生态系统稳态转换检测研究进展

在气候变化、人类活动等影响下,生态系统结构和功能可能发生大规模的突变,导致生态系统从一个相对稳定的状态进入另一个稳定状态,这种现象称为稳态转换。由于生态系统的复杂性,准确刻画生态系统多稳态并界定其临界点尚存在挑战,提升对生态系统稳态转换的检测和预测能力依旧是生态学领域研究的热点和难题。基于多稳态理论和稳态转换经典概念框架,阐释了稳态转换检测的理论基础;归纳总结出四种稳态转换检测方法的原理和优劣势;鉴于稳态转换的尺度依赖性,梳理了单一生态系统、区域综合生态系统和全球生态系统不同尺度下的稳态转换检测方法、研究思路和应用案例。基于研究进展和问题现状,提出在未来研究中,亟待发展适应复杂系统的综合检测方法;创新稳态转换多尺度分析的技术方法体系;深化生态系统稳态转换驱动机制研究,构建多元耦合机理模型;进而深化稳态转换检测结果链接生态系统管理的实践研究;解析生态系统服务和可持续发展机制。     

我国巢鼠属分类和分子系统学分析

本研究对2018至2021年采集的9号巢鼠(Micromys minutus)标本、22号红耳巢鼠(M. erythrotis)标本和19号待厘定的巢鼠属标本,进行形态分类和分子系统学分析,进一步揭示我国巢鼠属的分类和系统分化问题。待厘定的巢鼠属标本形态特征为：标本体背毛黑棕,体腹毛基灰色,毛尖灰白,体侧毛色具明显区分,尾背部毛色黑棕,尾腹部毛色灰棕色;尾长长于头体长的120%;头骨背面观可见颧弓明显弯曲;颅全长[(18.59 ± 0.48)mm]和颅基长[(17.43 ± 0.48 mm)]较长,腭长[(9.35 ± 0.11)mm]较长,脑颅高[(7.43 ± 0.06)mm]较高。待厘定的巢鼠属标本形态特征与巢鼠和红耳巢鼠均存在差异。待厘定巢鼠属标本与巢鼠和红耳巢鼠之间的遗传距离分别为0.115和0.136,接近于巢鼠与红耳巢鼠之间的遗传距离(0.126)。利用Cyt b基因全序列和核基因IRBP1、RAG1和RAG2序列分别构建的巢鼠属系统发生树均以较高的置信度分化成3个进化支,即巢鼠、红耳巢鼠和待厘定的巢鼠属样本的进化支。形态学和分子系统学分析结果均支持待厘定的巢鼠属标本为独立物种分类单元,对应于文献记载的巢鼠川西亚种(M. m. pygmaeus)。根据产地、遗传距离和形态分化,建议将巢鼠川西亚种提升为种,命名为川西巢鼠(M. pygmaeus comb. nov.)。利用Cyt b基因全序列构建的巢鼠系统发生树分化成6个进化谱系：日韩谱系、欧洲谱系、俄罗斯新西伯利亚谱系、中国东北和俄罗斯远东谱系、中国安徽谱系和中国台湾谱系。     

信号分子在生物脱氮中的作用及检测方法

生物脱氮是由微生物主导的地球氮循环中的重要环节之一,主要包括硝化、反硝化和厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,anammox)等过程。在微生物联合作用下,污水中的有机氮及氨氮经一系列作用转化为氮气,这种经济高效、环境友好的处理工艺在世界范围内得到广泛应用。群体感应(quorum sensing,QS)以信号分子为媒介通过改变菌群密度和周围环境变化来调节微生物的各种行为。大量的研究已证实调控QS信号分子在生物脱氮中具有应用潜力。本文介绍了各种信号分子类型,从基因组学、实际应用等方面综述了各类信号分子以及检测方法,同时针对酰基高丝氨酸内酯(acyl homoserine lactones,AHLs)类信号分子在生物脱氮中的作用进行详细介绍。然而不足之处在于信号分子研究只是停留在实验室阶段,仅仅研究了单一信号分子对生物脱氮的影响。未来可将信号分子应用于实际污水,研究多种信号分子共同作用以及多种微生物之间的QS现象。     

分子对接技术在研究群体感应抑制剂中的进展

在大多数致病菌中都存在群体感应系统,而群体感应抑制剂就是以此系统作为靶点,在不影响细菌生长的情况下阻断细菌生物被膜形成或抑制毒力基因表达,不易导致耐药性的产生,是一种理想的抗菌增效剂。分子对接作为虚拟筛选技术之一,其目标具体、效率高、成本低,是药物研发的重要手段。本文重点介绍了分子对接的主要模块及其在研究群体感应抑制剂中的进展。     

昆虫肠道微生物稳态的调控机制

稳定的肠道微生物内环境是肠道微生物与肠道免疫反应相互作用的结果。在不断的进食过程中,昆虫肠道微生物种类和数量不断发生变化,肠道微生物与肠道上皮细胞之间形成了复杂的、动态的平衡机制。昆虫肠道上皮细胞可以感知有益和有害条件并利用免疫调控通路来实现微生物种群稳态的动态调节,例如双重氧化酶-活性氧(dual oxidase-reactive oxygen species, Duox-ROS)系统和免疫缺陷(immunodeficiency, Imd)信号通路可以感知肠道微生物数量变化并参与到肠道微生物稳态调节过程。除此之外,肠道微生物群也会通过群体感应(quorum sensing, QS)释放相应的效应因子来调节菌群行为,间接性起到稳态调节的作用。因此,本文综述了昆虫肠道中物理防御、免疫信号通路以及肠道微生物通过QS在昆虫肠道微生物稳态维持中的作用,加深对肠道组织与肠道微生物互作关系的认识。未来将继续对更多种类昆虫体内微生物的稳态调控机制及调控机制间的作用关系进行研究,并基于调控机制设计开发改变肠道微生物稳态的新型农药,为实现有效害虫防治提供新的靶标和思路。     

非洲猪瘟病毒I226R蛋白抑制cGAS-STING通路介导的天然免疫应答

本研究旨在探究非洲猪瘟病毒(African swine fever virus, ASFV) I226R蛋白(I226R protein, pI226R)抑制cGAS-STING信号通路的作用机制。利用双荧光素酶报告系统和实时荧光定量PCR (real-time quantitative PCR, qPCR)证明pI226R显著抑制cGAS-STING通路介导的I型干扰素及干扰素刺激相关基因的产生。免疫共沉淀及激光共聚焦显微镜试验发现pI226R与cGAS蛋白相互作用。免疫印迹分析证明pI226R通过自噬-溶酶体途径促进cGAS蛋白的降解。同时,pI226R阻碍了cGAS与E3泛素连接酶三基序蛋白56 (tripartite motif protein 56, TRIM56)的结合,导致cGAS的单泛素化减弱,从而抑制了cGAS的活化和cGAS-STING通路的激活。总之,本研究证明ASFV pI226R通过拮抗cGAS进而抑制宿主的抗病毒天然免疫反应,进一步增加了对研究ASFV免疫逃逸机制的理解,为疫苗的研发提供了理论基础。     

禁食和复投喂对大口黑鲈胆囊收缩素及其受体基因表达的影响

为研究大口黑鲈(Micropterus salmoides) 胆囊收缩素(Cholecystokinin, CCK)和其受体(Cholecystokinin receptor, CCKR)基因在摄食活动中的功能, 研究通过克隆得到CCK1、CCK2、CCK1R和CCK2R基因的编码区序列, 其长度分别为414、387、1368和1359 bp, 分别编码137、128、455和452个氨基酸。荧光定量结果表明CCK1和CCK2基因均在脑组织中高表达, 其次为肠道组织, 而CCK1R和CCK2R基因分别在胆囊和脑组织中高表达。在摄食后24h内, CCK1、CCK2、CCK1R和CCK2R基因的相对表达量呈先升高后下降趋势, 其中CCK1、CCK1R和CCK2R基因在摄食后3h相对表达量达到最高值, 而CCK2基因在摄食后12h相对表达量达到最高值(P<0.05)。禁食过程中CCK1、CCK1R和CCK2R基因相对表达量在禁食14d时显著升高(P<0.05)。复投喂后CCK1、CCK1R和CCK2R基因的相对表达趋势与餐后表达趋势相似, 呈先升高后降低趋势。但在禁食和复投喂过程中CCK2基因相对表达量并无显著变化。综上所述, 研究结果推测CCK1基因可能与CCK1R、CCK2R基因结合, 作为饱腹信号因子, 通过抑制食欲调控大口黑鲈摄食、消化等生理过程; 而CCK2基因可能作为短期食欲因子调节摄食活动。研究结果可为大口黑鲈摄食活动调节提供理论依据。     

蛋白质酪氨酸脱磷酸化和信号传导

蛋白质酪氨酸磷酸酶(PTPP)能特异地催化蛋白质酪氨酸残基的脱磷酸化反应.它是一个由很多结构相关的酶组成的家族.比较氨基酸的序列发现 PTPP-1B和跨膜蛋白 CD45 的胞内区有结构相似性.现已证明 CD45 确实具有内在 PTPP活性.通过研究 CD45 在淋巴 T 细胞中的功能,揭示了一个新的信号传导机制.蛋白质酪氨酸残基的脱磷酸化在这一信号传导途径中起着关键性作用.     

新型免疫抑制剂brasilicardin A的研究进展

Brasilicardin A (BraA)是从致病性放线菌巴西诺卡菌(Nocardia brasiliensis) IFM 0406中发现的具有显著免疫抑制作用(IC50=0.057μg/mL)的二萜糖苷类化合物。BraA发挥免疫抑制活性的作用机制与现有临床常用的免疫抑制剂不同,BraA通过抑制氨基酸转运体L系统的转运进而影响T-淋巴细胞对氨基酸的摄入而发挥免疫抑制作用。相比目前已知的免疫抑制剂环孢菌素A、子囊霉素和他克莫司等,BraA在小鼠混合淋巴细胞反应中显示低毒、高效的优势。因此,BraA作为新型的免疫抑制剂,极具开发潜力,已成为全球免疫抑制剂发现新领域。但其结构复杂、合成困难,原菌种产率低且具有致病性,BraA及其类似物的获得已成为此类新型免疫抑制剂研究的瓶颈。本文综述了BraA的分子特征、药理活性、作用机制、目前获得的BraA类似物和衍生化方面的研究进展,以期为BraA及其类似物的高效生产提供参考。     

pH对生物合成超声分子影像探针气囊充放气的调控

气囊（gas vesicles,GVs）是一种存在于蓝藻及古菌等微生物中调节浮力的类细胞器纳米结构,由蛋白质外壳包裹气体组成。近年来的研究表明,气囊具有作为超声分子影像探针的潜力。然而,气囊的充放气机制并不明确,限制了生物合成超声分子影像探针的保存和气体更换。本研究发现环境pH值是调节气囊充放气的一个重要因素。其不仅可以调节藻细胞内的气囊充放气进而使微囊藻呈现不同的漂浮状态,还可对提纯的气囊充放气进行体外调节,且该调节过程可逆。该机制的阐明为生物合成超声分子影像探针的大规模生产和保存,特别对气囊中的气体进行更换以满足不同的诊疗需求提供了技术支持,助力生物合成超声造影剂在疾病诊疗中的应用。