Circular RNA SLTM as a miR-421-competing endogenous RNA to mediate HMGB2 expression stimulates apoptosis and inflammation in arthritic chondrocytes

Osteoarthritis (OA) is the most common age-related joint disease characterized by chronic inflammation, progressive articular cartilage destruction, and subchondral sclerosis. Accumulating evidence suggests that circular RNAs (circRNAs) play key roles in OA, but the function of circSLTM in OA remains greatly unknown. Therefore, this study focused on interleukin-1β (IL-1β)-treated primary human chondrocytes as well as a rat model to investigate the expression pattern and functional role of circSLTM in OA in vitro and in vivo. CircSLTM and high mobility group protein B2 (HMGB2) were upregulated in IL-1β-induced chondrocytes, whereas miR-421 was downregulated. Knockdown of circSLTM or overexpression of miR-421 ameliorated IL-1β-induced chondrocyte apoptosis and inflammation. The regulatory relationship between circSLTM and miR-421, as well as that between miR-421 and HMGB2, was predicted by bioinformatics and then verified by the RNA immunoprecipitation experiment and dual-luciferase reporter gene assay. Furthermore, silencing of circSLTM increased cartilage destruction and decreased cartilage tissue apoptosis rate and inflammation in a rat model of OA. Taken together, our findings demonstrate the fundamental role of circSLTM in OA progression and provide a potential molecular target for OA therapy.     

土壤理化性质驱动烤烟根际细菌群落的组配及其共现性网络互作

【目的】解析土壤微生物在植物根际的组配机制对于认识和维护农田生态系统的稳定性至关重要。【方法】通过Illumina高通量测序和生物信息学分析方法明确了我国主要种植烟草生态区烤烟根际土壤细菌群落与土壤理化性质的互作关系。【结果】烤烟根际细菌类群主要为放线菌纲(Actinobacteria)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)和嗜热油菌纲(Thermoleophilia)。细菌群落组成按生态区聚类,且样本空间距离和细菌群落相似度显著负相关。共现性网络分析表明,烤烟根际细菌群落间协同作用大于拮抗作用,武陵秦巴生态区、黄淮平原生态区、南岭丘陵生态区和沂蒙丘陵生态区细菌群落高度模块化,小单胞菌属(Micromonospora)为南岭丘陵生态区和黄淮生态区细菌共现性网络的网络中心,Bryobacter和气单胞菌属(Arenimonas)为南岭丘陵生态区细菌网络的模块核心,其菌群特性而非相对丰度决定了其在稳定细菌网络中的重要作用。冗余分析结果证实pH、有效铁、交换性镁和有效锰能显著影响烤烟根际细菌群落结构。【结论】烤烟根际细...     

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。     

Temporal dynamics of soil bacterial network regulate soil resistomes

Soil bacteria are diverse and form complicated ecological networks through various microbial interactions, which play important roles in soil multi-functionality. However, the seasonal effects on the bacterial network, especially the relationship between bacterial network topological features and soil resistomes remains underexplored, which impedes our ability to unveil the mechanisms of the temporal-dynamics of antibiotic resistance genes (ARGs). Here, a field investigation was conducted across four seasons at the watershed scale. We observed significant seasonal variation in bacterial networks, with lower complexity and stability in autumn, and a wider bacterial community niche in summer. Similar to bacterial communities, the co-occurrence networks among ARGs also shift with seasonal change, particularly with respect to the topological features of the node degree, which on average was higher in summer than in the other seasons. Furthermore, the nodes with higher betweenness, stress, degree, and closeness centrality in the bacterial network showed strong relationships with the 10 major classes of ARGs. These findings highlighted the changes in the topological properties of bacterial networks that could further alter antibiotic resistance in soil. Together, our results reveal the temporal dynamics of bacterial ecological networks at the watershed scale, and provide new insights into antibiotic resistance management under environmental changes.     

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...     

家燕营巢特征及其对城市环境的适应性

城市面积在全球范围内迅速扩张,一些鸟类种群通过改变营巢特征,在与自然生境截然不同的城市中筑巢繁殖。但目前城市环境对于鸟类营巢影响的研究较缺乏。为了解鸟类营巢对城市环境的适应,于2016、2019年在黑龙江哈尔滨的城市与乡村环境,分别测量家燕（Hirundo rustica）巢（如,大小及形状）及巢址特征等（如,距地面和屋顶距离）参数,以探究：（1）家燕巢特征在乡村及城市生境是否存在差异？（2）家燕巢特征在年际间是否存在变化？并为城市家燕种群的保护提供理论依据及合理建议。研究采用Kruskal-Wallis秩和检验以及Wilcoxon秩和检验比较分析所测量的巢特征参数在城乡之间、年际间的差异,并对组间参数进行线性判别分析（LDA,Linear Discriminant Analysis）。结果发现,城乡间具有显著差异：（1）与乡村相比,城市巢距离屋顶更远,距地相对更近（P<0.05）;（2）城市巢更浅（P<0.05）;（3）从2016到2019年,城市和乡村巢都变得更深,半径更大（P<0.05）。根据这些发现,推测城市楼房建筑的楼道为家燕繁殖提供了相对更为封闭、安全的环境,旧巢及较为丰富的支撑物为家燕提供了适宜的巢址,有可能节省亲鸟在营巢上的繁殖投入;但同时应当警惕门窗关闭、资源受限、人为干扰等不利因素可能造成的生态陷阱。     

基于主体功能区划的湖南省生态系统服务供需关系演变

生态系统服务供需关系研究是自然资源开发和生态环境保护空间差异化管控的重要依据,基于主体功能区划视角的研究对构建生态安全格局、促进区域经济可持续发展具有重要意义。以湖南省各县域为研究单元构建湖南省生态系统服务供需评估指数,运用ESSD系数、局部空间自相关等方法,将湖南省主体功能区划实施前（2006-2011年）和实施后（2012-2017年）两个时间段作对比,分析生态系统服务供需关系的时空变化及空间相关性特征。研究结果表明：（1）主体功能区划政策对湖南省有效保护生态系统,稳定供需关系产生积极导向作用。（2）湖南省生态系统服务供需系数存在显著的空间异质性,始终呈现西高东低的空间分布特征。各类功能区的生态系统服务供需关系存在较大差异,重要开发区主要表现为供不应求,重要生态功能区主要表现为供过于求,农产品主产区主要表现为供需均衡。（3）湖南省生态系统服务供需关系空间负相关性增强,生态系统服务供需空间平衡性差异加剧。