沙雷氏菌(Serratia sp.) AXJ-M响应高温胁迫的生理适应性

【背景】利用微生物法治理造纸废水或被其污染的环境具有重要的现实意义,但是关于微生物在造纸废水高温环境胁迫下的生理补偿适应机制尚缺乏探讨。【目的】以实验室保藏的一株嗜热木质素降解菌Serratia sp. AXJ-M为对象,开展其对热胁迫的生理响应机制研究。【方法】设计温度胁迫培养实验,采集不同温度下的菌体,测定菌体形态、细胞膜流动性与渗透性、细胞海藻糖含量及抗氧化酶的活性变化。基于Illumina Hiseq 2000平台对菌株AXJ-M进行de novo测序分析,用gene ontology (GO)、clusters of orthologous groups of proteins (COG)、Kyoto encyclopedia of genes and genomes (KEGG)及non-redundant database (NR)进行基因组基本功能注释。【结果】热胁迫实验表明,菌株AXJ-M能够在50−80 ℃的热胁迫环境中生存,其中50 ℃是最适生长温度,在高于70 ℃的热胁迫环境下其生长会被明显抑制。相较于最适温度(50 ℃),菌株AXJ-M经热胁迫培养后细胞表面粗糙程度增加、细胞膜流动性降低、膜通透性提高、海藻糖含量提高。高温胁迫(80 ℃)下与氧化应激有关的一些酶活性显著增加,过氧化氢酶(catalase, CAT)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)和过氧化物酶(peroxidase, POD)活性随着培养时间的延长分别提高50%‒80%、30%‒47%、24%‒31%。将基因组测序结果与数据库比对并检索,菌株AXJ-M含有参与响应热胁迫的相关基因。【结论】热胁迫培养可诱导菌株AXJ-M产生耐热性并使菌体形态发生改变,海藻糖含量和抗氧化酶活性的升高保护细胞抵抗外界不良环境。菌株全基因组的初步解析,对研究嗜热菌在高温环境中的分子反应机制奠定了基础。     

长期施肥下农田土壤-有机质-微生物的碳氮磷化学计量学特征

探讨外源养分的输入对土壤系统内碳、氮、磷化学计量特征的影响,对于深刻认识农田土壤有机碳(C)和养分循环及其相互作用过程具有重要意义。以26年的农田长期定位施肥试验为平台,分析长期不同施肥条件下土壤、有机态及微生物生物量碳、氮、磷含量及其化学计量学特征,并根据内稳性模型y=c x~(1/H)计算其化学计量内稳性指数H。结果表明:与长期撂荒处理(CK_0)相比,种植作物条件下26年化肥配施有机肥处理(MNPK和1.5MNPK)显著降低微生物生物量氮含量,但显著提高了微生物生物量磷的含量。相对于撂荒处理,即使长期配施化肥磷处理(NP、PK、NPK),其土壤有机磷降低显著。对于C∶N比而言,化肥配施有机物料处理(秸秆或有机肥)的土壤C∶N比、有机质C∶N及微生物生物量C∶N比均显著低于化肥处理(N、NP、PK和NPK)。对于C∶P比而言,相对于撂荒处理,26年施用磷肥(化肥磷或有机磷)显著降低了土壤C∶P比和微生物生物量C∶P比,而CK和偏施化肥处理(N、NP和PK)显著降低了土壤有机质C∶P比。对于土壤N∶P比而言,撂荒处理土壤N∶P比显著高于其他处理,而撂荒处理土壤有机质N∶P比显著高于CK和化肥处理,表明不施肥或化肥条件下作物种植加剧了土壤有机质中氮素的消耗。微生物生物量C∶N、C∶P、N∶P比的内稳性指数H分别为0.24、0.75、0.64,不具有内稳性特征。微生物生物量C∶N、C∶P、N∶P比分别与土壤C∶N、C∶P、N∶P比呈显著正相关关系,但与土壤有机质碳氮磷化学计量比之间无显著相关性。表明土壤碳、氮、磷元素的改变会直接导致微生物生物量碳、氮、磷化学计量比的改变,但微生物生物量碳氮磷化学计量比对土壤有机质碳氮磷化学计量比无显著影响,土壤有机质的碳氮磷计量比可能更多是受到作物和施肥等养分管理措施的影响。     

Simultaneous detection of six human diarrheal pathogens by using DNA microarray combined with tyramide signal amplification

Multiplex PCR and DNA microarray were combined with tyramide signal amplification (TSA) to develop a reliable method suitable for simultaneous detection of six species of human diarrheal pathogens (Yersinia enterocolitica, Shigella spp, Salmonella typhi, Brucella spp, Vibrio cholera and Escherichia coli O157:H7). Meanwhile, our method could distinguish V. cholera serotype O1 from O139, and O157:H7 from O157: non-H7. This assay conferred a specificity of 100% for target pathogens. The limit of detection was 103 degrees CFU/mL approximately. The results of 98.6% (357/362) clinical specimens and 100% (5/5) mocked double-blind samples were the same to that from conventional assay. Consequently this assay is sensitive and a specific tool suitable for diagnostic detection and surveillance of multiple human pathogens.     

Regulation of alpha1 Na/K-ATPase expression by cholesterol

We have reported that α1 Na/K-ATPase regulates the trafficking of caveolin-1 and consequently alters cholesterol distribution in the plasma membrane. Here, we report the reciprocal regulation of α1 Na/K-ATPase by cholesterol. Acute exposure of LLC-PK1 cells to methyl β-cyclodextrin led to parallel decreases in cellular cholesterol and the expression of α1 Na/K-ATPase. Cholesterol repletion fully reversed the effect of methyl β-cyclodextrin. Moreover, inhibition of intracellular cholesterol trafficking to the plasma membrane by compound U18666A had the same effect on α1 Na/K-ATPase. Similarly, the expression of α1, but not α2 and α3, Na/K-ATPase was significantly reduced in the target organs of Niemann-Pick type C mice where the intracellular cholesterol trafficking is blocked. Mechanistically, decreases in the plasma membrane cholesterol activated Src kinase and stimulated the endocytosis and degradation of α1 Na/K-ATPase through Src- and ubiquitination-dependent pathways. Thus, the new findings, taken together with what we have already reported, revealed a previously unrecognized feed-forward mechanism by which cells can utilize the Src-dependent interplay among Na/K-ATPase, caveolin-1, and cholesterol to effectively alter the structure and function of the plasma membrane.     

海岛马尾松林芒萁和生境对植物多样性和乔木更新多样性的影响

马尾松林为福建海岛分布最广泛的常绿针叶林植被类型,其植物多样性及乔木更新对群落演替方向具有决定性作用,而芒萁(Dicranopteris pedata)作为马尾松林下常见植被,兼具正面生态效应与入侵植物特性,研究其对马尾松林的潜在影响,不仅有助于海岛植物群落保护策略的制定,也有助于更深入地理解具有入侵特性的本地植物与外来入侵植物的异同。对福建三都澳6个海岛芒萁与马尾松共存的群落进行样方调查,计算其草、灌、乔及乔木幼苗的α多样性与β多样性,并将β多样性分解为物种多度差异组分与物种周转组分,通过回归分析探究芒萁重要值与各层片α多样性的关系,并通过冗余分析(RDA)与基于相异矩阵的多元回归(Multiple regression on dissimilarity matrices,MRM)筛选对各层片α与β多样性显著影响的因子,最后通过路径分析推测芒萁与环境因子对植物多样性的直接与间接影响及其相对重要性。结果表明:(1)芒萁对草、灌层及乔木幼苗的α多样性均有影响,解释率分别在0.45-0.90、0.49-0.61、0.19-0.48之间,其中对乔木幼苗Pielou指数的影响不同于其它层片,呈正相关趋势。 (2)对β多样性分解表明,所调查样方各层片均为物种周转组分占主导,占比70%以上。芒萁对草、灌层及乔木幼苗β多样性均有显著影响,MRM回归系数分别为0.089、0.034、0.051,对乔、灌、草层物种周转及乔木幼苗的物种多度差异也有影响。 (3) RDA分析结果表明,土壤pH、距大陆距离与芒萁重要值共同影响α多样性,第一轴与第二轴的总解释量为33.03%。MRM分析结果表明,土壤因子、郁闭度、样方距离与芒萁重要值共同影响β多样性。(4)由相关性分析与路径分析推测,土壤pH通过创造对芒萁有利的环境而间接作用于群落α与β多样性,芒萁对多样性的直接影响通常大于土壤pH,但土壤pH是先决条件;地理距离对β多样性的直接影响与芒萁相当,路径系数均不小于0.30,且可以通过影响环境因子而间接影响β多样性。综上,芒萁显著影响了灌草层及乔木幼苗的α与β多样性,土壤pH等环境因子是芒萁影响群落多样性的重要前提。与入侵植物相似的是,芒萁对α多样性的影响也呈单峰趋势,并对乔木更新有影响。