一氧化氮对豆科植物结瘤及固氮的影响机制

豆科植物-根瘤菌共生过程受双方基因复杂且精细的调控, 能够产生特异的根瘤结构并可将大气中的惰性氮气(N₂)转化为可被植物直接利用的氨态氮。结瘤与固氮受多种因素影响, 其中, 一氧化氮(NO)作为一种自由基反应性气体信号分子, 可参与调节植物的许多生长发育过程, 如植物的呼吸、光形态建成、种子萌发、组织和器官发育、衰老以及响应各种生物及非生物胁迫。在豆科植物中, NO不仅影响寄主与菌共生关系的建立, 还参与调控根瘤菌对氮气的固定并提高植株氮素营养利用效率。该文主要从豆科植物及共生菌内NO的产生、降解及其对结瘤、共生固氮的影响和对环境胁迫的响应, 阐述了NO调控豆科植物共生体系中根瘤形成和共生固氮过程的作用机制, 展望了NO信号分子在豆科植物共生固氮体系中的研究前景。     

Genome-inferred spatio-temporal resolution of an uncultivated Roizmanbacterium reveals its ecological preferences in groundwater

Subsurface ecosystems like groundwater harbour diverse microbial communities, including small-sized, putatively symbiotic organisms of the Candidate Phyla Radiation, yet little is known about their ecological preferences and potential microbial partners. Here, we investigated a member of the superphylum Microgenomates (Cand. Roizmanbacterium ADI133) from oligotrophic groundwater using mini-metagenomics and monitored its spatio-temporal distribution using 16S rRNA gene analyses. A Roizmanbacteria-specific quantitative PCR assay allowed us to track its abundance over the course of 1 year within eight groundwater wells along a 5.4 km hillslope transect, where Roizmanbacteria reached maximum relative abundances of 2.3%. In-depth genomic analyses suggested that Cand. Roizmanbacterium ADI133 is a lactic acid fermenter, potentially able to utilize a range of complex carbon substrates, including cellulose. We hypothesize that it attaches to host cells using a trimeric autotransporter adhesin and inhibits their cell wall biosynthesis using a toxin–antitoxin system. Network analyses based on correlating Cand. Roizmanbacterium ADI133 abundances with amplicon sequencing-derived microbial community profiles suggested one potential host organism, classified as a member of the class Thermodesulfovibrionia (Nitrospirae). By providing lactate as an electron donor Cand. Roizmanbacterium ADI133 potentially mediates the transfer of carbon to other microorganisms and thereby is an important connector in the microbial community.     

Heparan sulfate maintains adult midgut homeostasis in Drosophila

Tissue homeostasis is controlled by the differentiated progeny of residential progenitors (stem cells). Adult stem cells constantly adjust their proliferation/differentiation rates to respond to tissue damage and stresses. However, how differentiated cells maintain tissue homeostasis remains unclear. Here, we find that heparan sulfate (HS), a class of glycosaminoglycan (GAG) chains, protects differentiated cells from loss to maintain intestinal homeostasis. HS depletion in enterocytes (ECs) leads to intestinal homeostasis disruption, with accumulation of intestinal stem cell (ISC)‐like cells and mis‐differentiated progeny. HS‐deficient ECs are prone to cell death/stress and induced cytokine and epidermal growth factor (EGF) expression, which, in turn, promote ISC proliferation and differentiation. Interestingly, HS depletion in ECs results in the inactivation of decapentaplegic (Dpp) signaling. Moreover, ectopic Dpp signaling completely rescued the defects caused by HS depletion. Together, our data demonstrate that HS is required for Dpp signal activation in ECs, thereby protecting ECs from ablation to maintain midgut homeostasis. Our data shed light into the regulatory mechanisms of how differentiated cells contribute to tissue homeostasis maintenance.     

‘培矮64S’与其eui突变体‘长选3S’穗颈节间蛋白质组差异分析

为从蛋白质表达水平了解长穗颈温敏核不育水稻穗颈节间伸长机理,该研究以长穗颈(EUI)温敏核不育水稻‘长选3S’为材料,温敏核不育水稻‘培矮64S’为对照,采用固相pH梯度双向凝胶电泳和质谱分析方法,对2个水稻材料抽穗前2 d的穗颈节间蛋白质进行分离,并进行差异蛋白质组学的比较研究。结果表明:(1)获得了分辨率和重复性较好的双向凝胶电泳图谱。(2)对40个差异蛋白质点进行MALDI-TOF-TOF-MS肽质谱指纹图谱分析,成功鉴定其中27个差异蛋白质点;与‘培矮64S’相比,‘长选3S’中有17个上调表达和10个下调表达的蛋白质。(3)差异蛋白质按照其功能可分为6类,其中主要是与细胞代谢相关蛋白,其次是与细胞壁重建相关蛋白;并且这些差异蛋白质可能与‘长选3S’抽穗期穗颈节间剧烈伸长生长有关,尤其是细胞壁重建相关蛋白与细胞的伸长密切相关。(4)实时荧光定量PCR对随机挑选的蛋白点2、7、8、24、35和36所对应的基因在两个材料最上节间的表达结果显示,‘长选3S’的2(Os10g08550)、7(Os12g42876)、8(Os01g55830)基因的表达量较‘培矮64S’明显下调,而24(Os06g48760)、35(Os05g25850)、36(Os07g42300)基因的表达量较‘培矮64S’显著上调,表明q-PCR的结果与蛋白凝胶图分析结果一致。研究认为,水稻eui基因可能是通过调节抽穗期穗颈节间这些蛋白质的表达,从而促进穗颈节间细胞分裂,尤其是细胞的伸长生长。     

甲状腺素对动脉瘤性蛛网膜下腔出血大鼠脑缺氧诱导因子-1α表达的影响及其机制*

目的:探讨甲状腺素(T4)对动脉瘤性蛛网膜下腔出血后大鼠脑缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)表达的调节及其机制。方法:72只雄性成年SD大鼠随机分为以下4组:蛛网膜下腔出血模型组(SAH)(n=18)、蛛网膜下腔出血+甲状腺素组(SAH+T4)(n=18)、蛛网膜下腔出血+溶剂组(SAH+溶剂组)(n=18)、假手术组(n=18)。颈内动脉穿刺法建立蛛网膜下腔出血的模型,术后行颅脑CT平扫,建模后立即开始给药,按3 μg/100 g腹腔注射,每隔24 h一次,连续3 d,SAH+T4组予甲状腺素干预,SAH+溶剂组予等体积溶剂干预,均在建模后72 h处死;各组6只大鼠经多聚甲醛灌注处死后石蜡包埋切片行免疫组化染色检测HIF-1α及p-Akt蛋白、6只用TUNEL法检测凋亡,6只用干湿重法做脑水肿含量检测。结果:建模成功后SAH组及SAH+T4组、SAH+溶剂组大鼠的脑组织肿胀明显,蛛网膜下腔可见暗红色血凝块。SAH组神经行为学评分、脑含水量、凋亡率、HIF-1α蛋白、p-Akt蛋白均较假手术组明显增高(P＜0.05);SAH+T4组神经行为学评分、HIF-1α蛋白、p-Akt蛋白均较SAH组明显增高,其脑含水量、凋亡均较SAH组明显减少(P＜0.05)。结论:使用T4替代治疗可以上调动脉瘤性蛛网膜下腔出血后大鼠脑HIF-1α蛋白表达水平,可能是通过激活三磷酸肌醇激酶／蛋白激酶B(PI3K/Akt)信号通路,使凋亡率减小,最终大鼠行为学得以改善,对大鼠脑产生保护作用。     

miRNA-95靶向FOXD1基因对结直肠癌LoVo细胞放射敏感性的影响及其机制*

目的: 探讨miRNA-95靶向FOXD1基因对结直肠癌loVo细胞放射敏感性的影响及其机制。方法: 结直肠癌LoVo细胞购自武汉普诺赛生命科技有限公司,将LoVo细胞分为三组接种于6孔板中,每组3个复孔,实验重复3次,C组(对照组正常LoVo细胞),M组(miRNA-95-mimics转染LoVo细胞),I组(miRNA-95-inhibitions转染LoVo细胞),利用直线加速器6 MV/8 Gy的X射线垂直照射细胞,剂量率3 Gy/min,持续照射12 h后收集细胞。采用RT-PCR法检测LoVo细胞中FOXD1的表达情况,流式细胞术检测LoVo细胞凋亡情况,Western blot检测细胞中FOXD1蛋白的水平,细胞克隆测定细胞存活率,裸鼠成瘤实验取转染未经X射线照射的C组、M组、I组LoVo细胞细胞悬液,各取0.2 ml分别接种于C组、M组、I组BALB/C-nu雄性裸鼠左下肢足部皮上1次,每组10只,注射2周后,各组选取5只裸鼠进行X射线照射,每天4 Gy 照射一次,连续照射15 d,其余小鼠不照射,处死裸鼠并取出肿瘤进行称重。结果: 与C组比对,M组FOXD1水平明显升高,I组FOXD1水平明显低于M组、C组(P＜0.05);在同样8 Gy 照射后,与I组比对,C组和M组loVo细胞凋亡率显著下降(P＜0.05);在8 Gy照射后,与I组比对,M组和C组loVo细胞单克隆存活率有上升趋势(P＜0.05)。无照射条件下,与M组相比,C组和I组肿瘤体积减少(P均＜0.05),与C组比较,I组肿瘤体积减少(P＜0.05)。X射线照射15 d后,与无照射组各组裸鼠相比肿瘤体积显著减小(P均＜0.05),与M组相比,C组和I组肿瘤体积减少(P＜0.05)。结论: miRNA-95低表达可提高LoVo细胞的放射敏感性,促进细胞凋亡,其作用机制可能抑制FOXD1蛋白的活性有关。     

沙漠腹地天然绿洲胡杨和柽柳叶片δ13C值对不同地下水埋深的响应

干旱区植物的水分利用效率对植物的分布及水分利用状况具有重要意义。基于不同地下水埋深条件下沙漠腹地绿洲优势种胡杨和柽柳叶片δ¹³C值,分析了胡杨和柽柳的水分利用效率对不同地下水埋深的响应。结果表明: 随着地下水埋深由2.1 m增加到4.3 m,柽柳叶片的δ¹³C值先略有增加后处于较为稳定状态,柽柳采取较为稳定的水分利用效率适应干旱环境;胡杨叶片的δ¹³C值呈现先略有减小后增加的趋势,胡杨通过提高水分利用效率的策略适应干旱胁迫。同一地下水埋深条件下柽柳叶片的δ¹³C值高于胡杨叶片,表明柽柳的水分利用效率高于胡杨。     

县域生态效率驱动机制对比——以宁南山区3县为例

以宁南山区3县(同心县、西吉县和隆德县)为研究区,运用扩展火用分析方法对比研究2008—2017年3县的生态效率驱动机制,探讨造成生态退化差异性的成因。结果表明: 研究期间,宁南山区3县整体生态效率差异显著,同心县生态效率偏低,年际变化幅度较大;西吉县生态效率较稳定;隆德县整体生态效率较高,位居三县首位。3县扩展火用规模整体差异较小,经济部门之间的火用比例不协调,均以农业部门、居民部门为主导,呈现显著的资本拉动型与劳动密集型特征,显现出欠发达地区生态退化的驱动力主要来源于农业生产与居民生活。3县系统内部的火用转化率与外界的能量交换率极低,形成了高输入、低储存、低开放和低转化的简单网络流通路径,削弱了社会经济子系统的内生发展能力,由此造成对本身就脆弱的生态系统的胁迫。     

格网尺度下青海玛多县土地利用及生态系统服务价值空间自相关分析

开展黄河源区土地利用和生态系统服务价值空间量化评估,对于保障黄河流域生态安全具有重要意义。以黄河源区玛多县为例,基于3 km×3 km网格单元,应用空间自相关方法构建生态系统服务价值评价模型,定量评价了2015年玛多县土地利用/覆被空间自相关格局特征,可视化表达了玛多县生态系统服务价值空间信息。结果表明: 在3 km×3 km格网尺度下,不同覆盖度草地覆盖范围广阔;水域网格占总网格数的42.9%,在玛多县西北部分布密集;建设用地呈东北-西南走向的“线条式”分布;未利用土地体现为西南多、东北少的分布格局。在空间上,玛多县土地利用类型网格之间相互影响,表现为正相关性和聚集分布。水域的全局Moran I和局部Moran I值均最大,空间聚集性最强,局部连片度较高。建设用地的全局Moran I和局部Moran I值分别为0.293和0.127,空间自相关性最弱,在小范围内呈聚集特点。2015年,玛多县生态系统服务价值(ESV)为938.87亿元,网格的ESV平均值为3.20×10⁷元,最大值为19.96×10⁷元,水域分布网格是ESV的高值区。玛多县ESV分布格局整体上呈显著的空间正向自相关,ESV在网格之间为聚集分布。不同土地利用类型ESV网格总体呈高高、低低聚集,在局部零星为高低、低高聚集。可采取的国土空间规划与用途管制策略包括:水域、未利用土地采用强调生态溢出价值的“集中连片式”保护模式,高、中、低覆盖度草地采取主次分明、划区管理的“组团式”生态治理模式,建设用地在“廊道式”分布格局中采取小范围集约化开发利用模式。     

葛根芩连汤在模拟胃肠液中对微生物生长的影响

目的探究葛根芩连汤在模拟胃肠液中对微生物生长的影响。方法在模拟胃肠液中分别加入消化液10%量的金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、沙门菌、产气杆菌、黑曲霉、米曲霉、青霉和汉逊德巴利酵母,然后加入生药浓度为1 g/mL的葛根芩连汤水煎液,37℃恒温培养。分别在0、1、2和4 h吸取1 mL培养液做稀释平板计数。结果体外模拟肠液中,葛根芩连汤对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、沙门菌、产气杆菌、黑曲霉、米曲霉和青霉有较强的抑制作用,而对汉逊德巴利酵母的生长则为先促进后抑制,并且在2 h时对黑曲霉、米曲霉、青霉和汉逊德巴利酵母的抑制效果最显著;在模拟胃液中,葛根芩连汤对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、沙门菌、黑曲霉、青霉和汉逊德巴利酵母均有一定的抑制作用,而对产气杆菌无明显影响。结论葛根芩连汤在模拟胃肠液中对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、沙门菌、黑曲霉、米曲霉、青霉和汉逊德巴利酵母等均具有一定的抑制作用,在模拟肠液中对产气杆菌抑制作用明显,而在模拟胃液中对其抑制效果不明显。