SMB-S15细胞中朊病毒PMCA方法的建立及对白藜芦醇抗朊病毒作用的评价

朊病毒是一类能引起人或动物神经退行性疾病的感染因子。蛋白质错误折叠循环扩增(Protein misfolding cy-clic amplification,PMCA)是一种常见的朊病毒体外扩增技术。白藜芦醇是一种具有较高研究价值的植物抗菌素。为了建立SMB-S15细胞中朊病毒的PMCA体系,并探索PMCA技术在评价白藜芦醇抗朊病毒作用的意义,本研究以朊病毒感染细胞系SMB-S15细胞匀浆为种子,健康小鼠脑组织匀浆为底物,建立PMCA技术平台。将不同浓度的白藜芦醇导入PMCA体系,通过Western Blot方法检测PMCA产物中异常朊蛋白(PrPSc)的生成和变化。结果显示:SMB-S15细胞中PrPSc可以在建立的PMCA体系有效地复制。新生成的PrPSc分子的糖基化特征与原始细胞中的PrPSc不同,其双糖基化分子比例明显增加。同时也有别于羊瘙痒因子139A和ME7感染小鼠脑组织中的PrPSc分子。加入白藜芦醇后,PrPSc在PMCA体系中的复制明显被抑制,呈现出剂量依赖效应,其EC50约为4.616μM。这些结果表明:SMB-S15细胞中的PrPSc可以通过PMCA大量扩增,建立的PMCA技术可有效地反映白藜芦醇对PrPSc在体外复制的抑制作用。     

上调CTRP4基因表达通过抑制炎症因子调控食欲调节相关蛋白的表达

上调中枢补体C1q/肿瘤坏死因子相关蛋白4(complement-C1q/tumor necrosis factor-related protein 4,CTRP4)可以改变下丘脑食欲调节相关蛋白的表达,抑制小鼠摄食且降低其体重。然而,CTRP4如何调控食欲调节相关蛋白的表达尚不清楚。本研究通过上调小鼠神经母细胞瘤细胞(N2a)中的CTRP4,探讨CTRP4调控食欲调节相关蛋白的潜在作用机制。通过对N2a细胞未做干预、转染绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)重组腺病毒和CTRP4过表达重组腺病毒,将其分为空白对照组(Control组)、阴性对照组(Ad-GFP组)及CTRP4过表达组(AdCTRP4组)。干预72 h时,用实时荧光定量PCR(RT-PCR)检测细胞CTRP4 mRNA表达,采用Western印迹检测细胞CTRP4、Pomc、Npy、p-STAT3/t-STAT3、TNF-α、IL-6、SOCS3在蛋白质水平的表达。结果显示,与对照组相比,Ad-CTRP4组的CTRP4 mRNA水平(26 258. 44±10 403. 47vs. 1. 81±0. 79 vs. 1. 00±0. 00,P<0. 01)及蛋白质水平显著增加(10. 44±7. 99 vs.0. 64±0. 62 vs.1. 00±0. 75,P<0. 01)。Ad-CTRP4组的p-STAT3/t-STAT3(3. 38±1. 70 vs. 0. 86±0. 57 vs. 1. 00±0. 63,P<0. 01)和Pomc(1. 81±0. 19 vs. 1. 15±0. 18 vs. 1. 00±0. 22,P <0. 01)表达均显著增高;SOCS3(0. 69±0. 15 vs. 1. 00±0. 12 vs. 1. 00±0. 07,P<0. 01),IL-6(0. 40±0. 19 vs. 1. 03±0. 17 vs.1. 00±0. 16,P<0. 01),TNF-α(0. 39±0. 27 vs. 1. 05±0. 46 vs. 1. 00±0. 29,P<0. 05)及Npy (0. 55±0. 14 vs. 1. 21±0. 38 vs. 1. 00±0. 24,P <0. 05)表达均显著下降。上述结果提示,在N2a细胞中,上调CTRP4可能通过抑制炎症因子TNF-α和IL-6,降低负性调节因子SOCS3的表达,增加STAT3磷酸化表达水平,从而调控食欲调节相关蛋白的表达。     

CRISPR/Cas9在放线菌合成生物学研究中的应用和发展

放线菌是活性天然产物和抗生素药物的重要来源。利用合成生物学高效地开发其中丰富的天然产物资源,将为加速新药开发奠定坚实的基础。CRISPR/Cas9作为一种多功能基因编辑系统,因其便捷高效而被广泛应用于真核生物的遗传操作。但在原核生物尤其是放线菌中的应用仍处于起步阶段,机遇和挑战并存。本综述总结了目前CRISPR/Cas9系统在放线菌基因编辑和调控,以及活性天然产物的产量提升、生物合成机制解析和资源开发等方面的研究进展。同时,也对该系统在应用中面临的包括重组修复效率低,以及靶向切割效率不足等关键挑战进行了分析,并提出了相应的优化解决方法。随着CRISPR/Cas9在放线菌应用中的不断完善和发展,将极大地推动放线菌的合成生物学研究,促进其中天然产物资源的有效挖掘和应用开发。     

Interactions between invasive plants and heavy metal stresses: a review

入侵植物与重金属胁迫的相互作用研究进展 全球变化改变了植物群落的分布格局,包括入侵植物,而人为污染可能降低本地植物对入侵植物的抗性。因此,本文总结了近几十年本地植物、入侵植物和植物-土壤生态系统中重金属生物地球化学行为的研究,以加深我们对入侵植物与环境胁迫因子相互作用的认识。我们的研究结合已有文献报道表明：(i)入侵物种对环境胁迫的影响具有异质性, (ii)影响的大小是多变的, (iii)即使在同一影响类型内,影响类型也具有多向性。然而,入侵植物暴露在重金属环境中表现出更强的自我保护机制,对重金属的生物可利用性和毒性有正向或负向的影响。另一方面,由于入侵植物普遍具有较高的耐受性,加之本地植物暴露于有毒重金属污染时具有“逃逸行为”,重金属胁迫环境更有利于植物的成功入侵。但是,对于入侵植物的重金属等元素组成是否与污染地区的本地植物不同,目前尚无共识。因此,在全球范围内对外来入侵植物与本土植物的植物体内、凋落物和土壤污染物含量进行定量比较是今后研究的一个重要方向。     

Effects of biodiversity,stand factors and functional identity on biomass and productivity during the restoration of subtropical forests in Central China

恢复梯度上华中亚热带森林生物多样性、林分因子及功能特性对生物量、生产力的影响 草地群落上进行的控制实验大都发现生物多样性对生态系统功能有显著促进作用。然而,在天然林中,多样性与林分因子、群落功能特性的相对作用大小仍存在争议。本文在森林恢复梯度上,研究这3类因素对生物量和生产力的相对影响。我们在湖北神农架设置了处于不同恢复阶段的24块(600 m²)亚热 带森林样地,计算了林分生物量和生产力。选择5个关键的植物功能性状,并计算了群落的功能多样性(功能丰富度、功能均匀度和功能离散度)和性状的加权平均值(CWM)。使用一般线性模型(GLMs)、变异分离等方法探究林分因子(密度、林龄、群落最大树高等)、功能特性、物种和功能多样性对生物量和生产力的相对重要性。研究结果表明,随着森林恢复,林分生物量和生产力显著增加,群落物种丰富度显著增加,而功能离散度显著降低。变异分离结果表明,多样性对生物量和生产力的单独效应不显著,但可能通过与林分因子和功能特性的协同效应来影响生物量和生产力。总体而言,我们发现林分因子对亚热带森林生物量和生产力的影响最大,功能特性显著影响生产力,但不影响生物量。这些结果说明,在森林经营中,调整林分结构和群落物种特性是提高森林碳储量和固碳潜力的有效途径。     

毛白杨乙酰-乙酰载体蛋白硫脂酶基因(PtFATB)的克隆与表达分析

植物脂肪酸合成的主要部位是叶绿体,叶绿体向外运输脂肪酸的种类和数量受到乙酰-乙酰载体蛋白硫脂酶(FATB)控制。FATB基因在植物生长过程起着非常关键的作用。本研究以毛白杨为材料,将生物信息学知识和分子生物学手段相结合,首先利用现有的杨树基因组EST序列库资源,通过同源序列搜索,经过多次拼接合并获得了理论的杨树脂肪酸去饱和酶基因PtFATB序列全长,利用RT-PCR手段成功克隆得到了毛白杨FATB基因全长编码序列cDNA,该cDNA全长1,450bp,包括起始密码子ATG和144bp的5′末端非编码区,终止密码子TGA和40bp的3′末端非编码区,开放阅读框编码421个氨基酸。通过RT-PCR半定量研究了PtFATB在叶片组织中的表达量最高,茎、根中的表达量依次降低。在低温、干旱、NaCl、ABA四种条件下诱导生长24h,只有在低温的条件下发现PtFATB表达量略微降低,其他几种情况未有变化,该结果表明PtFATB呈组成型表达。上述结果为植物脂肪酸的基因工程提供了基础。     

籼稻稻米蛋白质含量与外观品质性状间不同遗传体系的条件遗传相关分析

选用稻米蛋白质含量等品质差异较大的7个籼型不育系(A)及相应的保持系(B)与5个籼型恢复系(R)杂交,组成7×5不完全双列杂交组合。应用包括胚乳、细胞质和母体植株基因的遗传主效应以及基因型×环境互作效应的数量性状遗传模型及非条件和条件分析方法,研究了籼稻稻米蛋白质含量与外观品质性状间的遗传相关性,进一步揭示了籼稻糙米重、稻米直链淀粉含量对稻米蛋白质含量与外观品质性状间遗传相关性的影响。非条件分析的结果表明,除了与糙米厚的相关性未达到显著水平以外,蛋白质含量与其它稻米外观品质性状间的遗传相关性均达极显著水平,其中与糙米宽间的相关性表现为正值,其余为负向相关。条件分析的结果显示,糙米重和直链淀粉含量对稻米蛋白质含量与外观品质性状间的遗传相关性均可产生较大的影响。糙米重主要通过基因型×环境互作效应影响蛋白质含量与外观品质性状间的遗传相关性,其中对蛋白质含量与糙米长、糙米宽、糙米厚间遗传相关性的影响主要表现为负向作用,而对蛋白质含量与糙米长宽比、糙米长厚比间遗传相关性的影响则表现为正向作用。稻米直链淀粉主要通过细胞质遗传主效应和母体加性效应影响蛋白质含量与糙米长、糙米长宽比、糙米长厚比间的遗传相关性,而对蛋白质含量与糙米宽间的相关性影响主要表现为负向作用。     

淀粉含量不同的玉米自交系籽粒淀粉积累及其关键酶活性

以2个高淀粉和2个低淀粉玉米自交系为材料,分析了玉米籽粒淀粉的动态积累规律,同时对高低淀粉玉米籽粒灌浆过程中淀粉生物合成关键酶活性的动态变化及其与淀粉积累动态的相关性进行讨论分析。研究结果表明:灌浆过程中4个自交系淀粉含量变化趋势均呈sigmoid型曲线。灌浆过程中ADPG-PPase(腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶)、SSS(可溶性淀粉合成酶)、GBSS(颗粒结合淀粉合成酶)活性均呈单峰曲线变化,峰值都出现在20～30DAP(授粉后天数)。2个高淀粉自交系的Q酶(淀粉分支酶)活性也呈单峰曲线变化,峰值也出现在20DAP,而2个低淀粉自交系的Q酶活性则呈双峰曲线变化,2个峰值分别出现在15～20DAP和30～35DAP。4个自交系籽粒淀粉的积累速率与各自交系ADPG-PPase、SSS和GBSS的活性变化呈极显著正相关。各自交系关键酶活性之间,ADPG-PPase、SSS和GBSS三者间活性变化呈极显著正相关,这3种酶活性变化与Q酶活性变化也呈不同程度的正相关。     

花部重金属积累对植物-传粉昆虫互惠关系影响的研究进展

传粉昆虫急剧下降是当前全球生态学家最为关注的热点问题之一,全球气候变化、土地利用改变、生境破碎化以及工农业生产带来的有害物质如杀虫剂等均有重要影响。相比而言,土壤重金属污染对传粉昆虫的潜在影响缺乏深入评价。土壤重金属会进入植物组织如花部,在传粉过程中传递到传粉者体内,并通过影响传粉者行为改变植物雌雄适合度,全面梳理相关研究进展和存在的问题,有助于提升对重金属污染带来的生态后果的全面认识,了解动植物相互关系对环境变化的响应。本文结合前期的研究成果,从重金属在植物花部中的积累模式、花部重金属积累对植物雌雄适合度的影响、经花部报酬介导的重金属积累对蜂类传粉者传粉行为、生活史关键环节的影响等进行综述,以期为理解花部重金属积累对植物与传粉昆虫互惠关系的影响,进而拓展关于土壤重金属污染与传粉昆虫数量减少之间的内在联系的科学认识。     

互花米草入侵对红树林底栖甲壳动物和鱼类功能群及生态位的影响

为了解互花米草入侵对红树林湿地生态系统底栖甲壳动物和鱼类的影响,本研究利用地笼方式于2020年8月、2021年1月和4月对福建漳江口2个原生红树林样地(白骨壤和秋茄)、2个互花米草入侵样地以及1个光滩样地的底栖甲壳动物和鱼类进行采样调查。采用相对重要性指数、Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数分析底栖甲壳动物和鱼类的优势种及物种多样性,统计其功能群,并计算其生态位宽度和生态位重叠指数。结果表明: 3个季节共采集到底栖甲壳动物和鱼类种类37种,隶属于2门2纲8目17科,其中大多数为暖水性和广盐性物种,且以肉食性和杂食性功能群为主。双因素方差分析和非度量多维尺度分析结果表明,相比光滩,互花米草入侵后,底栖甲壳动物和鱼类的群落多样性指数变化不显著,但功能群发生了显著变化,浮游生物食性功能群以及肉食性和植食性功能群物种均有一定程度的增加。相比红树林样地,互花米草样地内底栖甲壳动物和鱼类物种丰富度更高。优势物种的时空生态位宽度变化范围在0～1.4186,其中棱鮻最高(1.4186),其次是中华乌塘鳢(1.0168)、刀额新对虾(0.9469)、脊尾白虾(0.8922)。