食线虫真菌侵染性胞外酶和生防应用

食线虫真菌作为重要的植物寄生线虫的生物防治资源,深入了解它们的侵染方式、毒力因子是了解食线虫真菌侵染的分子机理和开发高效、稳定的生物杀线虫制剂的关键。目前的研究表明,食线虫真菌能分泌具有降解线虫体壁或线虫卵壳的胞外酶,它们在食线虫真菌侵染线虫的过程中起着非常重要的作用。对这些侵染性胞外水解酶的深入研究将促进人们对食线虫真菌的侵染过程和侵染机制的了解以及高效生防制剂的开发。综述了近年来食线虫真菌侵染性胞外酶的研究概况,对食线虫真菌胞外丝氨酸蛋白酶进行同源性分析,对以后食线虫真菌侵染性胞外酶的研究和高效生防制剂开发进行了评述。     

侵染中华蜜蜂6日龄幼虫的蜜蜂球囊菌的微小RNA差异表达谱及调控网络

【目的】蜜蜂球囊菌(Ascosphaeraapis,简称球囊菌)是专性侵染蜜蜂幼虫的致死性真菌病原。MicroRNA(miRNA)作为一类重要的基因表达调控因子,能够广泛参与真菌及其宿主的相互作用过程。本研究通过比较分析球囊菌孢子(AaCK)和侵染中华蜜蜂(Apis cerana cerana,简称中蜂) 6日龄幼虫肠道内的球囊菌(AaT)的smallRNA(sRNA)组学数据对球囊菌的差异表达miRNA(differentiallyexpressed miRNA,DEmiRNA)、靶mRNA及二者间的调控网络进行全面解析,旨在揭示miRNA介导的球囊菌对中蜂幼虫的侵染机制。【方法】对于球囊菌侵染的中蜂6日龄幼虫肠道的small RNA-seq (sRNA-seq)数据,利用BLAST工具连续比对东方蜜蜂(Apiscerana)和球囊菌的参考基因组筛滤得到AaT的sRNA组学数据。分别将AaCK和AaT的sRNA组学数据比对miRBase数据库,对球囊菌侵染宿主前后miRNA的数量和结构特征进行分析。联用RNAhybrid+svm_light、Miranda和TargetScan软件预测AaCK vs AaT比较组中DEmiRNA的靶mRNA,进而利用相关生物信息学软件对上述靶mRNA进行GO分类和KEGG代谢通路富集分析。通过Cytoscape软件对DEmiRNA-mRNA调控网络进行可视化。利用Stem-loop RT-PCR、RT-qPCR和分子克隆验证测序结果的可靠性。【结果】在AaCK和AaT中分别鉴定到380和387个miRNA。结构特征分析结果显示,AaCK和AaT的mi RNA皆集中分布在18–25 nt,且首位碱基主要偏向于U。AaCKvsAaT比较组共有270个DEmiRNA,包含155个上调miRNA和115个下调miRNA,分别靶向结合6091和6145个mRNA。GO分类结果显示,上述靶mRNA主要涉及代谢进程、细胞进程、应激反应等15个生物学进程;细胞、细胞组分、细胞器等12个细胞组分;催化活性、结合、转运子活性等11个分子功能。KEGG代谢通路富集分析结果显示,上述靶mRNA富集在123条代谢通路,参与对氨基酸代谢、碳水化合物代谢以及核苷酸代谢等物质代谢,氧化磷酸化、硫代谢、氮代谢等能量代谢,以及MAPK和Hippo等信号通路的调控。球囊菌DEmiRNA与靶mRNA之间存在复杂的调控关系,其中miR-29-x、miR-250-x、miR-4968-y、miR-11200-x、novel-m0023-5p、novel-m0130-5p和novel-m0135-5p等DEmiRNA可靶向结合与球囊菌的半胱氨酸蛋白酶、DNA甲基化转移酶以及几丁质酶相关的mRNA;此外,miR-7-x、miR-9-z、miR-319-y和miR-5951-y等同时参与调控MAPK信号通路;进一步分析发现,miR-250-x同时参与对DNA甲基化转移酶、MAPK信号通路及其他酶类合成与代谢途径的调控,并可能参与球囊菌与中蜂6日龄幼虫之间的跨界调控。通过Stem-loopRT-PCR和RT-qPCR验证了4个DEmiRNA的差异表达,并利用分子克隆和Sanger测序证实miR-7-x的序列与测序结果一致。【结论】本研究解析了侵染中蜂6日龄幼虫的球囊菌的miRNA差异表达谱及DEmiRNA的调控网络,揭示了球囊菌DEmiRNA可能通过调控病原的物质和能量代谢、增殖、毒力、信号通路及相关mRNA参与对中蜂幼虫的侵染过程。miR-7-x、miR-250-x、novel-m0023-5p等关键DEmiRNA有望作为白垩病治疗的新型分子靶点。     

双管基因枪介导的基因瞬时表达技术在拟南芥中的应用

基因瞬时表达是植物中研究目标基因功能的常用手段。在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)中, 相比原生质体和农杆菌介导的基因异源表达技术, 利用粒子轰击进行基因瞬时表达一直鲜有报道。其主要原因是拟南芥叶型相对较小、基因枪操作相对烦琐以及基因表达效率差异较大。该研究通过优化双管基因枪系统, 在营养生长旺盛的拟南芥莲座叶中实现GFP和GUS基因高效表达。同时, 通过GUS报告基因明确了坏死诱导因子BAX、Avh238和ATR13/Rpp13激发拟南芥细胞坏死的表型。但在本氏烟(Nicotiana benthamiana)中明显诱导细胞坏死的Avrblb1/RB基因对, 在拟南芥中却丧失了诱导细胞坏死的活性。由于双管基因枪系统每次轰击时设置平行对照, 可有效降低转化实验中的样本变异度, 为拟南芥及其突变体研究中准确评价基因功能和高通量筛选目标基因提供新的技术参考。     

细菌群体异质性对生长动态过程的影响及其表征

在经典的表征群体生长的Logistic方程中, 假定群体中每个个体都是同质的. 解方程时的初值仅限定为N(t₀) = N₀, 因此, 对N₀相同而生理状态不同的接种物的生长动态不能区分. 事实上, 在菌群生长的任一时刻, 只有一定比例的细胞在进行分裂(设为θ), 这样, 不仅由N, 而且实际上由N和θ 共同决定. 因此, 解方程的初值条件还应加入θ (t₀) = θ₀, 而这又被在构建生长方程时所忽略, 但这一附加条件使Logistic方程的求解甚为复杂. 基于细菌生长过程的瞬时生长速率V_inst的时间过程曲线都呈Gauss分布形状这一特点, 在用瞬时生长速率成功地表征限制性条件下区分群体生长阶段的基础上, 进一步用Gauss分布近似函数表达式以求得异质性群体的生长参数, 这些参数可真实地表征不同生理状态细菌群体的生长动态, 为微生物学基础研究和在生物工程等方面的应用提供了一个新方法. 在此基础上提出了一个估算细菌群体生长延迟期和群体倍增时间的新方法.     

模拟氮沉降对杉木丛枝菌根真菌侵染率和球囊霉素的影响

杉木是我国南方重要的速生用材树种,同时南方面临着日益增强的大气氮沉降。尽管有大量的研究探索了氮沉降对杉木林的影响,但关于氮沉降对杉木与丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）共生关系影响的研究则较少报道。以10年生杉木为研究对象,模拟了不同氮沉降水平（N3：3 g N m^-2a^-1,N6：6 g N m^-2a^-1和Control：0 g N m^-2a^-1）对AMF侵染率和球囊霉素的影响。结果显示：在冬季,与对照相比,N3处理显著增加了AMF侵染率,N6处理显著增加易提取球囊霉素的含量,而氮沉降对总球囊霉素含量无显著影响。在春季,与对照相比,N3处理显著增加AMF侵染率,但是显著降低了易提取球囊霉素的含量。N6处理显著增加总球囊霉素的含量,但显著降低易提取球囊霉素的含量。相同氮添加情况下,春季的AMF侵染率显著低于冬季,而球囊霉素含量（易提取球囊霉素和总球囊霉素）均显著高于冬季的。土壤有效磷与AMF侵染率显著负相关,而与易提取球囊霉素和总球囊霉素含量显著正相关。侵染率与pH显著正相关,球囊霉素与pH显著负相关。本实验针对AMF侵染率和球囊霉素的含量对于氮沉降的响应做出探讨,对全面了解杉木与AMF之间的共生关系对氮沉降的响应及其机制提供了新的参考。     

梨果黑斑病菌AaCaMK基因克隆、生物信息学分析及其在侵染结构分化中的表达分析

[背景] 钙/钙调素依赖型蛋白激酶（Calcium/Calmodulin-Dependent Protein Kinase,CaMK）是真核生物细胞钙信号途径中钙调素下游的一类重要靶蛋白,对病原物生长、胁迫响应及致病性等具有重要的调控作用。[目的] 对梨果黑斑病菌互隔交链孢（Alternaria alternata）AaCaMK基因进行克隆、生物信息学分析,并对其在侵染结构分化过程中的基因表达情况进行分析,为进一步研究梨果黑斑病菌钙离子信号途径中AaCaMK对A.alternata侵染结构分化调控的分子机制提供一定的理论依据。[方法] 采用同源克隆法从A. alternata JT-03中克隆得到3个AaCaMK基因;通过TMHMM、ProtScale、SOPMA等软件对AaCaMK基因进行生物信息学分析;利用实时荧光定量PCR （RT-qPCR）技术分析AaCaMK在梨果黑斑病菌侵染结构分化过程中的表达情况。[结果] 克隆得到片段分别为1 212、1 200、2 349 bp的AaCaMK1、AaCaMK2和AaCaMK3基因;生物信息学分析表明,AaCaMK1、AaCaMK2和AaCaMK3均含有典型的蛋白激酶超家族催化结构域（PKC_Like Superfamily）,并且AaCaMK1和AaCaMK2共同含有CaMK类丝/苏氨酸蛋白激酶催化结构域（STKc_CaMK）,AaCaMK3含有LKB1/CaMKK类丝/苏氨酸蛋白激酶催化结构域（STKc_LKB1_CaMKK）;同源性分析表明,AaCaMK1、AaCaMK2和AaCaMK3分别与玉米大斑病菌CAK1、CAK2和CAK3的相似性高达94.32%、97.49%和86.57%;RT-qPCR分析表明,AaCaMK1、AaCaMK2和AaCaMK3在疏水及果蜡诱导A. alternata侵染结构分化过程中均显著上调表达（P<0.05）,而且果蜡诱导作用更显著。其中AaCaMK1和AaCaMK2在附着胞形成时期（6 h）表达量为对照的1.51倍和3.05倍,而AaCaMK3在侵染菌丝形成阶段（8 h）表达量最高,为对照的2.86倍,并且在果蜡诱导下,这3个基因在芽管伸长阶段（4 h）的上调表达量显著高于疏水界面。[结论] 钙信号中AaCaMK基因在疏水及果蜡诱导A.alternata侵染结构分化过程中发挥重要的调控作用。     

猪苓与蜜环菌的关系

蜜环菌Armilla riella mcllea(Vahl：Ff．)Kgtst·侵入猪苓Gri[ola umbe』zd‘4(PetsFr．)PilOt)菌核,激活了猪苓菌抵御异体侵染免疫反应的本能,猪苓菌丝细胞木质化,形成与菌核表皮结构相似的隔离腔,将蜜环菌素和部分猪苓菌丝包围。在隔离腔中蜜环菌消化分隔在腔中的猪苓菌丝,另外猪苓菌丝也可侵入或附着在蜜环菌索及侵染带细胞间隙吸收其代谢产物,猪苓菌核即可萌发出新苓正常生长。当隔离腔中的猪苓菌丝被消化后,蛮环菌生活力也减弱,解体后被猪苓菌吸收利用,隔离腔变成空腔。从广义角度看,仍可把蜜环菌与猪苓菌寄生与反寄生的营养关系概括为共生关系。     

豆科根瘤非侵染细胞的形态结构研究

非侵染细胞是豆科根瘤中一种非常重要的细胞,它不仅参与了根瘤共生固氮,而且还在其中起了极为重要的作用,这些作用的发挥与其具有与此相适应的形态结构和分布有关。非侵染细胞体积小、数量少,分散于侵染细胞之间。在大豆根瘤中,它们彼此相连接,形成一条条的线和一个个的面,由根瘤中心向四周辐射,直至与皮层细胞相接,其作用可能与根瘤中心组织和皮层细胞之间的物质运输,特别是固氮产物的输出密切有关。非侵染细胞与侵染细胞之间的主要差异在于它不含细菌,中央有一个大液泡,细胞质中含有大量的过氧化物酶体和许多膨大的管状内质网,而且细胞壁上还有丰富的胞间连丝和纹孔,但主要存在于非侵染细胞与非侵染细胞之间的连接壁上。     

TRPM3表达上调通过调控Beclin1的表达促进卵巢癌细胞自噬

目的:探讨瞬时受体电位离子通道3(TRPM3)和Beclin1在卵巢癌中的表达和对卵巢癌细胞自噬的影响。方法:收集6例正常卵巢组织标本和20例卵巢癌组织标本,应用免疫组织化学染色法检测TRPM3和Beclin1在卵巢癌组织中的表达,采用western blotting法检测TRPM3和Beclin1在正常卵巢上皮细胞Moody和卵巢癌细胞Hey、ES-2中的表达差异。用TRPM3-siRNA瞬时转染细胞Hey和ES-2,通过western blotting法检测TRPM3基因沉默情况及Beclin1、p62和LC3的蛋白表达变化。结果:在正常卵巢组织和卵巢癌组织中,TRPM3的阳性表达率分别为33.3%、80.0%(P0.05),而Beclin1的阳性表达率分别为33.3%、65.0%(P0.05)。与正常卵巢上皮细胞Moody相比,卵巢癌细胞Hey和ES-2中TRPM3、Beclin1蛋白表达水平明显较高(P0.05)。沉默TRPM3基因表达的卵巢癌细胞中Beclin1和LC3蛋白表达与对照组相比明显降低,而p62表达升高(P0.05)。结论:卵巢癌组织和细胞中TRPM3蛋白呈高表达,可能通过调控Beclin1促进卵巢癌细胞的自噬。