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李小食心虫GfunOBP2的原核表达及气味配体结合特性

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中国农业科学 2023年第12期56卷 2302-2316页

作者：年和粉张钰析李伯辽陈秀琳罗坤李广伟陕西省红枣重点实验室(延安大学) 延安大学生命科学学院

【目的】通过测定李小食心虫(Grapholita funebrana)Plus-C气味结合蛋白2(odorant binding protein,GfunOBP2)结合性信息素和苹果树挥发化合物的能力，分析GfunOBP2的嗅觉功能，为阐释李小食心虫定位寄主植物的嗅觉分子机理打下基础。... 详细信息

【目的】通过测定李小食心虫(Grapholita funebrana)Plus-C气味结合蛋白2(odorant binding protein,GfunOBP2)结合性信息素和苹果树挥发化合物的能力，分析GfunOBP2的嗅觉功能，为阐释李小食心虫定位寄主植物的嗅觉分子机理打下基础。【方法】利用RT-PCR扩增GfunOBP2的ORF序列，通过同源注释和比对氨基酸序列中半胱氨酸(Cys)的分布模式确定GfunOBP2属于Plus-C OBP亚家族；利用RT-qPCR检测GfunOBP2在李小食心虫3日龄成虫触角、头、胸、足、翅、腹部和性腺中的相对表达量；构建pET30a(+)/GfunOBP2原核表达载体，在大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)细胞中表达GfunOBP2重组蛋白。利用荧光竞争结合试验测定重组GfunOBP2蛋白对5种性信息素和35种苹果树挥发化合物的结合能力；通过分子对接预测GfunOBP2与具有强结合能力的气味配体的相互作用力及关键氨基酸残基。【结果】克隆获得GfunOBP2(GenBank登录号：OQ054799.1)的全长序列，共编码183个氨基酸，氨基酸序列中有12个保守的Cys，其分布模式表明GfunOBP2属于Plus-C OBP。GfunOBP2主要在成虫触角中表达，在雄虫触角中的相对表达量显著高于雌虫触角(P<0.05)。重组GfunOBP2蛋白对反-2-己烯-1-醇、苯甲醇、1-庚醇、1-癸醇、己醛、庚醛、乙酸-顺-3-己烯酯、2-甲基丁酸叶醇酯、α-罗勒烯、β-石竹烯、α-蒎烯和柠檬烯具有强结合能力，抑制常数Ki均小于5.0μmol·L-1。分子对接结果显示氢键、Donor-Donor相互作用和烷基相互作用是GfunOBP2结合反-2-己烯-1-醇、1-庚醇和1-癸醇的主要弱相互作用力，氢键和碳氢键是GfunOBP2结合乙酸-顺-3-己烯酯和2-甲基丁酸叶醇酯的主要弱相互作用力，烷基相互作用是GfunOBP2结合α-罗勒烯和β-石竹烯的唯一弱作用力。疏水性氨基酸Ile、Pro、Phe、Ala、Leu和Val在GfunOBP2结合气味配体中起着重要作用。【结论】GfunOBP2主要在李小食心虫成虫触角中表达，重组GfunOBP2蛋白对被测的35种苹果树挥发化合物中的12种具有强结合能力、对10种化合物具有中等结合能力，表明其在识别寄主植物挥发化合物的过程中起着重要作用。研究结果为证实Plus-C OBP参与李小食心虫外周嗅觉通讯提供了理论依据。

关键词：李小食心虫化学感受气味结合蛋白寄主植物挥发物分子对接

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植物相关细菌中Ⅵ型分泌系统的功能研究进展

微生物学报 2023年第7期63卷 2573-2594页

作者：王晶瑶尹芮杨建社成娟丽林金水延安大学生命科学学院、陕西省红枣重点实验室陕西延安716000

型分泌系统(typeⅥsecretion system,T6SS)是一种强大的细菌分子武器,它通过将效应蛋白注入原核或真核细胞而介导细菌间竞争并影响宿主的生命活动。T6SS广泛分布于革兰氏阴性菌中,主要存在于变形菌门(Proteobacteria)。尽管T6SS的研究... 详细信息

型分泌系统(typeⅥsecretion system,T6SS)是一种强大的细菌分子武器,它通过将效应蛋白注入原核或真核细胞而介导细菌间竞争并影响宿主的生命活动。T6SS广泛分布于革兰氏阴性菌中,主要存在于变形菌门(Proteobacteria)。尽管T6SS的研究大多集中在动物相关细菌上,但它在植物相关细菌中的作用不能被忽视。本文对植物相关细菌的T6SS进行了较为详细的介绍,主要从T6SS的发现、T6SS在植物相关细菌间竞争中的作用、在细菌与植物互作中的作用以及在植物生物防治中的作用等4个方面综述了最新的研究成果,旨在为今后更好地研究植物相关细菌T6SS的生物学功能及其应用提供指导。

关键词： Ⅵ型分泌系统(T6SS) 植物相关细菌功能效应蛋白生物防治

铜绿假单胞菌群体感应信号分子PQS的功能多样性研究进展

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微生物学报 2023年第9期63卷 3500-3519页

作者：李盼欣成娟丽张恒林金水延安大学生命科学学院陕西省红枣重点实验室陕西延安716000

铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)是一种革兰氏阴性条件致病菌,可对免疫功能低下或损伤的患者造成持续性感染。铜绿假单胞菌能成功感染离不开其自身产生的毒力因子,而这些毒力因子大多数都受群体感应系统(quorum sensing,QS)调控... 详细信息

铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)是一种革兰氏阴性条件致病菌,可对免疫功能低下或损伤的患者造成持续性感染。铜绿假单胞菌能成功感染离不开其自身产生的毒力因子,而这些毒力因子大多数都受群体感应系统(quorum sensing,QS)调控。铜绿假单胞菌有4个QS系统,分别为las系统、rhl系统、pqs系统和iqs系统。2-庚基-3-羟基-4-喹诺酮(Pseudomonas quinolone signal,PQS)作为铜绿假单胞菌pqs系统的信号分子,不仅能够调控许多毒力因子的表达,也能够影响一些微生物和宿主的多种生理过程。本文总结了PQS多种生物学功能,如介导QS系统、调控生物被膜形成、介导外膜囊泡产生及铁摄取、调节宿主免疫活性、介导细胞毒性作用,以及提供种群保护等。本文旨在突出铜绿假单胞菌PQS的功能多样性,并为PQS新功能研究和抗菌药物的研发提供指导。

关键词：铜绿假单胞菌群体感应 2-庚基-3-羟基-4-喹诺酮生物学功能

黄土高原油井开发迹地自然恢复过程土壤酶活性及其化学计量特征

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应用与环境生物学报 2023年第1期29卷 227-234页

作者：赵雪贾小敏卢笑玥张晨璇焦子怡曹妮妮马珈淇邓健延安大学生命科学学院延安716100 陕西省红枣重点实验室(延安大学) 延安716100

胞外酶活性是土壤中石油污染物降解的关键环节,也是土壤微生物养分利用的重要指标.为理解石油开发区土壤自然恢复过程中微生物胞外酶介导的生物地球化学循环机制,以黄土高原石油开发形成的油井迹地为研究对象,采集不同自然恢复年限油井... 详细信息

胞外酶活性是土壤中石油污染物降解的关键环节,也是土壤微生物养分利用的重要指标.为理解石油开发区土壤自然恢复过程中微生物胞外酶介导的生物地球化学循环机制,以黄土高原石油开发形成的油井迹地为研究对象,采集不同自然恢复年限油井迹地土壤,测定土壤的理化性质和β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和碱性磷酸酶(ALP)等4种酶活性,分析土壤酶活性和酶计量比的变化及其关键的环境驱动因子.结果表明:(1)土壤总石油烃从恢复1年到恢复20年显著下降了54%;随着恢复年限增加,土壤pH、容重显著下降,而土壤有机碳、全氮、硝态氮显著升高,铵态氮、全磷变化不显著;土壤碳磷比和氮磷比显著升高但碳氮比显著下降.(2)土壤BG活性、酶活性碳氮比和碳磷比显著下降,而NAG、LAP、ALP活性和酶活性氮磷比显著升高;不同恢复年限酶计量学的向量长度和向量角度分别为1.87-1.19°和53.64-47.93°,均随恢复年限显著下降,表明土壤微生物受碳和磷限制程度逐渐减弱.(3)土壤总石油烃、碳氮含量、pH、容重等指标对土壤酶活性及其计量学特征有显著影响,尤其是总石油烃对酶活性和酶计量学变异的解释率分别达到63.7%和79.8%.综上所述,油井迹地土壤自然恢复过程中石油污染物含量显著降低,碳、氮养分不断积累,土壤微生物养分限制状况有所缓解.(图4表3参49)

关键词：石油污染养分限制酶活性生态化学计量比黄土高原

半干旱草地土壤团聚体氮磷转化相关酶活性对氮添加的响应

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生态学报 2023年第16期43卷 6539-6549页

作者：邓健赵雪卢笑玥张丹徐莉萍朱运吴林豪李江文延安大学生命科学学院延安716100 陕西省红枣重点实验室(延安大学) 延安716100

日益加剧的大气氮沉降对土壤养分循环过程产生了深刻影响,土壤养分转化相关酶是其关键调控途径,而土壤不同粒级团聚体结构和环境差异导致其中酶活性介导的养分转换过程可能不同。但目前对半干旱区土壤团聚体水平养分转化相关酶活性对氮... 详细信息

日益加剧的大气氮沉降对土壤养分循环过程产生了深刻影响,土壤养分转化相关酶是其关键调控途径,而土壤不同粒级团聚体结构和环境差异导致其中酶活性介导的养分转换过程可能不同。但目前对半干旱区土壤团聚体水平养分转化相关酶活性对氮沉降的响应还不清楚。基于黄土高原自然草地持续3年的野外氮添加控制试验,分析不同氮添加水平下土壤不同粒级团聚体中的基础理化性质、氮(亮氨酸氨基肽酶LAP和β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶NAG)和磷转化相关的酶(磷酸单酯酶PME、磷酸二酯酶PDE和植酸酶phyA)活性及酶计量比,探索氮添加对团聚体酶活性的影响。结果表明:(1)氮添加导致了不同粒级团聚体中pH显著降低;高氮添加引起土壤团聚体有机碳、全氮、硝态氮、C∶P和N∶P升高;(2)随氮添加浓度增加,不同粒级团聚体中PME、PDE和phyA活性先降低后升高,而LAP、NAG和酶活性氮磷比均逐渐升高;团聚体酶活性总体表现为小团聚体(中团聚体(0.25—2 mm)>大团聚体(>2 mm);(3)在中和大团聚体中氮添加通过影响土壤N相关养分调控P转化相关酶活性。总之,氮添加通过改变团聚体养分及其计量比、pH等影响氮、磷转化相关酶活性。

关键词：氮添加土壤养分循环酶活性团聚体草地

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油井开发迹地植被群落自然恢复动态特征

草业科学 2022年第6期39卷 1080-1091页

作者：卢笑玥焦子怡赵雪贾小敏曹妮妮陈敏捷张淳邓健延安大学生命科学学院陕西延安716100 陕西省红枣重点实验室/延安大学陕西延安716100

为揭示油井开发迹地自然恢复过程植被群落演替规律,探究不同恢复年限油井迹地植被群落特征及其与土壤理化性质的关系,在陕北黄土高原典型石油开发区选取不同自然恢复年限的油井开发迹地,开展植被群落调查和土壤理化性质测定。结果表明:1... 详细信息

为揭示油井开发迹地自然恢复过程植被群落演替规律,探究不同恢复年限油井迹地植被群落特征及其与土壤理化性质的关系,在陕北黄土高原典型石油开发区选取不同自然恢复年限的油井开发迹地,开展植被群落调查和土壤理化性质测定。结果表明:1)随恢复年限增加,油井迹地植物群落科、属、种均有所增加,豆科、菊科、禾本科物种占比最大。2)从恢复1年到20年群落草本盖度、物种数、个体数和生物量分别增加了54.04%、160.00%、168.68%和49.21%;植物群落物种多样性指数、丰富度指数也随恢复年限的增加逐渐增加,而均匀度指数则先增大后减小;恢复20年时群落盖度和植物个体数显著高于自然恢复草地(P0.05)。4)群落物种多样性指数与土壤总石油烃含量、土壤容重、全氮等指标显著相关(P<0.05);土壤理化指标对油井迹地恢复过程物种变化特征的解释率为62.13%,但不同物种对土壤养分指标的响应有较大差异。总体来看,油井开发迹地自然恢复过程植被群落和土壤养分呈协同变化的关系,总体朝自然恢复草地的方向恢复。

关键词：石油污染植被恢复植物群落土壤养分物种多样性冗余分析黄土高原

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铜绿假单胞菌锌离子摄取系统的研究进展

微生物学报 2021年第7期61卷 1856-1872页

作者：牛艳婷王帅涛成娟丽林金水延安大学生命科学学院陕西延安716000 陕西省红枣重点实验室(延安大学) 陕西延安716000

锌作为一种结构、催化和信号的成分,在许多生理过程中起着关键的作用。它也是病原微生物生长所必需的,不但参与病原微生物代谢和各种毒力因子的调控,而且是病原微生物在宿主中感染和定殖所必需的。铜绿假单胞菌侵染宿主发挥毒力时,宿主... 详细信息

锌作为一种结构、催化和信号的成分,在许多生理过程中起着关键的作用。它也是病原微生物生长所必需的,不但参与病原微生物代谢和各种毒力因子的调控,而且是病原微生物在宿主中感染和定殖所必需的。铜绿假单胞菌侵染宿主发挥毒力时,宿主会采取营养免疫的策略来限制体内环境中游离的锌离子浓度而抑制该病原菌的感染和定殖。反过来,铜绿假单胞菌则通过自身的锌离子摄取系统克服宿主的营养免疫防御。本综述重点介绍了铜绿假单胞菌中已知的3种锌离子摄取系统(ZnuABC摄取系统、HmtA摄取系统和CntRLMN摄取系统)和锌摄取调控蛋白Zur,同时分析了其他潜在的锌离子摄取途径,并进一步阐述了铜绿假单胞菌锌离子摄取系统在其侵染宿主发挥毒力时和抵御宿主营养免疫时发挥的重要作用。系统总结铜绿假单胞菌对锌离子的摄取过程,旨在为靶向锌离子摄取系统的新型抗铜绿假单胞菌药物的开发提供指导。

关键词：铜绿假单胞菌锌离子摄取系统 Zur 毒力因子营养免疫

靶向破坏铜绿假单胞菌生物被膜的定向蛋白投放技术

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微生物学报 2021年第9期61卷 2726-2748页

作者：王帅涛牛艳婷张恒李盼欣张宁梅成娟丽林金水延安大学生命科学学院陕西延安716000 陕西省红枣重点实验室(延安大学) 陕西延安716000

【目的】随着合成生物学的发展,通过在细菌体内设计合成复杂、多功能的基因线路进行靶向治疗已经取得巨大进展。虽然这种使用细菌作为治疗传递系统,选择性地在体内释放有效治疗成分的方式具有极大优势,但是如何使细菌在代谢负荷增加较... 详细信息

【目的】随着合成生物学的发展,通过在细菌体内设计合成复杂、多功能的基因线路进行靶向治疗已经取得巨大进展。虽然这种使用细菌作为治疗传递系统,选择性地在体内释放有效治疗成分的方式具有极大优势,但是如何使细菌在代谢负荷增加较低的情况下有效地分泌功能蛋白并发挥作用依旧是一个难题。【方法】针对这一难题,本研究提供了一种新的策略,即以细菌中广泛存在的蛋白类杀菌素和丝状噬菌体等相关编码基因作为生物模块,通过对铜绿假单胞菌的这些内源生物模块的重新编排和组装,构建了一种能在特定条件下裂解并投放功能蛋白的工程菌。为了评价工程菌中构建的生物模块能否工作,本研究选择胞外多糖水解酶PelA和PslG作为工程菌投放的功能蛋白,以此构建了工程菌PAO1102。通过对铜绿假单胞菌生物被膜的破坏实验、抑制形成实验以及抗生素耐药性实验,检验PAO1102对铜绿假单胞菌生物被膜的破坏和预防效果。【结果】与对照组相比,工程菌PAO1102的处理可以显著破坏已形成的生物被膜并抑制生物被膜的形成,同时还可显著增强生物被膜中的细菌对妥布霉素的敏感性,且这些功能主要通过外界Pf4丝状噬菌体侵染并使工程菌裂解而释放功能蛋白这一途径实现的。【结论】本研究所构建的工程菌可以作为一种微生物工具,用于靶向破坏铜绿假单胞菌生物被膜。在后续的研究中可根据不同的需求,在工程菌中表达不同的功能基因并实现功能蛋白的定向投放,从而执行不同的生物学功能。

关键词：工程菌铜绿假单胞菌丝状噬菌体脓菌素生物被膜胞外多糖水解酶

不同恢复年限草地群落水平植物功能性状及功能多样性分析

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草业学报 2023年第1期32卷 16-25页

作者：李江文何邦印李彩回虹燕刘博张晓曦樊慧苏文钰延安大学生命科学学院陕西延安716100 陕西省红枣重点实验室延安大学陕西延安716100

植物功能性状与功能多样性是评价草地生态系统功能的重要工具。本研究以黄土高原丘陵沟壑区不同恢复年限人工刺槐林林下草地和自然撂荒草地作为研究对象,通过对草地植物群落及功能性状进行调查,分析不同恢复年限草地群落水平植物功能性... 详细信息

植物功能性状与功能多样性是评价草地生态系统功能的重要工具。本研究以黄土高原丘陵沟壑区不同恢复年限人工刺槐林林下草地和自然撂荒草地作为研究对象,通过对草地植物群落及功能性状进行调查,分析不同恢复年限草地群落水平植物功能性状及功能多样性动态变化,结果显示:1)林下草地和自然撂荒草地植物群落主要以多年生菊科和蔷薇科为主;2)随恢复年限增加,林下草地植物从以双子叶为主逐渐演替到以单子叶为主,从以菊科为主逐渐演替到以禾本科为主;而撂荒草地物种始终以菊科为主,且在恢复过程中逐渐演替为以灌木和半灌木为主的群落;3)林下草地群落水平叶片功能性状值大于撂荒草地,而群落水平盖度、密度和地上生物量性状小于撂荒草地。撂荒草地物种多样性和功能多样性指数高于林下草地,撂荒草地相较林下草地具有更高的生态效益。本研究可为黄土高原丘陵沟壑区草地生态系统功能评估提供理论依据。

关键词：黄土高原恢复草地群落水平性状功能多样性物种组成