Functional RelBE-Family Toxin-Antitoxin Pairs Affect Biofilm Maturation and Intestine Colonization in Vibrio cholerae

Toxin–antitoxin (TA) systems are small genetic elements that typically encode a stable toxin and its labile antitoxin. These cognate pairs are abundant in prokaryotes and have been shown to regulate various cellular functions. Vibrio cholerae, a human pathogen that is the causative agent of cholera, harbors at least thirteen TA loci. While functional HigBA, ParDE have been shown to stabilize plasmids and Phd/Doc to mediate cell death in V. cholerae, the function of seven RelBE-family TA systems is not understood. In this study we investigated the function of the RelBE TA systems in V. cholerae physiology and found that six of the seven relBE loci encoded functional toxins in E. coli. Deletion analyses of each relBE locus indicate that RelBE systems are involved in biofilm formation and reactive oxygen species (ROS) resistance. Interestingly, all seven relBE loci are induced under the standard virulence induction conditions and two of the relBE mutants displayed a colonization defect, which was not due to an effect on virulence gene expression. Although further studies are needed to characterize the mechanism of action, our study reveals that RelBE systems are important for V. cholerae physiology.     

棘冠海星暴发及其对珊瑚礁的生态影响研究进展

棘冠海星的反复暴发是导致印度-太平洋区域珊瑚礁生态系统退化的最主要原因之一。然而，我国对棘冠海星的研究非常有限。本文综述了国内外关于棘冠海星及其暴发的生态影响和应对策略的研究进展，得出以下主要结论：1）雌性棘冠海星个体每年产卵数量高达50万-2亿个，环境因素变化只要导致幼虫和幼体存活率的轻微提高，成体就将得到大量补充；2）棘冠海星暴发的阈值为1000-1500个/km²，暴发周期为10-27 a，每次暴发持续1-10 a，最终可能以"种群集体感染疾病而崩溃"结束；3）棘冠海星暴发对印度洋及太平洋东部和北部珊瑚礁的破坏性非常小，却直接导致太平洋的西部和南部珊瑚礁90%以上的珊瑚死亡，并通过改变珊瑚群落组成、减少珊瑚和鱼类多样性而对珊瑚礁产生间接影响；4）关于棘冠海星暴发原因的假说中"陆地营养物质输入假说"和"捕食者过度捕捞假说"得到了最普遍的认可，但都不能解释所有的暴发事件；5）应对棘冠海星暴发的主要策略有改善水质、设立保护区、投放天敌和人工清理等，其中人工清理是最直接有效的策略，但迄今并没有发现可长期抑制棘冠海星暴发的方法。因此，急需加强对棘冠海星的深入研究，探查其暴发的根本原因和对策。     

四川省自然保护区时空分布与影响因素

自然保护区是为保护具有代表性的生态系统和濒危动植物而划分的特定区域,在涵养水土,防风固沙、净化空气、保护生物多样性等方面发挥着重要作用。四川省有自然保护区166处,类型丰富多样,是中国自然保护地体系的重要组成部分,其保护对象涵盖珍稀动植物,保护功能涉及物种、水源和生态环境,与国家地质公园、湿地公园、森林公园等共同维系着中国西南地区,乃至青藏高原东缘的生态系统。因此,研究四川省自然保护区的空间分布格局及其影响因素具有重要的价值和意义。运用地理空间分析方法对1963-2018年间四川省自然保护区的空间分布和影响因素进行了研究。研究发现:①四川省自然保护区空间分布的总体特征以集聚为主,呈现集聚-随机-集聚的变化特征,且前期变化幅度大,后期变化幅度小,总体发展明显分为1963-1998年的单核形成与发展阶段和1998-2018年的双核阶段;②四川省自然保护区主要分布在成都平原向川西高原的过渡区域,其均衡度类型在时间上表现出由"差距悬殊"到"差距较大"的演变特征;③四川省自然保护区的重心活动范围相对较小,基本稳定在阿坝州南部。标准差椭圆的长短半轴和面积均变化强烈,总体呈现出大幅度的增长,空间分布由南-北向演变为东北-西南向;④自然保护区受到自然因素和社会因素的双重影响,高密度区域分布在地势适中、气候温和、河流众多、土壤肥沃、人口稀少的阿坝州南部与东部地区。未来,四川省生态功能建设应该立足国家公园、自然保护区和自然公园的特点、分布状况,对自然保护区分布较少的川西北、川东北和川南部分地区进行优化布局,以加强这些地区的生态功能建设。同时,探索自然保护区的发展模式,实现自然保护区与周边区域社会经济的协调发展。     

Universal Stem-Loop Primer Method for Screening and Quantification of MicroRNA

RT-qPCR is the accepted technique for the quantification of microRNA (miR) expression: however, stem-loop RT-PCR, the most frequently used method for quantification of miRs, is time- and reagent-consuming as well as inconvenient for scanning. We established a new method called ‘universal stem-loop primer’ (USLP) with 8 random nucleotides instead of a specific sequence at the 3′ end of the traditional stem-loop primer (TSLP), for screening miR profile and to semi-quantify expression of miRs. Peripheral blood samples were cultured with phytohaemagglutinin (PHA), and then 87 candidate miRs were scanned in cultured T cells. By USLP, our study revealed that the expression of miR-150-5p (miR-150) decreased nearly 10-fold, and miR-155-5p (miR-155) increased more than 7-fold after treated with PHA. The results of the dissociation curve and gel electrophoresis showed that the PCR production of the USLP and TSLP were specificity. The USLP method has high precision because of its low ICV (ICV<2.5%). The sensitivity of the USLP is up to 10³ copies/µl miR. As compared with the TSLP, USLP saved 75% the cost of primers and 60% of the test time. The USLP method is a simple, rapid, precise, sensitive, and cost-effective approach that is suitable for screening miR profiles.     

双管基因枪介导的基因瞬时表达技术在拟南芥中的应用

基因瞬时表达是植物中研究目标基因功能的常用手段。在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)中, 相比原生质体和农杆菌介导的基因异源表达技术, 利用粒子轰击进行基因瞬时表达一直鲜有报道。其主要原因是拟南芥叶型相对较小、基因枪操作相对烦琐以及基因表达效率差异较大。该研究通过优化双管基因枪系统, 在营养生长旺盛的拟南芥莲座叶中实现GFP和GUS基因高效表达。同时, 通过GUS报告基因明确了坏死诱导因子BAX、Avh238和ATR13/Rpp13激发拟南芥细胞坏死的表型。但在本氏烟(Nicotiana benthamiana)中明显诱导细胞坏死的Avrblb1/RB基因对, 在拟南芥中却丧失了诱导细胞坏死的活性。由于双管基因枪系统每次轰击时设置平行对照, 可有效降低转化实验中的样本变异度, 为拟南芥及其突变体研究中准确评价基因功能和高通量筛选目标基因提供新的技术参考。     

影响琼花种子休眠的因素

琼花种皮有吸水性,休眠非因种皮的不透水性造成.种仁中存在导致休眠的抑制物质,胚的抑制物质含量最高.种子须先经4℃低温层积60 d,再经25℃暖温处理90 d,而后在较低温(15℃)条件下才能解除休眠而萌发.当年成熟种胚在翌年10月才能彻底破除休眠.6-BA和GA对种胚破眠均无明显作用.     

水资源约束下西北干旱区城市经济发展与城市化阈值

城市化水平阈值是指在水资源硬约束下,在确保经济发展达到一定速度与规模、生态环境建设得到基本保障、并具备足以支撑城市接纳一定数量农民进城转为非农人口的经济能力时,能达到的“农转非”人口占总人口的最大比例。以干旱区河西走廊为例,分析了在水资源约束下城市经济发展总量及其对应的城市化阈值。采用阈值模型计算表明,未来30a在不跨区调水的前提下,河西走廊总需水量的上限阈值为7.81×109m3,其中生态需水、生产需水和生活需水比例调整为13.2:83.5:3.3,总需水量对应的国内生产总值为1.81×1011元,历年平均增长速度最快可达到6.91%,第一、二、三产业结构调整为18.99:47.20:33.81。在总需水量阈值、经济总量、需水结构与产业结构调整优化和经济增长速度不低于7%、农业需水按0.61%的速度退水9.12×108m3、生态需水比例不低于13%等多重条件约束下,求得河西走廊未来30a能够达到的总人口为5.82×106人,城镇非农业人口可达到2.05×106人,城市化水平可达到35.14%,这一水平仅相当于中国2001年的平均城市化水平。在跨区调水1.31×109m3的条件下,城市化水平可望达到47.17%。进而采用总人口人均拥有的GDP、非农业人口人均拥有的第二、三产业增加值、农业人口人均拥有的第一产业增加值3项经济指标对水资源约束下经济发展总量对城市化水平的保障程度进行了验证分析。由于各城市的缺水状况、取水条件、发展性质、发展阶段与经济发展实力与前景等各不相同,致使不同城市之间对应的总需水量、经济总量、经济增长速度和城市化水平等均表现出较大的差异性。