Ⅲ型分泌装置蛋白HrcJ决定条斑病菌在植物上的过敏反应和致病性的研究

【目的】水稻条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xooc)的hrp(hypersensitive response and pathogenicity)基因编码形成的Ⅲ型分泌系统(typeⅢsecretion system,T3SS),将致病性效应分子注入水稻细胞中,但Xooc的hrcJ基因在致病性中的作用以及其如何参与形成T3SS分泌装置,并不明确。【方法】本研究根据标记交换原理对Xooc的hrcJ基因进行了敲除。【结果】发现hrcJ突变体丧失在水稻上的致病性和在烟草上的HR激发能力。酵母双杂交显示,HrcJ蛋白N端脂蛋白结构域可与HrcC互作,HrcJ蛋白C端跨膜结构域可与HrcV互作,提示HrcJ蛋白联接于T3SS装置的内膜和外膜之间。功能互补结果显示,缺失脂蛋白结构域和跨膜结构域的hrcJ基因均不能恢复hrcJ突变体在烟草上的HR激发能力和在水稻上的致病性。RT-PCR结果显示,hrcJ的表达受hrpX基因调控,hrcJ基因突变后不影响效应分子hpa1的表达。【结论】hrcJ基因是水稻条斑病菌致病性和非寄主上激发HR的关键因子,其基因产物参与了T3SS装置的形成。

船舶压载水中荧光溶解有机物的光谱特征研究

采用三维激发-发射荧光光谱(3D-EEMs),结合平行因子分析(PARAFAC),研究了2015年12月至2020年1月停靠上海洋山港和江苏省江阴港的42艘入境船舶压载水中荧光溶解有机物(FDOM)的组成特征及其来源,并探讨了FDOM用于鉴别置换和未置换压载水的可行性。结果显示,船舶压载水中FDOM主要由3种荧光组分组成:类色氨酸荧光组分C1,λex为275 nm,λem为332 nm;UVB类腐殖质组分C2,λex为290和315 nm,λem为386 nm;UVA类腐殖质组分C3,λex为250和360 nm,λem为446 nm。组分C1在船舶压载水FDOM中荧光强度百分比最高,其次为组分C3,组分C2最低。显著性分析显示,未置换压载水中组分C1显著高于置换压载水(p<0.05)的,而组分C2和C3则无显著差异(p>0.05)。荧光指数分析表明,未置换压载水FDOM受陆源输入和微生物活动的共同影响,而置换压载水由于远离近岸,水体生物活动为其主要来源。未置换压载水中类腐殖质组分C2和C3显著相关(p<0.01),而置换压载水中3种荧光组分间均存在显著相关性(p<0.01),这也表明2类压载水中FDOM的来源存在差异。主成分分析显示,结合荧光强度、荧光指数(FI)和盐度作为判定标准,置换和未置换压载水之间存在较为明显的差异。后续可结合加装时间及其他理化性质等因素,更准确地解析压载水性质和来源。

基于无人机遥感的盛花期薇甘菊监测技术

薇甘菊是世界十大有害杂草之一,其泛滥会对生态系统造成重大影响。建立一个高空间分辨率全域尺度的薇甘菊预警评估方法,是防治薇甘菊的关键手段之一。目前对薇甘菊的监测主要有人工踏查、卫星遥感监测,但前者效率低下而后者识别精度不够。以无人机为载体,通过采集待监测区域的薇甘菊彩色图像,应用Otsu-K-means、RGB、HSV色彩空间阈值分割算法以及K-means-RGB、K-means-HSV、K-means-RGB-HSV融合算法和MobileNetV3深度学习算法进行识别,采用召回率、精确率和均衡平均数F1值共3个评价指标对识别结果进行评价。实验结果表明K-means-RGB-HSV算法对盛花期薇甘菊的整体识别效果最佳。在此基础上,基于识别结果应用模糊层次分析法以及盖度公式,初步建立了薇甘菊的预警评估方法,划分了5个薇甘菊入侵危害等级,可根据所需监测精度的不同,设置不同尺寸的网格和辐射半径,绘制出薇甘菊入侵的精准分布热力图,能够清晰准确地体现不同区域的入侵薇甘菊的危害程度。在厘米级分辨率精度下,实现了基于无人机遥感的盛花期薇甘菊精准监测,为薇甘菊入侵的监测、预警和精准防治提供了有力支撑。

褐飞虱热激蛋白70在不同温度胁迫下的差异表达特性研究

【目的】褐飞虱是我国主要水稻害虫之一,随着全球气候变暖,其越冬范围逐年扩大。为了明确褐飞虱对温度的适应机制,研究了其热激蛋白70基因家族的组成及温度诱导表达特性。【方法】利用转录组测序和Gen Bank数据库获取热激蛋白70基因序列,采用MEGA4.1邻接法构建进化树,利用实时荧光定量PCR研究其温度诱导表达特性。【结果】筛选出与热激蛋白70基因同源性较高且具有完整开放阅读框的序列共15个,其中8个在正常或温度胁迫下表达,可能分布在细胞质/细胞核、内质网、线粒体等器官,且本身表达丰度存在显著差异。30~44℃高温胁迫后KX976471、KX976473、KX976475、KX976476、KX976477和KX976478等6个基因的表达量不同程度上调,最大上调倍数为1.72~245.33;0~22℃低温胁迫后,除KX976475表达量上调2.38倍外,其余基因表达量变化不显著或下降。【结论】褐飞虱8个热激蛋白70基因在正常或温度胁迫下表达,可能分布于细胞质/核、线粒体、内质网;在其高温适应性中可能起重要作用,但在低温适应性中的作用有限。

二化螟碱性神经酰胺酶和中性鞘磷脂酶基因RNA干扰技术体系的优化

【目的】比较不同方法以及不同靶标基因的RNA干扰(RNA interference,RNAi)效率,建立并优化二化螟Chilo suppressalis碱性神经酰胺酶saCER和中性鞘磷脂酶snSMase基因的RNAi的技术体系。【方法】通过培养液浸泡法将果蝇Drosophila daCER基因的dsRNA导入果蝇S2细胞内;分别通过显微注射法和荧光纳米粒子介导喂食法将体外合成的二化螟saCER和snSMase基因的特异性双链RNA(dsRNA)导入二化螟3龄(注射法)和2龄(喂食法)幼虫体内,之后利用qPCR测定靶标基因的mRNA表达水平,比较不同方法对不同基因的RNA干扰效率。【结果】将果蝇S2细胞浸泡在浓度为15 ng/μL的含daCER dsRNA细胞培养液中培养72 h后,daCER基因的表达水平下降了约84%。dsRNA (5 000 ng/μL)注射二化螟3龄幼虫60 h后对saCER基因的干扰效率达到最高(41%),dsRNA (2 500 ng/μL)注射48 h后对snSMase基因的干扰效率最高(47%);给二化螟2龄幼虫喂食dsRNA(48μg/d)后,分别在第7天和第8天对saCER(32%)和snSMase(52%)基因达到最大干扰效率。对于aCER基因,果蝇S2细胞浸泡法与二化螟注射法和喂食法相比,干扰效率差异极其显著;使用相同方法,对saCER基因和snSMase基因的干扰效率无显著差异;对于二化螟的同一基因(saCER或者snSMase),注射法与荧光纳米粒子喂食法之间干扰效率也无显著性差异。【结论】碱性神经酰胺酶基因和中性鞘磷脂酶基因对导入dsRNA进行RNAi的方法较敏感,本研究建立并优化的显微注射法和荧光纳米粒子介导喂食法RNAi技术体系在鞘脂质代谢酶基因功能的基础研究中具有可行性。注射法和喂食法对二化螟幼虫aCER基因的干扰效率远低于浸泡法对果蝇S2细胞中这一基因的干扰效率,进一步证实二化螟血淋巴中的RNA酶对dsRNA的快速降解以及中肠围食膜的阻隔很大程度上削减了dsRNA进入二化螟细胞内发挥干扰作用。

褐飞虱小分子量热激蛋白基因表达特性和功能

【目的】研究褐飞虱小分子量热激蛋白的表达特性和功能,明确其在褐飞虱温度胁迫适应中的作用。【方法】采用BLAST从转录组数据库中筛选褐飞虱小分子量热激蛋白基因序列;利用Bioedit、Mega等分子生物学软件进行序列分析;利用q PCR技术分析目的基因在不同处理下的表达特性;利用原核表达技术研究其功能。【结果】筛选到6个含有α-晶体结构的小分子量热激蛋白基因NlHsp20.9、NlHsp21.6、NlHsp21.9、NlHsp22.4、NlHsp23.1、NlHsp28.7,其ORF长度依次为561、531、570、570、588和735 bp,理论等电点为5.96、5.77、6.32、5.01、5.74和7.74。NlHsp28.7在3龄若虫中的表达量最高,而NlHsp21.9和NlHsp23.1在雌成虫中的表达量最高。雌虫在低温胁迫后所有小分量热激蛋白基因的表达量均下降,高温胁迫后除NlHsp22.4外的其他5个基因表达量不同程度上调;3龄若虫在低温胁迫后一半sHsps表达量下降,另一半上升,高温胁迫后全部上调。转化褐飞虱sHsps的重组大肠杆菌热激存活率显著上升。【结论】褐飞虱小分子量热激蛋白具有龄期和诱导表达特性及热胁迫保护功能,可能在其高温胁迫应激中具有重要作用,在低温胁迫应激中的作用与虫态有关。

TLR2/4、NOD1/2受体在ETEC感染猪肠道上皮细胞炎性反应中作用的研究

为探究Toll样受体2/4(TLR2/4)、核苷酸结合寡聚结构域样受体1/2(NOD1/2)在产肠毒素大肠杆菌(ETEC)诱导的猪肠道上皮细胞(IPEC-J2)炎症反应中的作用,本研究以不同MOI(0.1、0.02、0.01)的ETEC感染IPEC-J2,2 h后,采用MTT法检测IPEC-J2的细胞活力,以筛选ETEC感染IPEC-J2的最适MOI。结果显示,经MOI 0.01的ETEC感染后IPEC-J2的细胞活力极显著低于对照组(P<0.001)。因此,采用最适MOI 0.01的ETEC感染IPEC-J2,分别培养不同时间后,采用荧光定量PCR(qPCR)检测ETEC感染IPEC-J2中的TLR2/4、NOD1/2及促炎性细胞因子IL-6、IL-8、肿瘤细胞坏死因子(TNF-α)mRNA的转录水平;利用TLR2/4混合抑制剂AMG9810及NOD1/2混合抑制剂NOD-IN-1分别与IPEC-J2共作用6 h,再经ETEC感染2 h后经qPCR检测TLR2/4、NOD1/2及下游促炎性细胞因子IL-6、IL-8、TNF-α m RNA的转录水平。q PCR结果显示,与对照组相比,ETEC感染的IPEC-J2中TLR2 m RNA转录水平(感染后30 min及120 min)及TLR4 m RNA转录水平(感染后105 min及120 min)均极显著升高(P<0.01、P<0.001),其余时间段与对照组无显著差异;IPEC-J2 NOD1 mRNA转录水平(感染60 min及以后)、NOD2 mRNA转录水平(感染后30 min~120 min)均极显著高于对照组(P<0.01、P<0.001),且IL-6、IL-8(感染后30 min除外)、TNF-α mRNA的转录水平随感染时间延长均极显著升高(P<0.01)。与不加抑制剂的感染组相比,经两种受体抑制剂作用后再感染ETEC的IPEC-J2中TLR2/4、NOD1/2 mRNA的转录水平均显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)下降;且其中的IL-6、IL-8、TNF-α mRNA的转录水平均极显著降低(P<0.01)。上述结果首次表明,ETEC感染可通过激活IPEC-J2受体TLR2/4、NOD1/2进而诱导下游促炎性细胞因子IL-6、IL-8、TNF-α mRNA转录水平的升高。本研究为阐释ETEC诱导猪肠道炎症反应的致病机制提供了参考依据。

思维导图对动物组织学与胚胎学实验课堂的启示

介绍了思维导图及其应用,并就如何绘制动物组织胚胎学个性化思维导图以及思维导图对个性化思维和发散性创新思维形成的指导作用进行了分析。

进境船舶压载舱沉积物中耐受藻类群落结构研究

世界贸易90%依靠船舶运输,已确认约有500种入侵生物由船舶压载水途径传播。压载舱沉积物含有比压载水中数量更为庞大的生物群体,如浮游植物及其孢囊。若其入侵口岸国海域并爆发赤潮,会对近海环境、居民健康和海域经济造成严重威胁。对船舱黑暗环境的长期耐受性是其中藻类入侵口岸国海域最重要的前提条件。沉积物中已发现的藻类有甲藻、硅藻、隐藻等不同门类,藻类组成较为丰富。孢囊和休眠细胞的形成可保护处于恶劣环境的藻细胞免受破坏。目前已知可形成孢囊主要为甲藻,其他藻类的耐受机制缺乏研究。本文对压载水中发现的藻类物种组成及其细胞进行研究其能否形成孢囊或休眠细胞,并对进境船舶压载舱沉积物的耐受藻类进行物种的组成结构分析,以此丰富对进境船舶压载舱沉积物携带的藻类耐受机制研究。

进境货物中苍耳属杂草截获与苍耳属分类

随着我国进出口贸易的扩大,杂草等有害生物传入我国的风险也大大增加,海关部门从进境货物中截获到大量杂草,其中以苍耳属植物的截获量最大。本文系统分析了2003—2017年我国海关部门截获苍耳种类的情况:全国进境货物中共截获苍耳属杂草28种,70269种次,其中检疫性苍耳26种,56888种次;美国、澳大利亚和巴西是截获苍耳种类最多的3个来源国,占截获总数的69%;截获苍耳种类最多的货物是大豆和羊毛。另外,本文归纳整理了苍耳属的常见分类学说和研究现状,为口岸提供检疫鉴定苍耳属植物的理论支撑。本文也对进境货物检疫查验和后续监管提出管理建议。

入境船舶压载水潜在致病菌组成及影响因素研究

船舶压载水直接促进了地理性隔离海域之间的水体交换,可作为潜在致病菌迁移扩散的媒介。本文以采集到的25艘入境船舶的压载水样品为研究对象,采用高通量测序技术对潜在致病菌群落组成和影响因素进行了初步解析。结果表明:变形菌(Proteobacteria)、拟杆菌(Bacteroidetes)和放线菌(Actinobacteria)为压载水中的优势菌门。船舶压载水中共检出36个潜在致病菌属和19个潜在致病菌种。痤疮丙酸杆菌(Cutibacterium acnes)、大肠埃希氏杆菌(Escherichia coli)和表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)为压载水中最普遍的潜在致病菌,检出率超过50%。置换和未置换压载水中潜在致病菌的种类数量和丰度并无显著差异。此外,压载水中的潜在致病菌与磷酸盐及大肠埃希氏杆菌呈显著正相关性,表明其可能与近岸的人类活动有关。综上所述,相关部门应当对船舶压载水加强管理,以降低潜在致病菌的入侵扩散风险。

压载水管理及其研究进展

船舶压载水作为海洋外来生物传播媒介,近年来受到国际持续关注。2004年国际海事组织通过了《国际船舶压载水和沉积物控制和管理公约》,到2019年我国正式加入公约,国内外在压载水领域做了大量的研究和积累。本文回顾了压载水研究的发展历史和国内外的管理政策,梳理了目前存在的问题。建议:尽快完善防范压载水带来的生物安全问题的法律法规细则;相关部委密切合作加强对国际入境船舶压载水排放的监管力度;加强压载水生物安全问题的基础性研究。