明
（本报洛杉矶11月21日电）
发信人: rood (诸夏怀霜), 信区: FDU_Life
标 题: [转载]行为机制在有害生物入侵中发挥关键作用
发信站: 日月光华 (2007年11月22日16:18:08 星期四), 站内信件
【 以下文字转载自 News 讨论区 】
【 原文由 loveshine 所发表 】
行为机制在有害生物入侵中发挥关键作用
[发布时间:20071120]
[来源:http://www.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2007112011351268194605.html?id=1946
05 中国科学技术信息研究所加工整理]
科学时报2007年11月20日讯 由浙江大学昆虫科学研究所、中国农业科学院植物
保护研究所与澳大利亚科学家合作完成的一项题为“非对称交配互作驱动一种粉虱的广
泛入侵及对土著生物的取代”的研究，首次揭示了一种被称为“超级害虫”的烟粉虱的
生物入侵机制。美国《科学》杂志11月8日发表了这一研究成果，论文的第一作者是浙江
大学的刘树生教授。《科学》杂志认为该研究是入侵生物学领域的开拓性工作。
“超级害虫”威力大
外来物种入侵对大农业生产带来的巨大经济损失及对生物多样性的严重威胁，已成
为国际社会面临的重大科技问题。我国是一个生物灾害频繁的农业大国，外来物种入侵
对农林渔牧业安全生产、生物多样性、人畜健康等产生的严重经济损失与威胁将进一步
加剧这一矛盾。
暴发性害虫B型烟粉虱是国际科技界有史以来唯一冠以“超级害虫”称谓的昆虫，也
是世界自然保护联盟“通缉”的全球100种最危险入侵生物之一。烟粉虱属同翅目、粉虱
科，广泛分布，是棉花、烟草、蔬菜和园林花卉等的主要害虫。烟粉虱是一个复合种，
包括至少12个生殖上完全或部分隔离的遗传群体。烟粉虱在全球很多地区都有分布，烟
粉虱对作物的危害方式包括：导致生理异常、传播双生病毒、分泌蜜露污染等。
烟粉虱起源于地中海—小亚细亚地区，伴随一品红等植物的运输被人为传播，广泛
入侵全球热带、亚热带及温带低纬度地区，暴发成灾。B型烟粉虱近20年来迅速入侵世界
各地，造成严重危害。20世纪80年代入侵到美国，随后迅速入侵到世界各地。目前至少
已有39个国家的棉花、木薯、番茄等遭到毁灭性的危害，美国 20世纪90年代初因其造成
的危害，每年蔬菜作物等的损失高达5亿美元以上。自1992年起，巴基斯坦每年都有200
多万公顷的棉田遭受危害，全球木薯每年因双生病毒危害所造成的损失高达10亿英镑。
烟粉虱入侵我国已约10年，这10年来种群迅速增长并扩张，大量取食危害我国番茄
、烟草、棉花等数10种重要经济作物，通过传播双生病毒而引发植物病毒病蔓延成灾，
严重危害种植业的持续发展和食品安全。
1991年，美国《科学》杂志以新闻报道的方式介绍了该入侵生物的危害，将其称为
“超级害虫”。1999年，《科学》杂志再次以新闻评论的方式，报道烟粉虱传播双生病
毒所造成的严重危害。2006年，《自然》杂志以《圣诞入侵》为题，用3个版面详细报道
了B型烟粉虱的入侵危害。由于该入侵生物近年来陆续在北美洲、南美洲、亚洲、大洋洲
许多国家和地区造成大片作物严重减产和绝收，许多国家的科学家一直在探索其超级入
侵本能的奥秘，但有关B型烟粉虱广泛入侵机制的研究多年来一直进展缓慢。
非对称交配互作：一种极具威力的行为机制
深入了解B型烟粉虱的入侵过程和机制，将为有害生物入侵的准确预警和治理提供新
思路。我们与澳大利亚同行合作，1995～2006年间在中国浙江、澳大利亚昆士兰共40多
个地点进行了野外系统采样调查，详细记录B型烟粉虱的入侵以及对土著烟粉虱的取代过
程。在研究过程中，我们设计了一套独特的录像系统来 24小时观察和分析烟粉虱的交配
行为，我们共对1060头烟粉虱作了2万多小时的录像观察，详细记录和分析了这些昆虫的
各种行为。
观察表明，当B型烟粉虱到达新的地域与土著烟粉虱共存后，虽然它们之间并不能真
正完成交配，但相互间发生的一系列求偶行为及相互作用，使B型烟粉虱的交配频率迅速
增加，卵子受精率提高，后代雌性个体比例由独处时的约60%提升到70%～80%，种群增长
加快；同时B型烟粉虱雄虫又频频向土著烟粉虱雌虫求爱，干扰土著烟粉虱雌雄之间的交
配，使后者交配频率下降，后代雌性比由独处时的约50%下降到20%～40%，压抑其种群增
长。由于这种求偶互作在B型烟粉虱与土著烟粉虱之间的作用是对一方有利而对另一方有
害的，因此我们将这一行为机制称之为“非对称交配互作”。
非对称交配互作的发现揭示了动物入侵的一个极具威力的行为机制，这种机制是入侵
者的一种重要内在潜能，当入侵者到达新地域与土著近缘生物共存产生互作，激发这一
潜能迅速发挥作用，驱动其入侵和对土著生物的取代过程。研究发现，正是由于B型烟粉
虱与土著烟粉虱之间存在非对称交配互作，因而在促进B型烟粉虱数量增长的同时，压抑
土著烟粉虱种群增长，导致B型烟粉虱迅速入侵和扩张。这一发现成为破解B型烟粉虱入
侵的关键，为解释该害虫的广泛入侵并取代土著烟粉虱的现象和规律，以及对其进一步
入侵和地域扩张的预警提供了重要的理论依据。
《科学》杂志的评审专家认为，这一研究综合应用生态学、行为学、分子生物学等
领域的方法，将广泛系统的野外调查、巧妙的实验种群试验和独特且详细的行为观察有
机地结合应用，而且研究在中国和澳大利亚两个地理区同时进行，设计之巧妙、数据之
系统和完整，在入侵生物学研究领域实属罕见，得到的结论令人信服。他们指出，该研
究是入侵生物学领域的开拓性工作，将对这一学科的发展起到显著的推动作用，同时昆
虫学、农学、动物行为学、进化生物学等学科领域也会从中得到启迪。
基础研究为有害生物入侵防治导航
加强外来危险生物的入侵机理、灾变机理及控制技术的基础研究，发展早期预警与预
防、检测与控制理论技术，是解决外来有害生物入侵问题的根本途径。我国对外来物种
入侵的研究起步较晚，特别是在对农林危险生物的入侵机理、灾变机理和控制的基础研
究工作仍很薄弱，在整体上明显落后于国际水平，难以提升可持续控制技术的整体水平
，这与我国预防与控制生物入侵的国家需求极不相称。有鉴于此，2002年12月科技部批
准立项启动“973”项目——“农林危险生物入侵机理与控制基础研究”。该研究以外来
物种入侵的不确定性和入侵后的暴发性为切入点，选择有代表性的已入侵和潜在入侵物
种为研究对象，瞄准外来物种入侵过程中的遗传分化、扩张过程中的生态适应和潜在危
险生物入侵早期预警三大关键问题为核心。
4年来，针对烟粉虱、紫茎泽兰、松材线虫等的入侵机制与特征已取得一些重要进展
。针对B型烟粉虱入侵后的暴发性及生态系统的可侵入性研究，除了发现其非对称交配互
作机制外，还在B型烟粉虱入侵种群遗传分化与快速演变等方面取得突破。
在紫茎泽兰的遗传分化与演变研究中，明确了入侵我国的紫茎泽兰具有丰富的遗传
多样性，在不同生境的长期作用下已产生一定程度地遗传分化，形成了不同的地理种群
；地理距离和海拔是影响种群间基因交流的重要因素。明确了紫茎泽兰入侵对土壤微生
物的影响及土壤微生物存在正反馈作用，紫茎泽兰入侵改变了土壤微生物群落结构，创
造了对自身生长有利的土壤环境，这是一个自我促进式的入侵机制。
在松材线虫的入侵机制与特征研究方面，发现不同入侵来源的松材线虫种群多次入
侵，导致其具有丰富的遗传多样性；发现松材线虫具有高繁殖潜能和强竞争能力，在入
侵过程中能对本地近缘种产生种间竞争和替代。
我们将继续深入开展外来物种入侵机理的研究，以实现该项目的总体目标，即阐明
重要农林危险生物入侵机制、灾变机制及其控制的科学基础，提出预防和控制的科学理
论、方法和技术。构建入侵生物学的科学理论与技术体系；生物入侵的研究整体上达到
国际先进水平，部分处于国际领先水平。在入侵生物研究领域，造就一支高水平的研究
队伍。
标 题: [转载]不依赖于RNAi的基因沉默机制被发现
发信站: 日月光华 (2007年11月23日14:10:11 星期五)
【 以下文字转载自 News 讨论区 】
【 原文由 loveshine 所发表 】
《细胞》：不依赖于RNAi的基因沉默机制被发现
[发布时间:20071120]
[来源:http://www.sciencenet.cn/htmlnews/20071119153222518194571.html?id=19457
1 中国科学技术信息研究所加工整理]
科学网2007年11月20日消息 据生物通报道，来自瑞士日内瓦大学细胞生物学系的
研究人员发现了一种不依赖于RNAi（RNA干扰）的基因沉默机制，这为进一步揭示生物体
中基因沉默的多样化，以及功能作用提供了重要信息。这一研究成果公布在最新一期的
《细胞》（Cell）杂志上。
RNA沉默存在两种既有联系又有区别的途径：siRNA(small interference RNA)途径和miR
NA(microRNA)途径。siRNA途径是由dsRNA(double-stranded RNA)引发的，dsRNA被一种R
NaseⅢ家族的内切核酸酶(RNA- induced silencing complex，Dicer)切割成21－26nt长
的siRNA，通过siRNA指导形成RISC蛋白复合物(RNA-induced silencing complex)降解与
siRNA序列互补的mRNA而引发RNA沉默。而miRNA途径中miRNA是含量丰富的不编码小RNA
(21－24个核苷酸)，由Dicer酶切割内源性表达的短发夹结构RNA(hairpin RNA，hpRNA)
形成。miRNA同样可以与蛋白因子形成RISC蛋白复合物，可以结合并切割特异的mRNA而引
发RNA沉默。尽管引发沉默的来源不同，但siRNA 和miRNA都参与构成结构相似的RISC，
在作用方式上二者有很大的相似性。
在最近的一项研究中，来自加州大学河畔分校的研究人员发现了一种新的小RNAs分子，
而这些小RNAs与近期的研究热点PIWI-interacting RNAs （piRNAs）和repeat-associat
ed siRNAs (rasiRNAs）也不相同，这说明了小RNA家族和小RNA介导的基因调控远比之前
预想的复杂。
同样在这篇文章中，研究人员也发现基因沉默机制包含有多种途径，他们最新发现酿酒
酵母中，反义RNA稳定（Antisense RNA Stabilization）能通过组蛋白去乙酰化引起转
录基因沉默。
在之前的研究中，酿酒酵母全基因组研究分析揭示出其转录本中包含了大量的反义RNA（
antisense RNAs），以及由外切酶体元件（exosome component）Rrp6调控的基因间转录
（intergenic transcripts）。通过进一步研究，瑞士的研究人员发现当缺失了Rrp6 的
功能后，两个PHO84反义转录就会变得稳定，并且抑制了PHO84基因的转录。
有趣的是，研究人员在野生型中也发现了同样的现象：在时间性老化（chronological
aging）的过程中Rrp6功能缺失也能稳定PHO84反义转录。上位性和染色质免疫共沉（Epi
stasis and chromatin immunoprecipitation）实验结果说明Rrp6功能的缺失与PHO84基
因以及邻近基因的Hda1组蛋白去乙酰化的补充有关，但是组蛋白的去乙酰化受限于PHO84
基因，这又说明Hda1活性依赖于反义RNA。因此敲除反义产物，即使是在缺失Rrp6的条件
下也会阻碍 PHO84基因抑制。
这些数据表明反义转录的稳定通过不同于转录干扰的一种机制导致了PHO84基因抑制，而
Rrp6功能调节则通过RNA依赖性表观遗传修饰调控基因。
发信人: Xylus (0370∷Snow on the Sahara∷), 信区: FDU_Life
标 题: [转载]首次不使用酶扩增得到目的DNA序列
发信站: 日月光华 (2007年11月23日14:13:16 星期五)
【 以下文字转载自 News 讨论区 】
【 原文由 loveshine 所发表 】
《科学》：首次不使用酶扩增得到目的DNA序列
[作者:张 迪]
[发布时间:20071121]
[来源:http://www.sciencenet.cn/htmlnews/20071120164358611194691.html?id=19469
1 中国科学技术信息研究所加工整理]
科学网2007年11月21日报道：据生物通消息，来自加州理工大学计算与神经系、牛
津大学物理学系和贝尔实验室（Bell Laboratories）的研究人员在DNA环路（DNA-based
circuits）设计上获得了一项重要的飞跃性成果：首次不使用酶扩增得到目的DNA序列
，这是迈向创造细胞内人工生化环路（artificial biochemical circuits）的重要进步
。这一研究成果公布在《科学》杂志上。
德州大学的Andrew Ellington认为，“他们获得了一种DNA的程序性语言，一种软件
”，这项工作是“跨越之前研究的一种重大进步。”
科学家们之前利用DNA构建人工生化环路，但是这些网络通常只能设计用来执行一种
功能，Ellington说，“这些只是一些执行一项特殊任务或解决一个特殊问题的机器。”
而在这一新研究中，文章第一作者、加州理工大学的David Yu Zhang表示，“我们
发现了一种能设计出任何你想要的序列的方法。”
Zhang和其同事利用基于6个短小的，单链的DNA片段碱基互补创造了一个反应网络，
每一个DNA链的位点都决定了这一环路成分是如何相互作用的。每一个反应中一个DNA催
化剂被绑定在一个互补DNA链上，置换两个另外的链，由于这导致了整体的混乱性，因此
反应是热力学相关的，不同于生物催化，这种发应是不需要酶的。
利用这一系统，研究人员获得了两种在天然生物调控网络中发现的信号扩增类型，
从而他们创造了一种反馈扩增系统，这种系统中一个反应的产物催化其原来的反应，研
究人员认为，这样的自催化系统最终能变成一种不需要酶的“PCR反应”。另外研究人员
也进行了扩增目的DNA片段的系列反应，Zhang说，“我们能放大这些催化剂的作用，进
行系列扩增，就像是信号传导体系。”
虽然这一项工作是在DNA中进行的，但这一系统也可以用于RNA或人工核苷酸，最终
，这一类研究的目的就是创造出平行于生物细胞网络的独立系统。这些人工合成的环路
能检测出细胞功能中的遗传，能启动“一些只针对这一细胞的治疗性行为”的应答。
文章作者也表示这些环路在动物RNA和细胞溶解产物存在的情况下也能正常行使功能
，这是一项重要的证明，因为如果这些环路要在细胞中起作用，那么就不能受到这些物
质的干扰。
这一研究新发现的这一体系相比于之前的研究结果，更简单，作用也更强，韦恩州
立大学（Wayne State University）的John SantaLucia认为，这一系统也许并不适用于
DNA计算之类的技术，因为这些技术需要非常复杂的计算，但是对于“细胞中的简单计算
”之类技术却很适用。
发信人: cista (cista), 信区: FDU_Life
标 题: [转载]专访干细胞研究专家 留美中国学者俞君英
发信站: 日月光华 (2007年11月22日19:15:40 星期四), 站内信件
【 以下文字转载自 News 讨论区 】
【 原文由 jxn 所发表 】
中国留美学者俞君英成功以非克隆技术培养出人类干细胞的消息轰动了世界。今天记者
电话采访了正在威斯康星大学麦迪逊分校办公室里的俞君英。
一个人确定思路
论文发表后俞君英一夜之间成了名人。昨天是美国记者采访她，今天则有很多中国
记者打来电话。对自己的成果引起全世界关注，她自己也很高兴。提起有人把这个成果
比喻为生物学界的飞机发明时，她呵呵笑了。俞君英说，她觉得这是一个非常重要的科
研成果，因为干细胞的应用价值实在太大了。虽然俞君英的论文署名有长长一串名字，
但研究思路确立和主体实验都是她一个人完成。有不少同事帮她做了数据分析等辅助工
作，其中也包括另外两名中国学者。尊敬师长的俞君英还不忘署上她的“老板”、实验
室主任汤姆森的名字。
激烈竞争中“险胜”
和俞君英共享荣誉的，还有同时发表论文的日本京都大学山中伸弥博士。俞君英说
，去年6月得知山中伸弥的团队成功利用实验鼠皮肤细胞改组成干细胞后，她感到竞争压
力增大了。特别在实验的最后阶段，筛选下来的可用基因越来越少，她甚至有点“害怕
”。因为这些用于改组皮肤细胞的基因同行们都相当熟悉了，很可能别的实验室抢先一
步，那么她数年的努力将付诸东流。俞君英感到自己很幸运，她在比较短的时间内筛选
出一组4个基因，并成功将人体皮肤细胞改组成干细胞。
为何《科学》和《细胞》两份期刊选择在同一天发表他们的论文？俞君英也不明白
。因为双方提交论文的时间很接近，她猜测这可能是协商的结果。虽然她比日本科学家
早，但评审的过程较长。谦虚的俞君英说，这也有好处，进一步说明她的结果是可靠的
。
实验过程很辛苦
俞君英认为，虽然最后的方法并不让人感到神奇，但之前付出的艰辛努力却是一般
人不能想象的。2003年来到汤姆森实验室后，俞君英用整整2年时间作前期研究。她利用
胚胎干细胞分化出血液细胞，再将血液细胞退化为干细胞，以此证明人体细胞通过基因
改组可以转化为干细胞。从2005年开始，俞君英将精力全部扑在筛选改组皮肤细胞的特
殊基因组合上。2年中她每天在实验室工作十几个小时，常常放弃节假日。一次次失败，
一次次重来，极其枯燥辛苦的实验工作没有让俞君英气馁。今年7月初，俞君英的实验成
功了，她兴奋极了。但她的庆祝活动只是回家美美睡了一觉。
未来方向已确定
成果终于发表了，是不是可以休整一下了？俞君英的回答是否定的。她说实验的成
功只是再生医学的一个开始，未来还有大量的工作要做。眼下她的目标是使新的干细胞
改良到与胚胎干细胞完全一致的程度。有科学家担心俞君英和日本科学家的方法破坏了
DNA的结构，并使用病毒作为引入基因的载体，由此可能引发细胞癌变。俞君英依据以往
的实验经验，表示有信心通过改良基因导入方法等手段，使新的干细胞达到与胚胎细胞
完全一致的水平，事实上目前的差异极其微小。
俞君英说，她未来的方向是通过干细胞分化出人体器官细胞，然后通过细胞移植用
于治疗心肌损坏等器官损伤类疾病。如果成功，那将是医学史上的一大突破。不过，器
官细胞培养以及移植后能否起作用等问题，还需要做大量的研究。
想看易建联比赛
今年30刚出头的俞君英出生于浙江诸暨，1997年北京大学生物系毕业后进入美国宾
西法尼亚大学攻读生物博士学位。2003年，俞君英博士毕业后加盟汤姆森实验室做研究
助理，师从首次成功分离人类干细胞的著名生物学家汤姆森教授。
在中国留学生圈中，生物学一直被认为枯燥辛苦、前途暗淡，但俞君英对此情有独
钟。因为她感觉生物学不仅对人类意义重大，而且她本人也从中获得快乐，每次得到成
果，她都会有一种成就感。
由于工作太忙，俞君英几乎放弃了所有的娱乐和休闲活动。但她希望过一阶段后，
能有时间看看书、看看电视，去郊外或开车去一个小时车程之外的密尔沃基看一场易建
联的比赛。 驻美记者 沈月明
（本报洛杉矶11月21日电）
发信人: rood (诸夏怀霜), 信区: FDU_Life
标 题: [转载]行为机制在有害生物入侵中发挥关键作用
发信站: 日月光华 (2007年11月22日16:18:08 星期四), 站内信件
【 以下文字转载自 News 讨论区 】
【 原文由 loveshine 所发表 】
行为机制在有害生物入侵中发挥关键作用
[发布时间:20071120]
[来源:http://www.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2007112011351268194605.html?id=1946
05 中国科学技术信息研究所加工整理]
科学时报2007年11月20日讯 由浙江大学昆虫科学研究所、中国农业科学院植物
保护研究所与澳大利亚科学家合作完成的一项题为“非对称交配互作驱动一种粉虱的广
泛入侵及对土著生物的取代”的研究，首次揭示了一种被称为“超级害虫”的烟粉虱的
生物入侵机制。美国《科学》杂志11月8日发表了这一研究成果，论文的第一作者是浙江
大学的刘树生教授。《科学》杂志认为该研究是入侵生物学领域的开拓性工作。
“超级害虫”威力大
外来物种入侵对大农业生产带来的巨大经济损失及对生物多样性的严重威胁，已成
为国际社会面临的重大科技问题。我国是一个生物灾害频繁的农业大国，外来物种入侵
对农林渔牧业安全生产、生物多样性、人畜健康等产生的严重经济损失与威胁将进一步
加剧这一矛盾。
暴发性害虫B型烟粉虱是国际科技界有史以来唯一冠以“超级害虫”称谓的昆虫，也
是世界自然保护联盟“通缉”的全球100种最危险入侵生物之一。烟粉虱属同翅目、粉虱
科，广泛分布，是棉花、烟草、蔬菜和园林花卉等的主要害虫。烟粉虱是一个复合种，
包括至少12个生殖上完全或部分隔离的遗传群体。烟粉虱在全球很多地区都有分布，烟
粉虱对作物的危害方式包括：导致生理异常、传播双生病毒、分泌蜜露污染等。
烟粉虱起源于地中海—小亚细亚地区，伴随一品红等植物的运输被人为传播，广泛
入侵全球热带、亚热带及温带低纬度地区，暴发成灾。B型烟粉虱近20年来迅速入侵世界
各地，造成严重危害。20世纪80年代入侵到美国，随后迅速入侵到世界各地。目前至少
已有39个国家的棉花、木薯、番茄等遭到毁灭性的危害，美国 20世纪90年代初因其造成
的危害，每年蔬菜作物等的损失高达5亿美元以上。自1992年起，巴基斯坦每年都有200
多万公顷的棉田遭受危害，全球木薯每年因双生病毒危害所造成的损失高达10亿英镑。
烟粉虱入侵我国已约10年，这10年来种群迅速增长并扩张，大量取食危害我国番茄
、烟草、棉花等数10种重要经济作物，通过传播双生病毒而引发植物病毒病蔓延成灾，
严重危害种植业的持续发展和食品安全。
1991年，美国《科学》杂志以新闻报道的方式介绍了该入侵生物的危害，将其称为
“超级害虫”。1999年，《科学》杂志再次以新闻评论的方式，报道烟粉虱传播双生病
毒所造成的严重危害。2006年，《自然》杂志以《圣诞入侵》为题，用3个版面详细报道
了B型烟粉虱的入侵危害。由于该入侵生物近年来陆续在北美洲、南美洲、亚洲、大洋洲
许多国家和地区造成大片作物严重减产和绝收，许多国家的科学家一直在探索其超级入
侵本能的奥秘，但有关B型烟粉虱广泛入侵机制的研究多年来一直进展缓慢。
非对称交配互作：一种极具威力的行为机制
深入了解B型烟粉虱的入侵过程和机制，将为有害生物入侵的准确预警和治理提供新
思路。我们与澳大利亚同行合作，1995～2006年间在中国浙江、澳大利亚昆士兰共40多
个地点进行了野外系统采样调查，详细记录B型烟粉虱的入侵以及对土著烟粉虱的取代过
程。在研究过程中，我们设计了一套独特的录像系统来 24小时观察和分析烟粉虱的交配
行为，我们共对1060头烟粉虱作了2万多小时的录像观察，详细记录和分析了这些昆虫的
各种行为。
观察表明，当B型烟粉虱到达新的地域与土著烟粉虱共存后，虽然它们之间并不能真
正完成交配，但相互间发生的一系列求偶行为及相互作用，使B型烟粉虱的交配频率迅速
增加，卵子受精率提高，后代雌性个体比例由独处时的约60%提升到70%～80%，种群增长
加快；同时B型烟粉虱雄虫又频频向土著烟粉虱雌虫求爱，干扰土著烟粉虱雌雄之间的交
配，使后者交配频率下降，后代雌性比由独处时的约50%下降到20%～40%，压抑其种群增
长。由于这种求偶互作在B型烟粉虱与土著烟粉虱之间的作用是对一方有利而对另一方有
害的，因此我们将这一行为机制称之为“非对称交配互作”。
非对称交配互作的发现揭示了动物入侵的一个极具威力的行为机制，这种机制是入侵
者的一种重要内在潜能，当入侵者到达新地域与土著近缘生物共存产生互作，激发这一
潜能迅速发挥作用，驱动其入侵和对土著生物的取代过程。研究发现，正是由于B型烟粉
虱与土著烟粉虱之间存在非对称交配互作，因而在促进B型烟粉虱数量增长的同时，压抑
土著烟粉虱种群增长，导致B型烟粉虱迅速入侵和扩张。这一发现成为破解B型烟粉虱入
侵的关键，为解释该害虫的广泛入侵并取代土著烟粉虱的现象和规律，以及对其进一步
入侵和地域扩张的预警提供了重要的理论依据。
《科学》杂志的评审专家认为，这一研究综合应用生态学、行为学、分子生物学等
领域的方法，将广泛系统的野外调查、巧妙的实验种群试验和独特且详细的行为观察有
机地结合应用，而且研究在中国和澳大利亚两个地理区同时进行，设计之巧妙、数据之
系统和完整，在入侵生物学研究领域实属罕见，得到的结论令人信服。他们指出，该研
究是入侵生物学领域的开拓性工作，将对这一学科的发展起到显著的推动作用，同时昆
虫学、农学、动物行为学、进化生物学等学科领域也会从中得到启迪。
基础研究为有害生物入侵防治导航
加强外来危险生物的入侵机理、灾变机理及控制技术的基础研究，发展早期预警与预
防、检测与控制理论技术，是解决外来有害生物入侵问题的根本途径。我国对外来物种
入侵的研究起步较晚，特别是在对农林危险生物的入侵机理、灾变机理和控制的基础研
究工作仍很薄弱，在整体上明显落后于国际水平，难以提升可持续控制技术的整体水平
，这与我国预防与控制生物入侵的国家需求极不相称。有鉴于此，2002年12月科技部批
准立项启动“973”项目——“农林危险生物入侵机理与控制基础研究”。该研究以外来
物种入侵的不确定性和入侵后的暴发性为切入点，选择有代表性的已入侵和潜在入侵物
种为研究对象，瞄准外来物种入侵过程中的遗传分化、扩张过程中的生态适应和潜在危
险生物入侵早期预警三大关键问题为核心。
4年来，针对烟粉虱、紫茎泽兰、松材线虫等的入侵机制与特征已取得一些重要进展
。针对B型烟粉虱入侵后的暴发性及生态系统的可侵入性研究，除了发现其非对称交配互
作机制外，还在B型烟粉虱入侵种群遗传分化与快速演变等方面取得突破。
在紫茎泽兰的遗传分化与演变研究中，明确了入侵我国的紫茎泽兰具有丰富的遗传
多样性，在不同生境的长期作用下已产生一定程度地遗传分化，形成了不同的地理种群
；地理距离和海拔是影响种群间基因交流的重要因素。明确了紫茎泽兰入侵对土壤微生
物的影响及土壤微生物存在正反馈作用，紫茎泽兰入侵改变了土壤微生物群落结构，创
造了对自身生长有利的土壤环境，这是一个自我促进式的入侵机制。
在松材线虫的入侵机制与特征研究方面，发现不同入侵来源的松材线虫种群多次入
侵，导致其具有丰富的遗传多样性；发现松材线虫具有高繁殖潜能和强竞争能力，在入
侵过程中能对本地近缘种产生种间竞争和替代。
我们将继续深入开展外来物种入侵机理的研究，以实现该项目的总体目标，即阐明
重要农林危险生物入侵机制、灾变机制及其控制的科学基础，提出预防和控制的科学理
论、方法和技术。构建入侵生物学的科学理论与技术体系；生物入侵的研究整体上达到
国际先进水平，部分处于国际领先水平。在入侵生物研究领域，造就一支高水平的研究
队伍。
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