ArfGAP1 inhibits mTORC1 lysosomal localization and activation

The mammalian target of rapamycin complex 1 (mTORC1) integrates nutrients, growth factors, stress, and energy status to regulate cell growth and metabolism. Amino acids promote mTORC1 lysosomal localization and subsequent activation. However, the subcellular location or interacting proteins of mTORC1 under amino acid‐deficient conditions is not completely understood. Here, we identify ADP‐ribosylation factor GTPase‐activating protein 1 (ArfGAP1) as a crucial regulator of mTORC1. ArfGAP1 interacts with mTORC1 in the absence of amino acids and inhibits mTORC1 lysosomal localization and activation. Mechanistically, the membrane curvature‐sensing amphipathic lipid packing sensor (ALPS) motifs that bind to vesicle membranes are crucial for ArfGAP1 to interact with and regulate mTORC1 activity. Importantly, ArfGAP1 represses cell growth through mTORC1 and is an independent prognostic factor for the overall survival of pancreatic cancer patients. Our study identifies ArfGAP1 as a critical regulator of mTORC1 that functions by preventing the lysosomal transport and activation of mTORC1, with potential for cancer therapeutics.     

不同生育期土壤基质势调控对棉花生长和土壤水盐分布的影响

针对南疆地区水资源短缺和棉田土壤盐碱化问题,研究不同生育期土壤基质势调控对棉花生长和土壤水盐的影响,为棉田节水控盐和高效生产提供理论依据。通过大田膜下滴灌试验,以棉花灌水时期滴头下方20 cm处土壤基质势下限控制水平-50 kPa为对照(CK),在棉花的苗期(A)、苗期+蕾期(B)、苗期+蕾期+花铃期(C)设置3个基于土壤基质势下限的灌溉水平:W₁(-20 kPa)、W₂(-30 kPa)和W₃(-40 kPa),测定棉花生长、地上干物质量、产量和土壤水盐分布等指标。结果表明:不同生育期土壤基质势调控时,株高、叶面积指数和地上干物质量均表现为:WC>WB>WA>CK;不同土壤基质势水平调控时,随着土壤基质势下限的提高,株高、叶面积指数和地上干物质量也随之增加,其中,W₁C和W₂C处理显著高于其他处理。有效铃数、单铃重和衣分等产量构成要素均随着土壤基质势下限的升高而增加。W₁C和W₂C处理棉花的产量基本一致且显著高于其他处理,W₂C的水分利用效率显著高于W₁C处理。不同生育期土壤基质势均控制在-20或-30 kPa可以改善棉花主根区水分状况。各处理在收获期均表现为浅层积盐(0～40 cm),且膜外大于膜内;土壤基质势越高,膜内主根区(0～40 cm)积盐越少,其中W₁C和W₂C较其他处理减少24%。综合考虑高效生产和节水控盐,建议将当地休作期未淋洗棉田灌水时期土壤基质势控制在-30 kPa为宜。     

大尺度陆地生态系统动态变化与空间变异的过程模型及模拟系统

当代生态系统科学研究更加关注区域生态环境及生态系统状态变化的监测、评估、预测、预警及生态环境可持续管理。在深入理解陆地生态系统的要素、过程、功能、格局及其相互作用机理基础上,发展生态系统定量化描述方法和数值模拟技术,集成构建大陆尺度的“多过程耦合-多技术集成-多目标应用”的陆地生态系统数值模拟器已成为生态系统与全球变化及其资源、环境和灾害效应科学研究的重要科技任务。本研究围绕宏观生态系统模拟分析方法问题,在回顾陆地生态系统模型研究现状和发展趋势的基础上,深入讨论开发大尺度陆地生态系统动态变化和空间变异及其资源环境效应模拟系统的理念,以及模拟系统的功能定位、结构设计等基本问题,为构造中国陆地生态系统数值模拟器提供参考。     

西南地区壳斗科物种丰富度和特有性分布格局模拟及其环境解释

如何准确地模拟物种宏观丰富度格局和特有性中心是生物多样性保护工作的重点,也是生物地理学的热点话题。西南地区是我国壳斗科植物最丰富的地区之一,但物种多样性格局及环境驱动机制尚不清楚。本研究基于西南地区161种壳斗科植物7258个分布点位数据,利用点格局法和物种分布模型两种方式构建了物种丰富度、加权特有性指数和校正加权特有性指数的分布格局,并采用空间自回归模型(SAR)分析上述3个多样性指数与环境因子间的关系。总体上看,物种分布模型模拟的3个指数在空间上比点格局法更为连续,但数值高低分布情况具有相似性: 两种方式模拟的物种丰富度高值区主要分布在滇南边缘、桂北部和桂西南部地区(62～89种);加权特有性指数最大值集中在滇南和桂西地区(1.77～5.02);藏东南、秦岭-大巴山、桂西南部和滇东南地区具有最高的校正加权特有性指数(0.07～0.17)。SAR模型结果显示:最干月降雨量、温度季节性变化标准差、海拔变幅和土壤有机碳含量对物种丰富度的影响均显著,最干月降雨量、温度季节性变化标准差、潜在蒸散量和海拔变幅对加权特有性有着显著影响,温度季节性变化标准差、最干月降雨量、历史温度变化、增强型植被指数变异系数和海拔变幅对校正加权特有性的影响显著;SAR模型对物种丰富度、特有性指数和加权特有性指数的拟合效果(R²=0.857、0.733、0.593)分别优于普通线性模型(R²=0.689、0.425、0.422)。综上,水分可获得性、气候季节性、生境异质性、历史气候变化和土壤状况是制约西南地区壳斗科丰富度和特有性分布的最重要因素。滇南、滇东南、桂西南、桂西、秦岭-大巴山以及藏东南地区是壳斗科物种丰富度中心或特有性中心,应受到重点关注和保护。     

大蒜气生鳞茎形态发生及其碳水化合物和内源激素含量以及相关基因表达的变化特征

以大蒜品种‘二水早’(早熟)、‘麻江红蒜’(中晚熟)和‘徐州白’(晚熟)为材料,采用石蜡切片技术结合显微观察探讨气生鳞茎形成过程中植株茎尖和花序轴形态变化,并测定了‘麻江红蒜’气生鳞茎形成过程中可溶性糖、蔗糖、淀粉和内源激素含量及相关基因表达变化,明确不同熟期各品种大蒜气生鳞茎形成进程和形态解剖学特征,以及碳水化合物和内源激素与大蒜气生鳞茎形成的关系,以探讨大蒜气生鳞茎分化的生理机制。结果表明:(1)依据茎尖生长点和花序轴的形态解剖特征,将气生鳞茎形成进程划分为启动期、气生鳞茎原基分化期(包括保护叶原基、贮藏叶原基分化)、气生鳞茎膨大期和气生鳞茎成熟期等4个时期;3个品种气生鳞茎在相同发育时期的形态解剖学特征相同,但分化时间不同,其分化顺序与大蒜品种成熟期表现一致;当总苞叶叶尖露出叶鞘,花器官原基分化时,花序轴周围分生组织区域产生小突起,标志着气生鳞茎原基分化的开始;外层保护叶由白色转为紫色时气生鳞茎进入成熟期。(2)气生鳞茎开始膨大后,其可溶性糖和蔗糖含量均显著降低,淀粉含量显著升高;ZR含量在启动期显著升高;IAA和MeJA含量在气生鳞茎原基分化期维持在较高水平,但IAA含量随着气生鳞茎膨大显著降低,并在成熟期降至最低。(3)果聚糖代谢相关基因1-SST、1-FEH分别在膨大初期、膨大中期表达量显著升高;细胞壁转移酶基因CWI相对表达量在气生鳞茎原基分化期显著升高;蔗糖信号转导基因T6P和生长素信号转导的关键转录因子ARF1相对表达量均在气生鳞茎分化期显著升高;茉莉酸信号调控途径中的负调控因子JAZ相对表达量在大蒜气生鳞茎原基分化期和膨大初期均维持一个较低水平。研究认为,大量可溶性糖及ZR在茎尖积累,可以启动气生鳞茎原基分化,促进气生鳞茎形态发生;高浓度IAA和MeJA可促进气生鳞茎原基分化;气生鳞茎膨大消耗可溶性糖,且低浓度IAA有利于气生鳞茎膨大;成熟的气生鳞茎积累大量淀粉。     

大蒜体细胞胚发生过程中内源激素含量及相关基因表达的变化特征

该研究以大蒜品种‘二水早’为材料,采用高效液相色谱串联质谱法(LC-MS/MS),检测了大蒜体细胞胚发生过程中花序轴(EX)、愈伤组织(CA)、早期胚性愈伤组织(PC)、后期胚性愈伤组织(LC)和球形胚(GE)阶段的5种生长素及其类似物、4种细胞分裂素(CTK)和脱落酸(ABA)含量,结合激素合成和信号转导相关基因表达量的动态变化,探讨3类激素在大蒜体细胞胚发生中的调控作用,为大蒜体细胞胚发生的激素调控提供理论依据,也为进一步研究植物体细胞胚发生的分子机理奠定基础。结果表明:(1)在大蒜体细胞胚发生过程中,生长素及其类似物含量均呈现先升高后降低的变化趋势,且在PC阶段最高而在GE阶段最低;异戊烯基腺嘌呤(IP)、反式玉米素(tZ)和ABA在EX阶段含量最高,其余4个阶段的含量均显著低于EX阶段,而顺式玉米素(cZ)在CA和PC阶段含量较高,在GE阶段含量最低。(2)在PC阶段,IAA合成基因AsYUCCA1和AsTA1以及生长素外运载体基因AsABCB1的表达量升高;在LC阶段,生长素内运载体基因AsAUX1表达量升高,生长素应答基因AsARF1和AsARF2表达量降低,cZ合成基因AsLOG1在CA阶段表达量最高,细胞分裂素运输相关基因AsENT2和信号转导相关基因AsORR-A1、AsORR-A2在PC阶段表达量最高。(3)ABA合成限速酶基因AsNCED1和AsNCED2的表达量在大蒜体细胞胚发生的后4个阶段显著低于EX阶段,ABA信号转导相关基因AsPP2C表达量在PC阶段升高,AsABI1表达量在LC阶段升高,AsPYL1表达量在GE阶段升高。研究认为,在大蒜体细胞胚发生过程中,吲哚-3-甲醛(ICAld)、吲哚-3-丁酸(IBA)和cZ的积累有助于促进大蒜愈伤组织的形成,高水平的生长素及其类似物和低水平的IP、tZ有利于大蒜早期胚性愈伤组织的形成,而低水平的生长素及其类似物、CTK和ABA更利于大蒜球形胚的形成,表明激素合成相关基因可调控内源激素含量的变化,激素信号转导相关基因参与了大蒜体细胞胚的发生。     

2018-2019年中国流行性腮腺炎流行特征和病毒基因特征分析

阐明中国(未包括香港、澳门特别行政区和台湾地区,下同)2018-2019年流行性腮腺炎(流腮)流行特征和病毒基因特征。对2018-2019年中国流腮流行病学和病毒学监测数据进行描述流行病学和分子流行病学分析。2018-2019年中国流腮年报告发病率分别为18.65/10万和21.48/10万,15岁以下儿童和青少年是我国流腮的高发人群,分别占总病例数的85.30%和82.56%。流腮的流行具有明显的季节性特征。全国各省、自治区、直辖市份均有流腮病例报告,西部和中部地区发病率高于东部地区。2018-2019年共获得160条腮腺炎病毒(Mumps virus,MuV)SH基因序列,其中150条(93.75%)序列鉴定为F基因型MuV,在我国11个省份检测到;10条(6.25%)序列为G基因型MuV,2019年在广东、湖北和新疆3个省份检测到。和我国既往流行MuV代表株相比,2018-2019年流行的F基因型MuV代表株序列在基因亲缘性关系树上相对集中。现阶段我国流腮的流行病学特征未发生明显改变,仍呈现病毒自然流行模式;F基因型作为优势流行基因型,在我国大部分地区持续流行,但毒株的遗传多态性有所降低,这可能和我国实施1剂次腮腺炎疫苗常规免疫策略有关。G基因型MuV主要在我国局部地区流行,但流行范围在逐渐扩大。建议进一步加强两剂次腮腺炎疫苗接种工作,降低我国腮腺炎易感人群。同时持续性开展MuV流行学和病毒学监测工作,为鉴别病毒的来源,确定病毒传播途径和评估腮腺炎疫苗免疫策略奠定重要的基础。     

Genetic Analysis of Human Adenovirus Type 7 Strains Circulating in Different Parts of China

To investigate the molecular epidemiology and genetic variation of human adenovirus type 7(HAdV-7) in children with acute respiratory infections(ARI) in China. HAdV-7-positive respiratory samples collected from children with ARI in Beijing, Shijiazhuang, Wenzhou and Guangzhou from 2014–2018 were selected for gene amplification and sequence analysis. Fifty-seven HAdV-7 clinical strains with hexon, penton base and fiber gene sequences were obtained. Meanwhile17 strains were selected randomly from different cities for whole genome sequencing. Phylogenetic and variation analyses were performed based on the obtained sequences, HAdV-7 prototype strain Gomen(AY594255), vaccine strains(AY495969 and AY594256) and representative sequences of strains. The phylogenetic trees constructed based on whole genome sequences, major capsid protein genes(hexon, penton base and fiber) and the early genes(E1, E2, E3 and E4) were not completely consistent. The HAdV-7 strains obtained in this study always clustered with most of the circulating strains worldwide from the 1980 s to the present. Compared with the HAdV-7 prototype strain Gomen(AY594255), some amino acid mutations in loop1 and loop2 of hexon and the RGD loop region of the penton base gene were observed. Recombination analysis showed that partial regions of 55 k Da protein and 100 kDa hexon-assembly associated protein genes among all HAdV-7 strains in this study were from HAdV-16 and HAdV-3, respectively. Our study demonstrated the molecular evolution characteristics of HAdV-7 strains circulating in China and provided basic reference data for the prevention, control and vaccine development of HAdV-7.     

Diversity,structure and function of the coiled‐coil domains of plant NLR immune receptors

Plant nucleotide‐binding, leucine‐rich repeat receptors (NLRs) perceive pathogen avirulence effectors and activate defense responses. Nucleotide‐binding, leucine‐rich repeat receptors are classified into coiled‐coil (CC)‐containing and Toll/interleukin‐1 receptor (TIR)‐containing NLRs. Recent advances suggest that NLR CC domains often function in signaling activation, especially for induction of cell death. In this review, we outline our current understanding of NLR CC domains, including their diversity/classification and structure, their roles in cell death induction, disease resistance, and interaction with other proteins. Furthermore, we provide possible directions for future work.