稻瘟菌侵染过程相关信号通路研究进展

稻瘟菌(Magnaporthe oryzae)是典型的植物致病菌,其侵染过程依赖多种信号通路参与调控,包括环化腺苷酸(cAMP)信号通路、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号通路和Ca2+信号通路。最新研究发现,除了cAMP信号通路和MAPK信号通路,Ca2+信号通路在稻瘟菌的生长发育、孢子萌发、侵染结构形成和致病性方面也具有重要作用。结合这些信号通路及其相关基因和蛋白研究,综述了调控稻瘟菌致病性相关发育的信号传递分子机理,旨在为稻瘟菌致病机理的研究提供新的线索。     

玉米大斑病菌蛋白激酶C基因的克隆及表达规律分析

 【目的】克隆蛋白激酶C基因(PKC)及其启动子,验证该基因拷贝数,同时对PKC的表达规律进行研究,了解该基因在信号转导途径中的激活条件,为进一步研究该基因的功能奠定基础。【方法】首先通过简并引物PCR法获得PKC的同源片段,再利用Genome walking技术克隆片段的3′端和5′端侧翼序列,采用RT-PCR法扩增基因全长,并对基因结构和上游调控元件进行生物信息学分析。利用Southern blotting验证基因拷贝数。最后,利用半定量RT-PCR技术研究玉米大斑病菌在不同碳源、氮源培养以及非生物胁迫条件下,PKC的表达量的变化规律。【结果】获得PKC全长序列及其上游部分启动子区,生物信息学分析表明,PKC全长DNA序列为3 837 bp、cDNA序列为3 516 bp。由7个外显子和6个内含子组成,编码产物包含1 171个氨基酸残基。在1 380 bp的上游侧翼序列中包含CAAT-box及TATA-box,并且存在热激转录因子(HSF)结合元件和SP1、AP1等结合元件。PKC在玉米大斑病菌基因组中以单拷贝形式存在。半定量RT-PCR结果表明：在以蔗糖为碳源时PKC表达量高于其它碳源,铵态氮为氮源时PKC的表达明显受到抑制。重金属离子Mn2+、Cu2+、Zn2+显著抑制PKC表达。在高渗胁迫环境中下,山梨醇抑制PKC表达,且抑制程度与浓度成正相关;而高浓度NaCl造成高渗胁迫时,PKC由低浓度NaCl时的低丰度表达状态中被激活,表达量迅速增加。【结论】玉米大斑病菌PKC及其启动子的成功克隆与该基因的表达规律丰富了植物病原真菌的生物信息学资源,为深入了解植物病原真菌信号转导途径奠定了基础。     

7-位N取代的香豆素类衍生物的合成、光谱性能及生物活性

以2-甲基-3-硝基苯酚为原料,通过Duff反应、Perkin反应、还原反应和缩合反应等反应合成了6个7-位N取代的香豆素类衍生物,其结构经~1HNMR、~(13)CNMR和HRMS确证。在对香豆素衍生物的光谱性能研究中,发现8-甲基-7-氨基香豆素(7)具有很强的蓝色荧光,进而研究了不同溶剂、不同金属离子和不同pH值对其紫外光谱和荧光光谱变化的影响。结果表明,增强溶剂极性,会使化合物7的紫外光谱明显的红移;当pH值在2.5和11.5左右时,化合物7的荧光急剧减弱;但其荧光不受金属离子的影响。采用菌丝生长速率法测试了目标化合物对草莓炭疽、马铃薯晚疫、猕猴桃褐斑和草莓灰霉这4种常见植物病原真菌的抑菌活性,结果显示部分化合物对植物病原真菌的抑制效果高于对照蛇床子素,并且这些化合物的细胞毒性很低。上述结果表明,7-位N取代的香豆素类衍生物作为抗真菌的植物源农药具有一定的研究价值。     

根际土壤理化因子与真菌群落对白及产量和质量的影响

研究了不同产地白及产量、多糖含量、根际土壤理化因子及真菌,以期找出根际土壤理化因子及真菌与白及产量和质量的相关性,为开发高产量、高质产量的白及田间管理技术方案的研发提供指导。应用IlluminaMiSeq高通量测序技术、酶标仪等方法分析白及产量、多糖含量、土壤理化因子和土壤真菌群落的变化规律。结果表明：产量与木拉克酵母属(Cystofilobasidium)、梭孢壳属(Thielavia)、青霉菌属(Penicillium)、镰刀菌属(Fusarium)丰度、Zn²⁺含量正相关,与茎点霉属(Phoma)丰度、Na~+、Al³⁺、Ca²⁺含量负相关;多糖与木拉克酵母属(Cystofilobasidium)、梭孢壳属(Thielavia)、Zn²⁺、Al³⁺、Ca²⁺含量正相关,与茎点霉属(Phoma)、青霉菌属(Penicillium)、镰刀菌属(Fusarium)丰度、Na~+负相关。结论 白及田间管理中,提高Zn²⁺、Ca^...     

孕酮对绵羊输卵管上皮细胞β-防御素-1 mRNA表达的影响

旨在研究孕酮(P4)对绵羊输卵管上皮细胞内β-防御素-1( SBD-1) mRNA基因表达的影响及可能参与的信号通路,利用10~(-8) mol/L P4培养绵羊输卵管上皮细胞2 h、6 h、12 h、24 h、48 h,利用RT-qPCR技术检测 SBD-1 mRNA的表达变化,选取P4诱导 SBD-1 mRNA表达的最佳时间。分别添加P4核受体阻断剂RU-486、蛋白激酶C (PKC)阻断剂H-7、蛋白激酶A (PKA)阻断剂H-89干预绵羊输卵管上皮细胞1h,再使用P4处理细胞。结果显示,用10~(-8)mol/L P4诱导绵羊输卵管上皮细胞6 h, SBD-1 mRNA表达显著升高;添加RU-486和H-89显著抑制P4诱导的 SBD-1 mRNA的表达;添加H-7后 SBD-1 mRNA的表达量无显著性差异。以上结果表明,P4诱导的绵羊输卵管上皮细胞中 SBD-1 mRNA的表达通过孕酮核受体(PR)和PKA信号通路介导,与PKC信号通路激活无关。     

玉米大斑病菌Stga-2及其启动子的克隆与基因表达分析

【目的】克隆玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)Gα亚基(Heterotrimeric Gproteinalpha subunit)基因及其启动子,并对其进行异源表达,为深入研究Gα基因的表达规律、基因功能和编码蛋白的特性奠定基础。【方法】首先通过简并引物PCR法获得Gα基因的同源片段,再利用Genome walking技术克隆片段的5′端和3′端侧翼序列,最后采用RT-PCR法扩增基因全长,并对基因结构和上游调控元件进行生物信息学分析。同时,利用pET原核表达系统获得基因的编码产物。【结果】获得1个玉米大斑病菌Gα基因—Stga-2的全长序列及其上游部分启动子区,并利用pET原核表达系统对Stga-2成功进行了异源表达。生物信息学分析表明,Stga-2全长1318bp,由4个内含子和5个外显子组成,编码产物包含356个氨基酸残基。在347bp的上游侧翼序列中未发现典型的TATA-box及CAAT-box,但在起始密码子上游30bp处发现了转录起始子特征序列及位于其上游能够起始真菌基因转录的C+T丰富区域,同时还有转录因子Sp1的识别位点、CCA基序(CCAmotif)及CCG重复基序(CCG repeats)等顺式作用元件。【结论】玉米大斑病菌Stga-2及其启动子的成功克隆与表达进一步丰富了植物病原真菌的生物信息学资源,为深入了解植物病原真菌信号转导途径奠定了基础。     

Retrograde signaling by Syt 4 induces presynaptic release and synapse-specific growth

The molecular pathways involved in retrograde signal transduction at synapses and the function of retrograde communication are poorly understood. Here, we demonstrate that postsynaptic calcium 2+ ion (Ca2+) influx through glutamate receptors and subsequent postsynaptic vesicle fusion trigger a robust induction of presynaptic miniature release after high-frequency stimulation at Drosophila neuromuscular junctions. An isoform of the synaptotagmin family, synaptotagmin 4 (Syt 4), serves as a postsynaptic Ca2+ sensor to release retrograde signals that stimulate enhanced presynaptic function through activation of the cyclic adenosine monophosphate (cAMP)-cAMP-dependent protein kinase pathway. Postsynaptic Ca2+ influx also stimulates local synaptic differentiation and growth through Syt 4-mediated retrograde signals in a synapse-specific manner.     

植物低温信号的感知、转导与转录调控

低温是植物生长的主要环境胁迫因子之一。植物对低温的应激是一个复杂的过程,包括低温信号的感知、信号转导和转录调控等阶段。低温可以通过质膜流动性的改变被质膜感知,也可以通过质膜上的钙离子通透性通道、组氨酸激酶、受体激酶和磷酸酯酶感知。低温信号转导包括钙信号途径和其他信号途径,其中钙信号途径是低温应答过程中重要的信号途径。在此途径中,因低温增加的胞质钙离子能被CDPK、磷酸酶和MAPK识别并传导;其他信号途径主要与ABA有关。低温信号最终将启动CBF和非CBF介导的转录调控,提高植物的低温抗性。     

利用酵母双杂交系统筛选玉米ZmPRR73的互作蛋白

为了阐明ZmPRR73基因的生物学功能,构建诱饵表达载体pGBKT7-ZmPRR73,利用酵母双杂交技术,从长日照光照环境诱导的热带玉米自交系的cDNA文库中筛选与ZmPRR73互作的蛋白。结果显示：构建的诱饵载体pGBKT7-ZmPRR73对酵母菌株无毒性,且对报告基因无自激活活性,共鉴定出12个与ZmPRR73互作的候选蛋白。生物信息学分析表明,这些候选互作蛋白的功能涉及植物的转录调控、离子跨膜转运的调节、信号转导、电子传递链等多个方面,推测ZmPRR73蛋白与以上蛋白互作参与多个信号转导和代谢途径,研究结果补充和完善了ZmPRR73蛋白参与的调控途径,为进一步研究生物钟核心元件ZmPRR73的分子功能提供了新的分子证据。     

Wistar大鼠GTH细胞的cAMP对FSHβ mRNA表达的影响

[目的]从分子水平阐述大鼠FSHβmRNA表达的GnRH受体后信号转导机制。[方法]采用细胞体外培养技术结合实时荧光定量PCR技术,检测大鼠GTH细胞中cAMP改变对FSHβmRNA表达的影响。[结果]cAMP含量对大鼠GTH细胞表达的FSHβmRNA的Ct值的影响不显著。FSK和SQ22536能有效改变GTH细胞的cAMP含量,却不能改变PKC活性。FSHβ的表达是受GnRH调控的。[结论]cAMP不是FSHβmRNA表达的GnRH受体后的信号转导途径。     

铜、锰、锌对麦冬光合特性和矿质元素的影响

研究不同浓度Cu2+、Mn2+、Zn2+处理对川麦冬光合特性的影响,以及Cu、Mn、Zn各元素在川麦冬植株体内累积分布规律,以期为麦冬营养调控提供技术依据.采用盆栽试验,在改良Hoagland基本营养液的基础上,设置不同浓度水平的Cu2+、Mn2+、Zn2+处理,测定麦冬光合生理指标,采用电感耦合等离子发射光谱法测定各元素在麦冬地上部分及地下部分的分布情况.结果显示,Cu2+、Mn2+、Zn2+对麦冬光合特性和矿质元素在麦冬植株体内的分布有一定程度的影响.其中,每盆Cu2+ 0.25 mg、Mn2+5 mg和Zn2+1 mg的处理对麦冬光合色素含量及光合速率提高最显著;Cu2+、Mn2+处理能提高麦冬植株中钢和锌累积量,而施Zn2+时,麦冬植株中锰和锌累积量大幅度增加,这可能与植物体内铜锰锌互作效应有关.不同浓度Cu2+、Mn2+和Zn2+处理对麦冬叶片及地下根系的锌铜比有提高作用,以每盆1 mg Cu2+、10 mg Mn2+和l mg Zn2+处理为最好.     

黄河三角洲湿地土壤盐离子沿水盐梯度的变化特征

为了分析黄河三角洲滨海湿地土壤电导率及盐离子组成沿水盐梯度的分布规律,沿自黄河向海的方向选择了假尾拂子茅湿地、香蒲湿地、芦苇湿地、柽柳和盐地碱蓬混生湿地和盐地碱蓬湿地作为研究样地,于2014年在各类型湿地内采集0～50 cm的土壤,并测定土壤电导率和6种盐离子。结果表明,盐地碱蓬湿地0～50 cm土壤的电导率、钠离子、钾离子和氯离子显著高于其他湿地(P0.05),镁离子、钙离子和硫酸根离子的最高值则出现在柽柳和盐地碱蓬混生湿地。在剖面方向上,电导率和6种盐离子表现出不同的变化趋势。线性相关分析表明,土壤电导率和6种盐离子呈显著正相关关系(P0.05)。土壤电导率和盐离子在2014年均表现出强变异特征。研究表明,沿自河向海的水盐梯度,湿地土壤电导率、钠离子、钾离子、镁离子、钙离子、氯离子和硫酸根离子总体呈现逐渐上升的趋势,土壤电导率的变化主要受钠离子和氯离子含量变化的影响。     

集约化养鸡场空气环境中生物气溶胶特点研究

为了给北京地区不同类型养鸡场空气环境中生物气溶胶的危害评价提供基础数据,对蛋鸡和肉鸡两种养殖方式下,鸡舍内外空气环境中生物气溶胶的浓度和粒径分布进行检测,并对大肠菌群和抗生素抗性菌进行了分析。结果表明,北京郊区(县)蛋鸡舍内,所调查的五种生物气溶胶(细菌、真菌、大肠菌群、四环素和红霉素抗性菌)浓度高于同地区肉鸡舍(P<0.05)。蛋鸡舍内空气中约50%的细菌气溶胶分别具有四环素和红霉素抗性;大肠菌群、四环素抗性大肠菌群和红霉素抗性大肠菌群的平均浓度分别为7.32×103、2.87×103CFU·m-3和3.31×103CFU·m-3。两种养殖方式下细菌和真菌气溶胶粒径分布规律有所差异,导致其在细颗粒物中所占比例不同。     

南通嗜铜菌X1T对丙溴磷手性对映体的选择性降解特性

有机磷杀虫剂已被广泛用于控制农业害虫,其在农产品与环境样本中的残留引起人们的关注。课题组前期筛选了一株有机磷杀虫剂高效降解菌株,南通嗜铜菌X1^T(Cupriavidus nantongensis X1^T)。研究了菌株X1^T对手性有机磷杀虫剂丙溴磷对映体在不同底物浓度、菌量、pH、金属离子条件下的降解特性。结果表明,菌株X1^T可以优先选择性降解高毒低效对映体S-丙溴磷。随着底物浓度的升高,菌株X1^T对丙溴磷对映体的降解速率逐渐减慢;菌株X1^T降解丙溴磷的最适pH为7.5;金属离子价态是影响丙溴磷降解的重要影响因素,其中Cr³⁺与Fe³⁺等3价金属阳离子显著抑制菌株对丙溴磷降解,Ca²⁺、Mn²⁺、Mg²⁺、Co²⁺、Ni²⁺等2价金属阳离子显著促进菌株对S-丙溴磷降解。同时,菌株X1^T...     

紫荆花红色素稳定性的研究

采用分光光度法探讨了纯化的紫荆花红色素的稳定性和理化性质.结果表明,紫荆花红色素属花色苷类,最大吸收波长为526 nm,易溶于水等极性溶剂,不溶于石油醚等非极性溶剂.红色素水溶液颜色随pH变化而变化,在酸性条件下呈红色,pH>10时呈褐色.色素耐光性、耐热性较好,苯甲酸钠、蔗糖、抗坏血酸、苹果酸、柠檬酸等添加剂对其影响较小,H2O2、Na2SO3对色素有一定的破坏作用.金属离子Na+、Mg2+、Zn2+、Al3+对色素稳定性无影响,Cu2+、Fe2+对色素影响较小,Fe3+可使紫荆花红色素变为褐色,因此应避免与Fe3+接触或共存.     

SCFAs对奶牛瘤胃上皮细胞Ca2+信号通路相关基因表达的影响

为探究短链脂肪酸(SCFAs)对奶牛瘤胃上皮细胞(BRECs)Ca~(2+)信号通路相关基因表达的影响,试验分为3个处理组,分别为野生型BRECs组,含20mmol/L SCFAs BRECs组,含20mmol/L SCFAs且通过CRISPR/Cas 9系统敲除GPR41基因的BRECs组,每个处理组3个重复,每组细胞均培养24h后,收集细胞提取总RNA,通过qRT-PCR对Ca~(2+)信号通路相关基因的mRNA表达量和细胞内Ca~(2+)浓度进行测定。结果表明,与野生型BRECs相比,添加20mmol/L SCFAs可极显著增加PLCB2的mRNA表达量(P0.01),显著增加IP3R1的mRNA表达量(P0.05),对PLCE1、PLCL1、PKCB和PKCG的mRNA表达量无显著差异(P0.05),可增加细胞内Ca~(2+)浓度但无显著差异(P0.05);敲除SCFAs的受体GPR41后,添加20 mmol/L SCFAs可显著降低IP3R1的mRNA表达量(P0.05),极显著上调PLCE1和PLCB2的mRNA表达量(P0.01),但对PLCL1、PKCB和PKCG的mRNA表达量无显著影响(P0.05),细胞内Ca~(2+)浓度有降低趋势但无显著差异(P0.05)。综上,SCFAs可以通过激活其受体GPR41来调控BRECs内Ca~(2+)信号通路中相关基因的表达和细胞内Ca~(2+)的释放。