A comprehensive analysis of root morphological changes and nitrogen allocation in maize in response to low nitrogen stress

The plasticity of root architecture is crucial for plants to acclimate to unfavourable environments including low nitrogen (LN) stress. How maize roots coordinate the growth of axile roots and lateral roots (LRs), as well as longitudinal and radial cell behaviours in response to LN stress, remains unclear. Maize plants were cultivated hydroponically under control (4 mm nitrate) and LN (40 μm ) conditions. Temporal and spatial samples were taken to analyse changes in the morphology, anatomical structure and carbon/nitrogen (C/N) ratio in the axile root and LRs. LN stress increased axile root elongation, reduced the number of crown roots and decreased LR density and length. LN stress extended cell elongation zones and increased the mature cell length in the roots. LN stress reduced the cell diameter and total area of vessels and increased the amount of aerenchyma, but the number of cell layers in the crown root cortex was unchanged. The C/N ratio was higher in the axile roots than in the LRs. Maize roots acclimate to LN stress by optimizing the anatomical structure and N allocation. As a result, axile root elongation is favoured to efficiently find available N in the soil.     

大鼠胰岛分离、培养条件的优化及miR-126表达的检测方法比较

目的:优化SD大鼠胰岛细胞的分离、纯化和培养方法与条件,为研究miR-126在Ⅱ型糖尿病中的作用机制提供活性与功能良好的胰岛细胞及miR-126表达的检测方法。方法:水合氯醛腹腔注射麻醉SD大鼠,采用8 mL胶原酶Ⅴ(含DNaseⅠ100 U)逆行注射、原位消化后Hitopaque-1077梯度离心分离纯化SD大鼠胰岛细胞,从培养后的胰岛细胞中提取总RNA,分别用加尾法和茎环法进行miR-126的反转录,实时定量PCR(qPCR)检测miR-126的表达量。结果:用该方法可从每只SD大鼠中分离、纯化得到胰岛细胞372±45个,胰岛细胞纯度90%,胰岛细胞存活率95%;用加尾法和茎环法qPCR检测miR-126的Cp值分别为34.56±2.56和32.47±2.01。结论:胶原酶Ⅴ(含DNaseⅠ100 U)逆行注射、原位消化可有效避免因消化时胶状物质的产生而导致的胰岛细胞分离失败,Hitopque-1077梯度离心分离方法具有操作简单、便捷、成功率高等特点,可得到活性与功能较好的胰岛细胞;与加尾法相比,茎环法能够更灵敏地检测胰岛细胞miR-126的表达量。     

基于叶片尺度观测数据的气孔导度模型评价

气孔导度(g)是控制冠层与大气之间能量和水分交换的重要因素。空气湿度是控制植物叶片气孔导度的一个关键环境因子。在过去的十几年中,普遍得到应用的是Ball-Woodrow-Berry(BWB)模型和Leuning模型中气孔导度与湿度的关系。本研究使用一个诊断变量f(H),基于农田叶片水平的光合-气孔导度观测数据,对BWB模型、Leuning模型以及新发展的power-h模型和power-D模型进行了气孔导度模拟效果的比较和评价。结果表明:BWB模型描述的是g和相对湿度(hs)之间的一种线性关系,当空气较为湿润时,模拟结果存在较大的低估;Leuning模型中反映的是g与饱和水汽压差(Ds)的非线性函数,降低了模拟结果的误差,但仍然不能很好地描述g在较湿状况下的显著升高;相比之下,两个新的模型,即Ds的指数函数和(1-hs)的指数函数形式模型能提高模拟结果的精度。这个研究结果也表明基于Ds的模型模拟效果要好于基于hs的模型。     

A component of the Xanthomonadaceae type IV secretion system combines a VirB7 motif with a N0 domain found in outer membrane transport proteins

Type IV secretion systems (T4SS) are used by Gram-negative bacteria to translocate protein and DNA substrates across the cell envelope and into target cells. Translocation across the outer membrane is achieved via a ringed tetradecameric outer membrane complex made up of a small VirB7 lipoprotein (normally 30 to 45 residues in the mature form) and the C-terminal domains of the VirB9 and VirB10 subunits. Several species from the genera of Xanthomonas phytopathogens possess an uncharacterized type IV secretion system with some distinguishing features, one of which is an unusually large VirB7 subunit (118 residues in the mature form). Here, we report the NMR and 1.0 Å X-ray structures of the VirB7 subunit from Xanthomonas citri subsp. citri (VirB7_XAC2622) and its interaction with VirB9. NMR solution studies show that residues 27–41 of the disordered flexible N-terminal region of VirB7_XAC2622 interact specifically with the VirB9 C-terminal domain, resulting in a significant reduction in the conformational freedom of both regions. VirB7_XAC2622 has a unique C-terminal domain whose topology is strikingly similar to that of N0 domains found in proteins from different systems involved in transport across the bacterial outer membrane. We show that VirB7_XAC2622 oligomerizes through interactions involving conserved residues in the N0 domain and residues 42–49 within the flexible N-terminal region and that these homotropic interactions can persist in the presence of heterotropic interactions with VirB9. Finally, we propose that VirB7_XAC2622 oligomerization is compatible with the core complex structure in a manner such that the N0 domains form an extra layer on the perimeter of the tetradecameric ring.     

幽门螺杆菌感染与胃癌相关基因的筛选及预后分析

目的 通过分析幽门螺杆菌感染胃黏膜组织和胃癌细胞系后的差异基因变化,并在癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)数据库和肿瘤基因芯片(Oncomine)数据库进行验证,探究幽门螺杆菌导致胃癌发生、发展的分子机制。 方法 分析基因表达汇编(Gene Expression Omnibus,GEO)数据库幽门螺杆菌感染相关芯片集GSE5081与GSE70394,绘制维恩图查找幽门螺杆菌感染后共同上调的差异基因。对共同上调的差异基因进行功能富集分析。通过TCGA和Oncomine数据库验证差异基因在胃癌中的表达。利用Kaplan Meier Plotter数据库和GEPIA数据库分析差异基因表达高低与胃癌患者预后是否存在相关性。 结果 通过差异基因筛选和维恩分析,两个芯片集共有21个共同上调差异基因。GO分析发现共同上调差异基因主要富集在对细菌来源分子的反应、趋化因子CXCR受体结合、中性粒细胞趋化作用等相关的基因功能上;KEGG通路主要富集在癌症通路、TNF信号通路、趋化因子信号通路等。STRING以及PPI数据库分析发现21个基因中PRDM1、IL10、NRP1、BIRC3、GNG13、CXCL1、CXCL2、CXCL3、CXCL8基因存在有网络关系,属于关键枢纽基因。通过TCGA和Oncomine数据库筛选及验证,发现在胃癌组织中NRP1、CXCL1、CXCL8 基因明显上调,结果差异有统计学意义(TCGA数据库中,三者P值均小于0.05,Oncomine数据库中,NRP1:t=4.607,P结论 不同的数据库均显示NRP1、CXCL1、CXCL8三个基因与幽门螺杆菌感染相关,同时在胃癌中高表达,并且NRP1的高表达与胃癌的不良预后相关,这些结果为进一步探究幽门螺杆菌导致胃癌发生、发展的分子机制提供了重要基础。     

壶腹周围憩室对胆总管结石患者结石成分及胆道菌群的影响

探究壶腹周围憩室(periampullary diverticulum, PAD)对胆总管结石成分及胆道菌群的影响。

收集我院行内镜下取石治疗患者44例, 其中14例伴有PAD、30例无PAD, 使用红外光谱法和分光光度法分析结石样本中胆固醇、胆红素含量。从入组患者中分别筛选8例伴有PAD的患者为PAD组, 8例无PAD的为对照组, 收集患者胆汁样本, 提取样本中菌群DNA进行扩增并构建细菌基因文库, 经Illumina MiSeq平台高通量测序后进行生物信息学分析。最后对差异菌群与胆红素、胆固醇进行相关性分析。

2组患者对比年龄、胆管直径、结石直径和总胆红素(TBIL)等资料差异均无统计学意义(均P > 0.05)。2组患者结石中胆固醇和胆红素含量[(39.77±13.00)%vs(61.80±26.00)%, Z=-2.973, P=0.003;(27.03±13.00)%vs(12.27±16.00)%, Z=-2.999, P=0.003)差异存在统计学意义。PAD组与对照组Alpha多样性差异无统计学意义(P > 0.05), 而在物种群落组成上存在差异。卟啉单胞菌属、嗜胆菌属等10种菌属在PAD组中的丰度高于对照组, 真杆菌属、乳杆菌属较对照组降低, 差异均有统计学意义(均P < 0.05)。相较于对照组, PAD组牛磺酸和次牛磺酸的代谢、钙信号通路等5条通路差异存在统计学意义(均P < 0.05)。嗜胆菌属和卟啉单胞菌属与胆红素具有相关性(R²=0.701 3, P < 0.000 1;R²=0.286 8, P=0.032 5)。

伴有PAD的患者结石含有更高的胆红素成分。PAD的存在改变胆道菌群多样性、构成及丰度, 并可能通过菌群变化影响结石成分。

     

近地面激光雷达点云密度对森林冠层结构参数提取准确性的影响

基于激光雷达技术获取冠层结构为森林生态学研究增加了新的维度。搭载于多旋翼无人机的近地面激光雷达相比于固定翼有人机的机载激光雷达,能够更加灵活高效地获取森林群落样地高密度点云。但在实际操作中,往往出现局部低密度点云数据,影响了冠层结构参数提取的准确性。使用4块森林动态样地的近地面激光雷达点云数据;利用航带分解方法分析各样地低密度样方成因;采用点云抽稀模拟算法计算并拟合偏差曲线,对比不同样地、参数和取样尺度间的点云密度对冠层结构参数提取准确性的影响;根据偏差曲线计算各条件下保证参数提取准确性的最低点云密度。结果发现：1)低密度区域主要受地形或(和)近地面遥感设计规划的影响。地形复杂的测区(西双版纳和古田山样地),遥感规划难度大,整体难以获取高密度点云(在30点/m²左右),容易在沟谷和高海拔处出现低密度样方。平坦测区(长白山两块样地)虽可获取高密度点云(均超过150点/m²),但欠佳的遥感规划设计导致长白山1测区北部出现1hm²低密度区域。2)冠层参数提取准确性随点云密度减少而迅速降低,呈负指数幂函数关系。这一变化趋势在不同...     

植被格局对砒砂岩坡地降雨侵蚀的影响

为进一步研究砒砂岩区不同雨型下植被格局对坡面土壤侵蚀特征的影响,基于野外径流小区原位观测试验与景观生态学相结合的方法,通过对比分析不同坡面的植被斑块格局指数与产流产沙之间的相关关系,阐明植被格局对砒砂岩坡地降雨侵蚀的影响。结果表明:(1)该地区降雨可划分为3类,根据各植被坡面产流产沙能力,得出降雨侵蚀力表现为:雨型II(长历时、大雨量、大雨强) ＞ 雨型III(短历时、小雨量、中雨强) ＞ 雨型I(中历时、中雨量、小雨强)。降雨量和最大30min雨强与产流产沙量呈显著或极显著关系,相关系数0.695以上,是预测该区域水土流失的主要降雨因子。(2)各坡面水土保持能力与降雨类型有关,不同雨型下3种植被坡面减流减沙率分别达0.42%、20.8%以上,不同植被格局坡面减沙效益优于减流效益,3种植被坡面的减流能力为:雨型I ＞ 雨型III ＞ 雨型II。(3)3种植被坡面的径流泥沙模数由小到大依次为:均匀分布 ＜ 聚集分布 ＜ 随机分布,对比区域多年平均径流泥沙模数,3种植被坡面能够减少侵蚀达21.33%以上。(4)景观形状指数和分离度指数是影响坡面产流产沙的主要格局因子,相关系数分别达0.884和0.825以上。产流、产沙量与坡面植被斑块分离度呈显著正相关,与景观形状指数呈显著负相关。坡面产流量(Y₁)与斑块分离度(SPLIT)和景观形状指数(LSI)的关系式为Y₁=8.247SPLIT-6.605LSI+38.928,R²=0.905。以上结果表明植被斑块间的分离度越小,形状越复杂,坡面阻力增大,抗侵蚀能力越强。研究成果可为生态恢复过程中植被斑块格局的优化提供理论依据和数据支撑。     

植物冷锻炼对于胁强敏感度的影响(英文)

前文由柑桔枝条在不同低温下、不同冷冻时间的电解质外渗测定,提出胁强(stress)、作用时间与胁变(strain)之间关系的数学模型。在这个模型中共有3个参数:屈服点温度(yield point temperature),胁强敏感度(stress sensitivity)和作用时间敏感度(sensitivity to duration),用以描述植物的抗性。抗性强的植物应表现为屈服点温度较低,胁强敏感度或者时间敏感度较低。为验证此数学模型,本工作以经冷锻炼与未经冷锻炼的盆栽柑桔枝条为材料,作不同温度与时间处理的电解质外渗率的测定,研究了冷锻炼对于上述3个参数的影响。发现胁强敏感度和屈服点温度受冷锻炼影响而下降,时间敏感度未表现明显变化。对于田间柑桔、油桐与毛竹的定期测定,在固定冷冻时间下,得到了类似于盆栽柑桔的结果。入冬时,植物抗冻性提高,3种植物都表现出下列两种变化:1.胁强敏感度的明显下降;2.屈服点温度和/或时间敏感度亦下降。开春时的变化则相反。胁强敏感度的变化与后一种变化有各自的规律,且因植物种类而不同。拐点胁强(stress at inflection point)具有与半致死温度(50％killing point temperature)不同的意义,它的变化是上述两种变化的综合结果。本试验结果表明,冷锻炼对于植物胁强敏感度有明显影响,用本数学模型的3个抗性指标描述