基于EMA-qPCR的茄科青枯菌活体检测技术的建立

【目的】利用特异性核酸染料叠氮溴乙锭(Ethidium monoazide bromide, EMA)与实时荧光定量PCR技术相结合, 建立一种能有效区分青枯菌死活细胞的检测方法。【方法】样品DNA制备前经EMA渗透预处理, 再进行实时荧光定量PCR特异扩增菌体DNA。【结果】终浓度为2.0 mg/L的EMA能有效排除1.0×107 CFU/mL灭活青枯菌细胞DNA的扩增, 对活细胞和不可培养状态(Viable but non-culturable, VBNC)活菌的DNA扩增均没有影响。当每个定量PCR反应体系中的活细胞在5.0×100?5.0×104 CFU范围内时, 扩增Ct值与定量PCR反应体系中活细胞CFU对数值呈良好的负相关性(R2=0.992 5)。比较EMA-qPCR法和平板计数法对经过不同温度短期保存的青枯菌检测结果发现, 待检样品可在24 °C与4 °C冷藏条件下短期保存。【结论】本研究建立的EMA-qPCR方法能有效检测青枯菌VBNC细胞和有效区分死活菌, 避免或减少青枯菌PCR检测的假阳性和假阴性。     

Caveolin-1 identified as a key mediator of acute lung injury using bioinformatics and functional research

Acute lung injury (ALI) is a potentially life-threatening, devastating disease with an extremely high rate of mortality. The underlying mechanism of ALI is currently unclear. In this study, we aimed to confirm the hub genes associated with ALI and explore their functions and molecular mechanisms using bioinformatics methods. Five microarray datasets available in GEO were used to perform Robust Rank Aggregation (RRA) to identify differentially expressed genes (DEGs) and the key genes were identified via the protein-protein interaction (PPI) network. Lipopolysaccharide intraperitoneal injection was administered to establish an ALI model. Overall, 40 robust DEGs, which are mainly involved in the inflammatory response, protein catabolic process, and NF-κB signaling pathway were identified. Among these DEGs, we identified two genes associated with ALI, of which the CAV-1/NF-κB axis was significantly upregulated in ALI, and was identified as one of the most effective targets for ALI prevention. Subsequently, the expression of CAV-1 was knocked down using AAV-shCAV-1 or CAV-1-siRNA to study its effect on the pathogenesis of ALI in vivo and in vitro. The results of this study indicated that CAV-1/NF-κB axis levels were elevated in vivo and in vitro, accompanied by an increase in lung inflammation and autophagy. The knockdown of CAV-1 may improve ALI. Mechanistically, inflammation was reduced mainly by decreasing the expression levels of CD3 and F4/80, and activating autophagy by inhibiting AKT/mTOR and promoting the AMPK signaling pathway. Taken together, this study provides crucial evidence that CAV-1 knockdown inhibits the occurrence of ALI, suggesting that the CAV-1/NF-κB axis may be a promising therapeutic target for ALI treatment.Subject terms: Cell signalling, Respiratory tract diseases     

紫金牛叶杆菌RC6b及其诱变菌株对二苯砷酸的降解特征

【目的】阐明紫金牛叶杆菌Phyllobacterium myrsinacearum RC6b及其诱变菌株对二苯砷酸(Diphenylarsinic acid,DPAA)的降解特征与代谢产物。【方法】以紫金牛叶杆菌RC6b为出发菌株,分别以蔗糖、葡萄糖和乙酸钠为外加碳源,优化共代谢降解条件;采用亚硝基胍(N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine,NTG)对出发菌株进行化学诱变,比较诱变前后菌株对DPAA降解能力的变化,鉴定诱变菌株对DPAA的降解代谢产物。【结果】以DPAA为唯一碳源时,培养28 d后RC6b菌株对DPAA的降解率低于2%;分别添加蔗糖、葡萄糖和乙酸钠为外加碳源培养28 d后,DPAA的降解率显著提高,分别达到14.08%、15.21%和15.05%;采用250μg/m L的NTG诱变后获得3株诱变菌,在以DPAA为唯一碳源培养28 d后,3株诱变菌对DPAA的降解率与出发菌株相比均显著提高,其中N-RC6b2对DPAA的降解率最高,达36.71%;代谢产物鉴定结果表明,诱变菌株N-RC6b2对DPAA的代谢产物中有单羟基化DPAA的生成。【结论】RC6b出发菌株难以直接利用DPAA为唯一碳源生长,外加蔗糖、葡萄糖和乙酸钠等共代谢碳源可显著提高菌株RC6b对DPAA的降解率;NTG化学诱变可进一步提高RC6b菌株对DPAA的降解效果,代谢产物为单羟基化DPAA。     

基于两个不同资源轴上苔藓植物生态位分析

分别以群丛类型和生长基质类型(包括树生、石生、土生)作为资源轴,对小秦岭56个样方中苔藓植物的生态位特征进行分析和对比。结果表明:(1)两种资源轴上苔藓物种的生态位特征存在一定差异,不同资源轴上,苔藓物种生态位宽度排序发生一定改变。两种资源轴上,青藓属(Brachythecium)均具有较大的生态位宽度,而酸土藓属(Oxystegus)和叶苔属(Jungermania)在不同资源轴上生态位宽度差异较大。(2)对比两种资源轴上的生态位重叠值,生长基质类型明显高于群丛类型;在不同资源轴上,个别物种生态位重叠值排序还会发生明显改变。树平藓属(Homaliodendron)与金灰藓属(Pylaisiella)在两种资源轴上表现出完全相反结果。(3)与维管植物相似,生态位宽度较大的苔藓物种生态位重叠值高,生态位宽度小的苔藓物种也会有较大生态位重叠。     

13C脉冲标记法：不同生育期水稻光合碳在植物-土壤系统中的分配

定量生育期内植物光合碳在植物组织-土壤的分配规律,对于理解全球碳循环有着重要意义。采用~(13)C-CO_2脉冲标记结合室内培养,通过元素分析仪-稳定同位素联用(Flash HT-IRMS)分析植物各部分及土壤δ~(13)C值,比较了不同生育期下水稻光合碳在不同组织间的分配规律,并量化了水稻光合碳向土壤碳库的转移。结果表明:(1)水稻地上部和根系干物质量随水稻生育期的增加而呈现递增趋势,不同的生育期表现为:分蘖期拔节期抽穗期扬花期成熟期。而整个生育期的根冠比为0.2—0.4,分蘖期的根冠比最高,随着水稻生育期的增加而递减,到抽穗期以后根冠比稳定在0.2左右。(2)脉冲标记6h后,水稻地上部和地下部(根系)的δ~(13)C值在-25.52‰—-28.33‰,不同器官的δ~(13)C值存在明显分馏效应,且趋势基本一致,即茎杆(籽粒)叶片(根系);这种由于水稻生育期特性导致的各器官碳同位素分馏的现象,可用于指示不同生育期下水稻光合碳的分配和去向。(3)不同生育期~(13)C-光合碳在植物-土壤系统的分配规律不同,生长前期光合碳向根系及土壤中分配的比例高,具有较强的碳汇能力,而随生育期光合碳在根系及土壤中的分配比例呈下降趋势,但积累量不断增加。(4)不同生育期~(13)C光合碳在水稻-土壤系统中的分配比例差异明显。水稻分蘖期有近30%光合碳用于根系建成并部分通过根系分泌物进入土壤有机碳库(10%),而到成熟期则向籽粒中分配较多,而且光合碳在土壤中的分配比例也随生育期呈下降趋势。研究结果对稻田土壤有机碳循环过程和调控机制的揭示具有重要的理论意义。     

一株耐硒壶瓶碎米荠内生菌分离、鉴定及其体外硒代谢研究

【背景】壶瓶碎米荠对硒具有超积累能力,并主要以硒代胱氨酸的形式存在,与已有的硒超积累植物显著不同,其硒超积累机制不明。【目的】从硒超积累植物壶瓶碎米荠(Cardamine hupingshanensis)体内分离耐硒内生菌,并对其进行鉴定和体外硒代谢特征研究,为壶瓶碎米荠超积累硒的机制研究提供参考。【方法】从壶瓶碎米荠新鲜叶片中分离纯化耐硒内生菌株,对其进行生理生化特征及16S rRNA基因序列分析鉴定,并对其进行亚硒酸钠培养代谢。【结果】获得一株耐硒内生菌CSN-1,被鉴定为甲基营养型芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus),培养液中硒含量低(Se 1.5 mg/L)时其吸光度值较对照组高,硒含量高(Se 10 mg/L)时其吸光度值较对照组低;代谢后的上清液中硒主要以Se~(4+)存在,而菌体中硒主要是硒代胱氨酸(SeCys_2)。【结论】硒超积累植物壶瓶碎米荠叶片体内存在甲基营养型芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)CSN-1,具有将亚硒酸钠转化为硒代胱氨酸的能力,低浓度的硒对该内生菌的生长具有一定的促进作用,而高浓度的硒则会抑制该内生菌的生长。     

海洋可持续发展目标与海洋和滨海生态系统管理

海洋和海岸带可以为人类提供多种生态系统服务,保护与持续利用海洋资源以促进海洋和海岸带可持续发展已被正式纳入联合国可持续发展目标。实施海洋可持续发展目标面临几大挑战,包括如何减小陆基人类活动的影响、加强海岸带的综合管理、提高海洋资源效率、适应气候变化和提高沿海居民的人类福祉等。为应对这些挑战,需要将海洋和海岸带融合为一个大型生态系统,利用基于生态系统的管理方法,综合考虑各个部门和多种胁迫因素的累积影响,通过建立综合的海洋观测体系,合理划分海洋功能区,按照海洋环境承载力限制陆基人类活动,合理配置并有效利用海洋资源,提升海洋和海岸带生态系统的整体服务功能,从而进一步推进实施海洋可持续发展目标。     

短期增温对中亚热带杉木人工幼林土壤氮磷耦合作用的影响

全球变暖引起陆地生态系统和整个生物圈一系列生态问题,未来全球平均气温的持续增加将使这些问题进一步加剧。目前增温、氮沉降和森林更新方式对中亚热带土壤氮磷等养分的影响已有部分研究,但增温对亚热带森林的氮磷耦合作用的影响仍然未知。以中亚热带杉木(Cunninghamia lanceolate)幼苗为研究对象,设置埋设电缆以加热土壤增温实验(增温幅度(5±0.5)℃),研究短期增温对土壤含水量、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)、土壤氮磷养分,以及氮(N)、磷(P)耦合作用的影响。结果表明:短期增温对全氮、全磷无显著影响;增温第1年显著提高了有效氮、铵态氮(NH_4~+)和有效磷的含量,显著降低了MBN含量。增温第2年,土壤中有效磷、NH_4~+和MBP含量显著下降;短期增温虽然对土壤全N/P,有效N/P的影响不显著,但是增温使铵态氮/硝态亚硝态氮(NH_4~+/(NO_3~-+NO_2~-))显著降低;此外,增温显著降低了MBN/MBP,缓解了微生物对磷的限制。相关性分析表明,耦合作用不仅受N和P之间相互作用的影响,也受土壤温度、水分含量等其他因素的影响。研究表明,短期增温并未对中亚热带杉木人工幼林土壤氮磷耦合作用产生显著影响,但增温后降低了有效氮、有效磷的含量。因此,在未来全球变暖背景下,研究结果为中亚热带森林生态系统的的健康发展和科学管理提供重要的理论依据。     

落羽杉根系有机酸与NSC代谢对三峡消落带水位变化的响应

为探究三峡库区消落带水位变化下落羽杉根系有机酸和非结构性碳水化合物(NSC)的响应特征,以适生木本植物落羽杉为对象,在消落带原位环境中设置对照-SS(海拔175 m,试验期间无水淹)、MS(海拔170 m,中度水淹胁迫)和DS(海拔165 m,深度水淹胁迫)3个处理,分别于海拔170 m和165 m退水时采集样品,测定并分析根系有机酸和NSC的变化。结果表明:(1)库区水淹对落羽杉基径无显著影响,仅有DS组明显抑制了高生长,落羽杉生长能较积极地响应库区水淹。(2)库区水淹对落羽杉侧根和总根有机酸的影响一致,侧根有机酸代谢作用优于主根。与SS组相比,MS组根系有机酸含量增高,DS组根系有机酸含量降低,除部分根系酒石酸、苹果酸、柠檬酸变化达到显著水平外,其余有机酸均无显著变化。(3)库区不同强度水淹对落羽杉根系NSC有不同程度的影响。与SS组相比,MS组可溶性糖无显著变化,淀粉、NSC含量显著增加,但总根NSC在水淹前与水淹后无明显差异;形成鲜明对比的是,DS组显著降低了可溶性糖、NSC含量,对淀粉无显著影响,且水淹后总根NSC显著低于水淹前。(4)相关分析表明,主根、总根草酸、苹果酸、柠檬酸及侧根、总根莽草酸分别与淀粉、NSC间表现出显著相关性(P0.05)。研究结果表明,在三峡库区消落带水淹胁迫下,落羽杉根系有机酸与NSC代谢联系紧密。通过维持一定的根系淀粉含量,保持植株正常的有机酸代谢水平,较好地适应三峡库区消落带生境。     

The small nonstructural protein NP1 of human bocavirus 1 directly interacts with Ku70 and RPA70 and facilitates viral DNA replication

Human bocavirus 1 (HBoV1), a member of the genus Bocaparvovirus of the family Parvoviridae, causes acute respiratory tract infections in young children. Well-differentiated pseudostratified human airway epithelium cultured at an air-liquid interface (HAE-ALI) is an ideal in vitro culture model to study HBoV1 infection. Unique to other parvoviruses, bocaparvoviruses express a small nonstructured protein NP1 of ~25 kDa from an open reading frame (ORF) in the center of the viral genome. NP1 plays an important role in viral DNA replication and pre-mRNA processing. In this study, we performed an affinity purification assay to identify HBoV1 NP1-inteacting proteins. We identified that Ku70 and RPA70 directly interact with the NP1 at a high binding affinity, characterized with an equilibrium dissociation constant (K_D) of 95 nM and 122 nM, respectively. Furthermore, we mapped the key NP1-interacting domains of Ku70 at aa266-439 and of RPA70 at aa181-422. Following a dominant negative strategy, we revealed that the interactions of Ku70 and RPA70 with NP1 play a significant role in HBoV1 DNA replication not only in an in vitro viral DNA replication assay but also in HBoV1-infected HAE-ALI cultures. Collectively, our study revealed a novel mechanism by which HBoV1 NP1 enhances viral DNA replication through its direct interactions with Ku70 and RPA70.