趋磁细菌多样性与应用研究进展 *

趋磁细菌是一类可以沿磁场方向进行运动的微生物统称,在细胞内合成由生物膜包被、链状排列、纳米级、单磁畴的磁铁矿 (Fe₃O₄) 或胶黄铁矿 (Fe₃S₄) 的磁小体颗粒。趋磁细菌在自然界分布广泛且多样性丰富,不仅在水环境和沉积环境的铁、硫、碳、氮、磷等元素生物地球化学循环中发挥重要作用,而且在污染治理、疾病诊断和治疗等方面有较好的应用。趋磁细菌磁小体由生物膜包被并在细胞调控下合成,是一类新型的生物源磁性纳米材料。相比常规化学合成的磁性纳米颗粒,磁小体具有大小均一、生物相容性高、兼具化学修饰和基因工程修饰功能等特点,在磁性分离、固定化酶、食品检测、环境监测、医学诊断、磁共振成像、磁热疗和靶向治疗等方面具有广阔的应用前景。在介绍趋磁细菌多样性研究的基础上,综述了趋磁细菌和磁小体的制备、修饰及其应用的最新进展,并对未来的研究进行了展望。     

梯棱羊肚菌单孢及杂交群体的栽培出菇试验和极性分析

羊肚菌的极性和单孢出菇至今未有确切的实证,这限制了对羊肚菌生活史的深入理解和遗传育种工作的开展。本研究选用梯棱羊肚菌(Morchella importuna)栽培菌株(F0),采取显微操作从其正常出菇的子囊果获得F1单孢群体;随机选取其中的7个F1单孢菌株和10对单孢杂交(F1两两混合,记为F2)进行栽培试验,记录和分析了栽培出菇时间、采收期、产量和其他生产性状。此外,分析了F0亲本菌株、F1单孢群体、F2子囊果以及2个F1单孢菌株出菇的F2子囊果的F3单孢群体的交配型基因型。结果表明:除了F1单孢菌株MM32未出菇以外,其他供试菌株均正常出菇。各菌株的出菇潜能不同,3个F1单孢菌株的平均单产高于出发菌株,其中MM34菌株平均单产最高,达1.01 kg/m^2,是F0亲本菌株(0.68 kg/m^2)的1.49倍; 10个单孢杂交的F2平均单产在0.21～0.97 kg/m^2之间。F0亲本菌株和所有的F2出菇子囊果中均含有2种交配型基因,F1和F3单孢群体仅含有2种交配型基因中的1种。虽然F1单孢群体大部分菌株均正常出菇,然而F2子囊果和F3单孢群体的交配型基因型分析结果表明,单孢菌株在栽培生产中自然引入了具有相反交配型基因的细胞核,这种自然引入可能是由无性孢子传播引起。出菇试验和交配型基因分析确证梯棱羊肚菌为异宗结合真菌。本研究有利于深入理解羊肚菌生活史,促进羊肚菌育种工作的开展。     

韧性：三角洲地区规划转型的新理念

三角洲地区经过近几十年的快速发展,在城市建设方面取得举世瞩目的成就,然而长期积累的生态问题也更加突出,暴露出的空间脆弱性问题日益显著。面对自然基底脆弱、自然灾害扰动趋势增强等因素在时空上的高度叠合,迫切需要提升三角洲地区应对未来不确定性扰动的能力。首先从景观角度分析三角洲地区自然环境的特殊性,提出韧性规划是对现有三角洲地区规划转型的论点,认为鲁棒性、适应性、学习—转化能力是三角洲地区韧性规划的核心能力,系统性、协同性、底线性、预判性是三角洲地区韧性规划的主要思维特征。其次,进一步从优化整体格局、构建流动性载体、加强对韧性技术策略的研究和应用、重视跨尺度协作与管理等方面提出了构建“格局—连通—关键点”的韧性规划框架。最后,阐述韧性规划作为三角洲地区规划转型的新理念,应用于具体案例的空间布局时须以人为本,依托自然环境,以自然流动性为规划导向;须基于预判式过程,充分构想能够应对不同情景的预案;须整合生态智慧与现代技术,明晰兼顾鲁棒性与适应性的功能分区管治体系。     

紫花苜蓿F-box蛋白基因MsFTL的克隆及功能分析

FTL(F-box Triple LRR protein)是F-box蛋白家族的成员,具有F-box保守结构域,在植物抵御逆境胁迫过程中起重要作用。本研究参考低温胁迫下紫花苜蓿转录组数据设计引物,通过RT-PCR克隆获得紫花苜蓿MsFTL基因,该基因的全长1422 bp,编码473个氨基酸。该蛋白含有1个F-box结构域及3个LRR重复。系统进化分析表明,MsFTL与蒺藜苜蓿XP_003626345.1 F-box/FBD/LRR-repeat protein亲缘关系最近。两者蛋白序列比对发现共有11个差异位点。在低温、盐、干旱以及外源ABA处理下,MsFTL基因受到诱导,表达量上调。构建植物过表达载体pCBM-MsFTL,通过农杆菌介导法转化烟草。对经过抗性筛选、PCR和Real-time PCR验证的转基因植株进行低温抗性鉴定。在-4℃低温胁迫下,野生型烟草叶片出现了明显的萎蔫失水现象,而转基因烟草萎蔫程度相对较轻。生理检测结果表明,4℃处理24 h之后,转基因烟草的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、SOD活性,CAT活性高于野生型,MDA含量低于野生型。本研究表明,MsFTL基因在提高植物对低温胁迫的抗性方面具有重要的作用。     

Genome‐wide association study of callus induction variation to explore the callus formation mechanism of rice

Rice(Oryza sativa) is one of the most widely cultivated food crops, worldwide. Tissue culture is extensively used in rice breeding and functional genome research. The ability to induce callus determines whether a particular rice variety can be subjected to tissue culture and Agrobacterium-mediated transformation. Over the past two decades, many quantitative trait loci(QTLs)related to callus induction traits have been identified;however, individual genes associated with rice callus induction have not been reported. In this study, we characterized three callus-induction traits in a global collection of 510 rice accessions. A genome-wide association study of the rice population in its entirety as well as subpopulations revealed 21 significant loci located in rice callus induction QTLs. We identified three candidate callus induction genes, namely CRL1, Os BMM1, and Os SET1, which Rese are orthologs of Arabidopsis LBD17/LBD29, BBM, and SWN,respectively, which are known to affect callus formation.Furthermore, we predicted that 14 candidate genes might be involved in rice callus induction and showed that RNA interference(RNAi)-mediated disruption of Os IAA10 inhibited callus formation on tissue culture medium.Embryo growth in the Os IAA10 RNAi line was not inhibited by synthetic auxin(2,4-D) treatment, suggesting that Os IAA10 may perceive auxin and activate the expression of downstream genes, such as CRL1, to induce callus formation. The significant loci and candidate genes identified here may provide insight into the mechanism underlying callus formation in rice.     

灵芝子实体中三萜类物质抗肿瘤活性的谱效关系

通过HPLC指纹图谱结合多元线性回归分析对不同产地灵芝子实体的功效性特征进行评价,为寻找灵芝中活性三萜提供理论依据。利用高效液相分析方法,结合样品对肿瘤细胞L1210的增殖抑制率,运用“中药色谱指纹图谱相似度评价系统2004A版”软件和多元线性回归分析11批不同品种灵芝子实体中的三萜活性成分。样品与标准指纹图谱的相似度均在0.9以上,共标定了12个共有物质峰,其中与抗L1210肿瘤细胞活性关系密切的三萜物质有灵芝酸C₂、灵芝酸G、灵芝烯酸B、灵芝烯酸A、灵芝酸K、灵芝酸A、灵芝酸F和灵芝醛A。     

郊野公园植物多样性的生态恢复与重建——以上海滨江森林公园为例

植物作为自然界生态系统的重要组成部分,其多样性的保护与发展是人类可持续发展的物质基础之一,对维护生态环境的平衡与稳定具有重要意义,也是当今中国生态园林城市建设的重要内容。以上海滨江森林公园一期工程为例,通过总结建设过程中自然生境的恢复与重建、现状植物保护和开发的经验,探索郊野公园设计建造中植物多样性保护的有效措施,为今后城市郊野公园的建设和原有绿地的绿化改造等提供参考借鉴。     

ITS/CHS1靶位序列分析结合SRAP分子标记技术鉴定Nannizzia incurvata临床分离株

以转录间隔区（internal transcribed spacer,ITS）和几丁质合成酶1（chitinase synthase 1,CHS1）为鉴定靶位,结合种系进化分析将2007年至2016年分离自头癣或面癣患儿的12株石膏样小孢子菌复合体成员（现被归入Nannizzia菌属）鉴定到种水平,其中5株为Nannizzia gypsea（Microsporum gypseum）,另7株为Nannizzia incurvata（Microsporum incurvatum）。在此基础上,通过序列相关扩增多态性（SRAP）分子标记进一步证实二者在DNA多位点存在扩增多态性。本研究证实在我国湖北地区存在Nannizzia incurvata,为我国开展Nannizzia菌属的分子流行病学研究提供了实验室依据和支持。     

梯棱羊肚菌全基因组SNP/Indel分析及基于Indel标记的遗传连锁图谱构建

基于梯棱羊肚菌Morchella importuna两个子囊孢子培养物的全基因组测序数据,对全基因组范围内的变异位点进行分析。共鉴定到18 438个变异位点,平均每Mbp的变异位点数量为361个;变异位点以单核苷酸多态性SNP为主,共计17 104个,基因组中SNP的频率为335SNPs/Mbp;Indel多态性位点1 334个,以2-10bp的插入缺失为主;73.4% SNP/Indel位于基因间隔区域,外显子区域共检测到3 042个变异位点,占总数的16.50%;对基因功能产生确定影响的移码突变有1 088个,占5.90%,错义突变916个,占比4.97%;不同Scaffold上的SNP/Indel出现频率不同,SNP频率最大的为Scaffold80,平均每Mbp包含2 856个SNP,频率最低为Scaffold60和Scaffold75,分别为16SNPs/Mbp和30SNPs/Mbp;对≥11bp的Indel变异位点进行标记开发和多态性群体分析,成功开发出75对Indel标记。采用原生质体单细胞分离技术,获得了梯棱羊肚菌M04的两个可亲和的同核体菌株M04P01和M04P40,同时采用来自M04子囊果的58个单孢菌株作为作图群体,初步构建了包含75个Indel标记和1个交配型基因的梯棱羊肚菌遗传连锁图谱,共获得12个连锁群,连锁群总长度273.7cM。     

幽门螺杆菌感染胃组织基因芯片生物信息学分析

为探讨幽门螺杆菌感染胃组织后差异基因变化,深入分析参与疾病发生、发展的分子机制。从GEO(Gene Expression Omnibus)数据库下载幽门螺杆菌感染胃组织基因芯片数据(GSE5081),根据胃粘膜组织是否受损分组,分别比较幽门螺杆菌感染者与阴性对照组,获得差异基因并进行功能分析包括GO分析、信号通路分析,基因相互作用及基因共表达,得到重要核心基因,并通过实时定量PCR方法进行验证。结果表明:得到参与幽门螺杆菌感染后上调的44个主要基因,主要涉及的GO分析及信号通路包括免疫反应、炎症反应、抗原提呈、细胞因子通路、因子受体关联,细胞粘附分子等。研究发现核心基因CXCR4,CCL20,JAK3,TNFAIP2,PLEK,HLA-DMA,PTPRC,CXCL13,BCL2A1,并通过实时定量PCR的方法进行部分验证,CXCR4,CXCL5,CXCL2在幽门螺杆菌感染后的胃黏膜组织表达高于对照组。幽门螺杆菌感染后胃粘膜组织引起免疫反应,炎症反应,抗原提呈,因子受体关联,细胞粘附分子通路的激活。同时发现一些主要的趋化因子相关基因CXCR4,CXCL5,CXCL2,CCL20,CXCL1等,涉及增殖,炎症,免疫,凋亡基因JAK3,TNFAIP2,PLEK,HLA-DMA,PTPRC,BCL2A1等的表达上调,并实时定量PCR验证部分相关基因的表达。这些结果为从分子网络机制层面上认识幽门螺杆菌感染提供分析思路及基础。