Heterotrophic carbon metabolism and energy acquisition in Candidatus Thioglobus singularis strain PS1, a member of the SUP05 clade of marine Gammaproteobacteria

A hallmark of the SUP05 clade of marine Gammaproteobacteria is the ability to use energy obtained from reduced inorganic sulfur to fuel autotrophic fixation of carbon using RuBisCo. However, some SUP05 also have the genetic potential for heterotrophic growth, raising questions about the roles of SUP05 in the marine carbon cycle. We used genomic reconstructions, physiological growth experiments and proteomics to characterize central carbon and energy metabolism in Candidatus Thioglobus singularis strain PS1, a representative from the SUP05 clade that has the genetic potential for autotrophy and heterotrophy. Here, we show that the addition of individual organic compounds and 0.2 μm filtered diatom lysate significantly enhanced the growth of this bacterium. This positive growth response to organic substrates, combined with expression of a complete TCA cycle, heterotrophic pathways for carbon assimilation, and methylotrophic pathways for energy conversion demonstrate strain PS1's capacity for heterotrophic growth. Further, our inability to verify the expression of RuBisCO suggests that carbon fixation was not critical for growth. These results highlight the metabolic diversity of the SUP05 clade that harbours both primary producers and consumers of organic carbon in the oceans and expand our understanding of specific pathways of organic matter oxidation by the heterotrophic SUP05.     

黄土丘陵区刺槐群落林下物种分布对环境因子的响应

以吴起、安塞、米脂、宜川等地刺槐群落为对象,结合种群生态位宽度及土壤、海拔等环境因子探究刺槐林下物种分布特征及其影响因素,分析该地区刺槐林下物种分布对环境因子的响应机制,为黄土丘陵区刺槐林的管理提供科学依据.结果表明:在黄土丘陵区不同生长年限刺槐林中,分布较为广泛的物种有狗尾草、阿尔泰狗娃花、猪毛蒿、硬质早熟禾、茭蒿、苦荬菜、角蒿等.随刺槐生长年限的增加(10年至50年),林下物种优势种的分布更替依次为:茵陈蒿→硬质早熟禾→猪毛蒿→其他(茜草、悬钩子蔷薇等)→茭蒿→狗尾草.对刺槐林下物种分布影响较大的因子依次为土壤全磷含量(25.6%)>海拔(20.3%)>土壤全氮(19.3%).土壤有机碳含量、土壤全氮含量、土壤全磷含量、土壤含水量与刺槐林下物种的分布数量呈正相关,相关程度因种群不同而有所差异.坡向对刺槐林下物种的分布无明显影响.综上所述,地形与土壤因子在刺槐林下物种的分布中均占有重要地位,坡度越大,海拔越高,刺槐林下物种的分布种类越少.其次,土壤全磷含量和海拔是影响刺槐林下物种分布的重要环境因子.刺槐林下物种的分布是土壤养分状况的反映,对刺槐林的管理具有一定的指示作用.     

沙地樟子松带状混交林土壤碳氮磷化学计量特征

探究不同沙地樟子松混交林土壤碳氮磷化学计量变化规律,为其混交经营提供科学依据.以沙地樟子松纯林为对照,在沙地樟子松×榆树及沙地樟子松×怀槐带状混交林中,沿沙地樟子松和伴生树种两个方向在距离混交中心0、1、2、3和4 m处的不同土层采集土样,分析土壤有机C、全N、全P、速效N、速效P含量及其计量比的特征.结果表明: 沙地樟子松混交林土壤有机C、全N和速效N含量高于纯林, 沙地樟子松与榆树混交主要增加了深层土壤有机C和全N含量,以及C/N和C/P, 沙地樟子松与怀槐混交提高了土壤N含量, 降低了P含量.随着远离混交林中心,沙地樟子松×榆树混交林中沙地樟子松林带的土壤C/N先升高后降低,全P和速效P含量下降,N/P增加;榆树林带土壤C/N下降,速效P含量先升高后降低.沙地樟子松×怀槐混交林土壤全N含量在沙地樟子松林带先降低后升高,在怀槐林带先升高后降低.沙地樟子松混交林提高了土壤C、N储量,沙地樟子松应与榆树行间混交,与怀槐间隔2行混交.     

细胞间线粒体转运的研究进展

线粒体是真核生物能量代谢的重要细胞器,是细胞进行氧化磷酸化生成ATP的主要场所.他参与完成细胞能量代谢、维持离子浓度梯度、传递细胞凋亡信号等生理功能.阿尔茨海默病、帕金森病、心肌梗塞等疾病与线粒体功能异常相关.近年来发现,由创伤或炎症造成脑、心脏、肺缺氧时在细胞间会发生线粒体转移.线粒体转移,作为一种进化上保守的现象可能与神经降解、心血管疾病等相关.     

西藏虎头兰高效植株再生体系的研究

为建立西藏虎头兰(Cymbidium tracyanum)的高效快速繁殖体系,该研究以野生西藏虎头兰种子为外植体,通过分析不同基本培养基和植物激素配比对原球茎诱导、增殖和分化的影响,以及光照时间和培养温度对试管苗生长的影响,筛选出适宜西藏虎头兰植株高效再生的条件。结果表明:适宜西藏虎头兰生长的基本培养基为1/2 MS;种子萌发和原球茎诱导的最适培养基为1/2 MS+1.0 mg·L~(-1)6-BA+0. 5 mg·L~(-1)NAA,培养50 d后,有95.00%的种子发育成原球茎;原球茎增殖的最适培养基为1/2 MS+2.0 mg·L~(-1)NAA,培养30 d,增殖倍数为4.25;原球茎的最适分化培养基为1/2 MS+2.0 mg·L~(-1)NAA+60 g·L~(-1)土豆泥+0.5g·L~(-1)活性炭,培养10 d,不定芽发生率为98.33%,培养40 d,幼苗生根率为94.67%;试管苗在温度20℃、光照时间12 h·d~(-1)、光照强度2 000 lx的条件下培养,苗长势好,叶片生理性焦尖发生率仅为3.33%;以腐殖土作为栽培基质,试管苗的移栽成活率为97.78%。该研究结果为保护西藏虎头兰野生资源和工厂化育苗提供了科学依据和技术支持。     

稳定性氮肥配合秸秆还田对水稻产量及N2O和CH4排放的影响

以中国科学院辽宁沈阳农田生态系统国家野外科学观测研究站连续两年的试验平台为依托,以潮棕壤为供试土壤,开展了稳定性氮肥配合秸秆还田对水稻产量及N₂O和CH₄排放的影响研究,设置对照(CK)、尿素(U)、尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(U+I)、秸秆还田(S)、秸秆还田+尿素(S+U)、秸秆还田+尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(S+U+I)6个处理.结果表明: 与CK相比,尿素显著提高了水稻产量、N₂O和CH₄累积排放及全球增温潜势.硝化抑制剂和脲酶抑制剂与尿素配施可显著减缓N₂O的累积排放.秸秆还田显著增加了N₂O和CH₄累积排放、全球增温潜势和温室气体排放强度.S+U+I处理水稻产量最高,但温室气体排放强度也显著高于其他处理;U+I处理产量略低于S+U+I,但温室气体排放强度最小.秸秆单独还田处理作物产量与对照相比无显著差异.在东北潮棕壤发育的水田中,S+U+I和U+I是相对较优的施肥模式.     

红花水提取液对小鼠系统性硬皮病的防治作用及其机制*

目的:研究红花水提取液对系统性硬皮病(SSc)模型小鼠的防治作用及相关机制研究。方法:60只 BALB /C小鼠随机分为对照组、模型组、强的松组、红花低、中、高剂量组,每组10只。对照组背部注射生理盐水,其余5组均背部皮下注射100 μl浓度为 200 μg /ml的注射用盐酸博来霉素,每天1次,连续注射28 d,制备SSc模型;造模同时对照组和模型组给予生理盐水10 ml/kg灌胃,强的松组给予强的松溶液4.5 mg/kg (10 ml/kg)灌胃,红花低、中、高剂量组分别给予红花1.5、3、6 g/kg (10 ml/kg)灌胃,各组均连续灌胃28 d。给药28 d后,取各组小鼠背部注射博来霉素区皮肤组织切片测量真皮厚度,采用水解法检测皮肤组织羟脯氨酸(HYP)含量;采用ELISA法检测皮肤组织结缔组织生长因子(CTGF)、转化生长因子-β(TGF-β)含量及血清白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-17(IL-17)水平。结果:与对照组比较,模型组皮肤真皮厚度,皮肤组织CTGF、TGF-β、HYP含量及血清 IL-6、IL-17 水平明显升高(P＜0.05);与模型组比较,强的松组、红花低、中、高剂量组皮肤真皮厚度,皮肤组织 CTGF、TGF-β、HYP含量及血清 IL-6、IL-17水平明显降低(P＜0.05)。结论:红花水提取液可改善SSc小鼠皮肤状况(或真皮厚度),其作用机制可能与减轻免疫炎症反应有关。     

5-HT和DA对虾蟹打斗行为影响的研究进展

5-羟色胺(5-HT)和多巴胺(DA)是两种神经递质,可与众多不同类型的受体结合发挥多种重要的生理功能.现已证明其广泛分布于多种动物的不同组织中,在动物的打斗行为活动中起着重要的调节作用.目前,在虾蟹中已被报道的5-HT受体主要有5种,分别是5-HT1A、5-HT1B、5HT2A、5HT2B和5-HT7;DA受体主要为DA1A、DA1B、DA2和DA4.5-HT和DA及其受体分布存在明显的种属和组织特异性.5-HT和DA参于了虾蟹打斗行为的调节过程并有不同的调节机理.5-HT可以调节环磷酸腺苷(cAMP)或高血糖激素(CHH)的释放,促进或抑制虾蟹打斗行为;而DA同样能够通过调节cAMP及COMT等物质的释放来调节虾蟹打斗行为.     

峨眉山与黄山藏酋猴肠道菌群组成的比较

峨眉山和黄山都是我国著名的藏酋猴Macaca thibetana生态旅游地,对两地藏酋猴肠道微生物群落结构的比较研究,有助于了解不同生境、不同旅游管理方式对野生灵长类动物的影响。本研究对峨眉山藏酋猴M. t.thibetana肠道微生物16S rRNA基因进行测序,并与黄山藏酋猴M. t. huangshanensis肠道微生物的群落结构进行了比较。结果显示,两地藏酋猴肠道菌群有大量共有的可操作分类单元,而群落组成和多样性方面存在较大差异。峨眉山藏酋猴肠道菌群的优势门类为厚壁菌门Firmicutes(69. 04%±11. 81%)、拟杆菌门Bacteroidetes(21. 59%±10. 05%)和放线菌门Actinobacteria (2. 73%±2. 17%);黄山藏酋猴为厚壁菌门(46. 34%±8. 15%)、拟杆菌门(36. 75%±6. 38%)和变形菌门Proteobacteria(14. 91%±8. 06%)。在属级水平上,峨眉山藏酋猴肠道丰度最高的为颤螺菌属Oscillospira(23. 49%±16. 63%),黄山藏酋猴为普氏菌属Prevotella(36. 35%±9. 15%)。在群落多样性方面,黄山藏酋猴α多样性指数显著低于峨眉山,且两者的菌群结构也产生了显著分化。PICRUSt功能富集分析显示,峨眉山藏酋猴在脂类代谢、外源化学物的降解与代谢等通路显著富集,而黄山藏酋猴在多糖的合成与代谢等通路显著富集。研究还发现峨眉山藏酋猴肠道存在一定丰度的传染性致病菌,这可能与峨眉山的生态旅游有关。