谷氨酰胺对斜带石斑鱼GF-1细胞中C-Myc蛋白的表达与神经坏死病毒复制的影响

为探讨C-Myc表达、谷氨酰胺代谢和神经坏死病毒复制三者之间的关系,本研究首先克隆了斜带石斑鱼鳍条细胞(GF-1)中的C-Myc基因(GF-1-C-Myc),结果显示GF-1-CMyc基因cDNA全长814 bp,开放阅读框(ORF)为285 bp,编码95个氨基酸(aa),有亮氨酸拉链结构域与螺旋-环-螺旋(HLH)结构域。实验表达和纯化了GF-1-C-Myc蛋白,并制备其多克隆抗体。采用实时定量PCR技术(qRT-PCR)与免疫印迹法(WB)检测了GF-1-C-Myc基因的表达和神经坏死病毒的复制。结果显示,缺乏谷氨酰胺会同时抑制GF-1-C-Myc基因的表达和神经坏死病毒(NNV)的复制,添加谷氨酰胺可同时促进GF-1-C-Myc的表达和NNV的复制;此外,NNV感染可上调GF-1-C-Myc基因的表达,并显著消耗GF-1细胞培养液中的谷氨酰胺。研究表明,GF-1-C-Myc基因可调控宿主谷氨酰胺代谢,从而有利于神经坏死病毒的复制。本结果为防控NNV的感染提供了参考。     

饲料中添加谷氨酰胺前体物对镜鲤肠道消化酶及Na~+/K~+-ATPase活性的影响

为了研究谷氨酰胺前体物对镜鲤(Cyprinus carpio specularis)肠道消化酶及Na~+/K~+-ATPase活性的影响,分别用谷氨酰胺(Gln)、谷氨酸(Glu)、α-酮戊二酸(AKG)、L-鸟氨酸-α-酮戊二酸(OKG)、L-精氨酸-α-酮戊二酸(AAKG)、α-酮戊二酸钠(2Na-AKG)替代基础饲料中的葡萄糖(添加量为1.5%),配制成6种等氮等能试验饲料,以基础饲料为对照,分别投喂松浦镜鲤(平均体重(40.27±3.96)g),饲养8周后测定镜鲤肠道消化酶及Na~+/K~+-ATPase活性。结果显示:Glu组前肠蛋白酶活性显著高于对照组;Gln组、Glu组、OKG组和AAKG组中肠蛋白酶活性均显著高于对照组。2Na-AKG组前肠脂肪酶活性显著高于对照组和OKG组;2Na-AKG组中肠脂肪酶活性显著高于对照组和Gln组。2Na-AKG组前肠淀粉酶活性均显著高于对照组和Gln组。Gln组和Glu组前肠Na~+/K~+-ATPase活性均显著高于对照组;不同处理组中肠Na~+/K~+-ATPase活性均显著低于对照组;Glu组、AKG组和OKG组后肠Na~+/K~+-ATPase活性均显著高于对照组,Gln组、AAKG组和2NaAKG组后肠Na~+/K~+-ATPase活性则均显著低于对照组。研究表明,饲料中添加Gln、Glu、OKG和AAKG可显著提高鱼体肠道的蛋白酶活性,添加2Na-AKG可显著提高鱼体肠道的淀粉酶和脂肪酶活性。     

Expression and functional characterization of glutamine synthetase from giant freshwater prawn (Macrobrachium rosenbergii) under osmotic stress

The freshwater prawn, Macrobrachium rosenbergii naturally lives in the freshwater, though it migrates to the brackish water environment during spawning that claimed to be resistant on a broad range of saline fluxes. However, little is known about the osmoregulatory patterns and the effect of an enzyme glutamine synthetase (GS) in M. rosenbergii under stress. Here, we described the identification and functional characterization of GS from M. rosenbergii (Mr‐GS) at molecular and protein levels. The identified Mr‐GS was comprised of 361 amino acids that phylogenetically shared the highest identity with other crustaceans and predicted to contain Gln‐synt_C and Gln‐synt_N domains at the respective terminal regions. Tissue distribution analysis in M. rosenbergii revealed that the Mr‐GS was highly expressed in muscle, and commonly existed in other examined tissues in the following order gills > heart > stomach > brain > haemolymph. Whereas, the mRNA of Mr‐GS was significantly up‐regulated in the muscle and gill tissues following challenges with either hyper (0 → 13‰), or hypo (13 → 0‰) osmotic stress at 3, 6 and 12 hr. Furthermore, the level of Glutamine concentration was positively correlated with the GS mRNA and protein expression patterns in hyper‐osmotic stress, whereas in hypo‐osmotic stress a slight decrease in the gills and maintained a level in the muscle tissues at 3, 6 and 12 hr post‐treatments. Our findings suggest that Mr‐GS potentially exhibited the osmoregulation responses in the gill and muscle tissues of M. rosenbergii throughout the time of osmotic stress, which will benefit for future study on osmoregulation.     

色氨酰-tRNA合成酶基因WRS1调控水稻种子发育

【目的】氨酰-tRNA合成酶（aminoacyl-tRNA synthetases, aaRSs）与遗传信息传递密切相关,已发现植物中aaRSs家族蛋白在维持翻译功能之余,还参与配子发生与胚发育、质体的早期发育以及免疫信号的感知与病害防御等生物学过程。本研究利用水稻胚乳发育缺陷突变体,分析水稻色氨酰-tRNA合成酶（WRS1）在胚乳发育中的作用,证明WRS1基因编码一个影响水稻胚乳发育的关键因子。【方法】本研究通过甲烷磺酸乙酯（ethyl methane sulfonate, EMS）诱变籼稻（Oryza sativa subsp. indica）品种N22,筛选到一个稳定遗传的水稻粉质胚乳突变体（wrs1）,图位克隆获得目标基因。对wrs1成熟种子进行形态学观察以及淀粉相关理化性质测定,利用细胞学切片分析wrs1发育中胚乳的结构,利用实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR, qRT-PCR）和GUS活性染色分析基因表达模式,通过qRT-PCR比较野生型与突变体花后12 d胚乳中淀粉合成相关基因表达情况,免疫印迹检测野生型与突变体成熟种子中淀粉合成酶蛋白积累情况,使用全自动氨基酸分析仪测定游离氨基酸含量。【结果】 wrs1突变体幼苗表现出明显的发育滞后且逐渐蔫萎死亡,从杂合突变体（WRS1wrs1）中分离到的粉质籽粒呈现明显的腹部皱缩,粒厚、千粒重下降,同时总淀粉含量下降,糊化淀粉的峰值黏度和崩解值均低于野生型。wrs1突变体发育胚乳中复合淀粉颗粒变小,排列疏松。WRS1定位于第12染色体长臂约183 kb的区间内,测序发现编码色氨酰-tRNA合成酶（tryptophanyl-tRNA synthetase, WRS）基因的第6外显子上发生单碱基替换,导致一个保守位置上的甲硫氨酸被替换。wrs1突变体中大部分淀粉合成相关基因表达量下调,且野生型与突变体间基因表达的变化与相应蛋白积累的差异存在不一致的趋势。wrs1突变体籽粒中蛋白质积累降低,而游离氨基酸含量显著升高。【结论】 WRS1编码色氨酰-tRNA合成酶,该基因突变后通过影响氨基酸稳态和蛋白质合成,造成淀粉合成相关基因异常表达从而影响淀粉的合成与积累,导致种子发育缺陷。     

耕作与秸秆还田方式对稻田N_2O排放、水稻氮吸收及产量的影响

保护性耕作是改善农田土壤肥力的重要举措,然而其对作物氮吸收与产量的作用尚不明确。为此,本试验于2016—2017年稻季在湖北省武穴市花桥镇,设置常规翻耕与免耕两种耕作方式以及前茬作物秸秆全量还田与不还田两种秸秆还田方法,研究耕作与秸秆还田方式对稻田土壤N_2O排放、根系酶活性、水稻氮吸收与产量的影响。结果表明,耕作方式显著影响土壤N_2O排放,但不影响根系硝酸还原酶与谷氨酰胺合成酶活性、水稻氮吸收与产量。与翻耕处理相比,免耕处理2016年和2017年土壤N_2O排放量分别显著提高了12.5%～18.2%和21.1%～38.6%。秸秆还田显著影响土壤N_2O排放量、根系酶活性、水稻氮吸收与产量。相对于秸秆不还田处理,秸秆还田处理2016年和2017年土壤N_2O排放量分别显著提高了38.5%～45.5%和13.1%～29.5%。秸秆还田处理相对于不还田处理根系硝酸还原酶与谷氨酰胺合成酶活性分别显著增加了6.7%～45.9%和9.0%～46.7%,水稻氮吸收量提高了12.5%～26.0%,产量增加了9.4%～12.6%。本文认为,虽然秸秆还田提高了水稻氮吸收与产量,但也促进了土壤N_2O的排放,因此在评估保护性耕作稻田温室效应时应加强对温室气体(CH4和N_2O)排放和土壤碳固定影响的长期监测,以期为发展低碳稻作提供理论依据和技术支撑。     

Responses of glutamine synthetase activity and gene expression to nitrogen levels in winter wheat cultivars with different grain protein content

Glutamine synthetase (GS) plays a central role in plant nitrogen (N) metabolism, which improves crops grain protein content. A pot experiment in field condition was carried out to evaluate GS expression and activity, and grain protein content in high (Wanmai16) and low grain protein (Loumai24) wheat cultivars under two N levels (0.05 and 0.15 g N kg⁻¹ soil). High nitrogen (HN) resulted in significant increases in GS1 and GS2 expression at 10 days after anthesis (DAA), and higher GS activity during the entire grain filling stage. HN also significantly increased yield, grain protein content and protein fraction (except for glutenin of Luomai24) in two wheat cultivars, which indicated that it increased grain yield and protein content by improving nitrogen metabolism. Wanmai16 showed higher grain protein content, gliadin and glutenin content, and had higher expression level of GS2 both in flag leaves and grains at early grain filling stage. However, Luomai24 had greater yield and higher expression level of GS1. The difference expression of GS2 and GS1 genes indicates they had various contributions to the accumulation of protein and starch in wheat grains, respectively. The results suggest that GS2 would be serving as a potential breeding target for improving wheat quality.     

玉米果穗发育的生理特性研究

为了探讨玉米优良自交系选育中出现短苞叶品种的原因，从生理角度分析了两玉米自交系品种穗轴与苞叶生长发育变化趋势。结果表明：四个时期中139号苞叶硝酸还原酶活性非常低，对照1号的稍高一些。139号苞叶谷氨酰胺合成酶活性小于1号，且1号的酶活性变化较平缓。139号雌穗轴硝酸还原酶活性变化剧烈，授粉后15d达高峰，明显大于1号。139号雌穗轴谷氨酰胺合成酶活性前三时期始终大于1号，最后一时期二者几乎相等，但1号的酶活性变化平缓。就上述结果从氮代谢方面分析了139号苞叶与穗轴发育失调的原因。     

不同花生品种氮代谢相关酶活性的研究

为研究不同品种花生各器官中氮代谢酶活性的差异及与籽仁蛋白质含量间的关系,采用田间小区试验,利用高产大花生品种(花育22号)和小花生品种(白沙1016)研究了两品种不同生长发育时期植株各器官中可溶性蛋白质(Pro)含量、硝酸还原酶(NRase)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸脱氢酶(GDH)活性的变化。结果表明,两粒型花生品种各器官的Protein、NRase、GS、GDH活性变化态势大致相同,但其含量的高低有异;各器官中的各指标含量均以小花生品种白沙1016较高。各器官中NRase活性随生育期的推进呈渐降趋势,籽仁中NRase活性远高于其他营养器官;两粒型品种叶片、茎和根中GS活性的变化趋势均呈单峰曲线,其峰值均出现在结荚期;叶片GDH活性以苗期较高,花针期最低,之后又迅速升高。茎和根中GDH活性均呈V字型曲线变化,根中峰谷滞后于茎,出现在饱果期,而籽仁中GDH活性成熟期略有升高。各器官中蛋白质含量与GS和GDH活性间的相关关系不明显,但与其相应器官中的NRase活性表现显著或极显著相关。     

谷氨酰胺二肽的代谢及其在断奶仔猪中的应用

谷氨酰胺二肽是谷氨酰胺和其他氨基酸形成的二肽,因其特有的生物学功能,近年来逐渐受到动物营养学家的广泛关注,国内外许多研究者也开展了谷氨酰胺二肽在动物上的研究工作。笔者就谷氨酰胺二肽的代谢及其对早期断奶仔猪生长性能、能量利用、抗氧化机能等的影响进行了综述。