Expression and signal regulation of the alternative oxidase genes under abiotic stresses

Plants in their natural environment frequently face various abiotic stresses, such as drought, high salinity, and chilling. Plant mitochondria contain an alternative oxidase （AOX）, which is encoded by a small family of nuclear genes. AOX genes have been shown to be highly responsive to abiotic stresses. Using transgenic plants with varying levels of AOX expression, it has been confirmed that AOX genes are im- portant for abiotic stress tolerance. Although the roles of AOX under abiotic stresses have been extensively studied and there are several excellent reviews on this topic, the differential expression patterns of the AOX gene family members and the signal regulation of AOX gene（s） under abiotic stresses have not been extensively summarized. Here, we review and discuss the current progress of these two important issues.     

共生菌Cardinium在宿主体内的分布、检测及其生殖调控作用

内共生菌是存在于宿主细胞内,与宿主存在互利共生关系的一类细菌。内共生菌在节肢动物的生长和繁殖过程中起着十分重要的作用, 包括向宿主提供食物中缺乏的营养物质、调控宿主生殖方式,增强宿主适应性等。Cardinium属于拟杆菌门Bacteroidetes,通过细胞质遗传,具有诱导宿主细胞质不亲和、产雌孤雌生殖、雌性化等生殖异常现象,并且还可影响宿主的适合度,以利于其本身在宿主不同种群和世代间的分布和传播。由于Cardinium是近几年人们新发现的一类新型内共生菌,目前对其在节肢动物宿主体内的分布、其生物学生态学功能等尚不完全明确。本文在综合国内外文献资料的基础上,从Cardinium在节肢动物体内的分布、其在昆虫种群的传播规律及其检测手段、其对节肢动物宿主的生殖调控作用等几个方面进行了综述,并对其应用前景进行了展望,以期引起更多的学者关注该胞内共生菌,推动人们对该内共生菌的研究及利用。     

YLY在中华鳖日本品系温室养殖的应用效果

YLY是采用新型技术、依据中华鳖日本品系温室养殖环境,由长双岐杆菌、嗜酸乳杆菌、硝化菌等菌种联合组成,是针对中华鳖日本品系温室养殖所研发的新型制剂。本试验为探讨YLY试剂在中华鳖黑暗型温室养殖中的应用效益,在112天内,通过一组对照组以及四组试验组的试验,可知YLY试剂在净化水体、增加溶解氧、抑制有害菌生长、提高饵料系数、生长速度具有优良的表现,可取代常用消毒剂使用;并获得了YLY试剂在中华鳖黑暗型温室养殖中的最佳浓度为4ppm。     

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。     

铜绿假单胞菌cntRLMN操纵子介导锌离子摄取的功能鉴定

【目的】本研究以铜绿假单胞菌PAO1 (Pseudomonas aeruginosa PAO1,菌种编号ATCC15692)为对象,研究cntRLMN在锌离子摄取中的功能。【方法】在ΔznuBC的基础上,以同源重组的方法构建了cntRLMN的各种突变菌株,通过质粒接合转移的方法构建其互补菌株及lacZ转录融合报告菌株,运用β-半乳糖苷酶酶活检测研究了Zur蛋白对cntRLMN的转录调控,凝胶阻滞实验(EMSA)检验Zur蛋白与cnt启动子及cnt启动子的突变片段的体外结合,并进一步通过生长曲线分析对cntRLMN中cntR、cntL、cntN等基因的锌离子摄取功能进行了分析和鉴定。最终,通过构建大蜡螟幼虫的侵染模型来研究cntRLMN对铜绿假单胞菌毒力发挥的影响。【结果】lacZ转录融合的酶活分析显示cntRLMN受Zur蛋白的负调控,其表达以Zur蛋白依赖的方式受锌离子饥饿的诱导;EMSA实验的结果显示cntRLMN的启动子可以与His-Zur结合形成DNA-蛋白质复合体,结合位点为GCGTTATAGTATATCAT;生长曲线和大蜡螟幼虫侵染实验的分析结果显示ZnuBC和CntRLMN的功能存在互补性,仅znuBC和cntRLMN双缺失突变时菌株在限锌培养条件下的生长和对大蜡螟幼虫的毒性才受到显著抑制,说明CntRLMN代表另一种独立的锌离子摄取系统。【结论】cntRLMN是受Zur直接负调控的另一种独立的铜绿假单胞菌锌离子摄取系统,对铜绿假单胞菌毒力的发挥起重要作用。     

放线菌中亮氨酸应答调控蛋白的生物学功能及其调控机理

放线菌是一类革兰氏阳性细菌,可产生氨基酸等初级代谢产物和抗生素等次级代谢产物,其广泛用于食品、医药、添加剂及化妆品行业。此外,还有少数放线菌,如分枝杆菌等,是可以引起人和动植物病害的病原菌。亮氨酸应答调控蛋白(Leucine-responsive regulatory protein,Lrp)是一类在氨基酸代谢及其相关代谢过程中的重要转录调控子,能够应答各种氨基酸,参与调控微生物细胞的多个生理过程,例如氨基酸代谢和转运、中心代谢、细菌的持久性和毒力等。本文总结了放线菌Lrp的生物学功能,并综述了放线菌中不同种属Lrp以及天蓝色链霉菌和红色糖多孢菌Lrp调控机理的研究进展。     

相容溶质四氢嘧啶与羟基四氢嘧啶的代谢调控研究进展

四氢嘧啶(Ectoine)及其衍生物羟基四氢嘧啶(5-hydroxyectoine,5-HE)是嗜盐微生物胞内合成的一类能够抵抗外界高盐胁迫的相容溶质,具有细胞、细胞膜、蛋白质和核酸的保护作用,可抵抗高盐、高温、冷冻和干燥等极端环境因素的刺激,从而倍受关注。本文对不同类型微生物Ectoine/5-HE(Ects)生物合成代谢、分解代谢以及吸收/转运系统涉及的调控机制进行综述,以期为Ects合成产量的提升与高效积聚策略的优化,提供一定的理论参考依据。     

头孢菌素C生物合成调控研究进展北大核心CSCD

头孢菌素C由丝状真菌顶头孢霉产生,属于β-内酰胺类抗生素。其经改造后的7-氨基头孢烷酸是头孢类抗生素的重要中间体。头孢类抗生素在国内外抗生素市场中占有巨大的份额,是临床上的主要抗感染药物。随着分子生物学的发展,头孢菌素C的生物合成途径已基本阐明。为提高头孢菌素C的产量和降低生产成本,越来越多的研究者开始关注其较为精细、复杂的调控机制。本文重点对头孢菌素C生物合成及其调控机制的最新进展进行了简述,希望为今后头孢菌素C生产菌株的菌种改造和传统产业的升级换代提供一定的借鉴。     

空肠弯曲杆菌生物膜形成和调控机理研究进展北大核心CSCD

空肠弯曲杆菌(Campylobacter jejuni)分泌胞外多糖和各种胞外蛋白和核酸等相互交联在一起构成生物膜,可增强其在不利环境下的生存率,尤其是对各种洗涤剂、抗生素和消毒剂的耐受力。本文从介质表面性质、温度、气体环境、以及基因的调控等多方面阐述了空肠弯曲杆菌生物膜结构及形成调控机制,同时对各种去除生物膜的实际应用做了分析和展望,为探寻生物膜的控制方法提供参考。     

金黄色葡萄球菌非编码小RNA的研究进展

金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,S.aureus)是困扰全球公共卫生及人类健康的重要病原菌,其引起的各种临床感染与该菌表达的多种毒力因子密切相关,而这些毒力因子表达受到调节性因子的精确调控,在细菌致病机制中发挥着核心作用。非编码小RNA(Small non-coding RNA,s RNA)是基因表达的一类重要调节因子,可使细菌对环境因素做出反应,调节其应激适应性及毒力因子表达。但到目前为止,仅少数金黄色葡萄球菌s RNA的生物学功能得到阐述。本文将针对这些调节性s RNA的研究进展作一综述。