厌氧铁氧化菌研究进展

厌氧铁氧化菌(AFOM)是微生物学、地质学和环境学领域的重大发现.研究AFOM对于认识铁地质层形成,促进铁、氮、碳等元素的地球生物化学循环,丰富微生物学内容,开发厌氧铁氧化工艺,以及探索原始地球环境和外星生命现象,均有重要意义.本文综述了AFOM的研究进展,介绍了AFOM的存在生境,探讨了AFOM的物种多样性及其营养特性和代谢特性,阐述了AFOM在地质学、微生物学和环境学领域的潜在作用,并展望了AFOM在新物种发掘、代谢机理揭示以及开发应用等方面的研究方向.     

Oxidative-damage effect of Fe3O4 nanoparticles on mouse hepatic and brain cells in vivo

To assess the biological safety of Fe3O4 nanoparticles （NPs）, the oxidative-damage effect of these NPs was studied. Twenty-five Kunming mice were exposed to Fe3O4 NPs by intraperitoneai injection daily for 1 week at doses of 0, 10, 20, and 40 mg.kg1. Five Kunming mice were also injected with 40 mg.kg 1 ordinary Fe3O4 particles under the same physiological conditions. Biomarkers of reactive oxygen species （ROS）, glutathione （GSH）, and malondialdehyde （MDA） in the hepatic and brain tissues were detected. Results showed that no significant difference in oxidative damage existed at concentrations lower than 10 mg.kg i for NPs compared with the control group. Fe3O4 NP concentration had obvious dose-effect relationships （P〈 0.05 or P 〈 0.01） with ROS level, GSH content, and MDA content in mouse hepatic and brain tissues at〉20 mg.kg 1 concentrations. To some extent, ordinary Fe3O4 particles with 40mg.kg -1 concentration also affected hepatic and brain tissues in mice. The biological effect was similar to Fe3O4 NPs at 10 mg. kg-1 concentration. Thus, Fe3O4 NPs had significant damage effects on the antioxidant defense system in the hepatic and brain tissues of mice, whereas ordinary Fe3O4 had less influence than Fe3O4 NPs at the same concentration.     

铁还原菌降解石油烃的研究进展

铁还原菌是指能够利用细胞外Fe(III)作为末端电子受体,通过氧化有机物将Fe(III)还原为Fe(II)微生物的总称。铁还原作用广泛存在于土壤、河流、海洋、地表含水层以及高温高压的地下深部油藏。在厌氧或兼性厌氧条件下,Fe(III)还原耦合有机物的降解,对铁、碳元素的生物地球化学循环具有重要意义。本文介绍了铁还原菌的多样性和铁还原作用机理,综述了铁还原菌在石油烃降解方面的研究进展。此外,还总结了铁还原菌在生物修复中的潜在作用,并对未来的研究方向进行了展望。     

磁纳米颗粒标记脂肪干细胞向软骨分化及体外MRI示踪的实验研究

目的:探讨磁纳米颗粒(magnetic iron oxide particles,MIOP)体外标记脂肪间充质干细胞(ASCs)向软骨分化及MRI示踪的可行性。方法:从小鼠脂肪组织中分离培养、扩增脂肪间充质干细胞(ASCs),流式鉴定细胞表型后,分别采用不同浓度(25μg/mL,50μg/mL)的MIOP标记ASCs并向软骨细胞诱导分化。普鲁士蓝染色和透射电镜(TEM)鉴定细胞内磁纳米铁颗粒分布情况,应用3.0T MRI体外检测标记软骨细胞MRI信号。结果:从脂肪组织中可以分离获得大量高表达CD90、CD105、Sca-1的ASCs,不同浓度(25μg/mL,50μg/mL)的MIOP与ASCs共同孵育24小时后,普鲁士蓝染色发现ASCs随MIOP浓度的增加,蓝染程度逐渐加深且标记的ASCs可以向软骨细胞分化;TEM证实细胞内分布大量的黑色纳米铁颗粒。体外MRI T2序列证实随着MIOP浓度(25μg/mL,50μg/mL)的增加MRI信号值逐渐减低且具有统计学差异(P0.05)。结论:MIOP可以标记ASCs向软骨分化,体外应用MRI可以对其进行示踪。     

柴胡大、小孢子发生及雌、雄配子体发育

以柴胡(Bupleurum chinense)为研究对象, 运用石蜡切片技术对其大、小孢子发生及雌、雄配子体发育进行了研究。结果表明: 柴胡花药具4个药室, 花药壁由表皮、药室内壁、中层和绒毡层4层细胞构成, 花药壁发育为双子叶型, 腺质绒毡层。小孢子母细胞减数分裂的胞质分裂为同时型, 产生正四面体型小孢子。成熟花粉三细胞型。胚珠倒生型, 单珠被, 薄珠心。大孢子母细胞常为一个雌性孢原直接发育而成, 大孢子四分体呈线型或T型排列, 多数情况为合点端一个大孢子分化为功能大孢子, 由功能大孢子发育为蓼型成熟胚囊。在胚囊发育过程中, 珠被内表皮细胞特化成珠被绒毡层。同一朵花中, 雄蕊先熟, 记 录了花蕾大小及雌、雄配子体发育的对应关系。     

桧木醇铁螯合物诱导乳腺癌细胞铁死亡机理研究

为了探讨Fe(hino)3诱导乳腺癌细胞铁死亡机理,本文研究了Fe(hino)3对乳腺癌细胞的增殖活性、细胞内亚铁离子含量、丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量、活性氧(reactive oxygen species, ROS)含量、细胞脂质过氧化变化和GSSG/GSH比值变化的影响;采用实时荧光定量PCR和Western blot研究了Fe(hino)3对乳腺癌细胞内Nrf2,HO-1, NQO1和Keap1基因和蛋白表达的影响,研究了纳米颗粒PLGA-Fe(hino)3对小鼠移植瘤增殖作用的影响.结果发现Fe(hino)3诱导乳腺癌细胞株MDA-MB-231和MCF7/ADR细胞铁死亡,铁死亡抑制剂DFO, Fer-1, Lip-1可显著抑制Fe(hino)3诱发的细胞死亡;细胞内亚铁离子含量、MDA含量、ROS含量、GSSG/GSH比值与Fe(hino)3的作用时间和浓度成正比; Fe(hino)3上调Nrf2, HO-1和NQO1基因和蛋白的表达,下调Keap1蛋白的表达; PLGA-Fe(hino)3抑制了小鼠移植瘤的增殖, PLGA-Fe(hino)3给药...     

铁科学(Ferrology):充满魅力的新型交叉学科

铁是地球含量最为丰富的元素,为微生物、植物、动物和人类等生命体所必需,对生命维护至关重要;铁离子介导的氧化压力是生命起源的原始动力.铁是血红蛋白、过氧化氢酶和过氧化物酶等众多关键蛋白和酶的活性成分.铁离子是氧化还原体系不可缺少的因子,在新陈代谢、生物催化、呼吸链电子传递、氧气运输、能量维持、免疫调控等方面都发挥重要作用.铁不仅是生命延续的必需元素,也是细胞程序性坏死-铁死亡的必要组分.铁稳态失衡是贫血、血色病、肿瘤、心脑血管疾病、糖尿病等众多疾病发生的关键病因.靶向调控铁离子稳态已成为防治众多重大疾病的有效策略,并有临床新药广泛使用.随着科学与技术的迅猛发展,铁离子对生命与健康的意义远比人类预测的更深远和复杂.近年铁死亡被广泛持续关注,成为全球生命医学十大热点之一.铁死亡和铁代谢的科学研究范式呈现出交叉性、多样化、多领域及集成式发展态势.因此,我们提出“铁科学(Ferrology)”,它是一门以铁元素为生命核心要素的新兴交叉新学科.该学科体系主要探索铁离子驱动生命起源及生命全过程的科学规律,并系统性研究涵盖铁离子从“分子-细胞-个体-群体”多层次到“全生命周期、多维度、跨物种间”个性及...     

海洋微生物铁载体的研究进展

铁是影响初级生产力的主要限制性因子之一,其在海洋环境中的分布具有空间异质性。由于铁在海洋中主要以溶解度较低、易沉降的三价态(Fe³⁺)形式存在,因此溶解铁对海洋生物而言是一种稀缺资源。为了获得生命代谢所需的铁,微生物进化出多种铁摄取的策略来满足需求,其中铁载体(siderophores)是最典型的代表。铁载体作为重要的代谢辅因子,除了铁循环以外,也强烈影响着其他元素的循环。基于铁载体的重要性,深入理解它的合成、转运和调控机制是系统认识海洋铁循环和生命过程的重要环节之一。本文以近20年的研究为重点,总结了铁载体的最新进展,包括其类型、合成/运输系统、获取途径、调控机制以及铁载体的功能与应用,旨在更好地认识铁载体在海洋微生物生态学过程中的作用,加深对海洋铁循环动力学机制的理解。     

东海北部滨海湿地铁氧化细菌的分布及其对不同氧气穿透深度的响应

【目的】滨海湿地生态系统位于淡水与海水交互地带,含有高浓度Fe²⁺的地下水渗透到沉积物表层形成的湿地径流和周期性潮汐淹水形成的含氧-缺氧界面有利于铁氧化细菌介导的Fe²⁺的生物氧化过程发生。然而,目前缺乏对滨海湿地生态系统中铁氧化细菌类群的全面评估。【方法】以上海崇明西沙湿地公园及浙江舟山市朱家尖岛东沙沙滩两地共5处滨海湿地沉积物为研究对象,分析沉积物的氧气穿透深度等环境参数,并基于16S rRNA基因扩增子测序技术,全面解析不同滨海湿地生态系统中细菌与铁氧化细菌的群落组成与分布特征。【结果】与崇明西沙湿地相比,朱家尖岛东沙沙滩有更深的氧气穿透深度,达到10 mm以上。非度量多尺度分析(non-metric multidimensional scaling, NMDS)统计结果表明,细菌群落结构主要受到区域位置不同导致的环境条件差异的影响,而铁氧化细菌的群落结构则受到采样的区域位置和沉积物氧气穿透深度的共同影响。崇明西沙湿地和朱家尖岛东沙沙滩的优势细菌为蓝细菌门(Cyanobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria);优势铁氧化细菌为嘉利翁氏菌属(Gallionella)、红细菌属(Rhodobacter)、Lepthothrix和Sideroxydans。【结论】通过对崇明西沙湿地和朱家尖岛东沙沙滩沉积物中栖息的铁氧化菌的调查发现,铁氧化细菌的群落组成与湿地沉积物类型导致的氧气穿透深度差异具有密切联系。