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植物RNA沉默抗病机制与应用研究进展

遗传 2024年第4期46卷 266-278页

作者：田文谌婷刘清艳张博森郭惠珊赵建华中国科学院微生物研究所植物基因组学国家重点实验室中国科学院大学中国科学院生物互作卓越创新中心

RNA沉默是真核生物基因表达调控的保守机制，在植物生长发育以及响应生物和非生物胁迫过程中发挥着非常重要的作用。跨界RNA沉默与种间RNA沉默为开发基于RNA沉默的作物病害防控体系提供了理论基础。本文概括了植物RNA沉默保守途径，归纳... 详细信息

RNA沉默是真核生物基因表达调控的保守机制，在植物生长发育以及响应生物和非生物胁迫过程中发挥着非常重要的作用。跨界RNA沉默与种间RNA沉默为开发基于RNA沉默的作物病害防控体系提供了理论基础。本文概括了植物RNA沉默保守途径，归纳了RNA沉默在植物-病原互作研究中的代表性研究，阐述了基于RNA沉默开发的宿主诱导基因沉默、喷施诱导基因沉默和微生物诱导基因沉默技术的原理，以及应用研究现状，以期为开发基于RNA沉默的新型作物病害防控技术提供参考。

关键词： RNA沉默跨界RNA沉默种间RNA沉默宿主诱导的基因沉默喷施诱导的基因沉默微生物诱导的基因沉默

抗生素耐药性的微生物调控:原生生物对细菌抗生素耐药性的影响

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科学通报 2024年第6期69卷 746-758页

作者：栗利娟郝秀丽安新丽李汶菁林晨烁朱永官中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室厦门361021 中国科学院大学北京100049 华中农业大学农业微生物国家重点实验室武汉430070 中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085

抗生素耐药性在环境中的存在、进化和传播对人类健康构成了全球性的威胁.随着抗生素的使用,我们对人类影响的生态系统中抗生素耐药性的了解正在迅速加深.然而,在人类干扰有限的自然生态系统中,微生物的相互作用作为抗生素耐药性进化的... 详细信息

抗生素耐药性在环境中的存在、进化和传播对人类健康构成了全球性的威胁.随着抗生素的使用,我们对人类影响的生态系统中抗生素耐药性的了解正在迅速加深.然而,在人类干扰有限的自然生态系统中,微生物的相互作用作为抗生素耐药性进化的主要驱动因素在很大程度上仍被忽视.本文首先综述了抗生素耐药性的起源、进化和传播,指出前抗生素时代细菌耐药性进化的主要动力是微生物之间对资源的竞争,而抗生素时代人类活动向环境中施加的高浓度的抗生素则成为细菌耐药性进化的主要动力.然后在个体水平分别梳理了自养型原生生物和吞噬型原生生物在调控细菌耐药性方面的重要作用.并且指出由于方法上的局限性,目前在群落水平的研究相对缓慢,了解原生生物在微生物食物网中的地位和影响原生生物群落分布的因素则有利于我们解析其中的机制.最后对利用原生生物遏制抗生素耐药性带来的危害进行了展望,以期为缓解抗生素耐药性并控制其在环境中的传播提供科学依据.

关键词：抗生素抗性基因原生生物个体水平群落水平微生物相互作用水平基因转移

鼠李糖脂组分可控生产菌的构建及其鼠李糖脂性能

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生物工程学报 2024年第3期40卷 786-798页

作者：赵敏郑雅倩于海英马旅雁中国科学院微生物研究所、微生物资源前期开发国家重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

鼠李糖脂(rhamnolipids,RLs)被认为是最具有应用潜力的生物表面活性剂之一。由于其单鼠李糖脂与双鼠李糖脂的比例对其性能有着重要的影响,因此构建鼠李糖脂组分可调控的生产菌更有利于其在不同的场景中应用。本研究通过敲除铜绿假单胞菌... 详细信息

鼠李糖脂(rhamnolipids,RLs)被认为是最具有应用潜力的生物表面活性剂之一。由于其单鼠李糖脂与双鼠李糖脂的比例对其性能有着重要的影响,因此构建鼠李糖脂组分可调控的生产菌更有利于其在不同的场景中应用。本研究通过敲除铜绿假单胞菌PAO1中编码鼠李糖基转移酶的基因(rhlC),获得只产单鼠李糖脂的菌株;然后通过将受阿拉伯糖诱导表达的PBAD-rhlC基因以整合到染色体上的方式或在质粒上表达的方式进行回补,得到两种类型的回补菌株。结果表明,随着阿拉伯糖诱导浓度的增加,回补菌株合成的鼠李糖脂中单鼠李糖脂所占的比例逐渐降低,表面张力逐渐升高、临界胶束浓度(critical micelle concentration,CMC)值逐渐升高和乳化能力逐渐减弱。未诱导的回补菌株可以产生少量的双鼠李糖脂,合成的鼠李糖脂的表面性能更优,而0.10%阿拉伯糖诱导的鼠李糖脂表现出更好的抑菌效果。

关键词：铜绿假单胞菌PAO1 单双鼠李糖脂比例鼠李糖基转移酶Ⅱ(RhlC) 阿拉伯糖诱导

抗生素Elansolid A简化衍生物的不对称全合成（英文）

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有机化学 2024年第7期44卷 2350-2362页

作者：杨帅吴杰汪亮亮中国科学院昆明植物研究所植物化学与西部植物资源持续利用国家重点实验室中国科学院大学

Elansolid A属于一类聚酮大环内酯天然产物,具有良好的抗菌活性.已经通过28步的最长线性合成步和总共41步反应实现了elansolidA的首次全合成.在此基础上,提出了elansolidA的简化类似物结构,主要包含环己基稠合的19元大环内酯单元,并采... 详细信息

Elansolid A属于一类聚酮大环内酯天然产物,具有良好的抗菌活性.已经通过28步的最长线性合成步和总共41步反应实现了elansolidA的首次全合成.在此基础上,提出了elansolidA的简化类似物结构,主要包含环己基稠合的19元大环内酯单元,并采用汇聚式合成策略,通过酸酐的去对称化醇解、钯催化的Stille偶联、Suzuki-Miyaura偶联以及Mukaiyama环化等关键反应,完成了此简化衍生物的不对称全合成.

关键词：不对称全合成偶联反应简化类似物 Elansolid A

青藏高原多年冻土微生物残体碳的分布特征及其驱动因素

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科学通报 2024年第7期69卷 925-938页

作者：贺美秦书琪冯雪徽张帆赵佳宁杨元合中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室北京100093 国家植物园北京100093 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

微生物残体碳是土壤稳定碳库的重要组成部分,对土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)的贡献可达50%以上.然而,由于缺乏大尺度观测证据,目前学术界对多年冻土微生物残体碳分布特征及其驱动因素的认识十分有限.本研究基于野外样带调查和... 详细信息

微生物残体碳是土壤稳定碳库的重要组成部分,对土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)的贡献可达50%以上.然而,由于缺乏大尺度观测证据,目前学术界对多年冻土微生物残体碳分布特征及其驱动因素的认识十分有限.本研究基于野外样带调查和室内分析相结合的方法,揭示了青藏高原多年冻土微生物残体碳的空间分布特征,对比了冻土层与活动层微生物残体碳对SOC的贡献差异.在此基础上,结合气候、土壤变量和微生物属性测定,探究了多年冻土微生物残体碳含量空间变异的驱动因素.结果显示,多年冻土总微生物残体碳、真菌和细菌残体碳含量均呈现自研究区西部向东部递增的趋势.平均而言,冻土层总微生物残体碳含量为2741.0±815.3 mg/kg(平均值±标准误差),占SOC的比例为13.2%±1.1%;真菌残体碳的含量及其对总微生物残体碳的贡献均显著高于细菌.冻土层总微生物残体碳和真菌残体碳的含量与贡献均显著低于活动层;冻土层细菌残体碳含量显著低于活动层,但其对SOC的贡献与活动层无显著差异.结构方程模型分析的结果显示,多年冻土含水率和微生物的生物量是影响多年冻土微生物残体碳含量空间变异的直接因素,气候因素则起着间接作用.总体来讲,上述结果意味着微生物残体碳是多年冻土碳的重要来源,其变化可能会影响多年冻土碳循环与气候变暖之间的正反馈关系.

关键词：碳循环多年冻土微生物残体碳真菌残体碳细菌残体碳

昆仑山青海片区鸟类群落多样性格局及其驱动因素

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生物多样性 2024年第4期32卷 23-34页

作者：李斌宋鹏飞顾海峰徐波刘道鑫江峰梁程博张萌高红梅蔡振媛张同作中国科学院西北高原生物研究所高原生物适应与进化重点实验室西宁810001 中国科学院大学北京100049 中国科学院西北高原生物研究所青海省动物生态基因组学重点实验室西宁810001 青海大学农牧学院西宁810001

昆仑山脉独特的地理位置和气候条件孕育了诸多适应高海拔、寒旱气候的特有鸟类物种。为揭示昆仑山青海片区内鸟类群落在不同季节和海拔梯度的多样性分布格局及环境驱动因素,我们于2021年12月(冬季)和2022年7月(夏季)在当地选取102个样方... 详细信息

昆仑山脉独特的地理位置和气候条件孕育了诸多适应高海拔、寒旱气候的特有鸟类物种。为揭示昆仑山青海片区内鸟类群落在不同季节和海拔梯度的多样性分布格局及环境驱动因素,我们于2021年12月(冬季)和2022年7月(夏季)在当地选取102个样方,通过样线法对鸟类多样性进行了本底调查,并选取了不同的气候和人为干扰因子拟合多样性指数与因子之间的非线性关系。结果表明:(1)昆仑山青海片区野外调查过程中共记录到鸟类14目31科59属87种,其中国家一级重点保护野生鸟类5种,国家二级重点保护野生鸟类11种,该地区新分布鸟类8种;(2)鸟类群落多样性分布格局分析结果显示,夏季多样性显著高于冬季,草甸和草原生境的鸟类群落多样性显著高于其他生境,冬夏季鸟类群落多样性指数与海拔梯度变化趋势均呈单峰型;(3)气候因素驱动鸟类多样性指数呈现季节性差异,最冷季度降水量对夏季物种丰富度指数影响最大,冬季为年降水量;此外,等温性和温度季节性对冬夏季Shannon-Wiener多样性指数和Simpson多样性指数影响最大。本研究揭示了水资源和稳定的气候对昆仑山青海片区鸟类群落多样性的重要性,为昆仑山青海片区鸟类资源保护与管理以及未来国家公园的规划建设提供了数据支持。

关键词：昆仑山鸟类群落多样性海拔梯度

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青海祁连山地区兽类物种多样性及分布型分析

生态学报 2024年

作者：高红梅顾海峰李斌江峰张婧捷宋鹏飞梁程博蔡振媛张萌张同作中国科学院西北高原生物研究所高原生物适应与进化重点实验室青海省动物生态基因组学重点实验室中国科学院大学青海大学

祁连山地区是我国典型的生态系统脆弱区和重要的生态屏障区，区域内物种资源丰富，珍稀和濒危野生动植物种类和数量繁多，是青藏高原重要的生物资源基因库之一，在我国生物多样性保护中具有重要的意义。为了掌握青海祁连山地区野生兽类... 详细信息

祁连山地区是我国典型的生态系统脆弱区和重要的生态屏障区，区域内物种资源丰富，珍稀和濒危野生动植物种类和数量繁多，是青藏高原重要的生物资源基因库之一，在我国生物多样性保护中具有重要的意义。为了掌握青海祁连山地区野生兽类的分布现状，我们使用样线法和样点法完成了野外调查。自2019年1月至2023年6月，在青海祁连山地区开展野外考察21次，累计完成调查样线490条，调查样点99个，总行驶航迹约25426 km。实地调查结合文献资料结果显示，该地区共分布有野生兽类7目19科54属75种。国家I级重点保护动物11种，国家II级重点保护动物17种，IUCN评估结果显示，该地区受威胁物种有15种（濒危3种；近危5种；易危7种），占该地区兽类总种数的20%；中国生物多样性红色名录结果显示，该地区受威胁物种有40种（极危2种；濒危12种；近危16种；易危10种），占该地区兽类总种数的53.33%；被列入CITES附录I的兽类有7种，被列入附录II的兽类有9种，被列入附录III的兽类有5种；中国特有种兽类16种。该地区兽类分布型主要为高地型（24%）、中亚型（20%）和古北型（18.67%）。兽类G-F指数为0.724，物种多样性指数处于较高的水平。物种名录的建立为青海祁连山地区兽类物种现状研究提供了科学且全面的数据，对加快祁连山珍稀濒危野生动物的保护具有重要意义，也为以后该地区的生态及野生动物保护、管理决策提供科学依据。

关键词：祁连山兽类物种多样性物种编目分布型

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白肉灵芝单核菌株交配型位点解析

菌物研究 2024年第2期22卷 173-182页

作者：汪小芳杨莹孟国良董彩虹中国科学院微生物研究所真菌学国家重点实验室北京100101 吉林农业大学植物保护学院长春130118

白肉灵芝是具有地域特色的灵芝属物种,因其药用价值显著而备受关注。在白肉灵芝基因组解析的基础上,对同一亲本来源的2个可亲和单核菌株GL72和GL81的交配型位点进行分析。结果显示:白肉灵芝2株单核菌株的A交配型位点与大多数担子菌相似... 详细信息

白肉灵芝是具有地域特色的灵芝属物种,因其药用价值显著而备受关注。在白肉灵芝基因组解析的基础上,对同一亲本来源的2个可亲和单核菌株GL72和GL81的交配型位点进行分析。结果显示:白肉灵芝2株单核菌株的A交配型位点与大多数担子菌相似,含有1对HD基因,“头对头”排列。二者的HD基因存在差异,其中GL72菌株HD1基因含有2个双分型核定位信号和HD1特有序列,而GL81菌株HD1基因只含有1个双分型核定位信号;HD2基因编码蛋白中二者同源结构域的α螺旋Ⅰ存在较大差异。A交配型位点侧翼基因在2个单核菌株中也存在较大变异。GL72和GL81菌株的B交配型位点均有8个假定的信息素受体基因,但菌株GL72有9个假定的信息素前体基因,菌株GL81仅发现5个假定的信息素前体基因。解析了白肉灵芝可亲和的单核菌株交配型位点,为其遗传育种奠定了基础。

关键词：白肉灵芝可亲和菌株交配型基因

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利用水稻转化愈伤组织评估引导编辑效率

科学通报 2024年

作者：杨茜孟祥兵王春刘婷婷王克剑余泓饶玉春邹金鹏中国农业科学院中国水稻研究所水稻生物育种全国重点实验室中国科学院大学农业农村部基因编辑创新利用重点实验室(海南) 5. 崖州湾国家实验室中国科学院遗传与发育生物学研究所植物基因组学国家重点实验室和国家植物基因中心中国科学院种子设计创新学院浙江师范大学生命科学学院

引导编辑(prime editing, PE)作为新一代精准基因组编辑技术,能够实现任意类型碱基替换、小片段DNA插入和缺失,已成功应用于作物性状改良及新种质创制.然而,目前在某些位点上, PE编辑效率较低,无法实现预期目标编辑.因此,为了提升工作... 详细信息

引导编辑(prime editing, PE)作为新一代精准基因组编辑技术,能够实现任意类型碱基替换、小片段DNA插入和缺失,已成功应用于作物性状改良及新种质创制.然而,目前在某些位点上, PE编辑效率较低,无法实现预期目标编辑.因此,为了提升工作效率并加快获取目标编辑植株的速度,需建立一套完整的PE效率评估体系,用以评估不同位点的精准编辑效率.本研究选择6个已知具有不同编辑效率的PE载体,通过农杆菌介导的遗传转化法将其转化到水稻愈伤组织,随后对转化后的愈伤组织进行不同时间点连续取样,并利用高通量二代测序技术进行检测,以研究PE技术介导的精准编辑在整个愈伤组织转化过程中发生的时间和效率.实验结果显示,最早在侵染后第13天的愈伤组织中就能检测到精准编辑的发生,从第13天开始,编辑效率逐渐上升,并在第30天的愈伤组织中达到最大值.特别地,在侵染后第15天的愈伤组织中,不同位点的编辑效率与植株中的编辑效率呈良好的对应关系,因此,该时间点可用于评估植株中PE精准编辑效率.该PE效率评估体系的建立,为评估植株精准编辑效率提供了参考,有助于精准编辑在作物改良中的应用.

关键词：水稻 PE技术愈伤组织二代测序精准编辑评估体系