荻草谷网蚜唾液蛋白基因Sm13498的克隆及功能分析

【目的】荻草谷网蚜Sitobion miscanthi为我国小麦Triticum aestivum主产区麦蚜优势种;Sm13498蛋白是在荻草谷网蚜唾液腺中特异表达的唾液蛋白。本研究旨在探析荻草谷网蚜功能未知的Sm13498在调节植物防御反应中的潜在作用。【方法】基于荻草谷网蚜唾液腺转录组测序数据,PCR克隆Sm13498的cDNA全长序列,并进行生物信息学分析;采用RT-qPCR测定Sm13498在取食小麦叶片不同时间的荻草谷网蚜无翅成蚜中的表达动态;通过酵母分泌系统验证Sm13498蛋白信号肽的分泌功能;利用根癌农杆菌Agrobacterium tumefaciens介导在本氏烟Nicotiana benthamiana中瞬时表达技术鉴定Sm13498蛋白功能及亚细胞定位。【结果】克隆获得了荻草谷网蚜Sm13498 cDNA全长序列(GenBank登录号：MW346655),开放阅读框(ORF)全长783 bp,编码260个氨基酸,预测蛋白分子量28.01 kD,第1-22位氨基酸为N端信号肽。系统进化树显示,Sm13498与豌豆蚜Acyrthosiphon pisum的功能未知蛋白LOC100159087precursor(GenBank登录号: NP_001313548.1)亲缘关系最近(氨基酸序列一致性为71.7%)。RT-qPCR结果表明,Sm13498在荻草谷网蚜无翅成蚜取食小麦叶片12 h时表达水平达到最高。含有Sm13498信号肽片段的酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae YTK12可在YPRAA培养基正常生长,并可将无色2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TTC)还原为不可溶的暗红色的氯化三苯基四氮唑(TTF),证实其信号肽具有分泌活性。经根癌农杆菌介导在本氏烟瞬时表达Sm13498蛋白可抑制Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2-associated X protein, BAX)及病原菌激发子INF1诱导的程序性细胞死亡。亚细胞定位结果表明,Sm13498-GFP融合蛋白定位于本氏烟叶片细胞膜。【结论】结果说明荻草谷网蚜唾液蛋白Sm13498可抑制植物防御反应。本研究为发掘荻草谷网蚜唾液中效应子, 深入解析麦蚜对小麦品种强适应性奠定了基础。     

家蚕BmlncR2036调控P25基因启动子活性及参与中肠发育调控

【目的】长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)对家蚕Bombyx mori发育具有重要调控作用。我们在前期研究中发现一个位于家蚕丝素蛋白基因P25附近的lncRNA BmlncR2036。本研究旨在进一步探索BmlncR2036调控家蚕P25基因表达的分子机制。【方法】qPCR检测BmlncR2036在5龄第3天家蚕幼虫不同组织(体壁、脑、神经、精巢、卵巢、丝腺、马氏管、血淋巴、脂肪体和中肠)中和不同发育阶段前丝腺、中丝腺和后丝腺中的表达谱。预测能够同时靶向P25和BmlncR2036的miRNA,利用荧光素酶检测法验证miRNA与P25互作关系。荧光素酶检测法测定BmlncR2036对P25基因启动子转录活性的影响。在家蚕5龄第3天幼虫中注射dsRNA敲低BmlncR2036的表达,观察丝腺及中肠表型的变化。【结果】qPCR结果显示,BmlncR2036在家蚕5龄第3天幼虫和5龄熟蚕的后丝腺中高表达,与P25基因呈现一致的表达趋势;BmlncR2036在家蚕5龄第3天幼虫的精巢和中肠中高表达,在其他组织中表达量较低,暗示其功能的多样性。miR-2739和miR-279a既能够与BmlncR2036匹配,也可能靶向P25基因的3′UTR。但荧光素酶检测法结果显示P25不是miR-2739和miR-279a的真实靶标。BmlncR2036负调控P25启动子活性,共转染pcDNA3.1(+)［BmlncR2036］和pGL3-Enhancer［P25-promoter］载体后,细胞荧光素酶活性极显著下降了52%。在家蚕5龄第3天幼虫中敲低BmlncR2036表达后出现体色变暗,中肠残留大量内容物,直至死亡的现象,表明BmlncR2036可能参与家蚕中肠的发育调控。【结论】发现lncRNA BmlncR2036可调控P25基因启动子活性,还可能参与调控家蚕中肠的发育。本研究为进一步探索家蚕lncRNA的功能提供了实验依据。     

内质网应激诱导自噬的分子机制及意义

细胞对内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ER stress)的早期反应是启动未折叠反应(unfolded protein response,UPR),ER stress及UPR与人类多种疾病的发病机制相关.近年来的研究表明ER stress可诱导细胞自噬(autophagy).内质网应激诱导的自噬反应既可以帮助细胞减轻ER stress反应,又可以引导细胞发生非凋亡性死亡.本文将对ER stress诱导自噬的分子机制及可能的临床意义进行阐述.     

三江平原沼泽湿地4种优势植物空间格局对不同水位环境的响应

水文过程是沼泽湿地最基本的生态过程, 理解物种空间格局形成机制及其种群特征随水位环境变化的规律对于科学指导沼泽湿地植被恢复具有重要意义。本研究分别选择三江平原季节性积水与常年积水沼泽, 应用点格局方法中的完全空间随机模型、泊松聚块模型和嵌套双聚块模型分析了毛薹草(Carex lasiocarpa)、漂筏薹草(C. pseudocuraica)、狭叶甜茅(Glyceria spiculosa)、小叶章(Deyeuxia angustifolia) 4个主要优势植物种群的空间格局, 并测定了不同水位环境条件下的种群密度和个体大小特征。结果表明: 在沼泽湿地中, 4个优势种群在0-200 cm的尺度范围内都偏离了完全随机模型, 表现为集体性聚集分布特征, 且聚集距离主要集中在0-50 cm之间。随着水位的升高, 毛薹草种群密度、个体生物量、株高和基径都呈显著增大趋势, 但其聚集强度变弱; 而小叶章种群密度和个体大小则显著降低, 其聚集强度增大; 漂筏薹草和狭叶甜茅种群密度、个体大小和聚集强度变化并不显著。在季节性积水区, 4个物种在小尺度上均偏离了泊松聚块模型, 符合嵌套双聚块模型, 即在大聚块中分布较高密度的小聚块。但是, 在常年积水区, 仅毛薹草、漂筏薹草和狭叶甜茅3个物种符合嵌套双聚块模型, 而小叶章种群则符合泊松聚块模型, 说明在高水位胁迫下小叶章种群空间格局的大聚块中不存在较高密度的小聚块。综上所述,水位环境胁迫主要通过影响繁殖分配、种内竞争、易化作用以及个体大小变异等生物学过程共同决定着三江平原淡水沼泽湿地植物种群的斑块化分布特征, 不同零模型可以帮助解释种群空间分布格局的形成机制。     

Ⅱ型肺泡上皮细胞间质转分化中的Notch-1/ Twist-1信号通路机制*

目的:通过研究Notch-1/Twist-1信号通路参与Ⅱ型肺泡上皮细胞间质转分化(EMT)作用,为阐明肺纤维化(PF)发病机制提供理论依据。方法:动物实验设对照组和博莱霉素(BLM)组(n=15)。气管注射BLM(7 500 U/kg)诱导肺纤维化大鼠模型,造模后28 d取左肺下叶固定于10%福尔马林中,进行HE、Masson及转化生长因子-β1(TGF-β1)免疫组化染色。体外培养Ⅱ型肺泡上皮细胞(RLE-6TN),细胞实验设对照(Control)组、TGF-β1(5 ng/ml)组、TGF-β1+ Notch-1 siRNA阴性对照组(NC siRNA, 100 pmol/L)和TGF-β1+Notch-1 siRNA干扰组(Notch-1 siRNA, 100 pmol/L),每组设9个复孔。细胞先用NC siRNA或Notch-1 siRNA预处理24 h,再用TGF-β1处理48 h。检测肺组织和(或)II型肺泡上皮细胞内TGF-β1、I型胶原(collagen I)、III型胶原(collagen III)、E-钙粘蛋白(E-Cadherin)、紧密连接蛋白-1(ZO-1)、波形蛋白(Vimentin)、N-钙粘蛋白(N-Cadherin)、Notch-1、Notch-1胞内域(NICD)、Hes-1和Twist-1 mRNA和(或)蛋白表达。结果:动物实验结果显示,与对照组相比,BLM组肺泡萎缩、塌陷并发生融合,肺泡间隔明显增宽,可见大量炎性细胞的浸润。肺间质胶原纤维沉积明显增多,collagen I和collagen III的表达明显增加(P＜0.01);另外,肺BLM组织中E-cadherin和ZO-1表达明显下降而Vimentin和N-cadherin的表达明显增加(P＜0.01);同时,BLM组肺组织TGF-β1、Notch-1、NICD、Hes-1和Twist-1的表达也明显上调(P＜ 0.01)。细胞实验结果显示,与Control相比,TGF-β1组Notch-1、NICD、Hes-1、Twist-1、collagen I和collagen III的表达明显升高,同时E-Cadherin和ZO-1的表达明显降低而Vimentin和N-cadherin的表达明显升高(P＜0.01)。与TGF-β1组相比,Notch-1 siRNA能够明显降低TGF-β1诱导Notch-1、NICD、Hes-1和Twist-1的表达(P＜0.05或P＜ 0.01),同时E-Cadherin和ZO-1的表达明显升高而Vimentin和N-cadherin的表达明显降低(P＜0.05或P＜0.01)。另外Notch-1 siRNA还能够明显降低TGF-β1诱导的collagen I和collagen III的表达(P＜0.05或P＜0.01)。结论:Notch-1/Twist-1信号通路参与了Ⅱ型肺泡上皮细胞EMT,可能参与了肺纤维化的发生发展。