细菌RNA分子伴侣Hfq的研究进展

RNA分子伴侣蛋白Hfq广泛存在于细菌中,最早在大肠杆菌Qβ噬菌体的RNA复制过程中作为必需的宿主因子而被发现。hfq基因的缺失会造成细菌多种表型的变化,对Hfq的全局性调控作用的研究,是当前微生物代谢调控研究中的热点之一。近年来,大量的研究表明Hfq能够通过参与非编码RNA与其靶标mRNAs的互作过程,从而影响mRNAs的稳定性,进而发挥其调控作用。介绍了Hfq蛋白的结构、hfq突变产生的典型表型,并阐述了Hfq参与代谢调控的分子机制以及自身的活性调控,对全面深入了解微生物中Hfq蛋白的功能多样性及调控机制具有指导意义。     

一般氮代谢调控蛋白NtrC的研究进展

NtrBC是细菌氮代谢调控系统中双组分系统,其中NtrC是响应环境信号的转录激活蛋白,对靶基因具有转录激活作用。已有的研究表明NtrC在细菌氮源利用、生物固氮、高分子胞外聚合物合成、碳氮平衡等方面发挥了重要的调节作用。对NtrC的全局调控作用研究,是当前微生物代谢调控网络研究热点之一。综述了细菌NtrC近年来的研究进展,详细介绍了细菌NtrC的生物学功能及调控机制,以期为更好地了解微生物的环境适应性,代谢多样性和碳氮偶联作用的分子机制奠定理论基础。     

固氮施氏假单胞菌bifA基因的功能分析

环二鸟苷酸(c-di-GMP)是细菌中一种重要的第二信使,能够调控多种生理活动。C-di-GMP由两个GTP分子经环化酶(DGCs)合成,而被磷酸二酯酶(PDEs)降解,在铜绿假单胞菌中bifA基因为降解c-di-GMP的基因,参与了胞内c-di-GMP的浓度调节。以固氮施氏假单胞菌A1501中的bifA基因为研究对象,构建了bifA基因突变株;鉴定了bifA基因在c-di-GMP降解及生物膜形成中的功能。结果表明,bifA基因的突变造成了A1501菌中c-di-GMP的积累,同时增强了菌株的生物膜形成能力。此外bifA突变株运动能力大幅下降。由此推测bifA为c-di-GMP降解的关键基因,通过调节胞内c-di-GMP水平间接参与调控了生物膜形成以及菌体运动等生理活动。该结果为解析固氮微生物的信号传递及环境适应机制提供了理论基础。     

群体感应抑制剂控制微生物污染的研究进展

群体感应是依据细菌种群密度的一种细菌交流机制。细菌根据这个机制可调节多种活力,如毒力、生物膜的形成、生物发光、孢子的形成、DNA转录等。近年来,相关报道提出如果细菌的群体感应被干扰,那么微生物基因的表达和代谢将受到影响,从而影响微生物的生长和繁殖。因此,群体感应抑制剂可作为控制微生物污染的可行方案。研究中,简要描述了主要的群体感应系统、确定自体诱导物类型的方法和理想群体感应抑制剂应具备的特点,突出介绍了4种具有群体感应抑制功能的植物精油,并且总结了几种有群体感应抑制功能的物质。     

农田土壤碳转化微生物及其功能的研究进展

农田生态系统土壤碳转化是当前陆地生态系统碳循环研究的重要领域之一,而土壤微生物在驱动和调节土壤碳循环中发挥重要作用。简要介绍了参与农田生态系统土壤碳转化的微生物及其功能,包括农田土壤中的固碳细菌、参与农田有机碳转化的细菌和真菌、农田生态系统中与甲烷生成相关的产甲烷菌和甲烷氧化菌等。     

细菌转录调控蛋白CarD的研究进展

微生物为适应各种多变的环境,需要通过严紧反应调控rRNA基因的转录表达。细菌CarD含有DNA结合的C端结构域和RNA聚合酶相互作用的N端结构域,作为一种全局调控蛋白,参与多种细胞生理代谢过程,在调控核糖体rRNA转录中发挥着重要的作用。从细菌CarD的蛋白结构、同源蛋白及调控方式等研究进展进行了概述,探讨了CarD蛋白的功能及其调控rRNA转录表达的分子作用机制,以期为相关研究提供参考。     

植物油脂合成调控与遗传改良研究进展

植物种子油脂储存的主要形式是三酰甘油。在植物生长发育中,脂肪酸和三酰甘油具有重要功能。分析了植物种子油脂合成代谢过程调控研究进展,总结了改良植物种子油脂策略：①调节碳源分配,抑制碳源流入蛋白质合成路径的关键酶编码基因的表达、增强碳源流入脂肪酸合成路径的关键酶编码基因的表达;②干预油脂合成,促进脂肪酸生物合成,提高三酰甘油组装过程的关键酶编码基因的表达水平;③提高种子油脂的品质：改变植物脂肪酸组成,调节脂肪酸脱氢酶基因的表达,引入外源超长链多不饱和脂肪酸合成途径;④调控油脂合成代谢途径的转录因子表达,提高种子油脂含量。还讨论了植物油脂合成的三酰甘油前体转运机制及合成途径多基因共同调节合成途径等。     

N-乙酰基高丝氨酸内酯调节细菌与植物间互作的研究进展

植物促生菌具有抗病和促生的潜能,在农业生产及环境保护方面都具有重要的作用。在许多革兰氏阴性细菌中,N-乙酰基高丝氨酸内酯(AHLs)介导的群体感应(QS)系统不仅参与对细菌多种生理行为和生物学功能的调控,而且影响植物基因的表达及细菌与宿主植物间的互作。为了更好地开发利用生防菌,综述了多年来对AHLs跨界信号转导参与调节植物生长发育和抗逆性的研究,并对该领域今后的研究方向进行了展望,以期为改善植物抗逆性和促进生长提供一些新思路。     

细菌碳代谢抑制作用的研究进展

当生长介质中存在多种碳源时,细菌通常选择利用某一种优先碳源,同时在碳代谢抑制蛋白参与下抑制其他碳源的代谢和利用。这种碳代谢抑制现象广泛存在于细菌中,是当前微生物代谢研究的热点和前沿之一。通过对碳源的选择性优先利用,细菌可以在生存环境中保持高度的竞争力和环境适应能力。碳代谢抑制蛋白通过复杂的调控网络发挥作用,主要通过转录水平上的激活/抑制或者与RNA结合蛋白的翻译控制等方式进行。在不同微生物中,碳代谢抑制蛋白的种类及其作用机制存在一定的差异。综述了目前研究较为深入的几种细菌中的碳代谢抑制蛋白及其作用机制,将有助于深化微生物的环境适应性,代谢多样性和碳代谢分子调控的认识。     

PI3K/Akt及MAPK/Erk1/2信号通路在病毒感染中的作用

Phosphatidylinositol 3-kinases/Akt（PI3K/Akt）信号通路是执行多种生物学功能的信号调控系统,即在PI3K的调节下Akt通过调节多种蛋白分子的活性来执行PI3K调控的多种生理学反应,如细胞存活和细胞增殖,血管生成,代谢调控和细胞迁移等。近年来越来越多的研究发现PI3K/Akt信号通路还参与了多种病原微生物的感染和致病过程,深入研究PI3K/Akt信号通路在病原微生物感染中的作用,对于揭示病原微生物致病机理具有重要意义。     

假单胞菌碳代谢抑制调控系统各组分的功能及作用机制

在复杂的生存环境中,微生物通过碳代谢抑制作用(CCR)优先利用优势碳源,同时抑制非优势碳源的使用,进而达到最佳的生长和代谢过程。碳代谢抑制调控在细菌中普遍存在,但在不同物种间存有差异。大肠杆菌中以CRP蛋白为核心,而假单胞菌的碳代谢抑制调控以CbrAB\|CrcZ\|Crc为核心发挥作用,其中Crc蛋白是一个全局性的调控因子,CrcZ是一个新发现的非编码调控RNA,二元调控系统CbrAB控制CrcZ的表达,整个过程的调控复杂且高效。将国际上最新的相关进展与本实验室工作相结合,详细介绍了假单胞菌属中CbrAB\|CrcZ\|Crc调控系统的作用机制, 有助于提高对微生物碳代谢抑制调控以及环境适应机制的认识。     

作物根际沉积氮研究进展

根际沉积氮是土壤微生物重要的营养元素来源,也是联系作物、土壤和微生物的桥梁。近年来随着对作物地上部分研究的深入,对地下部的研究日益受到重视和关注, 作物根际沉积氮已成为一个重要的研究课题之一。简要介绍了国内外作物根际沉积氮的最新研究进展,包括数量评估、影响因素、研究和计算方法等,以供相关研究参考。并提出未来应加强大田原位情况下根际沉积氮量与组成的研究,明确其调控机制,以及与根际沉积碳之间的协同作用与机制。     

固氮施氏假单胞菌全局性调控因子RsmA的进化分析及表达特性研究

RsmA是假单胞菌属高度保守的全局性调控因子,该蛋白可通过与靶基因的mRNA结合影响其稳定性或者抑制靶基因的翻译影响蛋白表达。固氮施氏假单胞菌A1501中发现一个rsmA同源基因及一个可能参与rsmA活性调节的非编码小RNA rsmZ基因。对A1501菌中RsmA及RsmZ的分子进化及表达特性进行了研究。分析结果表明,RsmA与铜绿假单胞菌同源性可达98%,RsmZ具有4个RsmA的结合位点。实时定量RT\|PCR结果显示,rsmA在生长初期具有高表达量,而在指数生长期以及平台稳定期表达量下降。非编码RNA rsmZ的转录水平在整个生长时期未发生显著变化。在碳匮乏条件下,rsmA和rsmZ的表达量都显著下调。在一般胁迫σ因子rpoS突变株中,rsmA的表达未受影响,但rsmZ表达上调了30多倍,说明rsmZ的表达受rpoS的负调控。进一步发现,A1501菌中,rsmA和rsmZ的转录不受转录调控因子gacA突变的影响,这与荧光假单胞菌CHAO和铜绿假单胞菌PAO1的调控模式区别,表明RsmA的转录调控模式在固氮施氏假单胞菌A1501中有其独特性。该结果为进一步探索固氮施氏假单胞中RsmA的功能及其特定条件下的调控机制奠定了理论基础。     

中国近海藻类养殖生态价值评估初探

海藻养殖是我国渔业产业重要组成部分,具有多重生态功能。利用造林成本法、工业制氧价格法、生产成本法等方法,对海藻养殖的固碳、释氧、吸收水体营养物质三方面生态价值进行了评估。结果表明,2000-2012年海藻养殖产生的生态价值为6 090 284万元/a。其中,固定CO2生态价值为42 916万元/a,释放O2生态价值为63 389万元/a,吸收N、P元素生态价值为5 983 979万元/a,约占到总价值比例超过98%。构建了海藻养殖生态价值指数和固碳、释氧生态价值指数与吸收N、P元素生态价值指数两个子指数。加强对海藻养殖生态功能的研究,为海藻养殖生态价值核算与生态补偿机制建立奠定基础。     

城市系统碳循环:特征、机理与理论框架

城市是地表受人类活动影响最深刻的区域,城市系统碳循环在全球和区域碳过程中具有重要的地位和作用.提出了城市“自然-社会”二元碳循环的概念,探讨了城市系统碳循环的一般特征;分析了城市系统碳循环的内部机理,主要包括:城市系统碳储量和碳输入/输出通量的主要过程和途径、城市系统碳储量、碳通量和碳流通的生命周期分析、城市系统碳输入和碳输出的类型划分等;提出了基于系统层次划分和碳流通过程的城市系统碳循环的研究框架,分析了城市自然系统和城市经济系统的主要碳流通过程和环节,构建了城市系统碳循环研究的思路和理论框架;最后提出了城市系统碳循环领域未来的研究重点.     

木材的生态学属性——木材是绿色环境人体健康的贡献者

系统归纳了木材的自然美与艺术特性、木材的碳素储存与环境效应,以及木材的智能性调节功能,并提出木材是"木材—人类—环境"关系中的天然元素,有益于优化环境,提高人类生活质量,能够为人类生活构成一个健康自然的绿色环境。     

DREB转录因子的表达调控

植物DREB转录因子属于AP2/ERF转录因子家族,能够特异性地结合启动子区的DRE/CRT顺式作用元件,调控下游逆境应答基因的表达,从而在植物应对低温、干旱、高盐等非生物胁迫中发挥重要作用。围绕对DREB转录因子的调控,重点介绍了其表达、功能、降解等过程中涉及的调控机理方面的研究成果,并对DREB转录因子未来的研究方向进行了展望。     

森林生态系统粗木质残体研究进展

粗木质残体（coarse woody debris,CWD）是森林生态系统中重要的结构性和功能性组成要素,是联系森林生态系统养分循环、碳库储存、群落更新以及为其他有机体提供生境等主要功能的载体和纽带,对森林生态系统的能量流动及物质循环以及在维护森林生态系统的完整性和稳定性方面具有重要作用,科学有效地对其进行定量化研究,对了解粗木质残体在生物地球化学循环过程中和全球碳循环与碳平衡中的地位与作用具有重要意义。从4个方面阐述森林生态系统粗木质残体的研究进展:①粗木质残体的来源及分类;②粗木质残体的研究内容;③粗木质残体的研究方法;④粗木质残体的生态功能。最后提出了提高粗木质残体定量化研究以及结构与功能研究的4种路径选择:①改进研究方法,提高粗木质残体基础数据的定量化研究,加强本底数据的积累,并构建丰富翔实的粗木质残体数据库;②重视粗木质残体结构与功能的研究,强化人类活动对粗木质残体的影响及其对森林生态系统结构和功能影响的研究;③发展粗木质残体生态功能定量化与模型化研究,定量研究粗木质残体的分解速率及其在生物地球化学循环和全球碳循环与碳平衡中的作用;④研究粗木质残体的动态特征与森林演替的交互关系,优化粗木质残体可持续经营管理方式及管理策略。参64     

森林生态系统碳储量研究进展与展望

回顾了近30a来国内外森林生态系统碳储量的研究现状与进展,通过对已发表文献的年度分布、研究内容、研究区域、研究机构进行分析,将森林生态系统碳储量研究划分为2个阶段,1991-2006年为萌芽阶段,2007年至今为快速发展阶段,依据研究内容从理论研究、技术研发、监测评价、模型构建与格局揭示5个方面进行了归纳总结,提出今后应开展多途径交叉验证以减少碳储量估算误差;研究碳汇林培育的人为影响因子与技术体系;进行长时间序列的连续监测;建立凋落物与根系的完整数据库;开发适合中国实际情况的大气反演模型;探讨森林固碳与生物多样性保护等生态功能之间的关系;揭示植物功能性状对固碳功能的指示作用。