植菌昆虫与其共生真菌协同进化分子机制

昆虫菌业（fungiculture）是一种类似于人类种植业的昆虫种植体系,包括种植、耕作、收获和营养依赖4个过程,可分为高级的社会性昆虫如切叶蚂蚁、白蚁等和低级的非社会性昆虫如食菌小蠹虫、卷叶象甲、蜥蜴甲虫、树蜂等,它们均能种植并取食真菌。近年来随着组学及微生物组技术的发展,植菌昆虫与其共生真菌协同进化的分子机制研究方面取得了重要进展。系统发育分析阐明了植菌昆虫的起源与进化历程,并显示出与共生真菌系统发育的一致性;共生真菌细胞核数量也从双核增加到最多17个核,而染色体倍型也从单倍体增加为二倍体甚至多倍体;组学分析则揭示了植菌昆虫与其共生真菌在精氨酸、碳水化合物、木质素及几丁质合成或降解等方面显示出了高度的协同进化。本文系统综述了植菌昆虫及其共生真菌的系统进化、核进化及基因组进化进展,并探讨这种协同进化机制的生物学意义。     

无脊椎动物乙酰胆碱酯酶研究进展

乙酰胆碱酯酶(AChE)是生物体中一种十分重要的神经递质水解酶,也是有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂的作用靶标。AChE在不同生物中的性质显著不同,如编码基因个数、序列保守性、表达分布及生理功能等。作为杀虫剂的主要作用靶标之一,AChE不但可以通过单个点突变引起昆虫抗药性,还能够通过多个点突变联合作用、靶标表达量变化及基因复制等方式引起抗药性并且改变昆虫的适合度代价。本文主要从AChE的基因类型、分子进化、蛋白结构、生理功能、与昆虫的抗药性关系、同一物种中不同AChE的性质等6个方面对昆虫纲、蛛形纲和线虫等无脊椎动物AChE的研究进展作一综述。     

类受体激酶——植物环境适应性的调节枢纽

“莫听穿林打叶声,何妨吟啸且徐行。”大雨滂沱,苏轼拄着竹杖穿着蓑衣寻找避雨之所……树林竹叶虽不能避雨,却也不怕大雨的击打,这全都依赖于植物进化出了一套高度精密的信号响应机制来“趋利避害”,实现对环境变化的适应。植物感受环境信号需要类受体激酶(Receptor-like kinases,RLKs)。类受体激酶是一类定位在细胞膜上的单次跨膜蛋白,包括一个感受外界信号的胞外受体结构域,一个跨膜结构域和一个胞内激酶结构域。常见的类受体激酶信号通路中,首先由胞外受体结构域感受和识别细胞外界信号,将信号传递到细胞质一侧,胞质激酶结构域与下游蛋白相互作用,并启动其生化反应(如磷酸化),最终通过细胞核-细胞质穿梭信使将信号传递到细胞核内,调控下游基因表达进行信号输出,从而实现对环境快速变化的适应。     

工业环境下酶蛋白的催化行为与适应性改造研究进展

酶在工业上有着广泛应用和巨大潜力,但工业生产中高温、强酸/碱、高盐、有机溶剂和高底物浓度等条件仍然制约着酶的大规模应用。为使酶能更好地在工业环境下发挥催化作用,目前的主要策略是对酶进行适应性改造(如理性或半理性设计、定向进化、固定化等)。文中简要阐述了酶在工业环境下的催化行为以及近年对其适应性改造的研究进展,以期为酶的适应性改造提供参考。     

安徽省急性胃肠炎疫情相关GⅡ.P17-GⅡ.17基因型诺如病毒分子特征研究

诺如病毒(Noroviruses,NoVs)是引起病毒性胃肠炎的重要病原体,本研究旨在对2015～2016年春季安徽部分地区暴发的急性胃肠炎(Acute gastroenteritis,AGE)疫情标本进行病原检测和分子分型,分析病原的基因特征。收集2015年3月至2016年5月9起AGE疫情流行病学信息和采集病例粪便、肛拭子样本。采用Real-time PCR检测NoVs核酸和RT-PCR扩增RdRp与VP1区基因序列,基因测序后应用BLAST比对和NoVs在线分型工具分析结果。7起疫情发生在中、小学校(77.78%,7/9),2起疫情发生在乡镇,发病人数中位数为6人,男女发病比例为1.41∶1,临床表现主要以恶心、呕吐/腹泻、腹痛为主。77份临床病例样本中检出66份NoVs核酸阳性,基因序列测定获得76条序列,39条序列为RdRp区GⅡ.P17基因型,37条序列为VP1区GⅡ.17基因型。基因进化树分析显示:2015～2016年安徽地区39条RdRp区NoVs GⅡ.P17基因型序列Cluster III进化簇III b分支,与2015年广东、海南、中国台湾地区参考毒株序列有较近的亲缘性关系,核苷酸同源性为99%～100%。37条VP1区NoVs GⅡ.17基因型序列都处在Cluster III进化簇上,其中28条序列属于III a进化分支,与山东2015年LX09株、2016年广东GZ2016-L492株、江苏zj019株、中国香港CUHK-NS-942株以及日本2015年AichiF101毒株序列有较近的亲缘性关系。新型GⅡ.P17-GⅡ.17基因型NoVs是引起2015年和2016年春季安徽部分地区AGE暴发的主要病原体,需加强病毒性胃肠炎流行病学调查与病原监测及分子分型鉴定工作。     

Evolutionary history and climate conditions constrain the flower colours of woody plants in China

进化历史和气候条件共同影响中国木本植物花色的分布 本研究以中国木本植物为研究对象,主要探讨两个问题：(1)不同生活型物种花色组成的差异;(2)生物地理区、进化年龄和气候条件对不同花色地理分布格局的影响。研究使用7673种木本植物的物种分布数据和花色信息(分为白色、红色、黄色、黄绿色、绿色和蓝紫色),并结合属级系统进化树来比较不同生活型(包括灌木、乔木和藤本)物种花色组成的差异,分析不同生物地理区、进化年龄和现代气候对花色地理格局的影响。研究结果表明,与乔木和藤本植物相比,灌木具有更高比例 的由花青素着色的红色花和蓝紫色花物种。中国木本植物的花色地理格局受到区域效应和现代气候(尤其是降水和UVB辐射)的共同影响。倾向于蜂媒传粉的黄色花和蓝紫色花物种和由花青素着色、耐环境胁迫的红色花和蓝紫色花物种比例在中国西北部地区更高。绿色花物种的进化起源更早,但进化时间对花色地理格局的解释力很弱。这些结果说明中国木本植物花色的地理格局受到进化历史和现代环境的共同影响。     

Primary Cell Wall Structure in the Evolution of Land Plants

Investigation of the primary cell walls of lower plants improves our understanding of the cell biology of these organisms but also has the potential to improve our understanding of cell wall structure and function in angiosperms that evolved from lower plants. Cell walls were prepared from eight species, ranging from a moss to advanced gymnosperms, and subjected to sequential chemical extraction to separate the main polysaccharide fractions. The glycosyl compositions of these fractions were then determined by gas chromatography. The results were compared among the eight plants and among data from related studies reported in the existing published reports to identify structural features that have been either highly conserved or clearly modified during evolution. Among the highly conserved features are the presence of a cellulose framework, the presence of certain hemicelluloses such as xyloglucan, and the presence of rhamnogalacturonan II, a domain in pectic polysaccharides. Among the modified features are the abundance of mannosyl-containing hemicelluloses and the presence of methylated sugars.     

Pollen-Ovule Ratio and Gamete Investment in Pedicularis （Orobanchaceae）

The Pedicularis species provides ideal materials to study floral evolution because of their substantial flower variation based on a narrow genetic basis, even though they are almost exclusively pollinated by bumblebee. These traits allow us to detect the evolutionary trends of floral parameters without considering genetic background and the difference of pollination vectors. The pollen-ovule ratio is widely used to estimate the pattern of resource investment in two sexual functions in flowering plants. Forty species representing all of the corolla types in Pedicularls were used to study pollen-ovule ratio, gamete investment, and their correlations. Results show that pollen-ovule ratio does not differ among both different corolla types and taxonomic groups. It is therefore suggested that pollen-ovule ratio should be a parallel evolution. The correlations between pollen-ovule ratio and pollen size （-）, and ovule size （＋） can be successfully explained in terms of sex allocation theory. The biological significance of such relationships was also discussed. Additionally, we analyzed the pattern of resource investment into female gamete, which has been somewhat neglected, and found that plants have different patterns of gamete investment between the two sexual functions.     

Endless Hide-and-Seek： Dynamic Co-evolution in Plant-Bacterium Warfare

Plants possess innate Immune systems to prevent most potential Infections. The ancient and conserved innate immune responses are triggered by microbe-associated molecular patterns （MAMPs） and play important roles in broad-spectrum defenses. However, successful bacterial pathogens evolved type Ⅲ virulence effectors to suppress MAMP-medlated immunity. To survive, plants further developed highly specific resistance （R） genes to trigger gene-for-gene-mediated immunity and turn the virulent pathogens into avirulent ones. We summarize here the very recent advances in this dynamic coevolution of plantbacterium interaction.