以“环境微生物学”为载体的环境生态工程专业本科生科创能力培养

环境生态工程是一个设立较晚的新专业,其基本的教学体系和专业课程设计还有待摸索和完善。"环境微生物学"作为环境生态工程专业普遍设置的专业必修课,其授课内容和形式如何适应专业整体的培养需求是一个值得探讨的问题。我们结合所在学校、学院的特点和优势,提出将融入海洋特色和生态学思想的"环境微生物学"作为载体,结合课上理论教学、学生课堂报告、课下专题培训和实验技能培养等形式,培养环境生态工程专业本科生的科创能力。这可为同专业开设"环境微生物学"课程的教师提供教学参考,也可以为其他院校环境生态工程专业本科生科创能力的培养提供借鉴。     

深渊沉积物中盐单胞菌(Halomonas sp.)NyZ771菌株的分离培养及其降解芳香酸的研究

【背景】海洋是地球上最大的碳库,也是地球生物最大的栖息地。在这个庞大的生态系统中拥有多种多样的微生物,它们在全球碳循环中扮演了重要的角色。海斗深渊(海平面6 000 m以下的海域)由于高静水压和表层沉积汇集了大量有机质,形成了包含丰富生物资源的特殊生境。【目的】从马里亚纳海沟海斗深渊沉积物样品中分离培养能够以芳香酸为唯一碳源和能源生长的微生物,并研究其降解特性。【方法】通过模拟原位高压环境富集培养和常压条件下芳香酸选择性分离培养获得深渊来源的纯培养细菌,并根据形态学观察和16S rRNA基因序列系统发育分析进行种属鉴定,利用不同芳香酸进行培养和生物转化,通过HPLC和LC/MS鉴定芳香酸代谢中间产物。【结果】从马里亚纳海沟6 300 m沉积物样本中分离获得了一株盐单胞菌(Halomonas sp.)NyZ771。该菌株能够利用苯甲酸和4-羟基苯甲酸作为唯一碳源生长。其代谢4-羟基苯甲酸的中间产物鉴定为原儿茶酸。【结论】从深渊沉积物样本分离得到一株能降解苯甲酸和4-羟基苯甲酸的盐单胞菌NyZ771,丰富了深渊来源的微生物资源,为今后研究深渊中微生物的芳香酸降解及海洋微生物驱动的碳循环提供了一定的理论基础。     

RNAi介导的GdHsp60和GdHsp70基因沉默对沙葱萤叶甲幼虫抗寒性的影响

【目的】本研究旨在比较不同RNAi方法对沙葱萤叶甲Galeruca daurica幼虫热激蛋白基因(GdHsp60和GdHsp70)的沉默效率,以选择一种可高效降低靶基因表达水平的研究方法,明确这两个热激蛋白在沙葱萤叶甲幼虫抗寒性中的作用。【方法】分别通过饲喂法和显微注射法进行RNAi沉默沙葱萤叶甲1和2龄幼虫的GdHsp60和GdHsp70,采用qPCR检测GdHsp60和GdHsp70的沉默效率;通过显微注射法分别 对GdHsp60和GdHsp70进行RNAi后24 h,用热电偶法测定沙葱萤叶甲2龄幼虫过冷却点和结冰点,生物测定沙葱萤叶甲2龄幼虫暴露于不同低温条件下(-6~-14℃) 2 h的半致死温度(Ltemp₅₀)以及在-5℃低温条件下处理不同时间后的半致死时间(Ltime₅₀)。【结果】用饲喂法和显微注射法进行RNAi均可以降低GdHsp60和GdHsp70的表达水平,但显微注射法的沉默效率更高。与对照组(显微注射dsGFP)相比,沙葱萤叶甲2龄幼虫分别显微注射dsGdHsp60和dsGdHsp70 24 h后,GdHsp60和GdHsp70的表达水平均降至最低,分别降低了84.15%和92.38%。在沙葱萤叶甲2龄幼虫中,显微注射dsGdHsp60 24 h后其过冷却点、结冰点、Ltemp₅₀及Ltime₅₀值分别-10.56±0.42℃,-7.66±0.56℃,-8.33℃和49.25 h,显微注射dsGdHsp70 24 h后其过冷却点、结冰点、Ltemp₅₀及Ltime₅₀值分别为-9.08±0.23℃,-6.09±0.28℃, -8.20℃和52.21 h,而对照组的分别为-14.71±0.11℃,-13.94±0.09℃,-10.63℃和87.13 h。与对 照组(显微注射dsGFP)相比,在沙葱萤叶甲2龄幼虫分别显微注射dsGdHsp60和dsGdHsp70 24 h后过冷却点 、结冰点和Ltemp₅₀显著上升,而Ltime50值显著缩短。【结论】显微注射法可作为沙葱萤叶甲Hsp相关基 因RNAi的主要干扰方法;沉默GdHsp60和GdHsp70基因均会显著降低了沙葱萤叶甲幼虫的抗寒能力。     

Host plant adaptability and proteomic differences of diverse Rhopalosiphum maidis (Fitch) lineages

Corn leaf aphid Rhopalosiphum maidis (Fitch) can feed on various cereal crops and transmit viruses that may cause serious economic losses. To test the impact of both host plant species and age on R. maidis, as well as the proteomic difference of diverse populations, we first investigated the survival and reproduction of six R. maidis populations (i.e., LF, HF, GZ, DY, BJ, and MS) via a direct observation method in the laboratory on 10 and 50 cm high maize seedlings, and 10 cm high barley seedlings. Then a proteomic approach was implemented to identify the differentially expressed proteins from both aphids and endosymbionts of BJ and MS populations. Results indicated that the BJ population performed significantly better than the others on both barley and 50 cm high maize seedlings, while no population could survive on 10 cm high maize seedlings. The proteomic results demonstrated that the expression levels of myosin heavy chain (muscle isoform X12) (spot 781) and peroxidase (spot 1383) were upregulated, while ATP-dependent protease Hsp 100 (spot 2137) from Hamiltonella defensa and protein SYMBAF (spot 2703) from Serratia symbiotica were downregulated in the BJ population when compared to expression levels of the MS population. We hypothesize that the fatalness observed on 10 cm high maize seedlings may be caused by secondary metabolites that are synthesized by the seedlings and the MS population of R. maidis should be more stress-resistant than the BJ population. Our results also provide insights for understanding the interaction between host plants and aphids.     

Correction to: Novel biphenyl diester derivative AB-38b inhibits NLRP3 inflammasome through Nrf2 activation in diabetic nephropathy

Cell Biology and Toxicology -     

重组细菌多药外排泵AcrAB-TolC的转运功能和动态组装

【背景】多药外排泵多以膜蛋白复合体形式存在,是导致细菌耐药性的重要原因。外排泵的转运功能和组装过程对于细菌耐药性和药物研发具有重要意义。【目的】以多药外排泵耐药结节细胞分化家族(resistance-nodulation-division family, RND)的重要成员AcrAB-TolC复合体为对象,研究其转运活性和体外组装特性。【方法】基于大肠杆菌AcrAB-TolC复合体基因序列,分别构建含有acrA、acrB、tolC基因的重组质粒,表达和纯化复合体各亚基,利用荧光光谱、等温滴定量热法(isothermal titration calorimetry,ITC)等技术分析复合体及亚基的转运功能、亚基与底物的相互作用,以及亚基间的相互作用和动态装配。【结果】实现了AcrAB-TolC复合体各组分的表达和纯化(纯度>98%),证实表达有各组分的活细胞提高了对于溴化乙锭(ethidium bromide,EB)的转运活性,并发现群体感应效应信号分子N-hexanoyl-L-homoserine lactone (C6-HSL)能够抑制AcrB、TolC对于EB的转运活性。ITC结果进一步证实了C6-HSL与AcrB、TolC的相互作用。ITC结果还显示AcrA分别与AcrB、TolC之间存在明显的相互作用,而AcrB与TolC之间无明显的相互作用。在体外装配实验中观测到AcrAB-TolC亚基的单分子荧光强度随时间增加,证实了复合体亚基在膜上的动态组装过程。【结论】实现了AcrAB-TolC外排泵及亚基的表达和纯化,证实了AcrAB-TolC对底物的转运活性及与底物的相互作用,观察到AcrAB-TolC的动态组装过程。以上结果为研究多药外排泵导致的细菌耐药性及抗菌策略具有重要意义。     

The branch-thorn occurrence of Lycium ruthenicum is associated with leaf DNA hypermethylation in response to soil water content

Molecular Biology Reports - Lycium ruthenicum is an eco-economic shrub which can exist in two forms, thorny and thornless under varying soil moisture conditions. The aim of this study was to...     

De novo transcriptome analyses reveal multiple metabolic pathways for L-ascorbic acid biosynthesis under drought stress in Pugionium cornutum (L.) Gaertn

Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology - Pugionium cornutum (L.) Gaertn., a member of the Brassicaceae family, is a plant that has been used as traditional Chinese medicine and is consumed...     

湿热河谷芭蕉群落优势物种空间分布格局与竞争对称性研究

竞争关系的对称性是塑造植物物种空间分布格局和影响物种共存重要机制之一,对其开展研究不仅对于揭示植物群落构建机制具有重要意义,也有助于解析群落演替的驱动力。在贵州赤水湿热河谷内的芭蕉群落中建设固定样地,对1989棵植物个体进行空间定位和物种识别并记录胸径等个体属性。采用对数相关函数和标记变异系数分析（marked variogram）等空间统计方法检测优势种的空间分布格局和竞争对称性,结果如下：（1）芭蕉（Musa sp.）,粗糠柴（M.philippensis）,粗叶木（L.chinensis）,川钓樟（L.pulcherrima）,红果黄肉楠（A.cupularis）等5种优势种均表现为小尺度下的种内聚集分布,其中芭蕉主要采用克隆繁殖,其重要值达33.6%,且种内聚集度最大。（2）芭蕉种群在5 m尺度下呈现出显著的种内对称性竞争,这一竞争过程减少了种群自疏作用并推动种内聚集分布格局的形成,增加了该种群在森林中的生存力。（3）芭蕉与其余4种优势种之间的不对称竞争过程导致了种间负关联。结果表明,不同优势种在种间竞争对称性上的差异说明了植物种群繁殖和扩散方式是群落构建的重要影响因素之一,相比于有性繁殖过程,采用无性克隆繁殖的植物个体可通过种内对称竞争机制来减少自疏以增加种群生存力,并通过与相邻异种个体的不对称竞争过程来提升种群获取有限资源的能力,进而成为演替中的优势个体。研究结果可为今后制定植物物种多样性保护政策提供科学参考。     

不同治沙措施对荒漠绿洲过渡带植物群落与土壤因子的影响

沙漠化是河西走廊荒漠绿洲过渡带土地退化的主要原因,科学合理的治沙措施能够有效控制风沙侵害,有助于植被-土壤系统的重建与恢复。多年来,治沙措施的研究主要集中在不同时间梯度下某种给定措施对植物群落及土壤的影响方面,对于同一时间段内不同类型措施产生的生态惠益尚缺乏足够认识。鉴于此,以流动沙地丘间地为对照,选取围栏封育+麦草沙障(Ge+Ws)、麦草沙障+人工梭梭(Ws+H)和尼龙沙障+人工梭梭(Nn+H)3种不同的治沙措施区为研究对象,通过群落学调查与土壤因子测定,研究了不同治沙措施影响下植物群落数量特征和土壤因子的变化规律与相互关系,并对各措施的生态效益进行了评价。结果表明：(1)植被方面,3种治沙措施影响下草本层和灌木层群落数量特征均呈增加趋势,其中Ge+Ws草本层恢复效果较佳,Ws+H和Nn+H灌木层恢复程度更明显;土壤方面,伴随植物群落的恢复,3种治沙措施均能大幅改善土壤全碳、全氮、有机质等主要养分,但同时对土壤水分带来负面效应,Ge+Ws、Ws+H及Nn+H的表层土壤含水量依次减少了37.99%、 31.37%和35.94%。(2)结构方程模型显示,治沙措施通过直接影响灌木和草本群落...