GST pull-down筛选冠突曲霉MAT的互作蛋白*

目的: 冠突曲霉(Aspergillus cristatus)是一种同宗结合菌,它的产孢受渗透压调控,与构巢曲霉的光调控产孢机制存在较大差异。冠突曲霉的有性生殖主要受MAT1-1-1和MAT1-2-1调控,但MAT基因对该菌有性生殖的调控机制仍不清楚。期望筛选得到冠突曲霉MAT的互作蛋白,为深入研究冠突曲霉有性产孢机制奠定基础。方法: 利用GST pull-down联合液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)技术筛选可能与冠突曲霉MAT1-1-1和MAT1-2-1互作的蛋白,结合ProteinPilot和冠突曲霉基因组注释结果进行互作蛋白的注释及GO分析,其中互作蛋白SI65_00917和SI65_03348利用RT-qPCR探索它们与有性发育的联系,并利用酵母双杂交技术初步验证它们与MAT蛋白的互作关系。结果: 成功构建了GST-MAT1-1-1、GST-MAT1-2-1表达载体,诱导表达纯化出目的诱饵蛋白,分别利用诱饵蛋白捕获冠突曲霉总蛋白中的互作蛋白,经分析、筛选共鉴定出与MAT1-1-1互作的蛋白56个,与MAT1-2-1互作的蛋白413个。GO分析表明,这些蛋白参与翻译调控、代谢过程、蛋白质转运及蛋白结合等生物学过程,具有核苷酸结合活性、催化活性、蛋白结合活性;RT-qPCR结果表明互作蛋白SI65_00917可能与有性发育相关。酵母双杂交结果表明,SI65_00917蛋白具有自激活作用,可能是转录因子;SI65_03348蛋白与MAT1-1-1、MAT1-2-1在酵母中均有互作。结论: MAT通过与其他蛋白直接或间接的相互作用调控其有性发育过程。     

棉田绿盲蝽微生物多样性研究

昆虫在长期的进化过程中与其体内微生物形成了互利共生的关系,共生微生物参与调节寄主的多种生命活动,例如生殖、代谢等。在黄河流域棉区绿盲蝽Apolygus lucorum是棉花的主要害虫之一。为明确绿盲蝽体内共生菌的种类与群落结构,通过HiSeq平台对棉田绿盲蝽体内共生菌的16S rRNA基因V3～V4区进行高通量测序,分析绿盲蝽体内共生菌的种类与多样性。结果显示,变形菌门Proteobacteria(89.18%)、放线菌门Actinobacteria(2.99%)、厚壁菌门Firmicutes(2.48%)为绿盲蝽的3个优势菌门。在属水平上立克次氏体Rickettsia(32.86%)、欧文氏菌属Erwinia(20.21%)为优势菌群。本文初步明确了绿盲蝽体内微生物群落的组成和动态变化,为进一步研究绿盲蝽与共生菌的相互作用提供了基础,为今后从共生菌出发防治绿盲蝽提供新思路。     

难培养菌的多条带PCR产物产生原因分析

【目的】分析严重威胁柑橘产业发展的毁灭性病害——柑橘黄龙病的强致病性病原亚洲种“Candidatus Liberibacter asiaticus”的种群多样性研究中出现多条带PCR产物的原因,为难培养菌的分子生物学研究提供参考。【方法】通过使用PCR、聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)和测序相结合分析“Ca. L. asiaticus”基因组上2个短串联重复(Short tandem repeats,STR)基因的PCR产物。【结果】单个菌株可扩增获得多个PCR条带且其扩增产物多态性受寄主品种影响;这2个STR基因的PCR产物在菌株间呈明显的多态性;扩增所获得的序列可来自“Ca. L. asiaticus”本身,也可来自其寄主或内生菌。【结论】难培养菌的STR基因PCR产物多态性产生的主要原因是该基因内部的串联重复序列数目存在差异,但目的菌及外源物种(寄主或内生菌等)基因组的非特异性扩增也是影响其多态性的因素。     

共生菌Cardinium在宿主体内的分布、检测及其生殖调控作用

内共生菌是存在于宿主细胞内,与宿主存在互利共生关系的一类细菌。内共生菌在节肢动物的生长和繁殖过程中起着十分重要的作用, 包括向宿主提供食物中缺乏的营养物质、调控宿主生殖方式,增强宿主适应性等。Cardinium属于拟杆菌门Bacteroidetes,通过细胞质遗传,具有诱导宿主细胞质不亲和、产雌孤雌生殖、雌性化等生殖异常现象,并且还可影响宿主的适合度,以利于其本身在宿主不同种群和世代间的分布和传播。由于Cardinium是近几年人们新发现的一类新型内共生菌,目前对其在节肢动物宿主体内的分布、其生物学生态学功能等尚不完全明确。本文在综合国内外文献资料的基础上,从Cardinium在节肢动物体内的分布、其在昆虫种群的传播规律及其检测手段、其对节肢动物宿主的生殖调控作用等几个方面进行了综述,并对其应用前景进行了展望,以期引起更多的学者关注该胞内共生菌,推动人们对该内共生菌的研究及利用。     

旱地小麦理想株型与生长冗余

自1968年Donald提出作物理想株型(ideotype)以来,众多学者在如何减少生长冗余、塑造理想株型方面做了大量努力,在旱地小麦育种策略和栽培管理模式创新方面取得了一定进展。而该方面的进展有限,不同领域的研究者对理想株型和生长冗余的认识存在严重分歧。综述了近年来旱地小麦理想株型研究进展,以过去20年黄土高原雨养农业区的观测数据为主进行了集成分析,将产量分别与根系生物量、地上生物量和株高等指标进行回归分析,勾画了旱地小麦在根系、茎秆和分蘖等器官中生长冗余的演变趋势,对生长冗余产生的生态学机制展开了分析,并对理想株型与生长冗余的互作关系进行了讨论。已有的研究进展表明,旱地小麦理想株型演变是一个不断消减生长冗余,但又无法完全消除冗余的复杂过程,一定程度的冗余存在是理想株型发生的物质基础。旱地小麦理想株型育种必须以基因型和环境互作关系为基础,通过减少个体间的竞争强度和个体大小不整齐性,促进物质和能量更多地向籽粒迁移,最终提高种群产量。综上所述,旱地小麦理想株型选择需建立在生长冗余理论基础上,根据生态学基本原理对基因型和表现型进行耦合分析与选择权衡。     

社会水文学研究进展

社会水文学是水文学和自然、社会、人文的交叉学科,主要探究人-水耦合系统的双向互馈方式及其协同进化的动态机理,并着力解决当今人类所面临的水资源可持续利用等问题.本文从社会水文学的产生背景与形成过程入手,介绍了社会水文学的基本概念,总结了其学科特点;从人-水耦合系统中的权衡、水资源管理中的利益关系、人-水耦合系统中的虚拟水研究三方面论述了社会水文学的主要研究内容,并辨析了其与传统水文学、生态水文学和水文社会学的区别与联系;最后从完善学科内容、深化定量研究、注重社会水文学中的尺度研究、社会水文学与生态水文学的融合等方面对社会水文学的发展前景进行了展望,以期推动我国社会水文学研究的发展.     

叶下珠头细蛾与小果叶下珠互利共生的研究——生物学及系统稳定性

【目的】为了确定小果叶下珠Phyllanthus microcarpus与叶下珠头细蛾Epicephala sp.之间专性互利共生系统稳定性的增强是否主要通过彼此之间相互遏制对方对自身进行过度开采。【方法】通过对小果叶下珠上共生的叶下珠头细蛾形态及生物学的研究,记述了叶下珠头细蛾专性寄生寄主植物时的行为特性及共生双方利益得失。【结果】叶下珠头细蛾在广西一年两代,成虫的羽化数量与寄主植物雌雄花总数峰值变化同步;幼虫对小果叶下珠果实的寄生率为96%,单个果实内幼虫寄生数量1,但平均每个果实内被取食的种子为56.9%,叶下珠头细蛾低龄幼虫相对较高的死亡率限制了其对寄主种子的过度取食;果实内种子的适度保留和低龄幼虫的高死亡率是小果叶下珠-叶下珠头细蛾互利共生体系维持稳定的关键因素。【结论】小果叶下珠的表型性状出现了趋异性进化,叶下珠头细蛾与不同表型的小果叶下珠均有互利共生关系。因此,对叶下珠头细蛾形态及生物学进行详细研究有助于深入了解小果叶下珠与头细蛾共生体系物种组成多样性及进化生物学,并为探讨大戟科植物同头细蛾属昆虫协同互利共生多样性形成原因提供依据。     

土著昆虫素毒蛾对入侵植物互花米草地理种群的选择性

外来植物入侵后会改变其对入侵地植食性昆虫的防御能力以应对入侵地生物环境的变化,因此,对土著昆虫防御能力变化的研究将有助于解释外来植物成功入侵的机制。互花米草(Spartina alterniflora)是广泛入侵中国东部沿海地区的外来植物,研究其入侵后对本地植食性昆虫的响应,可从一个侧面部分地回答其成功入侵的生态机制。利用Y型嗅觉仪,结合室内取食实验,我们比较了中国的土著昆虫素毒蛾(Laelia coenosa)对互花米草3个原产地种群和5个入侵地种群的选择偏好,这些种群分别来自美国的德克萨斯(Texas Point)、卡纳维拉尔国家海岸(Canaveral National Seashore)、佛罗里达大西洋大学(Florida Atlantic University),以及中国的唐海、天津、盐城、崇明、珠海。结果表明,虽然素毒蛾幼虫对互花米草不同地理种群叶片气味没有显著的选择偏好,但对原产地种群的取食相对选择系数显著高于入侵地种群,说明互花米草入侵地种群对素毒蛾的抵抗能力相对较强。这从某种层面上可以推测互花米草入侵中国东部沿海地区以后,其对植食性昆虫取食的防御能力有所增强,而这种能力将在一定程度上减少素毒蛾等入侵地植食动物对它的攻击。     

石果衣真菌(Endocarpon pusillum)比较转录组分析揭示其抗旱特性

从沙漠地区地衣石果衣中分离得到的地衣型真菌(Endocarpon pusillum)具有极强的抗旱能力.为了研究石果衣真菌的抗旱机制,本研究利用转录组测序和荧光定量的方法分别对纯培养和共生状态的真菌进行分析和比较.比较转录组分析是针对纯培养的石果衣真菌,比较其在正常培养和胁迫培养条件下的2个样品,得到1781个差异表达基因.以抗旱植物和非地衣型真菌的抗旱机制作为参照,一些普遍存在机制中所涉及的基因在石果衣真菌中也是差异表达的.然而不同的是,石果衣真菌的抗旱机制中不涉及有关渗透压调节基因的差异表达,这一特点为揭示石果衣真菌为干旱适应物种提供了证据.此外,石果衣真菌不同于其他生物,还有一系列差异基因被归类于其特有的干旱适应机制.为了确定共生与纯培养状态下的石果衣真菌的抗旱机制是否一致,本研究挑选了23个候选基因,利用荧光定量的方法在脱水地衣体中进行验证.本研究为下一步地衣型真菌的研究提供有价值的数据支持,同时也会有助于抗旱基因的功能研究.     

昆虫病原线虫共生菌Tc毒素研究进展

来自昆虫病原线虫共生菌的Tc毒素是一类多亚基组成的高分子蛋白复合物,对多种农业害虫具有广谱的胃毒活性,这类毒素与目前已知的其它杀虫蛋白同源性非常低,有可能成为新的杀虫资源。本文对来自昆虫病原线虫共生菌的Tc毒素的特性、作用模式等方面的国内外研究进展进行了综述。