ROCK promotes high glucose-induced cardiomyocyte apoptosis by inhi-biting PI3K/Akt signaling pathway

AIMTo investigate whether Rho-associated coiled-coil kinase (ROCK) is involved in high glucose-induced apoptosis of primary cardiomyocytes by regulating PI3K/Akt signaling pathway. METHODSPrimary Wistar rat cardiomyocytes were cultured and identified by α-sarcomeric actin (α-SCA) immunohistochemistry. Cardiomyocytes were treated with 5.5, 33 and 40 mmol/L glucose for 48 h. The cell viability was measured by MTT assay, and the mRNA expression of ROCK1 and ROCK2 in the cardiomyocytes was detected by RT-qPCR. Flow cytometry was used to analyze the apoptosis of the cardiomyocytes. The protein levels of ROCK1, ROCK2, cleaved caspase-3, Bcl-2, PI3K, Akt and p-Akt were determined by Western blot. In order to confirm the regulatory effect of ROCKs on PI3K/Akt signaling pathway, the cells were divided into control group (5.5 mmol/L glucose), high glucose group (33 mmol/L glucose) and high glucose+Y27632 (ROCK inhibitor) group. Western blot was used to detect the protein levels of ROCK1, ROCK2, PI3K, Akt and p-Akt. RESULTSAfter 48 h of high glucose exposure, the values of relative cell viability in 33 and 40 mmol/L glucose groups were (79.71±2.43)% and (68.41±7.49)%, respectively, both of which were significantly decreased compared with normal control group (P<0.05). After 48 h of high glucose exposure, the relative mRNA levels of ROCK1 and ROCK2 in 33 and 40 mmol/L glucose groups were significantly increased compared with normal control group (P<0.05). Compared with normal control group, the apoptotic rate in 33 and 40 mmol/L glucose groups was increased significantly (P<0.05). Compared with normal control group, the protein expression of ROCK1, ROCK2 and cleaved caspase-3 in 33 and 40 mmol/L glucose groups was increased (P<0.05), while the protein expression of Bcl-2 was decreased (P<0.05). No significant difference in the protein levels of PI3K and Akt among the 3 groups was observed, while the protein level of p-Akt in 33 and 40 mmol/L glucose groups was decreased compared with normal control group (P<0.05). Compared with high glucose group, the expression of ROCK1 and ROCK2 was decreased in high glucose+Y27632 group. No significant difference in the protein levels of PI3K and Akt among the 3 groups was observed. Compared with normal control group, the protein level of p-Akt in high glucose group was decreased, and the protein level of p-Akt in high glucose+Y27632 group was increased significantly compared with high glucose group. CONCLUSION Under high glucose environment, ROCK may reduce the level of p-Akt by inhibiting the PI3K/Akt signaling pathway， thus promoting the apoptosis of cardiomyocytes.     

番茄/茄子嫁接对其根际土壤生物学性状及细菌群落结构的影响

以茄子作为砧木，番茄为接穗进行嫁接，并以番茄自根植株和茄子自根植株作为对照，基于传统及现代高通量测序技术分析根际土壤的生物学性状及细菌群落结构特征，旨在揭示嫁接植株抗性增强的机制。结果表明：番茄/茄子嫁接植株根际土壤中可培养细菌、放线菌数量，微生物生物量、酶活性和细菌丰富度、多样性指数均显著高于茄子和番茄自根植株；另一方面，norank_c_Acidobacteria、硝化螺菌属（Nitrospira）、芽孢杆菌属（Bacillus）、norank_f_Gemmatimonadaceae、norank_o_Gaiellales、norank_f_Xanthobacteraceae、norank_o_SC-I-84、norank_f_Anaerolineaceae、norank_f_Nitrosomonadaceae、鞘脂单胞菌属（Sphingomonas）细菌是嫁接植株与茄子、番茄自根植株根际土壤中的共有优势细菌属；g_unclassified_o_Ignavibacteriales 、 醋酸杆菌属（ g_Acetobacter ）、g_norank_f_Longimicrobiaceae 、g_unclassified_f_Verrucomicrobiaceae、g_norank_p_FBP、g_norank_p_Aminicenantes 属细菌是嫁接植株根际土壤的特有优势细菌属。与自根植株相比，番茄/茄子嫁接植株根际土壤存在更高可培养微生物数量，微生物生物量和相关酶活性，具有更高的土壤养分有效性，同时拥有不同占比的共有优势细菌门属，尤其拥有更为丰富的微生物可操作分类单元（operational taxonomic units，OTU）和特有 OTU 数量，这是嫁接植株抗性增强的主要原因。     

利用CRISPR/Cas9系统敲除葡萄中VviEDR2提高对白粉病的抗性

利用CRISPR/Cas9系统定点编辑葡萄白粉病感病基因VviEDR2（Enhanced disease resistance 2），在VviEDR2的DUF1336结构域设计靶位点VviEDR2-T1，构建CRISPR/Cas9敲除载体，通过农杆菌介导法转化‘无核白’葡萄胚性愈伤组织。对PCR阳性植株进行靶位点扩增测序，结果表明，共有8个转基因植株在靶位点处发生不同类型的双等位基因突变，编辑效率为32%；突变体植株生长势较弱，叶片较小，茎秆丛生、细弱。进一步对突变体植株进行抗病检测，结果表明，接种葡萄白粉菌（Erysiphe necator Schw.）5 d后，突变体植株叶片上白粉菌孢子仅能萌发出少量较短初级菌丝，表皮细胞产生大量明显的H2O2，而野生型叶片中白粉菌萌发出大量初级菌丝、次级菌丝和吸器，无明显H2O2产生。这些结果表明，可以利用CRISPR/Cas9技术编辑葡萄感病基因VviEDR2，提高葡萄白粉菌抗性。     

生物炭对砒砂岩与沙复配土壤理化性状及辣椒生长的影响

为探究生物炭对砒砂岩与沙复配土壤肥力提升和作物生长的影响。通过盆栽试验,研究不同添加量的生物炭对辣椒生物学性状、产量以及复配土壤理化性状的影响。结果表明:复配土比例为1∶1时,A2处理使茎叶鲜质量、干质量增加81.4%、80.5%,单果长、单果茎粗增加15.1%、21.0%,土壤有效磷含量增加11.08 mg·kg-1,对土壤pH和全盐量影响不大。复配土比例为1∶2时,B2处理下果实鲜质量、干质量增加39.7%、40.2%,茎叶鲜质量、干质量增加28.1%、29.5%、根鲜质量、干质量增加35.0%、22.0%,单果长、单果茎粗分别增加12.1%、13.0%,单株结果数增加119.8%,产量最高且土壤pH和盐分变化不大。复配土为1∶5时,添加生物炭对辣椒生长发育和产量积累产生抑制。因此,该试验条件下,建议1∶1和1∶2的复配土生物炭添加量为2%,1∶5的复配土不建议施用生物炭。     

新型缓控释增效肥研究进展和发展前景

传统肥料面临着利用率低、产能过剩等问题,新型缓控释肥通过新型包膜材料或者纳米技术,实现养分释放速度的可控性;通过添加信号物质,实现植物和化肥的互动,将植物养分需求规律作为主导因素,实现肥料的按需供给,达到减少化肥用量,提高肥料利用效率的目的。从定义、研发背景、分类及发展趋势等方面介绍了新型缓控释肥的研究进展,并对其未来发展进行了展望。     

基于粒子群算法优化BP神经网络的土壤含水量短期预测模型

为提高土壤含水量预测精度,基于物联网监测数据,提出了粒子群算法(PSO)优化BP神经网络的土壤含水量预测方法。首先应用主成分分析法筛选出影响土壤含水量的关键影响因子,然后构建8-5-1的BP神经网络拓扑结构,应用粒子群算法优化BP神经网络的初始权值和阈值。结果表明:与传统BP神经网络相比,新模型优化了网络结构,避免了陷入局部最优解,具有良好的预测效果;模型的评价指标平均绝对误差、平均绝对百分误差、误差均方根分别为0.259 2、0.010 5和0.135 6,与单一BP神经网络相比,预测精度更高,可满足实际的土壤含水量预测的需要。     

AM真菌对桑树根围土壤团聚体的影响机制

为揭示丛枝菌根 (Arbuscular mycorrhizal，AM)真菌对植桑土壤的影响及机制，采用盆栽试验研究接种摩西管柄囊霉 (Funneliformis mosseae，Fm)和根内根生囊霉 (Rhizophagus intraradices，Ri)对土壤有机碳(Soil organic carbon, SOC)、球囊霉素相关土壤蛋白 (Glomalin related soil protein, GRSP)及团聚体组成与稳定性的影响。结果表明：⑴ 接种Ri显著增加土壤大团聚体百分比，并提高平均质量直径 (Mean weight diameter, MWD)和几何平均直径 (Geometric mean diameter, GMD)、显著降低团聚体破坏率 (Percentage of aggregate destruction, PAD)。⑵ 接种Fm和Ri均显著增加微团聚体SOC含量，接种Fm显著降低大团聚体总GRSP含量，而接种Ri却显著增加大团聚体和微团聚体总GRSP含量及易提取GRSP含量。⑶ 接种AM真菌对整体SOC的效应为负，土壤总GRSP对SOC占比在25.5%~76.5%之间，土壤易提取GRSP对SOC占比在4.87%~5.93%之间，且Ri的接种效应高于Fm。⑷ 总GRSP、易提取GRSP和SOC对团聚体组成表现均为正向显著影响，其中易提取GRSP是主要驱动因子，而总GRSP是土壤团聚体稳定性的主要影响因子。综上，AM真菌作用下桑树根围土壤团聚体得以改善并趋于稳定，Ri的接种效应明显大于Fm；土壤团聚体的形成主要依赖易提取GRSP，而其稳定性主要受总GRSP影响。     

养分管理措施对干热河谷火龙果土壤肥力的影响

为阐明火龙果地不同养分管理方式下土壤矿质养分变化特征，揭示土壤肥力质量变化规律，设置施用农家肥（farmyard manure，FM）、套种绿肥（alfalfa，AF）、施用生物有机肥（bio-organic fertilizer，BOF）与凋落物覆盖（litter coverage，LC）4种养分管理方式，通过分析不同处理的土壤肥力指标变化，明确不同养分管理方式对火龙果地土壤肥力质量的影响。结果表明：不同养分管理方式的土壤理化性质变化规律各异，在LC方式下pH低于7，呈弱酸性，其余养分管理方式下均呈弱碱性；LC对土壤有机碳（soil organic carbon，SOC）、有效磷（available phosphorus，AP）、有效锰（available manganese，AMn）、有效铁（available iron，AFe）等土壤养分增效显著，AF对SOC、全氮（total nitrogen，TN）、全钾（total potassium，TK）增效作用较弱，FM以及BOF下SOC及多数有效态元素含量相对较低；土壤速效养分受到pH的影响较大，大量元素与微量元素多呈极显著正相关；不同养分管理方式的土壤质量综合指数表现为，LC（1.793）>AF（0.949）>FM（-0.995）>BOF（-1.747）。LC为土壤养分积累较为适宜的管理方式，其次为AF，FM次之，BOF对土壤养分的积累效应最低，但其对提高作物产量具有较好的作用。     

草地灌丛化土壤碳氮地球化学循环

灌丛化(shrub encroachment)是全球陆地生态系统重要的生态现象之一,是影响草地碳库的重要过程。灌丛化由全球气候变化、降雨、火烧和生物活动等多因素共同作用形成,对区域环境、气候、土壤性质和碳循环影响显著。目前灌丛化对生态系统的影响仍存在分歧,表现在不同气候和降雨梯度下灌丛化后土壤有机碳/氮储量、养分循环和土壤温室气体排放等差异。本文总结和归纳了灌丛化形成与控制因素、灌丛化对团聚体稳定性、酶活性和土壤碳、氮循环的影响。灌丛化改变了土壤团聚体稳定性和酶活性,进而影响土壤呼吸以及土壤生源物质的存储、分解和循环,这将显著影响区域乃至全球气候变化。因此分析提出,今后应进一步加强对灌丛化形成过程长期的定位观察研究,以便了解灌丛化的可控因素,并加强对灌丛化后土壤有机碳库、土壤团聚体稳定性变化对碳氮循环进程和全球气候变化的影响研究。     

青海果洛高寒地区燕麦和小黑麦最佳混播比例筛选

为筛选出适合于三江源区燕麦(Avena sativa)和小黑麦(×Triticale Wittmack)混播比例,在青海省甘德县进行了燕麦与小黑麦不同混播处理的研究。结果表明,在供试的5个混播处理中,混播组合燕麦60%+小黑麦40%处理下的干草产量最高,为13605 kg·hm–2,显著高于单播(P<0.05),和燕麦50%+小黑麦50%处理差异不显著(P>0.05)。燕麦60%+小黑麦40%处理下的燕麦株高最高,比燕麦单播提高6.5%。燕麦60%+小黑麦40%处理下的燕麦单株产量和单株地下生物量均显著高于燕麦单播和其他供试混播处理(P<0.05);小黑麦单株产量在燕麦40%+小黑麦60%处理下最高。燕麦60%+小黑麦40%处理下的燕麦和小黑麦的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量均低于单播,粗蛋白含量最高。利用干草产量、粗蛋白含量、可溶性糖含量、淀粉含量、酸性洗涤纤维含量和中性洗涤纤维含量的相对值进行隶属函数值综合评价,得出混播处理的最佳比例为燕麦60%+小黑麦40%。