基于生态调控的小麦害虫综合治理研究进展

中国是小麦种植面积最大的国家。近年来,受全球气候变化、农业产业结构调整等因素的影响,小麦虫害问题趋于严重。而目前化学农药是小麦害虫防治的主要手段,过度依赖化学农药带来了环境污染、害虫抗性等一系列问题。针对这些问题,我国科学家在阐明小麦害虫区域性灾变规律和机理的基础上,发展了小麦害虫生态调控技术,并构建了基于农田景观设计的生态调控工程。本文综述了我国小麦害虫治理的新进展,并基于国际上小麦害虫治理的发展趋势,展望了我国小麦害虫治理的未来发展方向。     

昆虫肠道微生物的研究进展和应用前景

昆虫肠道的独特结构和理化性质为多种多样的微生物定殖提供了特殊环境,肠道微生物的群落组成与宿主昆虫的生长发育、代谢繁殖等生命活动密切相关。种类丰富多样、生态位分布广泛的昆虫体内含有大量特化的肠道微生物群落,经过长期协同进化形成的共生关系具有多方面无可替代的优势。这种相对稳定的共生关系对昆虫整个生命周期具有极其重要的作用,肠道微生物不仅为宿主提供重要的营养物质、协助消化食物、提高宿主防御和解毒能力,还影响宿主昆虫的寿命、发育周期以及交配与繁殖能力等。同时,昆虫肠道微生物在农业、生态、医药以及能源环保等多个学科领域也显示出了巨大的应用前景。本文就昆虫肠道微生物群落的多样性、功能和影响肠道微生物生存因素,以及应用前景等方面进行综述,讨论了昆虫肠道微生物的最新研究进展。     

miRNA参与植物胚和胚乳发育调控的研究进展

籽粒性状是构成产量的重要基础,是粮食产量的最终体现,也是育种最复杂的性状之一。籽粒主要由胚和胚乳组成,胚乳是积累和贮藏营养物质的场所,主要为胚的萌发和生长提供营养。胚乳细胞的发育、增殖和充实情况决定了籽粒的重量和品质。籽粒发育是一个非常复杂的生物过程,涉及许多基因的时空表达以及转录水平和转录后水平的调控。微小RNA（microRNAs,miRNAs）是一类内源性的非编码小RNA（21～24 nt）,可通过靶向降解和翻译抑制在转录后水平调控植物基因表达。miRNA及其靶基因组成精密的调控网络参与籽粒的发育。基于此,概述了植物miRNAs的生成及作用机制,综述了miRNAs在植物胚和胚乳发育中的调控功能研究进展,以期为进一步鉴定与玉米籽粒发育相关的miRNAs并解析其调控功能提供更好的研究方向。     

马铃薯甲虫结节性硬化复合物基因LdTSC1和LdTSC2基因的克隆及功能分析

【目的】通过RNAi技术明确马铃薯甲虫TOR上游的关键信号集成节点及类胰岛素信号通道下游基因结节性硬化复合物TSC1和TSC2的功能。旨在为探明马铃薯甲虫类胰岛素信号转导提供更多理论支持。【方法】在NCBI(美国国家生物技术信息中心)获取马铃薯甲虫LdTSC1/2序列,分别利用多重序列比对和系统发育分析确定该基因的完整性和系统发育关系;采用喂食幼虫dsRNA的方法,观察该基因的调低对马铃薯甲虫幼虫生长发育、糖脂代谢的影响。【结果】克隆得到马铃薯甲虫TSC1编码蛋白的氨基酸序列与鞘翅目白蜡窄吉丁直系同源蛋白的氨基酸序列的自展一致度为100%,聚为一支;TSC2编码蛋白的氨基酸序列与鞘翅目白蜡窄吉丁和赤拟谷盗的同源蛋白氨基酸序列的自展一致度为100%,聚为一支。通过分别喂食2龄幼虫LdTSC1/2的dsRNA能有效降低靶标基因的表达量,幼虫出现体重减轻,化蛹率和羽化率显著下降,葡萄糖的吸收转化效率降低,海藻糖含量升高和甘油三酯均减少。【结论】下调2龄幼虫LdTSC1/2的表达量,导致试虫出现抑制了糖脂代谢、脂肪体减少、体重减轻以及发育延迟;结果表明LdTSC1/2调控了马铃薯甲虫幼虫的糖脂代谢过程,显著影响幼虫化蛹和蜕皮过程。     

系统生物学在认知功能障碍研究中的应用

认知功能障碍可导致患者日常生活能力、社会适应能力明显下降,严重影响患者的生活质量。根据近年来众多研究显示,认知功能障碍的发生发展与基因、蛋白质、微生物等内环境因素的失调和紊乱有关。基于系统生物学的研究,梳理了近年来国内外研究学者在代谢组学、蛋白质组学、基因组学和肠道微生物组学层面对认知功能障碍的研究,并对系统生物学在认知功能障碍中的应用前景进行了展望,以期为认知功能障碍相关研究提供参考。     

解淀粉芽孢杆菌生防菌BS-3全基因组测序及生物信息分析

【背景】解淀粉芽孢杆菌BS-3是从健康橡胶树树根中分离获得的一株对真菌具有较强抗菌活性的内生细菌,有作为生物农药的潜力。【目的】解析菌株BS-3的基因组序列信息,以深入研究该菌株防病促生机制及挖掘次级代谢产物基因资源。【方法】采用第二代BGISEQ与第三代Pac Bio平台相结合的测序技术,对生防菌BS-3进行全基因组测序,并对测序数据进行基因组组装、基因预测与功能注释、共线性分析及次级代谢产物合成基因簇预测等。【结果】BS-3全基因组大小为3 870 130 bp,平均GC含量为46.88%,共编码4 161个基因;含有92个t RNA基因、28个r RNA、10个sRNA;含有122个串联重复序列、98个小卫星DNA、2个微卫星。在COG、GO、KEGG、NR和Swiss-Prot数据库分别注释到基因2 875、2 620、1 885、4 040和3 328个。同时,预测到BS-3中有10个次级代谢产物合成基因簇,编码表面活性素、丰原素、多烯类、儿茶酚型嗜铁素等抑菌物质。基因组测序数据提交至NCBI获得GenBank登录号为CP060384。【结论】为基因组层面上解析菌株BS-3具有良好防病效果的内在原因提供基础数据,为深入了解解淀粉芽孢杆菌次级代谢合成途径提供参考信息,对菌株BS-3后续相关研究具有重要意义。     

假结核耶尔森氏菌中Phd-Doc毒素-抗毒素系统的功能鉴定

【背景】毒素-抗毒素系统在微生物体内广泛存在,在微生物对抗外界不良环境方面发挥重要作用。【目的】以模式细菌假结核耶尔森氏菌(Yersinia pseudotuberculosis,Yptb)为材料,探究其编码的Phd-Doc毒素-抗毒素系统的作用机制和生物学功能。【方法】通过生物信息学方法预测Yptb中编码的Phd-Doc毒素-抗毒素系统,通过毒性分析、基因表达分析及蛋白相互作用对其进行鉴定;通过抗生素胁迫、氧胁迫、生物被膜形成等实验研究Phd-Doc在体内发挥的生物学功能。【结果】生物信息学分析鉴定出一对Phd-Doc毒素-抗毒素系统,发现二者共转录且相互作用;毒素蛋白Doc能够引起大肠杆菌形态发生变化并抑制其生长,抗毒素蛋白Phd能中和Doc的毒性;Phd-Doc毒素-抗毒素系统具有自调控抑制效应;phd-doc的缺失对Yptb自身的生长无影响,而且毒素蛋白Doc在野生型Yptb内过表达并未显示毒性;phd-doc在转录水平上响应了抗生素胁迫和氧胁迫,其中,对氯霉素胁迫最为敏感,但并不影响Yptb的生长;同时,Phd-Doc能够影响Yptb的生物被膜形成能力。【结论】Yptb中Phd-Doc毒素-抗毒素系统的功能鉴定对于更好地了解在多变的外部环境下微生物的定殖和响应机制具有重要意义。     

植物乳杆菌CCFM8724抑制双菌生物膜的成分初探

[背景] 植物乳杆菌是一种重要的益生菌,本实验室前期研究表明植物乳杆菌CCFM8724发酵液可抑制变异链球菌和白色念珠菌双菌生物膜,但植物乳杆菌发酵液中起作用的具体物质尚不清楚。[目的] 评价植物乳杆菌CCFM8724发酵液抑菌成分的特性,初步探究其物质基础。[方法] 探索温度、pH等因素对抑菌物质的影响,采用气相色谱-质谱（Gas Chromatography-Mass Spectrometry,GC-MS）联用技术分析植物乳杆菌代谢物的组成,进一步通过有机溶剂萃取、超滤等方法初步分离纯化发酵液中抑制双菌生物膜的成分,并采用液相色谱-质谱（Liquid Chromatography-Mass Spectrometry,LC-MS）联用技术进行鉴定。[结果] 通过多元统计分析,发现植物乳杆菌发酵液的主要差异标志物为有机酸（如苯乳酸、乙酸、羟基己酸和甘油酸等）,经过初步提取鉴定并进行功能验证,其中有效成分主要为有机酸和环肽类化合物。[结论] 植物乳杆菌CCFM8724发酵液主要通过多种有机酸和环肽类的协同作用抑制变异链球菌和白色念珠菌生物膜,该研究为植物乳杆菌发酵液进一步的分离纯化和有效成分的生产应用提供理论依据。     

表观遗传的化学干预对金龟子绿僵菌次生代谢产物影响的研究

[背景] 表观遗传酶类化学抑制剂对真菌的影响研究主要集中在新次生代谢产物挖掘方面,而对大量已知次生代谢物含量的变化却关注较少。金龟子绿僵菌是一种常用杀虫真菌,能代谢出多种已知生物活性物质,其含量可能会影响到该菌与环境间关系及利用潜力。[目的] 评估组蛋白去乙酰化酶和DNA甲基转移酶的化学抑制剂对金龟子绿僵菌代谢物安全性和可利用性的影响。[方法] 在金龟子绿僵菌培养基中添加表观遗传酶类化学抑制剂,培养一定时间后用高分辨液质联用及标准品对照方法分析次生代谢产物变化。根据差异代谢物的生物活性评估化学抑制剂的影响。[结果] 高分辨液质联用分析结果表明当抑制剂浓度达500μmol/L时,金龟子绿僵菌有16种主要次生代谢产物出现明显量的变化,包括destruxin A、A1、A2、B、B1、B2、E、E2、Ed、didesmethyldestruxin C、dihydrodestruxin A、desmethyldestruxin B、12-hydroxyovalicin、subglutinol C、fungerin和ustilagic Acid C。其中,丁酸钠处理可使15种主要代谢物含量升高。苯甲酰胺可使12种主要代谢物含量升高。伏立诺他虽然仅能使10种主要代谢物含量升高,但部分代谢物的升高幅度明显高于前两者。2种DNA甲基转移酶抑制剂可使金龟子绿僵菌代谢物中绿僵菌素类代谢物含量普遍下降。[结论] 组蛋白去乙酰化酶抑制剂可引起金龟子绿僵菌主要代谢物含量普遍升高,而DNA甲基转移酶抑制剂使金龟子绿僵菌的绿僵菌素含量普遍下降。由于变化的代谢物都具有显著的杀虫、免疫抑制或抗菌抗癌等生物活性,因此上述化学抑制剂可增强或降低金龟子绿僵菌对环境中昆虫毒性,同时也增加或降低其代谢物利用潜力。另外,subglutinol C、fungerin和ustilagic Acid C是首次在金龟子绿僵菌中被发现。