藤黄节杆菌ATCC21606的全基因组测序及序列分析

藤黄节杆菌(Arthrobacter luteus, A. luteus) ATCC 21606是一种革兰氏阳性短杆状的放线菌。该菌分泌的溶菌酶(Lyticase)能够有效裂解酵母细胞壁,同时能分泌限制性核酸内切酶AluⅠ和热稳定的黄嘌呤氧化酶,但目前还没有该菌株的全基因组序列相关的报道。本研究首先通过对A. luteus ATCC 21606菌株的基因组进行高通量测序;再利用SOAPdenovo、GeneMarks等软件对基因组进行组装和组分分析;接着与COG、GO、KEGG、NR、Swiss-Prot和CAZy数据库比对进行基因功能注释;并利用antiSMASH软件进行次级代谢产物合成基因簇预测;最终得到大小为4 209 480 bp的全基因组序列,GC含量为74.68%,共预测到编码基因3 741个。基因序列已提交至美国国立生物技术信息中心(NCBI)的GenBank数据库,登录号为RQIK000-00000。本研究首次报道了A. luteus ATCC 21606的全基因组序列,为后续该菌株的功能基因、代谢产物合成途径及比较基因组学等相关研究提供基础。     

拟南芥AtR8 lncRNA对盐胁迫响应及其对种子萌发的调节作用

长链非编码RNA (lncRNA)是一类长度大于200个核苷酸且不编码蛋白质的非编码RNA, 主要由RNA聚合酶II转录生成, 大量存在于生物体内并具有多种生物学功能。AtR8 lncRNA是拟南芥(Arabidopsis thaliana)中RNA聚合酶III转录的长链非编码RNA。前期研究发现, 水杨酸(SA)处理诱导萌发种子中AtR8 lncRNA的表达, AtR8 lncRNA缺失抑制SA胁迫下的种子萌发。进一步研究发现, AtR8 lncRNA转录区域内存在保守的盐胁迫响应元件(TCTTCTTCTTTA); NaCl处理抑制萌发种子中AtR8 lncRNA的表达; 与野生型相比, 高浓度NaCl处理明显抑制了atr8 (AtR8 lncRNA部分缺失型拟南芥)种子萌发。研究结果表明, AtR8 lncRNA在拟南芥种子萌发期的盐胁迫中起重要作用。     

肥沃耕层构建对东北黑土区旱地土壤肥力和玉米产量的影响

有机物料还田是提高土壤肥力、改善土壤结构和增加作物产量的重要农艺措施之一。本研究通过分析有机物料深混还田构建肥沃耕层后土壤的有机质、速效养分含量和玉米产量,明确了黑土区不同土壤类型旱地土壤肥力指标和玉米产量对肥沃耕层构建方式的响应特征,以期为实现东北黑土区旱地保护性利用和农业可持续发展提供科学依据。采用小区试验与大区示范相结合的方式,在黑龙江省、吉林省和辽宁省选取9个生态类型区作为试验点,土壤类型包括黑土(中厚黑土和薄层黑土)、草甸土、黑钙土、白浆土、棕壤、暗棕壤和褐土。每个试验点均设置了玉米秸秆深混构建肥沃耕层(CF_Ⅰ)、秸秆配合有机肥深混构建肥沃耕层(CF_Ⅱ)和无有机物料还田(CK)3个处理。其中,CF_Ⅰ、CF_Ⅱ处理的小区试验和大区示范的秸秆还田量分别为10000 kg·hm^-2和全量还田,CF_Ⅱ处理的有机肥施用量为30000 t·hm^-2;CF_Ⅰ和CF_Ⅱ处理中有机物料的还田深度均为0~35 cm。结果表明: 不同土壤类型旱地的土壤肥力差异较大,不同土层表现为亚耕层土壤肥力小于耕层土壤,其中暗棕壤和白浆土尤为突出;棕壤、褐土耕层和亚耕层的土壤肥力均偏低;黑土和草甸土的质地比较黏重和犁底层较厚。在试验时间为两年以上的5个试验点中,与CK相比,CF_Ⅰ和CF_Ⅱ处理耕层的土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量平均增加1.85 g·kg^-1、20.16 mg·kg^-1、1.56 mg·kg^-1和17.2 mg·kg^-1,亚耕层较耕层增加了2.09 g·kg^-1、12.06 mg·kg^-1、2.18 mg·kg^-1和3.84 mg·kg^-1。与CK相比,CF_Ⅰ处理显著增加了耕作层和亚耕层土壤有机质和速效磷含量,CF_Ⅱ处理显著增加了耕作层和亚耕层的全部土壤肥力指标,说明肥沃耕层构建是提高土壤肥力的重要途径,其中玉米秸秆配施有机肥是快速提升土壤肥力的有效方法。受不同地区水热条件和土壤类型等的影响,不同试验区的玉米产量差异较大;不同处理间差异显著,表现为CF_Ⅱ>CF_Ⅰ>CK,说明肥沃耕层构建方式在不同生态类型区均能有效提高玉米产量。采用玉米秸秆或者玉米秸秆配合有机肥深混的肥沃耕层构建方式能够同步培肥耕层和亚耕层土壤,提高玉米产量。不同生态类型区应根据土壤类型、有机物料来源等采取相应的肥沃耕层构建方式,建议在有机肥源充足的区域,优先采用秸秆配合有机肥深混构建肥沃耕层。     

基于高通量测序的闽楠幼林根际土壤丛枝菌根真菌群落变化

【背景】闽楠是珍贵用材树种。阐明闽楠根际土壤微生物特征,对科学经营闽楠人工林有指导作用。【目的】明确闽楠人工林恢复过程中根际土壤丛枝菌根群落随林龄的变化特征。【方法】采用高通量Illumina MiSeq测序的方法,评估不同林龄闽楠幼林根际土壤丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhiza Fungi,AMF)群落的多样性和组成,揭示造林后闽楠根际土壤真菌群落对时间序列中土壤养分变化的响应特征。【结果】从3个林龄闽楠根际土壤中共得到342 555条有效序列,共得到253个AMF-OTU,分属于1门1纲5目9科14属。α多样性指数表明,丛枝菌根真菌群落的Chao1、Shannon指数随着林龄的增加而增加,但不同林龄间差异不显著。β多样性指数表明,在闽楠幼龄阶段,不同林龄间AMF群落组成差异明显。根据Bray-Curtis相异度分析阐明AMF群落组成的相似性与林龄相关。种水平物种丰度与土壤因子的相关性分析表明,影响AMF群落丰度的主要土壤因子是pH、全钾、硝态氮和铵态氮。铵态氮与优势AMF分子虚拟种Glomus-Franke-A1-VTX00076、Glomus-Franke-A1-VTX00269的丰度呈显著正相关。【结论】随着林龄的增加,闽楠幼龄根际土壤丛枝菌根真菌的种类组成发生了显著变化,影响AMF特性的主要土壤因子是pH、全钾、硝态氮和铵态氮。这些发现将有助于揭示闽楠幼林生态系统和土壤微生物多样性的相互关系和机制,为生物多样性-生态系统功能实验提供理论依据。     

海拔梯度变化对武夷山黄山松林土壤磷组分和有效性的影响

土壤磷（P）是植物生长必需的养分元素,也是亚热带森林生产力的主要限制元素。目前,关于不同海拔土壤P组分和P有效性的变化规律尚无统一定论,其原因主要是忽略了植被类型变化导致的P组分和P有效性对海拔的响应更为复杂。因此,以武夷山不同海拔黄山松林为研究对象,通过测定土壤环境因素、理化性质、微生物生物量（SMB）、酸性磷酸单酯酶（ACP）和磷酸双酯酶（PD）活性以及土壤P组分,探究土壤P组分和P有效性的变化及其影响因素。结果表明,随海拔降低,速效P含量显著增加,而易分解P、中等易分解P、难利用P和总磷含量显著减少。冗余分析结果表明,微生物生物量磷和微生物生物量氮是影响土壤P组分和P有效性变化的关键因素。研究表明,随海拔降低,黄山松林土壤微生物通过提高ACP、PD活性和降低SMB含量的能量分配策略,促进更多较难分解P组分的矿化,从而提高速效P含量,以满足微生物对P的需求。因此,在低海拔地区,微生物通过能量分配策略获取更多有效P,可能有利于提高武夷山黄山松林土壤速效P的供应,但从长期来看,可能使P矿化速率提高和P损耗增加,导致P库的储备不足,不利于土壤P素养分的可持续供应。     

哈尼梯田稻-渔共作模式下杂交黄颡鱼肠道微生物研究

为了探究哈尼梯田稻-鱼共作综合种养模式(稻渔组, DY组)和传统池塘养殖模式(池塘组, CT组)下杂交黄颡鱼(Tachysurus fulvidraco♀×Pseudobagrus vachellii♂)肠道微生物结构变化, 试验采用16S rDNA测序技术对不同养殖模式下黄颡鱼肠道微生物进行分析。测序结果显示, CT组和DY组优势菌门均为变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和梭杆菌门(Fusobacteria)。和CT组相比, 在门水平上DY组厚壁菌门和拟杆菌门相对丰度显著上升, 而变形菌门相对丰度显著下降。在属水平上DY组梭状芽孢杆菌属、Romboutsia属、Paludibacter属、Epulopiscium属和拟杆菌属相对丰度显著上升, 而邻单胞菌属丰度显著下降。不同的养殖模式没有显著影响黄颡鱼肠道微生物的丰富度(Richness), 但DY组拥有更高的微生物均匀度(Evenness)。BugBase表型预测结果如下, CT组革兰氏阴性菌, 兼性厌氧菌丰度更高, DY组则革兰氏阳性菌, 厌氧菌丰度更高。同时DY组肠道菌群相较于CT组具有更低的潜在致病性和生物膜形成能力。DY组黄颡鱼肠道微生物多样性更高, 稳定性更好, 对疾病的抵抗力可能更强。水稻-黄颡鱼新型稻渔综合种养模式具有更佳的经济和生态效应。     

陕西长武玉米降水指数保险设计

天气指数保险能有效规避传统农业保险的弊端。本研究基于陕西长武长序列产量数据和气象数据,采用统计分析的方法进行种植面积、产量、单产、趋势产量、相对气象产量以及玉米生育期需供水的分析;采用基于损失的风险评估方法评价种植风险;采用基于Logistic模型的费率厘定方法进行纯费率厘定;根据降水指数和减产率的相关性,设计降水指数;采用投影寻踪的方法设计降水指数赔付方案。结果表明:长武玉米种植面积、产量、单产、趋势产量以及相对气象产量都呈现出增加趋势;生育期平均需水650 mm,降水434mm,亏缺216 mm;从4月下旬到8月下旬,玉米呈现出水分亏缺的状态,7月中旬抽雄期水分亏缺最多,为33.65 mm;9月出现微弱的水分盈余;1994、1995和1997年为减产年,减产率分别为14%、20%和44%,相应降水距平分别为-42.44%、-47.72%和-29.71%;玉米种植轻、中、重和巨灾的发生概率分别是7.49%、3.40%、1.43%和1%;玉米降水指数保险纯费率为2.92%;生育期内旬降水(阈值为40 mm)累积值指定为玉米降水指数,并以降水指数为变量进行分段赔付。本研究剖析了长武玉米种植状况和干旱灾害,并设计了玉米的降水指数保险产品,为长武玉米农业保险提供了新的选择,对解决农业保险目前的困境具有重要的意义。     

黄山松土壤可溶性有机质对氮添加的响应及其与细菌群落的关联

为探究黄山松土壤可溶性有机质(DOM)数量和质量对短期氮(N)添加的响应及其与细菌群落的关联,在福建戴云山自然保护区设置不同N添加水平(0、40和80 kg N·hm^-2·a^-1)试验,采用三维荧光与平行因子联用法,并结合高通量测序手段分别对土壤DOM和细菌群落进行分析。结果表明: 与对照相比,N添加整体降低了0～10和10～20 cm土层可溶性有机碳(DOC)含量和DOM腐殖化指数(HIX),其中,高氮(80 kg N·hm^-2·a^-1)添加下均显著降低。平行因子分析法进一步表明N添加下DOM中类腐殖质组分(C1、C2)的相对含量降低。此外,N添加减少了富营养细菌(变形菌门、酸微菌纲)的相对丰度,而增加了贫营养细菌(斯巴达杆菌纲)的相对丰度。富营养细菌的相对丰度与HIX、C1、C2呈显著正相关,与相对易分解的类富里酸组分(C3)呈显著负相关;而贫营养细菌的情况则相反。说明N添加下不同生活策略的细菌类群对DOM中难分解和易分解组分存在明显的偏好性。我们推测N沉降加剧背景下土壤微生物生活策略的转变可能有助于DOM组分的塑造。     

Thr28突变对虎纹捕鸟蛛毒素-Ⅳ钠通道活性的影响

虎纹捕鸟蛛毒素-Ⅳ(HWTX-Ⅳ)是从虎纹捕鸟蛛粗毒中分离纯化到的一种新型多肽类神经毒素,能明显抑制表达于大鼠背根神经节细胞的河豚毒素敏感型(TTX-S)钠通道.为了更好地研究该毒素的结构与功能之间的关系,采用芴甲氧羰基(Fmoc)固相多肽化学合成法合成了用谷氨酸(Glu)替代HWTX-Ⅳ第28位苏氨酸残基的突变体T28D-HWTX-Ⅳ,线性多肽合成产物经反相高效液相色谱(HPLC)分离纯化后进行谷胱甘肽氧化复性.复性产物采用基质辅助激光解析飞行时间质谱(MALDI-TOF/TOF MS)技术鉴定分子质量,通过全细胞膜片钳电生理技术测定其电压门控钠通道药理学活性.当第28位Thr残基被Glu取代后,突变体T28D-HWTX-Ⅳ对表达于大鼠DRG细胞膜上的TTX-S钠通道的IC50值约为362 nmol/L,对TTX-S钠通道的抑制活性比天然HWTX-Ⅳ(IC50值=30 nmol/L)下降了约12倍,显示第28位的Thr残基是HWTX-Ⅳ与TTX-S型钠通道相互作用的关键活性残基.目前的研究为进一步探索HWTX-Ⅳ的结构与功能关系及新型镇痛药物的研发奠定了基础.