Nanopore sensor for fast label-free detection of short double-stranded DNAs

Functionalizing surface enhanced the molecular sensing ability of a fabricated nanopore by increasing the translocation duration time for a short double-stranded DNA. The surface of nanopore was derivatized with γ-aminopropyltriethoxysilane and the positively charged surface attracted DNA molecules when they were in the vicinity of nanopore. The translocation duration time of DNA increased due to the strong electrostatic interaction and it enabled us to detect a short double-stranded DNA (<1 kbp) that is under the size limit of a conventional solid state nanopore sensor. Both 539 and 910 bp double-stranded DNAs were analyzed with the surface functionalized nanopore and their translocation kinetics are presented in this work. The new feature of the surface modified nanopore that can detect short double-stranded DNA molecules could readily be applied for a rapid label-free diagnostic analysis in a Lab-On-a-Chip type DNA sensor.     

Coronatine promotes maize water uptake by directly binding to the aquaporin ZmPIP2;5 and enhancing its activity

Water uptake is crucial for crop growth and development and drought stress tolerance. The water channel aquaporins(AQP) play important roles in plant water uptake. Here, we discovered that a jasmonic acid analog, coronatine(COR), enhanced maize(Zea mays) root water uptake capacity under artificial water deficiency conditions. COR treatment induced the expression of the AQP gene Plasma membrane intrinsic protein 2;5(ZmPIP2;5).In vivo and in vitro experiments indicated that COR also directly acts ...     

不同树种木材对截头堆砂白蚁初建群体的影响

收集了62种从东南亚进口的不同树种的木材,并作为截头堆砂白蚁Cryptotermesdomestictis(Haviland)的食料,让其原始繁殖蚁自行配对钻入这些木料中取食,建立新群体.观察该种白蚁对不同树种木材的取食状况,了解不同树种木材对该种白蚁初建群体的影响.结果表明,该种白蚁食性广泛,能取食多种在分类上差异很大的木材,除坤甸外,均被其取食.试验用的全部木材对该种白蚁原始繁殖蚁配对没有影响,均有原始繁殖蚁配对钻入洞内.在配对3个月后解剖群体发现,除坤甸、樟木、硬榄仁、柚木、子京、虫眼木、暗罗、硬椴、轻胭脂、胭脂、番龙眼外,其余树种的初建群体,雌雄繁殖蚁存活,子代发育正常.     

截头堆砂白蚁新群体的形成及发展

本文主要论述在广州室温及恒温27℃、相对湿度80%条件下,截头堆砂白蚁Cryptotermes domesticus(Haviland)新群体的形成、繁殖特性及其群体的发展、发育状况.(1)在广州6～7月室温下,截头堆砂白蚁原始繁殖蚁自行配对后,产卵前期7～16天,平均10.33±2.32天,卵期46～71天,平均55.13±6.42天,巢龄为1年、2年的新建群体,子代个体分别为3～8头、10～16头;3年巢龄群体,子代个体12～35头;4年巢龄群体,兵蚁开始出现,子代个体23～57头,其中兵蚁1～3头.该种白蚁新建群体经历7年才发育成熟,此时群体子代个体36～115头,其中兵蚁1～4头.(2)在恒温27℃、相对湿度80%条件下,截头堆砂白蚁原始繁殖蚁配对后产卵前期8～18天,平均11.6±2.66天,卵期50～73天,平均57.8±5.79天.1年巢龄群体,子代个体6～10头;2年巢龄群体,兵蚁出现,子代个体16～34头,其中兵蚁1～2头.新建群体经历2～3年发育成熟,此时群体内的子代个体18～44头,其中兵蚁1～2头.     

SAPAP3 regulates epileptic seizures involving GluN2A in post-synaptic densities

Aberrantly synchronized neuronal discharges in the brain lead to epilepsy, a devastating neurological disease whose pathogenesis and mechanism are unclear. SAPAP3, a cytoskeletal protein expressed at high levels in the postsynaptic density (PSD) of excitatory synapses, has been well studied in the striatum, but the role of SAPAP3 in epilepsy remains elusive. In this study, we sought to investigate the molecular, cellular, electrophysiological and behavioral consequences of SAPAP3 perturbations in the mouse hippocampus. We identified a significant increase in the SAPAP3 levels in patients with temporal lobe epilepsy (TLE) and in mouse models of epilepsy. In addition, behavioral studies showed that the downregulation of SAPAP3 by shRNA decreased the seizure severity and that the overexpression of SAPAP3 by recombinant SAPAP3 yielded the opposite effect. Moreover, SAPAP3 affected action potentials (APs), miniature excitatory postsynaptic currents (mEPSCs) and N-methyl-D-aspartate receptor (NMDAR)-mediated currents in the CA1 region, which indicated that SAPAP3 plays an important role in excitatory synaptic transmission. Additionally, the levels of the GluN2A protein, which is involved in synaptic function, were perturbed in the hippocampal PSD, and this perturbation was accompanied by ultrastructural morphological changes. These results revealed a previously unknown function of SAPAP3 in epileptogenesis and showed that SAPAP3 may represent a novel target for the treatment of epilepsy.Subject terms: Diagnostic markers, Epilepsy     

近自然社区公园的生物多样性特征——以北京市中心城区为例

城市绿地为城市动植物提供了重要栖息地,对城市生物多样性保护具有重要意义。然而,传统社区公园绿地（"传统绿地"）主要围绕安全、景观和游憩功能,植物种类偏少,群落结构单一,为城市野生动物提供食源和栖息地的资源有限。北京市以2035规划"留白增绿"为政策背景,在中心城区建设一系列小型近自然社区公园绿地（"近自然绿地"）,在植物物种组成、群落结构和管理方式上有别于以往的传统绿地。一般认为生物多样性在一定范围内随面积的增大而提高,那么对于受到高度干扰的小型绿地,"近自然"特征是否能够显著提高其包括昆虫、鸟类在内的生物多样性？为探究这类近自然绿地的生物多样性特征,在2020年8月至2021年3月,综合采用样方法、样线法,对北京市西城区2个近自然绿地及4个传统绿地的植物、昆虫和鸟类进行调查,分析比较其多样性特征。结果表明,近自然绿地的灌木和草本层丰富度和多样性显著高于传统绿地,均匀度则无显著差异;近自然绿地的昆虫和鸟类的丰富度、多样性显著高于传统绿地,均匀度则无显著差异。与传统绿地相比,近自然绿地具有更丰富的鸟类食源、蜜源植物,以及更为复杂的植被垂直结构。根据以上结果,近自然绿地具有比传统绿地更为显著的生物多样性优势,建议在进行城市绿地建设时,应增加植被结构复杂的近自然绿地的比例,增加绿地的灌木和草本层多样性。研究成果不仅丰富了小面积绿地的生物多样性内涵,且可为大都市近自然绿地营建提供理论依据。本研究还将为今后公园设计、改造和管理提供新的思路,引导绿地向基于生物多样性保护的方向可持续发展。     

蓝色长盾金小蜂对橡副珠蜡蚧的控制作用

蓝色长盾金小蜂Scutellista caerulea Fonscolombe是橡胶树重要害虫橡副珠蜡蚧Parasaissetia nigra Nietner的一种外寄生性天敌。为了明确蓝色长盾金小蜂对橡副珠蜡蚧的控害潜能,为该寄生蜂的进一步利用提供数据支撑。在室内通过体视镜下解剖观察寄生蜂在寄主腹下是否产卵测定了不同温度、寄主发育阶段下蓝色长盾金小蜂的寄生功能反应、寻找效应和自身密度干扰效应。温度设置有21、24、27、30、33、36℃共6个处理,寄主发育阶段设初期成虫（1-2 d成虫）、褐色期成虫（体色褐色,产卵前3-4 d成虫）、黑色期成虫（体色黑色,产卵1-2 d成虫）三个处理。结果显示：蓝色长盾金小蜂对橡副珠蜡蚧的寄生功能反应符合Holling-Ⅱ型和Holling-Ⅲ型模型,在21-36℃范围内,33℃时该蜂寄生效能最大,为44.4201,21℃时最小,为9.2458;在橡副珠蜡蚧为初期成虫-黑色期成虫范围内,寄生效能由大到小为黑色期成虫>褐色期成虫>初期成虫,分别为18.9044、13.7410、7.2002。采用Hassell-Varley干扰模型对不同温度下蓝色长盾金小蜂受自身密度干扰的寄生作用率进行拟合,表明蓝色长盾金小蜂在寄生时存在种群内个体间自我干扰情况。温度会影响蓝色长盾金小蜂的搜寻和自我干扰,在21-33℃范围内,33℃搜寻常数和干扰常数达到最大值,分别为0.6116、0.7535。当温度为33℃,寄主发育阶段为黑色期成虫时,蓝色长盾金小蜂对橡副珠蜡蚧有较强的控制能力,自身干扰作用最强。     

土壤微生物多样性通过共现网络复杂性表征高寒草甸生态系统多功能性

土壤微生物多样性在生态系统功能的维持方面发挥着至关重要的作用,但是土壤生物多样性与生态系统功能（Biodiversity-ecosystem function,BEF）关系仍存在争议。以往的研究多基于简单多样性指标（如物种数、香浓多样性指数等）对BEF关系进行探究,忽略了物种间复杂的相互作用在BEF关系中的重要性。以青藏高原米拉山高寒草甸为研究对象,使用Illumina MiSeq高通量测序技术测定了6个海拔高度（3755 m、3994 m、4225 m、4534 m、4900 m、5120 m）土壤细菌和真菌群落特征,分析了简单微生物多样性指标（物种数）和共现网络复杂性与生态系统多功能性（Ecosystem multifunctionality,EMF）的关系,以期进一步揭示微生物多样性与EMF的关系。共现网络分析表明,表征土壤细菌和真菌网络复杂性的节点（Node）和边（Link）沿海拔高度的升高显著下降（P<0.05）。土壤细菌和真菌的多样性和网络复杂性均沿海拔的升高显著下降（P<0.05）,而且网络复杂性比相应的多样性下降明显。在未控制环境因素时,真菌和细菌的多样性和网络复杂性均与EMF显著正相关（P<0.05）;其中真菌和细菌网络复杂性对EMF的解释度高于相应多样性对EMF的解释度。通过偏回归分析（Partial least squares regression,PLSR）控制年降水、年均温、黏粒含量、盐基离子和酸性离子等气候及土壤环境因子影响后,土壤细菌和真菌物种多样性与EMF的显著正相关关系变为不相关（P>0.05）,而网络复杂性与EMF的显著正相关关系（P<0.05）仍然存在。利用方差分解分析（Variance partition analysis,VPA）将环境因子纳入对EMF的影响后发现,土壤微生物网络复杂性和环境因子对EMF变化的解释度可达80%,高于土壤微生物多样性与环境因子对EMF变化的解释度。结构方程模型（Structural equation model,SEM）分析进一步显示,土壤细菌多样性和真菌多样性通过促进对应共现网络的复杂性,间接对EMF产生正向影响。综上所述,相较于简单的多样性指标,土壤微生物网络复杂性对EMF具有更好的解释度和预测性,微生物多样性主要通过促进网络复杂性间接正向影响EMF。研究结果扩展了BEF关系的研究,证明微生物物种多样性主要通过促进对应的网络复杂性维持EMF。     

黑河天涝池流域典型林分生态水文化学特征

采集了黑河天涝池流域典型林分林外雨、穿透雨、树干径流和枯透水,并检测水体pH值和12种离子(K~+、Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+)、NH_4~+、Cu~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)、NO_3~3)的质量浓度。结果表明:天涝池流域大气降水pH均值为7.74,呈碱性,降水中离子绝对质量浓度较低,最高的是NO_3~-,质量浓度为1.1111 mg/L,最低的为Na~+,质量浓度为0.0108 mg/L;两种林分冠层有降低降雨pH值的作用,青海云杉林冠层对NH_4~+有升高作用,祁连圆柏林冠层对NH_4~+有降低作用,两种林冠层对NO_3~-和Cu~(2+)质量浓度有降低作用,对其它离子质量浓度均表现为升高作用;两种林分树干径流有提高穿透雨pH值的作用,与穿透雨相比,两种林分树干径流中阴离子均有升高,圆柏树干径流中所有阳离子质量浓度均有下降,云杉树干径流中Ca~(2+)、K~+、Mg~(2+)和Na~+减少,NH_4~+和Cu~(2+)增加;典型林分枯透水有提升穿透雨pH值的作用,与穿透雨相比,两种林分枯透水中阴离子质量浓度均有升高,云杉枯透水各阳离子均有降低,圆柏枯透水中Ca~(2+)、K~+和Mg~(2+)质量浓度升高,NH_4~+、Na~+和Cu~(2+)质量浓度下降;在采集的所有样本中,Pb~(2+)和Cd~(2+)均未检出,而Zn~(2+)仅在云杉树干径流中检出。