贝莱斯芽孢杆菌RJW-5-5的分离鉴定及细菌素、抗菌肽基因簇挖掘

【背景】化学防治污染日益严重,作物抗性、农药残留、病害再生现象越来越普遍,因此筛选新型生防菌株及研究其抗菌物质已成为热点。【目的】筛选出一株对禾旋孢腔菌等植物病原菌具有生防功能的贝莱斯芽孢杆菌,挖掘其调控合成细菌素、抗菌肽(RiPPs)的基因簇。【方法】通过分离筛选、对峙培养等方法筛选出菌株,通过全细胞脂肪酸和Biolog分析法以及分子生物学方法进行菌株鉴定。利用Illumina NovaSeq 6000平台进行全基因组序列测定,通过BAGEL4挖掘潜在的细菌素、RiPPs基因簇及潜在的作用机制。【结果】菌株RJW-5-5对禾旋孢腔菌的抑制效果最好,抑制率可达78.4%,对疫霉菌、菊池链格孢等病原菌均有较好的抑制作用,利用NCBI网站的BLAST功能对所测的16S rRNA基因和rpoB基因序列进行同源性分析,鉴定菌株RJW-5-5为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)。BAGEL4分析菌株RJW-5-5全基因组序列含有合成Lasso_peptide、Cerecidin、Sactipeptides以及Propionicin_SM1的基因簇,其中Propionicin_SM1为首次在芽孢杆菌属中发现,能够合成双功能蛋白TrpGD、二硫还原酶、2-氧戊二酸脱氢酶E1组分等。【结论】菌株RJW-5-5能够抑制多种农作物病害,具有多种羊毛硫抗生素、套索肽、细菌素等抗菌肽基因簇,具有广阔的发展前景及应用潜力。     

基于多源数据的黄土高原陆地水循环结构变化分析

近几十年间,黄土高原的水循环进程在人类活动与气候变化的影响下已产生了剧烈的变化。为加深对水循环结构变化的了解与认识,利用1982-2010年的降水、蒸散发、径流、土壤储水量和社会经济用水等数据,运用Mann-Kendall趋势检验和线性回归分析方法,对黄土高原的水量平衡进行评估,且细化了组成水循环的12种水文变量,并分析了水循环各分量的变化趋势及其结构的演化规律。由于网格化的社会经济用水数据（1982-2010年）对本研究产生了较大的时间限制,因此本文注重于探究这29年间黄土高原各水文变量的变化趋势及水循环结构的演化规律。结果表明：在自然系统中,蒸散发以1.97 mm/a的速率上升（P<0.01）,径流、降水和土壤储水量分别以1.01 mm/a（P<0.01）、0.77 mm/a和0.46 mm/a的速率下降。在社会系统中,社会经济用水以0.50 mm/a的速率上升,其中主要由于生活、制造业、发电和采矿用水分别以0.22、0.23、0.30 mm/a和0.01 mm/a的速率增加所导致。此外,灌溉和牲畜用水分别以0.25 mm/a（P<0.05）、0.01 mm/a（P<0.01）的速率减少。就水循环结构而言,多年平均蒸散发和社会经济用水占水循环的平均比例分别为80.95%、15.27%,并以每年0.16%、0.06%的速率逐渐升高。径流、土壤储水量的变化占水循环的平均比例分别为4.00%、-0.24%,并以每年0.24%（P<0.01）、0.02%的速率逐渐下降。随着社会经济的发展和人口的增加,区域水资源供需矛盾将进一步加剧,本研究对黄土高原水资源的科学调控与可持续利用有重要参考意义。     

基于学习通平台的生物化学线上教学模式的探索与实践

为适应新型冠状病毒肺炎时期线上教学的需求,本文结合生物化学课程特点,对生物化学线上教学模式进行了探索与实践。依托学习通平台创建网络课程,整合、优化线上教学资源,利用学习通同步课堂实时互动,及时进行形成性评价及反馈,保证教学质量。在此总结线上教学经验,希望为生物化学线上教学提供参考。     

西藏色季拉山垂直植被带土壤细菌群落组成及功能潜势

研究青藏高原土壤微生物群落组成和功能的空间分布特征有助于深入理解典型高寒生态系统中土壤微生物的重要生态功能。本研究采用16S rDNA高通量测序方法,分析了西藏色季拉山4个不同海拔土壤细菌群落物种组成和功能潜势的变化特征及其驱动因子。结果表明: 随着海拔的升高,土壤细菌的丰富度和Shannon多样性指数显著降低;酸杆菌门、绿弯菌门、芽单胞菌门和硝化螺旋菌门的相对丰度显著增加,而变形菌门、放线菌门和拟杆菌门的相对丰度则显著降低。KEGG二级代谢通路中,膜运输及氨基酸、脂类、萜类和聚酮类化合物代谢相关基因的相对丰度在高海拔显著降低,而碳水化合物代谢、信号转导、复制与修复、酶家族等基因丰度则显著升高。不同海拔土壤细菌群落组成和功能潜势的变化受到植被和土壤因子的显著影响,并且pH值是关键驱动因子。群落功能潜势与放线菌门、拟杆菌门、纤维杆菌门等种群丰度显著相关。不同海拔下群落KEGG代谢通路基因组成的差异(β多样性)与土壤细菌群落结构的差异呈显著正相关,说明微生物群落组成与功能潜势之间可能存在紧密关联。     

黄芪汤对延缓C离子辐射致大鼠肾组织细胞凋亡的影响及相关机制

目的: 探讨黄芪汤抑制¹²C⁶⁺离子辐射脑模型鼠肾组织细胞凋亡的分子保护机制。方法: 50只SPF级Wistar大鼠随机分为正常对照组,单纯辐射模型组,黄芪汤(高、中、低剂量)组。正常对照组和单纯辐射模型组给予等体积生理盐水灌胃10 ml/(kg·d),黄芪汤治疗组分别灌胃给予黄芪汤18、9、4.5 g/(kg·d),连续给药2周。7 d后除正常对照组外,其余各组大鼠脑组织给予4Gy ¹²C⁶⁺离子束单次照射,辐射后第7日处死各组大鼠。HE染色法观察大鼠肾脏的病理形态变化,ELISA法检测大鼠血清IL-6的含量,实时荧光定量PCR法测定大鼠肾脏Bcl-2、Bax和Caspase-3的基因表达,免疫组化法检测大鼠肾脏Bcl-2、Bax、Caspase-3和NF-κB的蛋白表达。结果: 与正常对照组比较,单纯辐射模型组体重和肾脏指数均显著降低,血清IL-6的含量显著升高,肾脏Bcl-2的基因表达和蛋白表达均显著降低,Bax和Caspase-3的基因表达和蛋白表达均显著升高,NF-κB的蛋白表达也显著升高(P＜ 0.01),单纯辐射组肾小球系膜细胞明显增生,肾小管间质血管明显扩张充血,肾小管管腔狭窄、不规则。与单纯辐射模型组相比,黄芪汤高剂量组体重和肾脏指数均明显升高,黄芪汤各干预组肾脏Bcl-2的基因表达和蛋白表达均显著升高(P＜0.05或P＜0.01);而黄芪汤中、高剂量组Bax和Caspase-3的蛋白表达均显著降低,各干预组血清IL-6的含量显著降低,肾脏Bax和Caspase-3的基因表达均显著降低,肾脏NF-κB的蛋白表达显著下降(P＜0.05或P＜0.01),黄芪汤高剂量组可见肾小球系膜细胞增生情况明显改善,肾小管轮廓清晰。结论: 黄芪汤对¹²C⁶⁺离子辐射脑模型鼠的肾损伤具有一定的防护作用,其作用机制可能与调控Bcl-2/NF-κB信号通路有关。     

寨卡病毒,不仅仅是小头畸形

寨卡病毒(Zika virus,ZIKV)属于黄病毒科黄病毒属,由蚊虫叮咬传播。ZIKV发现于1947年。2007年以来,由于基因突变,ZIKV获得了更强的神经嗜性和在蚊虫体内播散的能力,因而在全球加快流行,并与成人吉兰-巴雷综合征和胎儿小头畸形的发生密切相关。最近的临床观察和动物研究进一步表明,ZIKV感染引起的临床症状复杂多样,所造成的疾病不仅仅是小头畸形,它还能够损伤雄性生殖系统,干扰下丘脑对神经内分泌系统的调节,引起多种激素分泌缺陷,导致生长发育迟缓和学习记忆能力损伤。因此,对于先天感染ZIKV的新生儿,不仅要在孕期监测小头畸形的发生,出生后也需进行长期的跟踪观察;对于出生后感染ZIKV的婴幼儿以及学龄前儿童,无论病情轻重,也需要进行随访,以明确ZIKV感染的远期影响。     

基因治疗慢病毒载体的转导增强策略*

基于慢病毒载体的体外基因治疗已在临床试验中取得良好的效果,有望治愈一些造血系统的单基因遗传病。通过提高靶细胞转导效率和减少转导中病毒载体量,基因治疗有效性、安全性和成本都可以得到改善。不同包膜糖蛋白伪型慢病毒载体通过与细胞膜表面的不同受体结合,促进病毒黏附和入胞,增强不同靶细胞的病毒转导效率。此外病毒转导增强剂可以在病毒进入细胞过程或进入后发挥作用,在提高转导效率的同时使靶转导基因在体内长期稳定表达。通过对这两类方法的总结回顾,旨在为慢病毒载体的转导效率提供新的优化策略,使基因治疗得到更广泛的应用。     

LPS通过上调BMP4促进猪主动脉瓣膜间质细胞成骨样分化

该文主要探究了LPS通过上调骨形态发生蛋白4(bone morphogenetic protein 4,BMP4)促进猪主动脉瓣膜间质细胞(valve interstitial cells,VICs)成骨样分化的作用及机制,为钙化性主动脉瓣膜病(calcific aortic valve disease,CAVD)的干预及治疗提供理论依据。采用免疫组化法检测非CAVD组和CAVD组瓣膜组织中Runx2和BMP4的表达,Western blot检测Runx2和BMP4的蛋白表达;采用胶原酶(I型)消化瓣膜后分离猪VICs,用免疫荧光染色进行表型鉴定;采用LPS和重组人BMP4腺病毒处理VICs;用ALP染色、茜素红S染色、qRT-PCR和Western blot法检测细胞的早期和晚期成骨能力、Smad1/5/8和ERK1/2的磷酸化水平。结果显示,BMP4和Runx2蛋白在CAVD组中的表达水平明显高于non-CAVD组。原代猪VICs分离成功,其中α-SMA和Vimentin呈阳性,CD31呈阴性。LPS可使VICs ALP活性增强、钙盐沉积增多、钙化指标上升和BMP4增加;BMP4可使VICs ALP活性增强、钙盐沉积增多、钙化指标上升,且使Smad1/5/8和EKR1/2的磷酸化水平升高。提示LPS可以上调BMP4的表达进而促进VICs的成骨样分化,Smad1/5/8与ERK1/2信号通路可能在该过程中发挥重要作用。     

Effects of Different Ambient Temperatures on Caecal Microbial Composition in Broilers

Short-term or acute temperature stress affect the immune responses and alters the gut microbiota of broilers, but the influences of long-term temperature stress on stress biomarkers and the intestinal microbiota remains largely unknown. Therefore, we examined the effect of three long-term ambient temperatures (high (HC), medium (MC), and low (LC) temperature groups) on the gene expression of broilers’ heat shock proteins (Hsps) and inflammation – related genes, as well as the caecal microbial composition. The results revealed that Hsp70 and Hsp90 levels in HC group significantly increased, and levels of Hsp70, Hsp90, IL-6, TNF-α, and NFKB1 in LC group were significantly higher than in MC group (p < 0.05). In comparison with the MC group, the proportion of Firmicutes increased in HC and LC groups, while that of Bacteroidetes decreased in LC group at phylum level (p < 0.05). At genus level, the proportion of Escherichia/Shigella, Phascolarctobacterium, Parabacteroides,and Enterococcus increased in HC group; the fraction of Faecalibacterium was higher in LC group; and the percentage of Barnesiella and Alistipes decreased in both HC and LC groups (p < 0.05). Functional analysis based on communities’ phylogenetic investigation revealed that the pathways involved in environmental information processing and metabolism were enriched in the HC group. Those involved in cellular processes and signaling, metabolism, and gene regulation were enriched in LC group. Hence, we conclude that the long-term temperature stress can greatly alter the intestinal microbial communities in broilers and may further affect the host’s immunity and health.     

基于流式细胞术和K-mer分析的银缕梅属(Parrotia C.A.Mey.)植物基因组大小测定

金缕梅科(Hamamelidaceae)银缕梅属(Parrotia C.A.Mey.)仅包含银缕梅(Parrotia subaequalis(H.T.Chang)R.M.Hao&H.T.Wei)和波斯铁木(Parrotia persica(DC.)C.A.Mey.)两种落叶阔叶乔木,其中银缕梅是我国华东地区特有的Ⅰ级濒危珍稀保护植物,属东亚第三纪孑遗成分;其姊妹种波斯铁木则间断分布于伊朗北部,属北极第三纪孑遗植物类群。本研究首次利用流式细胞术和K-mer分析方法对银缕梅属两姊妹种的基因组大小进行了测定,建立和优化了以萝卜(Raphanus sativus L.‘Saxa’)为内标、WPB(Woody plant buffer)为细胞核解离液的两种植物单倍体基因组的DNA含量(DNA C值)流式测定的适宜体系,旨在为金缕梅科银缕梅属植物的全基因组测序、基因组学研究、种质资源开发和利用以及物种保育等提供前期基础数据参考;同时也可为金缕梅科其他属、种的基因组大小测定提供借鉴。主要研究结果如下:(1)通过流式测定银缕梅基因组大小约为971.45±13.91 Mb,波斯铁木基因组大小约为890.52±24.69 Mb;(2)K-mer分析估测银缕梅基因组大小为951.70 Mb,杂合率为1.740%,重复序列比例为77.50%;波斯铁木基因组大小为858.50 Mb,杂合率为0.695%,重复序列占74.30%;(3)银缕梅属于高杂合和高重复基因组,波斯铁木则属于微杂合和高重复基因组。本研究的结果为银缕梅属植物后续基于DNA三代高通量测序技术的全基因组测序、组装及去冗余处理等工作提供了重要的数据参考。