植物乳杆菌谷氨酸脱羧酶催化pH范围的理性改造及高效转化生产g-氨基丁酸

γ-氨基丁酸可由谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase, GAD)催化谷氨酸一步合成,反应体系成分简单、环境友好。然而,绝大多数GAD酶催化pH偏酸性且反应范围狭小,需要加入无机盐维持最适催化环境,增加了生产附加成分。此外,随着产物γ-氨基丁酸的生成,溶液pH会逐渐上升,不利于GAD酶的持续转化。本研究首先从实验室保藏的一株高产γ-氨基丁酸的植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)中克隆得到谷氨酸脱羧酶LpGAD,基于酶蛋白表面电荷修饰,选择9个位点进行定点突变及组合突变,酶学性质表征结果显示三突变体LpGAD^{S24R/D88R/Y309K}在催化pH区间内酶活力整体提高,尤其拓宽了在偏中性pH 6.0下的酶活,为野生酶的1.68倍。接下来,通过分子动力学模拟解析了酶活提高的机理。此外,将Lpgad与Lpgad^{S24R/D88R/Y309K}突变基因分别在谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum) E01中过表达,通过优化确定了摇瓶最适转化条件为反应温度40 ℃,菌体量OD₆₀₀=20,底物L-谷氨酸100.0 g/L,5-磷酸吡哆醛添加量为100 μmol/L。5 L发酵罐中,不调节pH,通过分批投料底物L-谷氨酸,γ-氨基丁酸产量高达402.8 g/L,较对照菌株提高了1.63倍。本研究成功拓宽了LpGAD的pH催化范围及酶活,提高了γ氨基丁酸的转化效率,为实现其规模化工业生产奠定了基础。     

大白菜NHX基因家族的鉴定与表达分析

Na+/H+逆向转运蛋白(Na+/H+antiporter,NHX)基因家族在植物响应盐胁迫中发挥重要作用。本研究鉴定了大白菜NHX基因家族成员,并分析了大白菜NHX基因(Brassica rapa ssp.Pekinensis NHX,BrNHXs)响应高温、低温、干旱和盐胁迫等非生物逆境的表达模式。结果表明,在大白菜中共鉴定到9个NHX基因家族成员,分布在大白菜的6条染色体上,其氨基酸数目在513–1154 aa之间,相对分子量集中在56804.22–127856.66 kDa,等电点位于5.35–7.68之间。该基因家族成员主要存在于液泡中,基因结构完整,外显子的数目介于11–22之间。大白菜NHX基因家族编码的蛋白质二级结构都具有α-螺旋、β-转角和不规则卷曲结构,其中α-螺旋发生频率较高。实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)分析显示,该基因家族成员在高温、低温、干旱和盐胁迫下均有不同程度地响应,且在不同时间表达差异显著。以BrNHX02和BrNHX09对这4种胁迫的响应最为显著,表达量在处理72 h时均显著上调,可作为候选基因进一步验证其功能。     

Rhizosphere effect of nanoscale zero-valent iron on mycorrhiza-dependent maize assimilation

Rhizosphere effect of nanoscale zero-valent iron (nZVI) is crucial but little reported. Maize seeds were dressed with four nZVI concentrations (0, 1.0, 1.5, 2 g kg⁻¹) and inoculated with arbuscular mycorrhizal fungus (AMF) (Funneliformis mosseae). The SEM images illuminated that excessive nZVI particles (2 g kg⁻¹) were agglomerated on the surface of hyphae and spore, causing severe deformation and inactivation of AMF symbionts and thereafter inhibiting water uptake in maize seedlings. This restrained the scavenging effects of enzymatic (superoxide dismutase, peroxidase) and non-enzymatic compounds (proline & malondialdehyde) on ROS, and leaf photoreduction activity and gas exchange ability (p < 0.05). Interestingly, the inoculation with AMF effectively alleviated above negative effects. In contrast, appropriate dose of nZVI, that is, ≤1.5 g kg⁻¹, can be evenly distributed on the hyphae surface and form the ordered symbionts with AMF. This help massively to enhance hyphae growth and water and nutrient uptake. The enhanced mycorrhizal infection turned to promote rhizosphere symbiont activity and leaf Rubisco and Rubisco activase activity. Light compensation point was massively lowered, which increased photosynthetic carbon supply for AMF symbionts. Particularly, such priming effects were evidently enhanced by drought stress. Our findings provided a novel insight into functional role of nZVI in agriculture and AMF-led green production.     

Comment on “Is Yuan in China’s Three Gorges a Gibbon or a Langur?”

International Journal of Primatology -     

我国巢鼠属分类和分子系统学分析

本研究对2018至2021年采集的9号巢鼠(Micromys minutus)标本、22号红耳巢鼠(M. erythrotis)标本和19号待厘定的巢鼠属标本,进行形态分类和分子系统学分析,进一步揭示我国巢鼠属的分类和系统分化问题。待厘定的巢鼠属标本形态特征为：标本体背毛黑棕,体腹毛基灰色,毛尖灰白,体侧毛色具明显区分,尾背部毛色黑棕,尾腹部毛色灰棕色;尾长长于头体长的120%;头骨背面观可见颧弓明显弯曲;颅全长[(18.59 ± 0.48)mm]和颅基长[(17.43 ± 0.48 mm)]较长,腭长[(9.35 ± 0.11)mm]较长,脑颅高[(7.43 ± 0.06)mm]较高。待厘定的巢鼠属标本形态特征与巢鼠和红耳巢鼠均存在差异。待厘定巢鼠属标本与巢鼠和红耳巢鼠之间的遗传距离分别为0.115和0.136,接近于巢鼠与红耳巢鼠之间的遗传距离(0.126)。利用Cyt b基因全序列和核基因IRBP1、RAG1和RAG2序列分别构建的巢鼠属系统发生树均以较高的置信度分化成3个进化支,即巢鼠、红耳巢鼠和待厘定的巢鼠属样本的进化支。形态学和分子系统学分析结果均支持待厘定的巢鼠属标本为独立物种分类单元,对应于文献记载的巢鼠川西亚种(M. m. pygmaeus)。根据产地、遗传距离和形态分化,建议将巢鼠川西亚种提升为种,命名为川西巢鼠(M. pygmaeus comb. nov.)。利用Cyt b基因全序列构建的巢鼠系统发生树分化成6个进化谱系：日韩谱系、欧洲谱系、俄罗斯新西伯利亚谱系、中国东北和俄罗斯远东谱系、中国安徽谱系和中国台湾谱系。     

牛蛙冬眠期及其前后的消化道嗜银细胞分布

为研究两栖类在冬眠期及其前后消化道嗜银细胞是否参与冬眠期的消化调节,本文以牛蛙(Rana catesbeiana)为实验对象,采用Grimelius银染法,对冬眠期前(n = 10)、冬眠期(n = 10)和冬眠期后(n = 10)牛蛙消化道嗜银细胞的形态及密度进行比较研究。结果表明,牛蛙消化道各部位均有嗜银细胞分布;牛蛙消化道嗜银细胞形态在冬眠期、冬眠期前及冬眠期后无差异,均为锥体型、梭型和椭圆型;牛蛙消化道各部位具有外分泌功能的锥体型和梭形嗜银细胞密度在3个时期均显著高于具有内分泌功能的椭圆型嗜银细胞密度(P < 0.01);3个时期牛蛙消化道嗜银细胞分布密度高峰均位于空肠处,但低谷有所不同,冬眠期前和冬眠期后牛蛙消化道嗜银细胞的分布密度低谷位于食管,而冬眠期其分布密度低谷位于贲门;3个时期相比,冬眠期前和冬眠期幽门处分布密度差异不显著(P > 0.05),其余部位均有差异,且食管、胃、十二指肠、空肠、回肠和直肠中嗜银细胞分布密度在冬眠期显著高于冬眠期前和冬眠期后(P < 0.05);冬眠期前和冬眠期后消化道嗜银细胞分布密度呈倒“U”型趋势,冬眠期分布密度呈现“~”型趋势。结合相关研究,推测牛蛙嗜银细胞分布密度的改变可能与机体适应不同生理状态及消化功能的调节有关。     

烟草品种、育苗方式和烟蚜来源对烟蚜茧蜂寄生能力的影响

【目的】本研究旨在筛选出适合烟蚜茧蜂Aphidius gifuensis寄生烟蚜Myzus persicae的烟草品种、育苗方式和烟蚜来源,为烟蚜茧蜂人工繁殖和复壮提供科学参考。【方法】采用盆栽法,调查了不同烟草品种(云烟87、K326、翠碧1号和红花大金元)繁殖烟蚜若蚜、不同来源烟蚜(来自烟区、来自非烟区和室内繁殖种群)若蚜和烟草不同育苗方式(土壤育苗和湿润育苗)繁殖烟蚜若蚜时,烟蚜茧蜂成蜂对烟蚜若蚜的寄生率以及成蜂羽化率、寿命、体型大小和雌蜂比。【结果】结果表明,不同烟草品种繁殖烟蚜若蚜对烟蚜茧蜂成蜂寄生率存在显著影响。其中,在红花大金元和翠碧1号繁殖烟蚜上的烟蚜茧蜂成蜂寄生率分别比在K326繁殖烟蚜上的烟蚜茧蜂成蜂寄生率高19.00%和14.00%,但对烟蚜茧蜂的其他指标没有显著影响;不同烟蚜来源对烟蚜茧蜂寄生率也存在显著影响,其中,烟蚜茧蜂成蜂对非烟区烟蚜若蚜和烟区烟蚜若蚜的寄生率比对室内繁殖种群烟蚜若蚜的寄生率分别高20.25%和16.75%,但对烟蚜茧蜂成蜂的羽化率、寿命、体型大小和雌蜂比没有显著影响;烟草不同育苗方式对烟蚜茧蜂成蜂的寄生率无显著影响。【结论】烟蚜茧蜂对烟蚜...     

台湾山柚属(山柚子科)的一个新组合

木文是对《甜菜树属(中国山柚子科新记录属)一新种》(载“云南植物研究”1989年11卷4期)一文的修订。将误定于甜菜树属(Mlelientha Pierre)下的长蕊甜菜树(M.longi-staminea)改隶于台湾山柚属(Champereia Griff.),重新组合为四数台湾山柚(Champereia)longistaminea。如果将长蕊甜菜树(Melientha longistaminea)置于甜菜树属(Melientha)中,则混淆了台湾山柚属(Champereia Pierre)与甜菜树属(Melientha Pierre)的区别界线。     

光枝勾儿茶内生真菌多样性及抑菌活性研究

为探索贵州苗药光枝勾儿茶内生真菌类群特征、分布部位及其抑菌活性,该研究采用传统方法对贵州省贵阳市和黔西市光枝勾儿茶内生真菌进行分离,并基于分子生物学及统计学对其分类地位进行鉴定及多样性评价,最后通过微量肉汤倍比稀释法筛选具有抑菌活性的菌株。结果表明:(1)从光枝勾儿茶中分离到191 株内生真菌,隶属于3 个门5 个纲10 个目15 个科19 个属,优势属为叶点霉属(Phyllosticta)、间座壳属(Diaporthe)、葡萄座腔菌属(Botryosphaeria)和刺盘孢属(Colletotrichum)。(2)黔西光枝勾儿茶内生真菌香农-维纳多样性指数(H''_Q=2.112)较贵阳(H''_G=1.801)高,索伦森相似性指数Cs_G-Q为0.923,不同组织香农-维纳多样性指数为茎(H''_S=2.004)>根(H''_R=1.764)>叶(H''_L=1.654)>果实(H''_F=1.473),茎和叶内生真菌的索伦森相似性最高(Cs_S-L=0.667)。(3)筛选出的21株内生真菌对供试菌大肠杆菌(Escherichia coli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和沙门氏菌(Salmonella enterica)具有抑菌效果,其中Diaporthe sp. QX4G6对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和沙门氏菌的最小抑菌浓度分别为12.5、6.25、12.5 mg·mL^-1,最小杀菌浓度分别为12.5、6.25、12.5 mg·mL^-1。以上研究结果揭示了光枝勾儿茶蕴藏丰富的内生真菌资源,不同地区及组织内生真菌类群组成有差异,多个分离菌株具有抗菌活性,为光枝勾儿茶内生真菌天然抗菌药物或药源研发奠定了基础。