Mutation of the chloroplast‐localized phosphate transporter OsPHT2;1 reduces flavonoid accumulation and UV tolerance in rice

Phosphorus (P) is an essential macronutrient required for plant development and production. The mechanisms regulating phosphate (Pi) uptake are well established, but the function of chloroplast Pi homeostasis is poorly understood in Oryza sativa (rice). PHT2;1 is one of the transporters/translocators mediating Pi import into chloroplasts. In this study, to gain insight into the role of OsPHT2;1‐mediated stroma Pi, we analyzed OsPHT2;1 function in Pi utilization and photoprotection. Our results showed that OsPHT2;1 was induced by Pi starvation and light exposure. Cell‐based assays showed that OsPHT2;1 localized to the chloroplast envelope and functioned as a low‐affinity Pi transporter. The ospht2;1 had reduced Pi accumulation, plant growth and photosynthetic rates. Metabolite profiling revealed that 52.6% of the decreased metabolites in ospht2;1 plants were flavonoids, which was further confirmed by 40% lower content of total flavonoids compared with the wild type. As a consequence, ospht2;1 plants were more sensitive to UV‐B irradiation. Moreover, the content of phenylalanine, the precursor of flavonoids, was also reduced, and was largely associated with the repressed expression of ADT1/MTR1. Furthermore, the ospht2;1 plants showed decreased grain yields at relatively high levels of UV‐B irradiance. In summary, OsPHT2;1 functions as a chloroplast‐localized low‐affinity Pi transporter that mediates UV tolerance and rice yields at different latitudes.     

谷氨酸棒杆菌碱基编辑的条件优化

近年来,基于CRISPR/Cas9的碱基编辑技术因其具有不产生DNA双链断裂、无需外源DNA模板、不依赖宿主同源重组修复的优势,已经逐渐发展成为一种强大的基因组编辑工具,在动物、植物、酵母和细菌中得到了开发和应用。研究团队前期已在重要的工业模式菌株谷氨酸棒杆菌中开发了一种多元自动化的碱基编辑技术MACBETH,为进一步优化该方法,提高碱基编辑技术在谷氨酸棒杆菌中的应用效率,本研究首先在谷氨酸棒杆菌中构建了基于绿色荧光蛋白(GFP)的检测系统:将GFP基因的起始密码子ATG人工突变为ACG,GFP无法正常表达,当该密码子的C经编辑后恢复为T,即实现GFP蛋白的复活,结合流式细胞仪分析技术,可快速衡量编辑效率。然后,构建针对靶标位点的碱基编辑工具,经测试,该位点可成功被编辑,在初始编辑条件下碱基编辑效率为(13.11±0.21)%。在此基础上,通过对不同培养基类型、诱导初始OD600、诱导时间、诱导物浓度进行优化,确定最优编辑条件是:培养基为CGXII,初始OD600为0.05,诱导时间为20 h,IPTG浓度为0.01 mmol/L。经过优化,编辑效率达到(30.35±0.75)%,较初始条件提高了1.3倍。最后,选取原编辑条件下编辑效率较低的位点,进行了优化后编辑条件下的编辑效率评估,结果显示,不同的位点在最优编辑条件下的编辑效率提高了1.7–2.5倍,进一步证实该优化条件的有效性及通用性。研究结果为碱基编辑技术在谷氨酸棒杆菌中更好的应用提供了重要的参考价值。     

果胶甲酯酶的结构与功能研究进展

果胶甲酯酶(PME)是一种重要的果胶酶,其水解果胶中的甲酯基从而释放甲醇并降低果胶的甲酯化程度。目前在食品加工、茶饮料、造纸等生产工艺中有着广泛的应用前景。随着对PME的深入研究,已报道了几种不同来源的酶晶体结构,对这些已获得的晶体结构进行分析发现,PME属于右手平行β-螺旋结构,其催化残基为2个保守的天冬氨酸和1个谷氨酰胺残基,并且在催化过程中分别起到了一般酸碱、亲核试剂以及稳定中间体的作用。同时对其底物特异性进行分析,初步了解其底物与活性位点的识别机制。文中针对这几个相关方面进行了系统的综述。     

落叶松针叶化学成分研究

该研究采用硅胶柱色谱、半制备型高效液相色谱和重结晶等方法对落叶松针叶乙酸乙酯萃取物进行分离纯化,利用NMR、MS现代波谱技术结合相关文献报道对分离得到的化合物进行结构鉴定,并对提取浸膏的抑菌活性进行了测试。结果表明:从落叶松针叶乙酸乙酯萃取物中分离得到15个化合物,分别鉴定为Larixol (1)、(2R)-5,4'-二羟基-6-甲基-7-甲氧基-黄酮(2)、2',4'-二羟基-4,6'-二甲氧基二氢查尔酮(3)、2',4-二羟基-4',6'-二甲氧基查尔酮(4)、2',4'-二羟基-4,6'-二甲氧基查尔酮(5)、异鼠李素(6)、4',5-二羟基-7-甲氧基-8-甲基黄酮(7)、山奈酚(8)、β-谷甾醇(9)、豆甾醇(10)、胡萝卜苷(11)、香草酸(12)、对羟基苯甲酸(13)、二甲基罗汉松脂素(14)、15-二十九烷醇(15)。其中,化合物2,4,5和7为首次从该属植物中分离得到。抑菌活性实验结果显示,乙酸乙酯萃取浸膏在浓度为5~100 mg·mL-1时对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为55%~70%、53%~72%、61%~71%和33%~65%。上述结果为更加深入探究落叶松针叶化学成分和药理活性提供了一定理论依据。     

氮添加与降雨变化对红砂幼苗非结构性碳水化合物的影响

非结构性碳水化合物(NSC)在植物体内的含量及分配对植物生长和存活至关重要。开展氮沉降和降雨变化对幼苗NSC影响的研究,为揭示干旱导致幼苗死亡机理及预测气候变化背景下幼苗自然更新及培育提供依据。本研究以1年生红砂幼苗为对象,测定了不同降雨(降雨减少(W-)、自然降水(W)和降雨增多(W+))和氮添加(N0(0 g N·m^-2·a^-1)、N1(4.6 g N·m^-2·a^-1)、N2(9.2 g N·m^-2·a^-1)、N3(13.8 g N·m^-2·a^-1))条件下红砂幼苗各器官NSC及其组分含量。结果表明:红砂幼苗各器官NSC含量为28.8~71.8mg·g-1,叶片含量最高,茎含量最低。氮添加和降雨变化对红砂幼苗叶片和根系淀粉及总NSC含量有显著影响,而对茎无显著影响。各降雨条件下,氮添加均促进了红砂幼苗叶片淀粉和总NSC累积,在降雨增加30%的条件下氮的促进效应更显著,中高氮(N2和N3)叶片淀粉与总NSC含量显著高于低氮水平(N1和N0);在低氮降雨减少30%(N1W-)处理下,红砂叶片淀粉和NSC含量最小,而根系淀粉和NSC含量最大,即低氮干旱胁迫下红砂可通过NSC在不同器官的重新分配来适应胁迫环境。在自然降雨和降雨增加30%情况下,根系淀粉和NSC的含量随氮添加的增加而减小,且中高氮处理(N2和N3)显著低于对照(N0)。可见,叶片是红砂NSC的源,氮添加会促进红砂幼苗叶片NSC的累积,且这种促进效应与水分紧密相关,在降水增加情况下其效应更显著;而过量的氮添加会抑制根系NSC含量的积累,在低氮干旱胁迫下红砂也可通过叶片NSC向根系转移来适应逆境胁迫。     

达格列净对2型糖尿病大鼠肾脏葡萄糖转运蛋白2及葡萄糖转运蛋白4基因表达的影响*

目的:探讨达格列净对2型糖尿病大鼠肾脏葡萄糖转运蛋白2(GLUT2)和葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)基因表达的影响。方法:使用高脂饲料和一次性注射40 mg/kg链脲佐菌素(STZ)建立2型糖尿病大鼠模型,造模大鼠以空腹血糖(FBG)含量≥16.7 mmol/L时视为造模成功。造模成功后随机分为模型组(B组,生理盐水)、达格列净低剂量组(C组,0.75 mg/kg)、达格列净中剂量组(D组,1.5 mg/kg)、达格列净高剂量组(E组,3.0 mg/kg),每组6只;另选取6只健康的SD大鼠作为正常对照组(A组,生理盐水)。各组均为灌胃给药,每天1次,连续7周。灌胃给药7周后测定大鼠的体重以及血清FBG、糖化血红蛋白(HbA1c)、血尿素氮(BUN)、血肌酐(Scr)的变化;采用酶联免疫吸附测定血清及肾组织丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px);采用HE观察肾脏病理学变化;采用Western blot检测肾脏组织中GLUT2、GLUT4蛋白表达;RT-qPCR检测肾脏组织中GLUT2、GLUT4 mRNA相对表达量。结果: 与A组比较,各组大鼠的体重及SOD、GSH-PX水平明显降低(P＜ 0.05),FBG、HbA1c、BUN、Scr、MDA水平明显升高(P＜0.05),肾脏病理损伤严重,肾组织GLUT2、GLUT4 mRNA相对表达量和蛋白表达均明显降低(P均＜0.05)。与B组比较,C组、D组和E组大鼠的体重、SOD、GSH-PX水平和肾组织GLUT2、GLUT4 mRNA相对表达量明显升高(P＜0.05),FBG、HbA1c、BUN、Scr、MDA水平明显降低(P＜ 0.05);D组和E组肾脏病理损伤明显减轻,肾组织GLUT2、GLUT4蛋白表达均明显升高(P均＜0.05)。结论:达格列净可缓解2型糖尿病模型大鼠的病情,并上调肾脏GLUT2及GLUT4基因的表达。     

烟草水提物对果蝇寿命及有关基因转录的影响

探究烟草的水浸泡液对果蝇寿命与衰老情况的影响以及其中的分子机制。取羽化12 h内的新生W^1118系雄果蝇,分别培养于添加不同浓度烟草浸出液的培养基中处理,每日统计果蝇死亡情况;每7日提取对照组与最高浓度处理组果蝇全RNA,通过Real-time PCR检测过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、去泛素化酶(Rpn11)和去乙酰化酶(Sirt6)等与寿命有关基因的表达水平变化。结果显示,烟草影响使雄果蝇寿命显著缩短,且影响随烟草提取液浓度增加影响逐渐增大;烟草影响下果蝇的抗氧化基因出现显著上调,泛素化调节基因与去乙酰化基因等表达水平的变化均出现显著改变。表明烟草对果蝇的寿命情况有不利影响,可能通过引起氧化胁迫导致果蝇早衰。