Single‐molecule tracking reveals that the nucleoid‐associated protein HU plays a dual role in maintaining proper nucleoid volume through differential interactions with chromosomal DNA

HU (Histone‐like protein from Escherichia coli strain U93) is the most conserved nucleoid‐associated protein in eubacteria, but how it impacts global chromosome organization is poorly understood. Using single‐molecule tracking, we demonstrate that HU exhibits nonspecific, weak, and transitory interactions with the chromosomal DNA. These interactions are largely mediated by three conserved, surface‐exposed lysine residues (triK), which were previously shown to be responsible for nonspecific binding to DNA. The loss of these weak, transitory interactions in a HUα(triKA) mutant results in an over‐condensed and mis‐segregated nucleoid. Mutating a conserved proline residue (P63A) in the HUα subunit, deleting the HUβ subunit, or deleting nucleoid‐associated naRNAs, each previously implicated in HU’s high‐affinity binding to kinked or cruciform DNA, leads to less dramatically altered interacting dynamics of HU compared to the HUα(triKA) mutant, but highly expanded nucleoids. Our results suggest HU plays a dual role in maintaining proper nucleoid volume through its differential interactions with chromosomal DNA. On the one hand, HU compacts the nucleoid through specific DNA structure‐binding interactions. On the other hand, it decondenses the nucleoid through many nonspecific, weak, and transitory interactions with the bulk chromosome. Such dynamic interactions may contribute to the viscoelastic properties and fluidity of the bacterial nucleoid to facilitate proper chromosome functions.     

皖北石灰岩山地植被对地表节肢动物组成及多样性的影响

调查皖北石灰岩山地退化生态系统不同植被恢复类型地表节肢动物群落组成、类群多样性以及功能群组成,揭示退化生态系统植被恢复进程中土壤地表节肢动物群多样性变化规律及其影响因素,为石灰岩山地植被恢复成效评价提供科学依据。采用陷阱法对皖北石灰岩山地侧柏+构树混交林、酸枣+牡荆灌丛和荩草+牡荆草灌丛样地地表节肢动物群落组成、多样性以及功能群进行调查。共采节肢动物个体数11601,隶属8纲14目44科。酸枣+牡荆灌丛样地采集到节肢动物37科,占所有类群的84.1%,荩草+牡荆草灌丛和侧柏+构树混交林采集到土壤节肢动物类群为35和26科,分别占总科数的79.6%和59.1%。在目的分类单元下,直翅目、等足目和鞘翅目类群相对多度较高,而科的分类单元下,潮虫科、金龟甲科、蚁科和蟋蟀科为皖北石灰岩山地优势地表节肢动物类群。酸枣+牡荆灌丛节肢动物类群丰富度和荩草+牡荆草灌丛多样性指数最高,侧柏+构树混交林两者均最低。3个样地地表节肢动物营养功能群均以植食性为主。不同植被恢复类型间群落相似性也有变化,酸枣+牡荆灌丛和荩草+牡荆草灌丛间相似性较高,而侧柏+构树混交林与其他2种类型之间相似度均较低。研究结果表明石灰岩山地生境不同植被群落组成、数量和结构及其驱动形成的土壤理化特性、表层的凋落物数量、质量和微生境条件的变异,引起地表节肢动物群落组成、结构和多样性和营养功能群的不同。     

抚仙湖超微型浮游藻类群落结构空间分布特征

2016年7月对抚仙湖进行采样调查,研究抚仙湖超微型浮游藻类（超微藻）的空间分布特征及关键影响因子。结果表明,抚仙湖超微藻平均丰度为（8.58±3.25）×10³个/mL,其中超微蓝藻丰度显著高于超微真核藻。超微藻丰度在沿岸带较高,敞水区相对较低,北部最深点低于南部最深点;垂直方向上,超微藻丰度在水下10 m处达到最大值,随着深度的增加丰度逐渐下降。通过方差膨胀因子分析和建模得到超微藻丰度和环境因子的相关关系,水体的浊度、pH以及总磷对超微真核藻丰度有显著影响,而超微蓝藻的丰度主要是受到总磷的影响。结合流式细胞分选和高通量测序得到了抚仙湖超微真核藻的群落结构特征,主要是金藻纲、硅藻纲、甲藻纲等,其中金藻纲占绝对优势。在空间上,不同湖区和不同深度超微真核藻的群落组成也存在差异：表层水体以金藻纲、硅藻纲、甲藻纲为主;而在深层水体中超微真核藻的多样性降低,金藻纲为优势种。超微藻作为贫营养湖泊初级生产力的主要贡献者,对其组成和分布的研究有助于更全面的认识抚仙湖生态系统结构和功能。     

野化培训大熊猫的生境利用和空间格局

了解动物栖息地和空间利用模式是开展野生动物放归自然的重要前提。为明确野化培训大熊猫（Ailuropoda melanoleuca）在野外环境中生境利用特征和空间格局,本文以2只野化培训大熊猫为研究对象,基于其野外GPS项圈数据,通过数字高程模型（DEM）、动物移动模块等工具分析其在野外环境中栖息地利用状况。结果表明：随着在野外环境时间的增加,2只大熊猫由低海拔西南坡的阔叶林逐渐向高海拔南坡针阔混交林区域移动,且坡度利用也存在明显的差异,但均偏向在17°~20°的平缓区域活动。在野外环境的最初一个月,2只大熊猫平均日移动距离较大,之后逐渐减小并趋于稳定。2只野化培训大熊猫在野外环境初期,活动区域大小随时间的变化而呈现出无规律的变化趋势,活动区域主要集中在3~4个栖息地斑块,且斑块间面积和距离各异。因此,认为野化培训大熊猫在野外栖息地环境初期属于不稳定的随机选择模式。     

基于物种多样性与生物量关系的草地群落稳定性对全球变暖的响应研究进展

全球变暖背景下物种多样性和生物量的空间变化格局及其对温度升高的响应是生态学研究的热点内容,是探究群落稳定性响应全球变暖的关键。物种分布是多个生态过程相互作用的产物,温度升高通过改变群落关键种的作用影响物种多样性,从而改变群落稳定性。关于草地群落稳定性对全球变暖的响应过程,国内外学者的相关研究存在很大差异。该文作者结合自己研究团队在青藏高原和黄土高原的研究成果,对近年来国内外有关草地群落物种多样性和生物量的空间变化格局及其对温度升高的响应、以及二者的相互作用关系等方面的研究进展进行了综述,并提出了草地群落稳定性对全球变暖响应研究的重点方向。     

太行山南麓坡面土壤碳氮空间变异性及其影响因素

太行山南麓是我国华北平原的重要生态屏障,研究该区域土壤养分的空间变异性对土石山区林业生态建设具有重要意义。本研究以太行山南麓典型坡面(人工林坡地和自然荒坡地)为对象,采用网格法布设采样点,运用经典统计学、地统计学和约束性排序相结合的方法对土壤养分的空间变异性进行分析。结果表明: 1)太行山南麓的土壤全碳(TC)含量为6.80～57.05 g·kg^-1,全氮(TN)含量为0.74～3.93 g·kg^-1;土壤TC、TN变异系数为25.0%～52.8%,均属于中等程度变异,该变异由随机性因素和结构性因素共同引起;养分的空间聚集性均随着滞后距的增加而下降。2)土壤养分含量从坡上到坡下均有增加的趋势,养分的高值区出现在坡下部分。3)土壤总容重、砾石含量、植被覆盖度、土壤含水量是影响太行山南麓土壤TC、TN空间变异的主要因素。4)土壤含水量是影响自然荒坡地土壤养分的主控因素,但不是影响人工林坡地的主控因素。     

Sustainability of SARS-CoV-2 Induced Humoral Immune Responses in COVID-19 Patients from Hospitalization to Convalescence Over Six Months

Virologica Sinica - Understanding the persistence of antibody in convalescent COVID-19 patients may help to answer the current major concerns such as the risk of reinfection, the protection period...     

大鼠肝纤维化相关microRNA及其候选靶基因的筛选

microRNAs (miRNAs)是一类功能性非编码RNA,在多种生物过程中具有重要作用.然而,miRNA的表达模式、调控网络以及参与肝纤维化的miRNA仍有待阐明.为了探讨与肝纤维化相关的miRNA及其靶基因的功能,为临床肝纤维化治疗提供理论依据,本研究前期已采用胆管结扎法(BDL)建立大鼠胆汁淤积性肝纤维化模型.从大鼠肝脏中提取总RNA,应用基因芯片技术对胆汁淤积性肝纤维化肝组织中miRNA和mRNA表达谱进行综合分析;结合生物信息方法分析在胆汁淤积性肝纤维化中差异表达miRNA可能的靶基因;实时荧光定量PCR技术检测TGF-β1处理人肝星状细胞LX-2细胞中miR-29a-3p、miR-194-5p和miR-22-3p相对表达水平.结果 表明,与正常肝组织相比,纤维化肝组织中有48个差异表达miRNA (FC＞2,P＜0.05),其中36个上调,12个下调;筛选出18个预测靶基因参与与纤维化相关的生物过程;TGF-β1处理LX-2细胞中miR-29a-3p、miR-194-5p和miR-22-3p相对表达水平显著下调(P＜0.05).本研究筛选的差异表达miRNAs通过调节靶基因的表达在肝纤维化中可能发挥重要作用,将为miRNA在肝纤维化中的作用提供新的见解.     

转基因抗虫玉米发展现状与展望*

转基因抗虫玉米的商业化种植,成为大幅提高农业生产力的主要推进器之一。近年来,转基因抗虫玉米产业化规模不断扩大,有效控制了靶标害虫的发生危害,降低了化学杀虫剂的施用,为粮食安全与农民增收提供了重要保障。介绍了全球转基因抗虫玉米的发展现状,分析了与转基因抗虫玉米种植相关的生态问题,并提出了推进转基因抗虫玉米在我国产业化的相关建议。     

酵母杂交系统在CRISPR/Cas9基因编辑系统脱靶率研究中的应用*

目的:为提高CRISPR/Cas9(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9)靶向性奠定基础,同时证明酵母杂交系统在研究CRISPR/Cas9脱靶效应中的应用价值。方法:以实验室前期构建成功的activase基因编辑水稻株为研究对象,先采用T7核酸内切酶Ⅰ法初步预测30株基因编辑水稻株的脱靶率。随后以酵母杂交系统进一步预测脱靶率以及研究sgRNA结构对脱靶率的影响。首先,将activase靶向基因的标准sgRNA(standard sgRNA)和短sgRNA(truncated sgRNA)分别克隆至CRISPR/Cas9系统表达载体pDW3769中,构建对应的重组载体pHZ2和pHZ4,转化至YPH499酵母单倍体形成重组酵母YpHZ2和YpHZ4;其次,根据脱靶位点预测选择7组脱靶序列A、B、C、D、E、F、G以及靶向序列,分别克隆至包含报告基因mCherry的高拷贝载体pDW3133和低拷贝载体pDW3134,构建相应的高拷贝重组载体pHZ5、pHZ7、pHZ9、pHZ11、pHZ13、pHZ15、pHZ17和pHZ19,以及对应的低拷贝重组载体pHZ6、pHZ8、pHZ10、pHZ12、pHZ14、pHZ16、pHZ18和pHZ20,转化至YPH500酵母单倍体,构建重组酵母YpHZ5-20。随后,重组酵母YpHZ2和YpHZ4与重组酵母YpHZ5-20分别杂交,挑取双倍体酵母菌落,在不同的时间段下检测荧光数值,根据荧光值定量预测脱靶率。结果:酵母培养144~192 h时荧光最为显著,脱靶序列sgRNA与靶向基因sgRNA同源性越高,越易造成脱靶,但短sgRNA较标准sgRNA脱靶率低。根据水稻植株的脱靶检测显示脱靶率约20%,基于酵母杂交的检测结果显示脱靶率为20%~28%。结论:酵母细胞进入稳定期时荧光值最为显著,且与载体的拷贝数量成正比。sgRNA序列以及长短结构可影响CRISPR/Cas9的基因靶向性。两种方法的脱靶率预测结果相当,表明酵母杂交系统在评价CRISPR/Cas9系统的脱靶率以及研究脱靶影响因素中具有良好的应用价值。