湖羊瘤胃微生物GH9家族葡聚糖酶基因IDSGLUC9-25的表达与功能表征

【目的】葡聚糖酶是饲用添加剂的重要成分,本研究旨在从湖羊消化道微生物中挖掘性质优良的GH9家族葡聚糖酶基因,用于研发新型饲用酶制剂。【方法】从湖羊瘤胃微生物cDNA中扩增IDSGLUC9-25基因,在大肠杆菌中进行异源表达,对重组蛋白进行诱导表达和纯化,研究重组蛋白的酶学性质和底物水解模式。【结果】IDSGLUC9-25基因编码527个氨基酸,包含一个CelD_N结构和一个GH9家族催化结构域;重组蛋白rIDSGLUC9-25分子量约为62.7 kDa,最适反应温度和pH分别为40℃和6.0,在30-50℃下活性较高,在pH 4.0-8.0范围内能够保持较高的稳定性,经pH 4.0-8.0缓冲液处理1 h后残余活性均大于90%;底物谱分析表明,rIDSGLUC9-25能催化大麦β-葡聚糖、苔藓地衣多糖、魔芋胶和木葡聚糖,比活性分别为(443.55±24.48)、(65.56±5.98)、(122.37±2.85)和(159.16±7.73) U/mg;利用薄层色谱法(thin layer chromatography, TLC)和高效液相色谱法(high performance liquid chromatography, HPLC)分析水解产物发现,rIDSGLUC9-25降解大麦葡聚糖主要生成纤维三糖(占总还原糖64.19%±1.19%)和纤维四糖(占总还原糖26.24%±0.12%),催化地衣多糖主要生成纤维三糖(占总还原糖78.46%±0.89%)。【结论】本研究报道了一种来自密螺旋体属细菌的内切β-1,4-葡聚糖酶IDSGLUC9-25 (EC 3.2.1.4),能高效催化多糖底物生成纤维三糖和纤维四糖,为研发饲用酶制剂和制备低聚寡糖建立基础。     

两株蓖麻蚕核型多角体病毒DNA同源性的研究

两株不同来源的蓖麻蚕核型多角体病毒(ArscsNPV和ArNPV)经提纯后,使用SDS—苯酚抽提病毒核酸,并使用限制性内切酶EcoRI,BamHI酶解后,用分子杂交方法与缺口平移标记的ArscsNPV-DNA探针杂交,分析了两株蓖麻蚕NPV病毒核酸的同源性。EcoRI酶解的ArNPV-DNA产生8个片段,其中5个片段能与ArscsNPV-DNA探针杂交。BamHI酶解ArNPV-DNA产生7个片段,其中6个片段能与ArscsNPV-DNA探针杂交。结果表明:两株蓖麻蚕NPV之间病毒核酸具有很高的同源性。使用斑点杂交方法分析了ArscsNPV与ArNPV,柞蚕NPV及家蚕NPV之间的核酸同源性,结果表明:ArscsNPV与ArNPV,柞蚕NPV具有同源性。而与家蚕NPV无核酸同源性。     

基于细胞色素c的胞外电子传递过程

电活性微生物具有独特的胞外电子传递功能,在地球化学循环和环境污染修复中起着重要作用。细胞色素c在电活性微生物胞外电子传递过程中扮演了重要角色,不仅参与直接电子传递途径,还参与电子媒介介导的间接电子传递。其电子传递功能不仅对地球环境中铁、锰、碳等元素的循环具有重要作用,还应用于能源生产、废水处理、生物修复等众多领域,具有良好的应用潜力。本文以电活性微生物的2个模式菌属(希瓦氏菌属和地杆菌属)为例,综述了电活性微生物将电子由胞内转移至胞外的方式和途径,详细阐述了细胞色素c在该胞外电子传递过程中的重要作用,总结了细胞色素c介导的胞外电子传递过程所涉及的分析方法,并对微生物胞外电子传递未来的研究方向提出了展望。     

棒状腐败乳杆菌Lc7的生物学特性及益生作用

【目的】对分离自健康成人粪便样本的棒状腐败乳杆菌(Loigolactobacillus coryniformis)Lc7进行分类学鉴定和益生潜力评估。【方法】基于16SrRNA基因和基因组核心基因构建系统发育树,对Lc7进行分类学鉴定;通过耐酸和胆汁酸盐、粘附、抗氧化和抑菌实验,以及溶血、明胶酶活性和抗菌药物敏感性实验,评估Lc7的益生特性。同时,构建小鼠溃疡性结肠炎模型,评估Lc7的体内抗炎潜力。【结果】Lc7鉴定为L. coryniformis,在酸和胆汁酸盐的连续作用下,Lc7的存活率为70.17%。Lc7对HT-29细胞的粘附指数为56.33 CFU/cell,其自聚集和疏水性分别为80%和40%;Lc7对福氏志贺菌和鼠伤寒沙门菌等7个常见致病菌均有较强的抑制能力;对1,1-二苯基-2-苦基肼(1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl,DPPH)和羟自由基(hydroxyl radicals,·OH)的清除率分别为91.70%和48.53%;Lc7无溶血现象和明胶酶活性,对选取的大多数抗生素均敏感。在小鼠结肠炎实验中,Lc7干预组小鼠结肠长度明显长于模型组(...     

The potato StMKK5-StSIPK module enhances resistance to Phytophthora pathogens through activating the salicylic acid and ethylene signalling pathways

Mitogen-activated protein kinase (MAPK) cascades play pivotal roles in plant responses to both biotic and abiotic stress. A screen of a Nicotiana benthamiana cDNA virus-induced gene silencing (VIGS) library for altered plant responses to inoculation with Phytophthora infestans previously identified an NbMKK gene, encoding a clade D MAPKK that we renamed as NbMKK5, which is involved in immunity to P. infestans. To study the role of the potato orthologous gene, referred to as StMKK5, in the response to P. infestans, we transiently overexpressed StMKK5 in N. benthamiana and observed that cell death occurred at 2 days postinfiltration. Silencing of the highly conserved eukaryotic protein SGT1 delayed the StMKK5-induced cell death, whereas silencing of the MAPK-encoding gene NbSIPK completely abolished the cell death response. Further investigations showed that StMKK5 interacts with, and directly phosphorylates, StSIPK. Furthermore, both StMKK5 and StSIPK trigger salicylic acid (SA)- and ethylene (Eth)-related gene expression, and co-expression of the salicylate hydroxylase NahG with the negative regulator of Eth signalling CTR1 hampers StSIPK-triggered cell death. This observation indicates that the cell death triggered by StMKK5-StSIPK is dependent on the combination of SA- and Eth-signalling. By introducing point mutations, we showed that the kinase activity of both StMKK5 and StSIPK is required for triggering cell death. Genetic analysis showed that StMKK5 depends on StSIPK to trigger plant resistance. Thus, our results define a potato StMKK5-SIPK module that positively regulates immunity to P. infestans via activation of both the SA and Eth signalling pathways.     

不同气候区绿色屋顶蒸散发模拟研究

蒸散发过程决定绿色屋顶雨水滞留能力的恢复,进而影响绿色屋顶径流调控功能。基于水量平衡原理和Penman-Monteith公式,利用北京市实验绿色屋顶气象和蒸散发连续监测数据,构建并验证绿色屋顶水文过程模型,模拟分析不同气候区城市绿色屋顶蒸散发变化规律。结果表明：(1)该模型能较准确模拟绿色屋顶蒸散发量,率定和检验期的Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.6385和0.6014,决定系数(R²)分别为0.7191和0.6168;(2)基质厚度相同的情况下,从半干旱区(兰州)、半湿润区(北京)到湿润区(武汉和广州),绿色屋顶日平均实际蒸散发量呈增加趋势;(3)增加基质厚度可提升绿色屋顶最大雨水滞留能力,进而增加绿色屋顶实际蒸散发量,但基质厚度对绿色屋顶蒸散发量的影响存在阈值,在兰州、北京、武汉和广州,当基质厚度分别超过10 cm、17 cm、24 cm和25 cm时,绿色屋顶的日平均实际蒸散发量变化不再明显。此外,不同气候区城市绿色屋顶的日平均实际蒸散发量也存在阈值,广州绿色屋顶日平均实际蒸散发量的阈值依次高于武汉、北京和兰州。本研究有望为我国不同气候区绿色屋...     

关帝山云杉次生林树木径向生长的空间关联及其影响因子

以关帝山4 hm²云杉次生林样地为研究对象,按照CTFS(Center for Tropical Forest Science)技术规范对样地树木进行连续定位监测。利用2010至2015年间样地主要树种生长量观测数据,结合地形、土壤等环境因子调查及采样测定数据,分析了树木种群径向生长的空间关联性及其随生境的变化,并探讨了树木种群径向生长的影响因素。结果表明,青杄、华北落叶松、红桦、白桦和辽东栎为云杉次生林主要树种,在样地4个生境型(山脊生境、低海拔缓坡生境、高海拔缓坡生境、低洼地陡坡生境)中均有分布且呈现不同的径级结构。标记相关函数分析显示,同一生境型中,5树种径向生长的空间关联性各异;对于同一树种,径向生长的空间自相关性不仅具有尺度依赖性,同时生境型的不同导致树木径向生长的空间关联性发生变化。线性混合效应模型分析显示,初始胸径对树木径向生长的显著正效应在样地各类生境型的所有种群中普遍存在;生物因子对树木径向生长的显著影响只在特定生境型的青杄种群中被检测到,表明树木径向生长受同种邻体影响,但其影响显著性因树种而异;环境因子中,海拔和凹凸度对树木径向生长呈显著负效应...     

高寒草甸植物群落功能多样性对不同生长期干旱的响应机制

植物对干旱胁迫的响应表现为各功能性状的差异化表达。全球气候变化下,青藏高原地区降水格局发生改变,高寒草甸群落功能性状及功能多样性在不同生长期干旱事件下的响应机制对加深高寒草甸适应气候变化认知具有重要意义。以藏北高寒草甸为研究对象,设置截雨棚模拟生长季前期（ED）、中期（MD）和非生长季时期（ND）干旱事件,通过观测群落物种功能性状,分析高寒草甸群落功能多样性对不同生长期干旱的响应机制。结果表明：（1）叶片功能性状对干旱存在差异响应,表现为叶片小而厚且寿命长,同化速率降低,并受氮元素限制加剧;（2）生长季前期干旱对高寒草甸群落功能性状的影响最强,生长季中期干旱次之,非生长季干旱的影响最弱;（3）生长季干旱处理显著改变了群落的功能多样性,ED处理下功能分散度指数（FDiv）和功能分异度指数（FDis）显著降低（P<0.05）,而Rao二次熵指数（RaoQ）显著升高（P<0.05）,MD处理下功能均匀度指数（FEve）显著降低（P<0.05）;（4）相关性分析得出,群落功能性状与功能多样性对干旱的响应之间存在着联系。本研究发现高寒草甸植物功能性状与群落功能多样性对生长季前期和中期干旱存在差异化响应,指示着高寒草甸植物群落在响应不同时期干旱时可能采取不同的生存策略,即对生长季前期干旱采用耐旱策略、对生长季中期干旱采用避旱策略。探讨了高寒草甸植物群落功能多样性对不同生长时期干旱胁迫的响应机制,为预测未来季节性干旱事件对青藏高原高寒草甸植物功能性状、群落特征和功能多样性的影响提供科学依据。     

基于转录组测序的宁夏枸杞不同品种果实活性成分合成差异表达基因分析

为探究不同品种宁夏枸杞果实活性成分生物合成相关基因的表达水平,筛选关键差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),揭示宁夏枸杞品种间活性成分含量差异的分子机制,本研究采用Illumina NovaSeq 6000高通量测序技术,对宁夏枸杞‘宁杞1号’和‘宁杞7号’青果期、转色期及成熟期果实进行转录组测序,比较2个品种果实不同发育期相关基因表达谱的变化。结果显示:转录组测序共获得811818178条clean reads,有121.76 Gb有效数据。‘宁杞1号’和‘宁杞7号’在青果期、转色期和成熟期差异表达基因分别有2827、2552和2311个;分别有2153、2050和1825个差异基因在基因本体论(gene ontology,GO)、京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)富集分析和同源蛋白簇(clusters of orthologous groups of proteins,KOG)分析等6个数据库中被成功注释。青果期、转色期和成熟期果实的差异表达基因,在GO数据库分别有1307、865和624个被富集到生物学过程、细胞组分及分子功能3个部分中;KEGG通路富集结果均集中在代谢途径、次生代谢物生物合成和植物-病原互作过程;在KOG数据库,3个发育期分别注释了1775、1751和1541个差异表达基因。对注释的基因进行PubMed数据库检索,在青果期、转色期和成熟期分别筛选到与枸杞活性成分合成相关的差异表达基因18、26和24个,这些基因主要参与类胡萝卜素、类黄酮、萜类、生物碱和维生素等代谢途径。选取7个差异表达基因进行RT-qPCR验证,结果与转录组测序数据表达趋势一致。本研究从转录水平为不同品种宁夏枸杞活性成分含量差异提供了初步证据,为进一步挖掘枸杞活性成分生物合成的关键基因及解析其表达调控机制提供了研究基础。