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.     

超积累植物伴矿景天镉耐受基因SpMT2的分离及功能鉴定

超积累植物由于其对重金属具有地上部超积累以及超耐受等特性,不仅是研究植物离子转运及毒性耐受的理想模式,而且在植物修复的发展和应用中具有不可替代的作用。伴矿景天是近年在我国境内发现的一种景天科镉(Cd)/锌(Zn)超积累植物。为鉴定其富集和耐受Cd的关键基因,笔者构建了其酵母表达cDNA文库,利用酵母的遗传互补系统筛选到一个极大提高了酵母抗Cd能力的基因SpMT2。SpMT2属于富含半胱氨酸(Cys)的金属硫蛋白(Metallothionein)家族。亚细胞定位表明SpMT2表达于酵母细胞质中,并特异地提高酵母对Cd的抗性。进一步研究发现SpMT2的表达显著降低了酵母液泡中Cd含量,但酵母吸收的总Cd含量无显著变化。推测抗性增加是由于SpMT2在酵母细胞质中通过螯合Cd从而降低Cd对酵母的毒害。qRT-PCR分析表明SpMT2在伴矿景天的根和地上部都高丰度表达,且不受Cd诱导变化。鉴于SpMT2也定位于植物细胞质中,结合上述结果,推测SpMT2可能在伴矿景天细胞质中螯合Cd,在降低Cd毒害的同时可能还保持Cd在细胞质中的流动性,从而在Cd长途转运过程中也发挥重要作用。     

大鼠脑缺血/再灌注过程中血流量和脑组织含水量的变化趋势*

目的:研究大鼠脑缺血/再灌注过程中血流量及与脑组织水含量变化的趋势。方法:选取5只成年SD雄性大鼠(n=5),参照改良Zea-Longa线栓法制备大鼠大脑中动脉缺血/再灌注模型,2 h后拔出线栓。利用PeriCam PSI血流灌注成像系统实时监测大鼠在缺血前及缺血5 min、30 min、1 h、2 h、再灌注5 min、30 min、1 h、2 h、4 h、6 h及24 h的血流灌注量,记录在ROI(感兴趣区)测量的数值。再选取15只成年SD雄性大鼠,分为Control组、缺血2 h、再灌注30 min、4 h及24 h组(n=3)。正常组不做任何处理,实验组按上述线栓法制备MCAO模型。取新鲜脑组织用干湿重法测定其左、右半球的水含量。结果:栓塞时缺血侧血流量逐渐下降,缺血2 h下降最低(P＜0.05);再灌注早期血流量恢复较大(P＜0.05),30 min时显著下降(P＜0.05),4 h明显上升(P＜0.05),24 h再次上升(P＜0.05)但低于缺血前血流量(P＞0.05)。脑组织水含量测量,缺血2 h组和再灌注30 min组与正常组无明显差异(P＞0.05);再灌4 h组和再灌24 h组明显增高(P＜0.05),且再灌24 h组明显高于再灌4 h组(P＜0.05)。结论:大鼠脑缺血/再灌注过程中血流量和脑组织中水含量的变化存在一定的规律,且脑组织中水含量与再灌注过程中血流量的变化有一定关系。     

大渡河中游干暖河谷区生境对植物群落分布格局和多样性的影响

大渡河中游干暖河谷区滑坡和泥石流灾害频发, 对该区域坡面植物群落的研究有助于揭示植被演替的方向, 为坡面植被生态恢复提供基本依据。本研究沿大渡河中游河谷区每隔约5 km设置典型样地, 调查了植被的物种组成和分布以及样地的地形、土壤等10个生境因子, 探讨河谷区植被的连续性变化, 并通过多元回归树(multivariate regression trees, MRT)、多样性指数和典范对应分析(canonical correspondence analysis, CCA)等方法对植物群落进行分类、比较和排序。结果表明: 大渡河中游干暖河谷植被以土壤碳含量、pH值和C : N等3个因子为节点, 可划分为多花胡枝子(Lespedeza floribunda)-荩草(Arthraxon hispidus)-香薷(Elsholtzia ciliate)(群落A)、地果(Ficus tikoua)-车桑子(Dodonaea viscosa)-川滇薹草(Carex schneideri)(群落B)、云南松(Pinus yunnanensis)-栓皮栎(Quercus variabilis)(群落C)和荩草-扭黄茅(Heteropogon contortus)(群落D)等4种群落。该区域以灌木和草本为主要植被类型(群落A、B、C), 间或有裸地分布, 易成为泥石流灾害产生的物源区; 以多花胡枝子为主的灌草群落A的物种丰富度、优势度与多样性表现一致, 均高于以乔木和草本为主的群落C和D, 但物种多样性优势并不显著, 灌草群落分布广而结构单一, 外来物种占比为8.33%, 是生态系统脆弱和不稳定的表现。多元回归树和典范对应分析结果表明, pH值、C : N、坡向和土壤容重等4个因子对植物群落组成和分布影响最大, 且土壤因子的影响大于地形因子。     

新疆吉木萨尔县蝴蝶群落多样性

蝴蝶作为指示生物, 被广泛地应用于生物多样性监测及环境质量评估。探究新疆吉木萨尔县蝴蝶群落多样性, 可为当地蝴蝶多样性的保护及环境监测提供基础数据。本研究采用样线法在新疆吉木萨尔县选取山前荒漠、农田、山地草原、山地森林、亚高山草甸5种不同的生境类型, 对蝴蝶种类和群落多样性进行调查。共记录蝴蝶4,401号, 隶属于7科26属38种。其中蛱蝶科有9属12种, 为优势科; 粉蝶科的个体数最多, 占比55.01%; 绢蝶科、凤蝶科和弄蝶科的种类数和个体数最少, 均为单科种, 是该地区的稀有类群。对不同生境蝴蝶群落多样性和相似度分析比较的结果显示: 5种生境中多样性指数从高到低依次为亚高山草甸、山地森林、山地草原、农田及山前荒漠, 其中山地森林和亚高山草甸的相似性系数较高, 达到0.77, 山前荒漠和山地草原的相似性系数最低, 为0.37。蝴蝶物种数及多样性指数随海拔的增加呈上升趋势。蝴蝶群落随月份发生变化, 蝴蝶种类和数量在5月发生、7月达到峰值。蝶类个体数在3年内呈下降趋势。研究结果表明, 蝴蝶物种的组成和多样性与生境类型具有密切联系, 保护生态环境, 维持该地区植物群落的多样性、降低人为干扰程度是保护蝶类多样性的关键。     

Signature of sexual conflict is actually conflict resolved

There has been substantial interest of late in using population genetic methods to study sexual conflict, where an allele increases the fitness of one sex at some cost to the other (Mank, 2017). Population genomic scans for sexual conflict offer an important advance given the difficulties of identifying antagonistic alleles from more traditional methods, and could greatly increase our understanding of the extent and loci of sexual conflict. This is particularly true for studies in natural populations, for which obtaining accurate fitness measurements for each sex can be challenging. In this issue of Molecular Ecology, Bissegger, Laurentino, Roesti, and Berner (2019) present a cautionary tale about how to interpret these population genomic data.     

秦岭地区林地与草地景观格局变化及其驱动因素

以1980—2015年土地利用数据集为数据源,利用GIS空间分析、景观格局指数和主成分分析法,研究了秦岭地区林地与草地景观格局时空变化特征,并探讨其演化的驱动因素。结果表明:(1)林地和草地是秦岭地区主要景观类型,约占研究区总面积的72%,其中有林地为优势景观类型,其次为高覆盖度草地和中覆盖度草地,其他林地和低覆盖度草地分布面积相对较少。(2)35年来,林地和草地总面积整体呈减少趋势,净减少了309.44km~2,其中草地减少占主导地位;空间变化上,损失严重的区域主要分布于以西安市为中心的周边区域,主要向建设用地和耕地转移。(3)林地和草地景观破碎化程度逐渐增加,连通性降低,景观异质性增强且景观形状更为复杂,草地较林地变化明显;空间分布上,林地和草地景观格局指数空间分布特征明显,在地形因子作用下呈现一定的地形梯度性,尤其与海拔的相关性最好。(4)人为活动干扰是影响秦岭地区林地和草地景观格局变化的主要驱动因素,气候因素次之,同时国家宏观政策起着重要的导向作用。减缓人为活动对秦岭地区的过度影响,维护林地和草地的平衡性及完整性,是实现该区生态系统科学管理和资源的可持续利用的关键。