RNA-Seq在AM真菌研究中的应用

丛枝菌根(arbuscular mycorrhizas,AM)真菌是农业生态系统中重要的微生物成员之一,可与约80%的维管束植物建立共生关系,这种共生关系一直伴随植物的进化过程,是影响植物生长及多样性的关键因素。转录组测序技术已广泛用于植物-AM真菌共生互作中信号传导、代谢、蛋白合成等生物过程的分子机理的研究。本文归纳了AM真菌与植物共生过程中参与植物胁迫防御、蛋白合成、蛋白折叠和降解、能量代谢、信号转导、转录等相关功能基因研究进展,如磷酸盐转运蛋白、凝集素前体、谷胱甘肽硫-转移酶、Mtha1质膜ATP酶、核糖体蛋白等相关基因,总结了相关研究中基因功能特征。为进一步深入研究AM真菌与植物共生机制提供理论依据。     

丛枝菌根真菌诱导植物信号物质研究进展

丛枝菌根(AM)真菌侵染植物根系形成菌根共生体过程中能诱导植物合成多种信号物质,如水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)、类黄酮、一氧化氮(NO)和过氧化氢(H2O2)等。这些信号分子的传导途径和作用机制备受关注。本文从AM真菌诱导植物信号物质的种类和数量入手,探讨这些信号分子在植物体内的传导途径、生理效应和可能的作用机制,旨在为研究AM真菌与植物之间的共生关系、功能与进化等提供依据。     

丛枝菌根通过调节碳磷代谢相关基因的表达增强植物对低磷胁迫的适应性

丛枝菌根(AM)共生体系对于植物适应低磷胁迫具有重要作用。AM不仅直接调节宿主植物对低磷胁迫的响应,还可能通过分泌物影响相邻的非菌根植物。该研究采用分室培养系统,以玉米(Zea mays)和AM真菌Rhizophagus irregularis为试验材料,考察低磷(10 mg·kg~(–1))和高磷(100 mg·kg~(–1))条件下,菌根共生体系对植物生长、磷营养以及碳磷代谢相关基因表达的影响,以揭示AM调节植物低磷胁迫响应的生理机制。分室培养系统由0.45μm微孔滤膜分隔成供体室、缓冲室和受体室3个分室,以供体室菌根化植物为AM分泌物来源,通过微孔膜阻止菌根真菌对未接种受体植物的直接影响,但允许AM分泌物在分室间的扩散。采用实时荧光定量PCR技术分析玉米以及AM真菌自身碳磷代谢相关基因的表达情况。试验结果表明,低磷条件下接种AM真菌显著提高了供体植物干质量和磷浓度,上调了玉米碳磷代谢相关基因的表达。AM真菌磷转运蛋白基因和碳代谢相关基因在低磷条件下的表达水平显著高于高磷水平;对于受体植物而言,仅高磷处理显著提高了玉米植株干质量和磷含量,而接种处理显著上调了受体植物磷转运蛋白基因和碳代谢相关基因的表达水平。该研究表明,低磷胁迫下AM可能通过分泌物调控植物碳磷代谢相关基因的表达,进而调节植物对低磷胁迫的生理响应。     

植物与丛枝菌根真菌在共生早期的信号交流

摘要:丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)与大多数陆生植物互利共生具有广泛的生理生态学意义,而这一生态学功能背后的共生机制我们知之甚少。已探明AM形成前宿主植物根分泌的独脚金内酯促进AMF菌丝分支,分泌的角质单体促进AMF 在宿主根中定植;同时,菌根真菌的分支菌丝释放出脂质几丁糖(lipochitooligosaccharides,LCOs)和短链几丁质寡聚物(short-chain chitin oligomers,COs)信号分子诱导宿主基因表达、侧根发育以及形成Ca2+振荡,它们相互作用共同促进AM形成。在能同时形成菌根和根瘤的蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)和日本百脉根(Lotus corniculatus)植物中,根瘤共生体形成过程所需的若干基因与菌根形成所需的基因有关。这些研究成果为全面揭示菌根共生体发生过程的信号转导奠定了基础。本文对目前国内外宿主植物与AM真菌之间的信号物质及其功能、相关基因及其调控功能等进行了综述,旨在为AM真菌共生早期的信号交流研究提供有价值的参考。     

兰科菌根真菌对干旱胁迫下铁皮石斛生长和抗氧化能力及相关基因表达的影响

利用盆栽的方式研究了干旱胁迫下接种兰科菌根真菌(OM)对铁皮石斛生长的影响,并分析了铁皮石斛叶片相对含水量、游离脯氨酸含量、电解质渗透率、丙二醛(MDA)含量、活性氧成分、抗氧化酶活性变化,用定量PCR技术分析了相关抗氧化酶基因的表达特性,以探讨菌根真菌对铁皮石斛干旱胁迫的缓解作用及其机制。结果表明：(1)与正常水分条件相比,干旱胁迫显著降低了铁皮石斛幼苗的生物量和叶片相对含水量,提高了叶片电解质渗透率、脯氨酸含量、MDA含量、O-·2产生速率和H2O2水平。(2)菌根真菌能显著提高干旱胁迫下铁皮石斛叶片相对含水量,降低叶片电解质渗透率、脯氨酸含量、MDA含量、O-·2产生速率和H2O2水平;在不同水分条件下,菌根真菌均能有效促进铁皮石斛幼苗生长,其株高、根重、茎叶重和总生物量均大于未接种组。(3)菌根真菌可诱导干旱胁迫下铁皮石斛超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)基因的表达,提高SOD、POD和CAT的活性,有效缓解干旱胁迫对质膜的过氧化伤害。研究认为,菌根真菌能提高干旱胁迫下铁皮石斛的抗氧化酶活性及其相关基因表达水平,增强铁皮石斛抗氧化防御能力,有效缓解干旱胁迫对铁皮石斛幼苗生长的抑制。     

菌根分子生物学研究进展

随着分子生物学的快速发展,分子生物学技术在菌根研究领域中的应用越来越广泛。本文通过总结国内外相关文献,从如下方面综述了近期菌根分子生物学研究进展:菌根真菌的DNA条形码、基因组测序;菌根形成过程中基因表达;菌根营养吸收过程相关蛋白的变化;共生体受逆境胁迫时水孔通道蛋白和SOD酶的响应机制和菌根分子生物学发展的限制因素。未来菌根分子生物学研究应关注以下三方面工作:筛选适用于菌根研究的模式植物和突变体、优化AM真菌离体培养技术和加大高通量测序技术的运用。     

丛枝菌根真菌与植物共生对植物水分关系的影响及机理

自1885年Frank首次提到菌根(mykorhiza)概念以来,大量的试验证实了丛枝菌根真菌(AMF)与植物根系之间形成具有一定结构和功能的共生体,促进植物生长并提高干旱耐受能力,在干旱生态系统中发挥重要的作用。该研究多集中在对宿主植物生理生态的影响及其机制方面,然而菌根共生对宿主植物水分吸收和信号产生、传递的影响研究少而分散,缺少系统总结。综述了最近四十多年丛枝菌根真菌与植物共生体对宿主植物干旱适应性影响研究进展,讨论了菌根共生对植物根冠通讯的影响及机理。干旱胁迫下AMF与植物共生,通过影响宿主植物一系列生理生态过程,提高宿主植物横向根压和纵向蒸腾拉力。经典的Ohm吸水模型是该方向最有代表性的研究成果,该模型揭示了菌根共生的根外菌丝具有不同于根细胞的细胞结构和水分运输性能,这为宿主植物提供一种特殊的快速吸水方式,可提高植物对土壤水分的吸收和运输能力。研究表明,AMF会影响宿主植物根冠通讯过程,如诱发信号级联反应,诱导根系尽早感知水分胁迫并产生非水力根源信号,提高宿主对干旱的耐受性。讨论了AMF在根冠通讯分子机制研究方面存在的问题及可能的解决途径,展望了AMF在干旱农业生产中的应用潜力。     

外生菌根对植物非生物胁迫的缓解作用及作用机理研究进展

外生菌根在林木共生系统中占据重要的地位,具有提高宿主植物抗逆性的作用。在菌根学领域中,外生菌根与非生物胁迫互作的研究要远少于其他类型的菌根,尤其是缺乏综合、全面的总结性评述。文中总结了近5年来的相关研究,阐述了非生物胁迫(干旱、寒冷、高温、盐碱、重金属和有毒物质)下菌根共生体与植物抗逆性的关系,其他因子与外生菌根协同提高植物对非生物胁迫的耐受能力,以及外生菌根缓解非生物胁迫的生理机制和基因调节机制。本文结合了污染土壤修复、功能蛋白表达及微生物生态系统3个方面的研究,分析了当前研究的热点问题与存在的不足,展望了今后的研究方向,以期为林木生态恢复和菌根学研究的扩充提供可借鉴的思路。     

植物菌根共生磷酸盐转运蛋白

大多数植物能和丛枝菌根（arbuscular mycorrhiza, AM）真菌形成菌根共生体。AM能够促进植物对土壤中矿质营养的吸收,尤其是磷的吸收。磷的吸收和转运由磷酸盐转运蛋白介导。总结了植物AM磷酸盐转运蛋白及其结构特征,分析其分类及系统进化,并综述了AM磷酸盐转运蛋白介导的磷的吸收和转运过程及其基因的表达调控。植物AM磷酸盐转运蛋白属于Pht1家族成员,它不仅对磷的吸收和转运是必需的,而且对AM共生也至关重要,为进一步了解菌根形成的分子机理及信号转导途径提供了理论基础。     

植物对重金属耐性的分子生态机理

植物适应重金属元素胁迫的机制包括阻止和控制重金属的吸收、体内螯合解毒、体内区室化分隔以及代谢平衡等。近年来,随着分子生物学技术在生态学研究中的深入应用,控制这些过程的分子生态机理逐渐被揭示出来。菌根、根系分泌物以及细胞膜是控制重金属进入植物根系细胞的主要生理单元。外生菌根能显著提高寄主植物的重金属耐性,根系分泌物通过改变根际pH、改变金属物质的氧化还原状态和形成络合物等机理减少植物对重金属的吸收。目前,控制菌根和根系分泌物重金属抗性的分子生态机理还不清楚。但细胞膜跨膜转运器已得到深入研究,相关金属离子转运器被鉴定和分离,一些控制基因如铁锌控制运转相关蛋白(ZIP)类、自然抵抗相关巨噬细胞蛋白(Nramp)类、P_1B-type ATPase类基因已被发现和克隆。金属硫蛋白(MTs)、植物螯合素(PCs)、有机酸及氨基酸等是植物体内主要的螯合物质,它们通过螯合作用固定金属离子,降低其生物毒性或改变其移动性。与MTs合成相关的MT-like基因已经被克隆,PCs合成必需的植物螯合素合酶(PCS), 即γ-Glu-Cys二肽转肽酶(γ-ECS) 的编码基因已经被克隆,控制麦根酸合成的氨基酸尼克烟酰胺(NA)在重金属耐性中的作用和分子机理也被揭示出来。ATP 结合转运器(ABC)和阳离子扩散促进器(CDF) 是植物体内两种主要膜转运器,通过它们和其它跨膜方式,重金属被分隔贮藏于液泡内。控制这些蛋白转运器合成的基因也已经被克隆,在植物中的表达证实其与重金属的体内运输和平衡有关。热休克蛋白(HSP)等蛋白类物质的产生是一种重要的体内平衡机制,其分子机理有待进一步研究。重金属耐性植物在这些环节产生了相关响应基因或功能蛋白质,分子克隆和转基因技术又使它们在污染治理上得到了初步的应用。     

Curcuminoids as inhibitors of thioredoxin reductase: A receptor based pharmacophore study with distance mapping of the active site

Curcumin is the yellow pigment of turmeric that interacts irreversibly forming an adduct with thioredoxin reductase (TrxR), an enzyme responsible for redox control of cell and defence against oxidative stress. Docking at both the active sites of TrxR was performed to compare the potency of three naturally occurring curcuminoids, namely curcumin, demethoxy curcumin and bis-demethoxy curcumin. Results show that active sites of TrxR occur at the junction of E and F chains. Volume and area of both cavities is predicted. It has been concluded by distance mapping of the most active conformations that Se atom of catalytic residue SeCYS498, is at a distance of 3.56 from C13 of demethoxy curcumin at the E chain active site, whereas C13 carbon atom forms adduct with Se atom of SeCys 498. We report that at least one methoxy group in curcuminoids is necessary for interation with catalytic residues of thioredoxin. Pharmacophore of both active sites of the TrxR receptor for curcumin and demethoxy curcumin molecules has been drawn and proposed for design and synthesis of most probable potent antiproliferative synthetic drugs.     

A Unique Protease Cleavage Site Predicted in the Spike Protein of the Novel Pneumonia Coronavirus (2019-nCoV) Potentially Related to Viral Transmissibility

正Dear Editor,In December 2019, a novel human coronavirus caused an epidemic of severe pneumonia(Coronavirus Disease 2019,COVID-19) in Wuhan, Hubei, China(Wu et al. 2020; Zhu et al. 2020). So far, this virus has spread to all areas of China and even to other countries. The epidemic has caused 67,102 confirmed infections with 1526 fatal cases     

Comparative morphology of the carpel in the Liliaceae: Hewardieae, Petrosavieae, and Tricyrteae

The young pistils in the melanthioid tribes, Hewardieae, Petrosavieae and Tricyrteae, are uniformly tricarpellate and syncarpous. They lack raphide idioblasts. All are multiovulate, with bitegmic ovules. The Petrosavieae are marked by the presence of septal glands and incomplete syncarpy. Tepals and stamens adhere to the ovary in the Hewardieae and the Petrosavieae but not in the Tricyrteae. Two vascular bundles occur in the stamens of the Hewartlieae and Tricyrtis latifolia. Ventral bundles in the upper part of the ovary of the Hewardieae are continuous with compound septal bundles and placental bundles in the lower part. Putative ventral bundles occur in the alternate position in the Tricyrteae and putative placental bundles in the opposite. position in the Petrosavieae. The dichtomously branched stigma in each carpel of the Tricyrteae is supplied by a bifurcated dorsal bundle.     

鸡传染性法氏囊病病毒研究进展

传染性法氏囊病(Infection bursal disease, IBD)是由鸡传染性法氏囊病毒(Infectious bursal disease virus, IBDV)引起的鸡和火鸡的一种高度接触性传染病,给世界各国的禽养殖业带来了巨大损失.自IBDV发现至今新的变异株不断出现,分子结构的改变导致病毒致病力的改变及宿主对疫苗应答的改变,使得传统的疫苗已不能控制其流行,因此各国学者对其基因组结构和功能进行了广泛深入的研究,并积极研制新型有效的疫苗以达到防治的目的.     

Development of a Novel Reverse Transcription Loop-Mediated Isothermal Amplification Method for Rapid Detection of SARS-CoV-2

In conclusion, the novel visual RT-LAMP assay is a simple, rapid, and sensitive approach for detection of SARS-CoV-2, and it is ready for application in primary care and community hospitals or health care centers, and even patients' own houses in response to the current SARS-CoV-2 epidemic because the assay does not require sophisticated equipment and skilled personnel. Furthermore, it is also ready to be used in fields for screening samples from wild animals and environments to facilitate the identification of potential intermediate hosts that mediate the cross-species transmission of SARS-CoV-2 from bats to humans.     

Perinatal Vertical Transmission of Chikungunya Virus in Ruili,a Town on the Border between China and Myanmar

正Dear Editor,Chikungunya virus (CHIKV), an arbovirus in the family of Togaviridae, genus Alphavirus, is transmitted by the A.aegyptii or A. albopictus mosquito, and causes disease in humans characterized by fever, rash, and arthralgia (Silva and Dermody 2017; Suhrbier 2019). It was first reported in 1953 in Tanzania, and caused only a few outbreaks and sporadic cases in Africa and Asia in last century. However, in the epidemic in 2004, CHIKV acquired mutations that conferred enhanced transmission by the A. albopictus mosquito(Schuffenecker et al. 2006). Since then, it has successively caused outbreaks in Africa, the Indian Ocean, South East Asia, the South America, and Europe (Zeller et al. 2016).