JIA 2022-6期 发布

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早在2011年，研究者已对其进行了全基因组测序，并发现此基因组中有超过30%的编码基因是假定基因。另外，水平基因转移(horizontal gene transfer，HGT)已被认为是细菌基因组创新和进化的驱动力之一。前人在Xoc应对氧化应激的分子机制研究中，鉴定到了一个参与BLS256响应氧化胁迫并对毒性有贡献的水平转移基因(xoc_2868)。然而，xoc_2868作为一个转录因子的未知编码基因，其调控机制尚未被揭示。本研究基于BLAST序列比对和系统发育分析，初步判断其下游基因(xoc_2866和xoc_2867)与xoc_2868一样，均可能是BLS256在长期进化过程中通过水平转移从伯克氏菌科(Burkholderiaceae)获得的。为探索xoc_2868在BLS256响应氧胁迫过程中的潜在作用，我们分别对野生型(BLS256)和突变株(Δxoc_2868)在氧胁迫处理后进行了转录组测序。RNA-seq数据分析表明，在氧胁迫条件下，突变株中几个参与胞外多糖(EPS)和黄原胶(xanthan)生物合成基因的表达相较野生型显著下调，但未检测到其下游基因(xoc_2866和xoc_2867)的表达。为进一步鉴定受XOC_2868直接调控的基因，我们在野生型xoc_2868 C端融合了His6标签，并对此重组菌株进行了染色质免疫共沉淀 (ChIP-seq)分析。结合转录组分析发现，XOC_2868直接调控一个编码细胞色素bd氧化酶的两个亚基并参与氧化还原平衡的操纵子(cydAB)。与野生型菌株相比，cydA和cydAB缺失突变菌株与Δxoc_2868菌株一致出现对外源H₂O₂敏感性增强和细菌毒力减弱的表型。综上所述，本研究探讨了一种HGT形成和选择驱动的调控回路进化的可能性，xoc_2868与其两个下游基因可能是作为一个基因簇转移的，但它们在BLS256中各自进化，并在外界选择压下得以保留，XOC_2868通过结合新的调控位点直接调控了细胞色素bd氧化酶表达的通路，通过清除H₂O₂和其他ROS保护细胞免受氧化应激。此外，对胞外多糖和黄原胶合成相关基因的间接激活，也促进了其在宿主体内的定植和传播，从而参与了BLS256的致病力。本研究结果强调了在BLS256进化过程中，HGT现象对其毒力和适应性影响的可能性。

本研究以感染黄龙病菌亚洲种（‘Candidatus Liberibacter asiaticus’, CLas）的长叶橙（Citrus sinensis Osbeck）为材料，建立CLas侵染长叶橙的茎段培养方法，利用PCR和荧光定量PCR检测分析腋芽离体再生嫩梢中CLas的增殖情况。在此基础上，取CLas侵染长叶橙枝条进行表面消毒处理，切取腋芽嫁接于柑橘试管砧木，进行试管培养，利用PCR和荧光定量PCR检测腋芽再生嫩梢中CLas的增殖规律；采用直接组织印迹免疫法（Direct tissue blot immune assay，DTBIA）对试管苗中CLas的分布进行检测。培养基中添加适合浓度的激素可促进感病柑橘茎段离体培养的萌芽，萌芽率最高的培养基为MS+6-BA 1.0 mg·L^-1+GA 0.2 mg·L^-1+IAA 0.2 mg·L^-1。茎段萌芽30 d时，嫩梢病原PCR检测的阳性率达75%，其CLas浓度平均为温室条件下培养茎段原叶片中脉的28.2倍，最高为484.2倍。试管嫁接苗萌芽10、15、20、25、30和40 d时，嫩梢CLas PCR检测的阳性率分别为10%、15%、15%、20%、55%和70%，CLas浓度分别为7.5×10⁴ 、2.2×10⁶ 、1.4×10⁷、2.2×10⁷ 、1.2×10⁸和1.4×10⁸ cells μg^-1 DNA；萌芽30和40 d的试管苗中CLas浓度超过10⁸的比例分别达30%和40%。DTBIA检测结果显示，试管苗中黄龙病菌的分布比温室保存的感病柑橘中均匀。CLas侵染柑橘试管苗的主要症状为嫩梢枯死、停止生长、叶黄和落叶。感病试管苗的死亡率在萌芽40 d后会急剧升高，60 d时死亡率达82.0%。CLas在通过腋芽嫁接的柑橘试管苗中能快速增殖，该方法的建立为深入开展柑橘黄龙病病原生物学、病原-寄主互作及抗菌药物快速筛选等研究奠定一定基础。本研究建立了一种快速增殖和高浓度富集柑橘黄龙病菌的培养方法。

本研究基于20头成华猪和30头青裕猪的简化代表性甲基化测序数据使用全基因组分析的方法识别成华猪和青裕猪差异甲基化位点。当甲基化位点的甲基化差异大于0.25以及q值小于0.01时，把该位点识别为差异甲基化位点，然后基于差异甲基化位点搜索对应的差异甲基化基因。结果发现成华猪的几个肉质性状，包括45分钟的pH值 (pH_45min)，45分钟的肉色亮度值（L45_min）以及24小时的肉色亮度值（L_24h），均显著高于青裕猪。然后我们检测到10699个差异甲基化位点，并基于这些位点搜索到2760个差异甲基化基因。通过基因功能分析我们发现这些差异甲基化基因主要涉及AMPK信号通路，II型糖尿病，胰岛素信号通路，mTOR信号通路以及胰岛素抵抗等。此外，通过相关文献和研究资料，发现一些差异甲基化基因与脂质代谢，肌肉发育以及肉质性状相关。本研究结果表明成华猪和青裕猪有着不同的甲基化模式，这些甲基化模式的差异反映了二者表型性状的差异。本研究基于简化甲基化测序数据对成华猪和青裕猪进行全基因组甲基化差异分析，研究结果系统解析了成华猪和青裕猪的DNA甲基化模式和表观遗传调控机制。

通过2年定位试验研究不同玉米-豆科间套作模式下（玉米-大豆带状套作、玉米-花生带状间作、玉米净作、大豆净作和花生净作）作物氮素吸收与根系分布、豆科结瘤和土壤氮素有效性之间的关系。结果表明：与净作相比，间套作显著降低了单季作物的单位面积吸氮量，但玉米-大豆套作和玉米-花生间作的系统总吸氮量分别增加31.7-45.4%和7.4-12.2%。间套作显著增加了玉米和大豆的单株氮素吸收量，与净作相比分别增加61.6%和31.8%，间作花生的单株吸氮量较净作降低46.6%。间套作系统中玉米和大豆的根系呈现不对称性分布，其根长密度和根表面密度显著高于相应单作。间作花生受竞争抑制，其根表面密度显著低于相应单作。与净作相比，套作大豆的根瘤数量和根瘤鲜重显著增加，间作花生根瘤数和根瘤鲜重则显著降低。间套作显著提高了玉米和大豆的土壤酶活性（蛋白酶、脲酶、硝酸还原酶）和土壤有效氮含量，但降低了花生的土壤酶和土壤有效氮含量。玉米-大豆带状套作系统比玉米-花生带状间作系统更有利于氮素吸收，玉米与豆科间套作可以促进玉米对氮素的吸收，从而降低氮肥用量，提高农业可持续性。

本研究通过84天的室内培养试验来揭示秸秆和养分（氮(N)、磷(P)和硫(S)）联合供应下土壤新碳生成的潜在微生物机制。结果表明，与对照土壤相比，单独添加秸秆刺激微生物进行养分开采，这与C:N和C:P酶活的比例降低了8-16%相吻合。随着养分补充水平的增提高，公主岭土壤新碳生成量从1155.9增加到1722.4 mg kg^-1，海伦土壤则从725.1增加到1067.5 mg kg^-1。回归树分析表明β-葡萄糖苷酶（BG）、酸性磷酸酶（AP）、微生物量碳（MBC）和酸杆菌对公主岭新碳生成的相对影响分别为27.8、18.5、14.7和8.1%；对海伦新碳生成的相对影响分别为25.9、29.5、10.1和13.9%。路径分析表明酸杆菌通过调节BG、AP和MBC直接或间接对土壤新碳生成产生积极影响，其中MBC的获取更多受到AP的调节。海伦土壤的新碳生成强度低于公主岭土壤，并且海伦土壤的新碳生成与AP活性直接相关，表明土壤属性（例如SOC和pH值）对土壤新碳生成的重要性。综上，本研究揭示了添加秸秆的土壤中新碳生成与NPS养分补充的响应关系，且土壤新碳生成主要依赖于酸杆菌和变形菌的生长代谢及对BG和AP的调控。

本研究提出一种统计数据空间化的方法构建多时像农作物种植格局空间数据集来解决数据缺失的问题。该方法采用两层嵌套结构实现土地利用层和农作物层模拟，其中第一层模拟的耕地数据用于控制第二层农作物种植格局空间模拟范围。第二层农作物层采用空间迭代的方法按分配规则进行农作物面积统计数据空间化，最终实现农作物空间格局动态模拟。该模型在中国黑龙江省地区进行2000-2019年农作物空间格局模拟，结果表明模型模拟精度较高，能够实现长时间序列的农作物种植面积统计数据空间化应用，未来该模型能广泛应用于农业土地系统各方面研究及生产应用。

✺ CHEN Si-qi, ZHAO Yi, LU Yong-yue, RAN Hao, XU Yi-juan