单增李斯特菌末端氧化酶亚基QoxB的生物学功能探究

【目的】本研究旨在构建单增李斯特菌末端细胞色素aa3氧化酶亚基qoxB基因缺失株,并探索其在细菌生长及感染过程中发挥的生物学功能。【方法】利用同源重组方法构建获得缺失株ΔqoxB后,对野生株EGD-e和缺失株ΔqoxB的生长能力、细菌运动能力和细胞内黏附、侵袭、增殖及胞内迁移能力进行比较,同时利用荧光定量PCR方法检测ΔqoxB中鞭毛相关基因转录水平的变化。【结果】缺失qoxB基因后细菌在体外培养过程中生长能力没有差异,细菌的鞭毛运动能力显著降低,在30℃培养24 h和48 h后ΔqoxB运动圈直径分别较EGD-e下降35.86%和34.20%,且22个鞭毛相关基因转录水平显著降低。通过细胞感染试验发现缺失qoxB基因后细胞黏附、侵袭、增殖及胞内迁移能力均显著下降。【结论】本研究首次证实末端氧化酶亚基QoxB能降低单增李斯特菌的运动能力和对细胞的感染能力,此研究为进一步阐明末端细胞色素氧化酶影响单增李斯特菌的致病机制提供重要依据。     

好氧反硝化细菌及其在微污染水源水修复中的应用研究进展

相比于氨氮,天然水体中的硝酸盐氮通常更稳定,导致更难将其从水中去除。由于好氧反硝化可以在有氧环境下进行反硝化作用去除硝酸盐氮,该过程对含有较高溶解氧的天然水体中硝酸盐氮处理有重要作用。本文综述了好氧反硝化菌的分离纯化现状、微生物代谢机制和环境影响因子,并介绍了功能菌群在微污染饮用水源水生物修复的应用研究进展。与一般的厌氧反硝化类似,好氧反硝化菌的种属分布较广,常见的如假单胞菌属(Pseudomoas)、产碱杆菌属(Alcaligenes)、副球菌属(Paracoccus)和芽孢杆菌属(Bacillus)等所属部分微生物均有好氧反硝化能力。大部分好氧反硝化菌株在最佳生长条件下(25–37℃、溶解氧浓度为3–5mg/L、pH为7–8、碳氮比为5–10)具有高效的脱氮效率。但目前好氧反硝化作用在微污染饮用水源水的生物修复方面的应用仍有着脱氮性能不稳定、菌剂流失等不足。此外,目前较少相关中试及实际工程应用的研究,需要进一步的深入探究。     

TaTPP-7A positively feedback regulates grain filling and wheat grain yield through T6P-SnRK1 signalling pathway and sugar–ABA interaction

Grain size and filling are two key determinants of grain thousand-kernel weight (TKW) and crop yield, therefore they have undergone strong selection since cereal was domesticated. Genetic dissection of the two traits will improve yield potential in crops. A quantitative trait locus significantly associated with wheat grain TKW was detected on chromosome 7AS flanked by a simple sequence repeat marker of Wmc17 in Chinese wheat 262 mini-core collection by genome-wide association study. Combined with the bulked segregant RNA-sequencing (BSR-seq) analysis of an F₂ genetic segregation population with extremely different TKW traits, a candidate trehalose-6-phosphate phosphatase gene located at 135.0 Mb (CS V1.0), designated as TaTPP-7A, was identified. This gene was specifically expressed in developing grains and strongly influenced grain filling and size. Overexpression (OE) of TaTPP-7A in wheat enhanced grain TKW and wheat yield greatly. Detailed analysis revealed that OE of TaTPP-7A significantly increased the expression levels of starch synthesis- and senescence-related genes involved in abscisic acid (ABA) and ethylene pathways. Moreover, most of the sucrose metabolism and starch regulation-related genes were potentially regulated by SnRK1. In addition, TaTPP-7A is a crucial domestication- and breeding-targeted gene and it feedback regulates sucrose lysis, flux, and utilization in the grain endosperm mainly through the T6P-SnRK1 pathway and sugar–ABA interaction. Thus, we confirmed the T6P signalling pathway as the central regulatory system for sucrose allocation and source–sink interactions in wheat grains and propose that the trehalose pathway components have great potential to increase yields in cereal crops.     

Inhibitory role of bone marrow mesenchymal stem cells-derived exosome in non-small-cell lung cancer: microRNA-30b-5p,EZH2 and PI3K/AKT pathway

Exosomal microRNA (miRNA) exerts potential roles in non-small-cell lung cancer (NSCLC). The current study elucidated the role of miR-30b-5p shuttled by bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs)-derived exosomes in treating NSCLC. Bioinformatics analysis was performed with NSCLC-related miRNA microarray GSE169587 and mRNA data GSE74706 obtained for collection of the differentially expressed miRNAs and mRNAs. The relationship between miR-30b-5p and EZH2 was predicted and confirmed. Exosomes were isolated from BMSCs and identified. BMSCs-derived exosomes overexpressing miR-30b-5p were used to establish subcutaneous tumorigenesis models to study the effects of miR-30b-5p, EZH2 and PI3K/AKT signalling pathway on tumour growth. A total of 86 BMSC-exo-miRNAs were differentially expressed in NSCLC. Bioinfomatics analysis found that BMSC-exo-miR-30b-5p could regulate NSCLC progression by targeting EZH2, which was verified by in vitro cell experiments. Besides, the target genes of miR-30b-5p were enriched in PI3K/AKT signalling pathway. Animal experiments validated that BMSC-exo-miR-30b-5p promoted NSCLC cell apoptosis and prevented tumorigenesis in nude mice via EZH2/PI3K/AKT axis. Collectively, the inhibitory role of BMSC-derived exosomes-loaded miR-30b-5p in NSCLC was achieved through blocking the EZH2/PI3K/AKT axis.     

有机肥施用对红壤原生生物与微生物互作的影响

为明确不同施肥处理对土壤原生生物群落、微生物碳代谢活性的影响,以南方典型旱地红壤为研究对象,基于中国科学院鹰潭红壤生态实验站玉米单作系统有机培肥长期定位试验,选取不施肥(M0)、低量猪粪(M1)、高量猪粪(M2)、高量猪粪+石灰(M3)4个处理,利用高通量测序技术研究不同猪粪处理下红壤原生生物多样性、群落结构的变化,揭示原生生物与微生物互作对土壤微生物碳代谢活性和玉米产量的影响。结果表明：(1)长期施用猪粪处理下,土壤pH、有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、速效磷(AP)和速效钾(AK)的含量显著提高;(2)与M0处理相比,施肥处理显著提高了原生生物生物量和多样性,并且显著改变了其群落结构,其中土壤TP、pH、AP、TN、SOM和AK是原生生物群落结构变化的重要驱动因子;(3)施肥处理显著提高了土壤细菌和真菌生物量,增加了微生物碳代谢活性(Average well color development, AWCD);(4)土壤pH和AP通过影响原生生物多样性和群落结构,间接提高了微生物碳代谢活性和玉米产量。本研究结果为提升旱地红壤的生物多样性,保障土壤健康和维持生态系统服务功...     

道路建设对西南地区景观格局的影响

为揭示西南地区道路建设对景观格局的影响,基于2015年土地覆被和道路数据,计算了研究区道路核密度与景观指数,在此基础上分析了道路建设的直接、间接和综合影响,探讨了影响的空间异质性和对不同土地覆被影响的特点,指出了各景观指数的适用性。结果表明：(1)道路建设使斑块密度增加,斑块离散化加剧,发生明显的破碎化趋势,同时道路核密度与PD、SHDI、SPLIT变化百分比呈显著正相关,与COHESION、CONTAG、PAFRAC呈显著负相关;(2)道路建设对景观指数的影响程度由大到小依次表现在：破碎化、斑块空间分布形态、聚集连通性,其中PD能很好的表征道路建设对景观破碎化的作用程度,SPLIT在识别破碎化程度高的区域更具优势;(3)不同景观指数具有不同适用性,PAFRAC适用于道路不发达区域,CONTAG适用于道路分布异质性较高的区域,DIVISION适用于人类活动强度不大的区域,COHESION、SPLIT适用于探究道路及伴随的人类活动共同作用的区域,PD、SHDI在探究道路的直接作用时适用性广泛;(4)探究不同土地覆被类型受道路建设的影响,林地优先选取PD、DIVISION;草地优先选取DI...     

应对暴雨洪涝灾害的平原城市生态水文调节服务供需评估——以天津市为例

生态水文调节服务是生态系统服务的重要组成,能够有效调节地表径流,缓解暴雨洪涝灾害。但由于城市建设扩张、生态环境退化、极端降雨频发等因素,导致生态水文调节服务出现供需失衡。平原城市中地形水动力较弱及城市发展需求高的特征更是加剧了这种现象。基于生态系统供需视角,以生态水文调节率表征城市生态水文调节服务的生态供给,以暴雨洪涝风险表征城市生态水文调节服务的社会需求,构建应对暴雨洪涝灾害的平原城市生态水文调节服务供需研究框架。以典型平原城市天津市为例,应用SWAT模型、随机森林模型和ArcGIS定量测度城市生态水文调节服务供需水平,划分四种供需空间匹配类型,识别供需失衡关键区域,并进行五级规划干预等级分区。结果表明：(1)供给能力呈现“东南沿海高,西北近山低”的空间分布;需求水平表现出“多中心聚集,圈层向外递减”的分布规律。(2)供需空间分布呈现正相关关系,低供-低需在四种供需匹配类型中占据主导,同时空间聚集性最明显。(3)规划干预分区存在明显的空间差异,优先干预区占比5.41%,整体与建成区分布一致,大部分集中在市内六区,其次分布在滨海新区核心区,是未来规划治理的重点。研究结果为城市规划管理从...     

一种新发现的镉超积累植物--钻叶紫菀(Aster subulatus Michx.)

通过野外调查和温室营养液砂培试验,发现并鉴定出钻叶紫菀（Aster subulatus Michx.）是一种新的镉（Cd）超积累植物。调查结果发现,钻叶紫菀对土壤中高含量的Cd有很强的忍耐、吸收和积累能力,其地上部茎、叶Cd含量分别为90.0-150.7mg/kg和119.8-172.6mg/kg,平均值分别为132.8mg/kg和139.2mg/kg。砂基营养液培养试验证明,钻叶紫菀对生长介质中的Cd有很强的忍耐能力,当生长介质中Cd浓度高达150mg/L时,植株仍生长正常,其株高与对照相比无显著差异;地上部Cd含量及其积累量均随生长介质中Cd浓度的增加而增加,当生长介质中Cd浓度为120mg/L时,地上部茎Cd含量和积累量达到最高值,分别为5672.50mg/kg、4.93mg/株。结果表明,钻叶紫菀是一种新的Cd超积累植物,为今后探明植物超积累Cd的机理和Cd污染土壤的植物修复提供一种新的种质资源。     

林隙对香樟和枫香幼苗早期生长阶段功能性状的影响

探究林隙对不同需光性树种早期生长特征和功能性状的影响,对揭示林隙微生境影响次生林内幼苗更新机制具有重要意义。以亚热带次生林中耐荫常绿树种香樟和阳性落叶树种枫香幼苗为试验对象,研究大林隙(D/H介于1.5—2.0)、中林隙(D/H介于1.0—1.5)和小林隙(D/H介于0.5—1.0)对不同需光树种幼苗早期(1—3年生)生长特征和功能性状的影响。结果表明：(1)林隙大小对两种幼苗的生长均有显著影响。其中,中林隙可显著促进香樟2—3年生幼苗的生长,大林隙对枫香1—3年生幼苗的生长均具有显著促进作用。(2)对林隙环境因子与幼苗功能性状的关系进行冗余分析表明,香樟幼苗功能性状的变化与林隙土壤有机质含量、水解性氮含量、酸碱度和有效磷含量密切相关,而枫香幼苗功能性状则主要受林隙土壤酸碱度、有机质含量、水解性氮含量、土壤含水率、冠层透光率和土壤有效磷含量的影响。(3)维持较高的根重比、细根比根长、叶碳氮比和叶碳磷比是幼苗应对林隙环境影响的重要生理生态调节机制。     

靶向RNA的CRISPR-Cas系统研究进展

CRISPR(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)-Cas(CRISPR associated proteins)系统是细菌和古细菌抵抗噬菌体、质粒等外源遗传物质的一种适应性免疫系统,该系统利用一种特殊的RNA(CRISPR RNA,crRNA)指导的内切酶来切割与crRNA相互补的外源遗传物质,从而阻碍外源核酸的侵染。根据效应复合物组成形式的不同,CRISPR-Cas系统分为1类(Ⅰ型、Ⅳ型和Ⅲ型)和2类(Ⅱ型、Ⅴ型和Ⅵ型)两大类。目前已发现多个CRISPR-Cas系统具有非常强的特异靶向RNA编辑能力,如Ⅵ型CRISPR-Cas13系统和Ⅲ型CRISPR-Cas7-11系统。随着研究的深入,相关系统在RNA编辑领域应用日渐广泛,使其成为基因编辑的有力工具。本文介绍了靶向RNA的CRISPR-Cas系统的组成、结构、分子机制以及其潜在应用,这为更好地研究该类系统的作用机制奠定基础,也为后期开发为稳定的基因编辑工具提供新的思路。