开发高活性、环境友好的绿色新农药是保护农作物健康和食品安全的重要手段。为了发现新的候选杀菌剂,本研究论文采用Pictet–Spengler反应制备了一系列新颖的1,2,3,4-四氢-β-咔啉(THC)衍生物,并评估了其对水稻白叶枯病菌(Xoo)、柑橘溃疡病菌(Xac)和猕猴桃溃疡病菌(Psa)的离体和活体生物活性。结果表明,大多数目标化合物对三种植物病原细菌都表现出良好的生物活性。其中,化合物A17对水稻白叶枯病菌和柑橘溃疡病菌表现出优异的抑菌活性,其EC50值分别为7.27 mg mL-1和4.89 mg mL-1。化合物A8对猕猴桃溃疡病菌显示出较好的抑制活性,其EC50值为4.87 mg mL-1。此外,在200 mg mL-1浓度下,化合物A17对水稻白叶枯病(52.67%)和柑橘溃疡病(79.79%)表现出优异的防治效果,化合物A8对猕猴桃溃疡病的防治效果为84.31%。构效关系研究表明:THC的A环的C6位无取代基时有利于提高其抑菌活性;对于 THC的C环,当N2位是NH基团是有利于提高其抑菌活性;此外,THC的C环的NH位置引入长链可以增强其抗菌活性。通过大量的生物学实验验证,THC衍生物能扰乱细菌体内的氧化还原系统,造成细菌活性氧的爆发和细胞膜的破坏,最终导致细菌的死亡。上述的研究工作为以THC为活性骨架的新型杀菌剂创制提供了重要参考。
Silencing transformer and transformer-2 in Zeugodacus cucurbitae causes defective sex determination with inviability of most pseudomales
在双翅目昆虫中,transformer是调控性别决定的开关基因,与在两性中均表达的transformer-2基因共同调节雌雄分化。然而,双翅目害虫瓜实蝇作为世界上广泛分布的重要农业害虫,其性别决定调控机制目前仍未阐明。本文研究发现,在胚胎早期通过RNA干扰下调transformer或transformer-2表达能够显著减少雌性比例;在由抑制了transformer或transformer-2表达的胚胎发育而成的雄虫中,大部分都能与雌虫交配并产生雌雄混合的正常后代,仅有一只雄虫在与雌虫交配后产生全雌后代,同时有少部分雄虫因不能与雌虫交配而无法产生后代。通过检测Y染色体连锁基因Maleness-on-the-Y发现,这些无法产生后代或后代性比异常的雄虫均是基因型为XX的假雄虫。性比数据和杂交实验结合分析表明,大部分的XX假雄虫无法存活。本研究结果表明transformer和transformer-2是瓜实蝇雌性发育所必需的,并在性别决定中起着关键作用。我们的研究结果将有助于理解瓜实蝇性别决定机制,并为开发用于生物防治的遗传性别品系提供思路。
禽致病性大肠杆菌(Avian pathogenic Escherichia coli ,APEC)是一种肠外致病性大肠杆菌(Extraintestinal pathogenic E. coli , ExPEC),可引起禽类和人类肠道以外组织的严重感染。MprA(microcin production regulation, locus A,现更名为AbsR,a blood survival regulator)是MarR(multiple antibiotic resistance regulator)转录调节因子家族的成员。它调控人源ExPEC中荚膜生物合成基因的表达,并且具有作为药物靶标的潜力。然而,目前的研究尚未完全阐明AbsR的靶基因及其调控机制。本研究利用ChIP-Seq和RNA-Seq技术对APEC AbsR调节子进行了系统分析,结果表明,AbsR直接调控99个基因,间接调控667个基因。接下来通过实时荧光定量PCR和体外实验证实了AbsR对靶基因转录水平和功能的影响。研究发现,AbsR在APEC XM中直接调控K1荚膜基因簇的表达,从而使菌株能够抵抗巨噬细胞的吞噬、血清杀伤,并发挥毒力作用。此外,AbsR还直接激活酸感应信号系统基因evgAS及耐酸相关基因hdeBAD和gadE,从而发挥体外耐酸能力。它还通过直接激活T2SS基因簇的表达,进而影响SslE蛋白的表达和分泌促进生物膜形成。此外,AbsR还间接调控I-F CRISPR系统基因的表达。在小鼠模型中,我们探索了AbsR及其靶基因对APEC XM毒力的影响,证实AbsR主要通过荚膜基因簇发挥毒力。在另外三株不同来源的ExPEC分离株中,AbsR可以抑制1型菌毛基因和I-F CRISPR系统相关基因的表达,同时激活酸感应信号系统基因evgAS、Group 2荚膜基因的表达;表明这些调控对于ExPEC共同的靶基因具有普适性。本研究首次系统梳理了MarR家族转录调控因子AbsR在肠道外致病性大肠杆菌的调控网络及其调控机制,明确了AbsR作为一类调控蛋白的调控方式及其致病机制。研究还首次证实AbsR对肠道外致病性大肠杆菌中的共同靶基因的调控具有普适性,这大大增进了我们对AbsR调控和功能的理解,并拓展了AbsR调控网络的广度。这对于预防及治疗大肠杆菌病的药物选择及维持宿主共生菌群稳态提供了重要参考。此外,该研究结果也为将来基于AbsR的药物筛选和研发提供理论依据。
以优质丰产杂交中籼稻徽两优898和Y两优900为试验材料开展田间小区试验,钵苗机插条件下设置5个施氮量处理 (0、75、150、225、300 kg ha-1),利用不同生育时期水稻地上部干物质量累积和植株氮浓度构建钵苗机插杂交籼稻临界氮浓度稀释曲线,利用该曲线计算NNI和Nand诊断氮素营养状况,进而探究NNI 与Nand和相对产量(RY)的关系。施氮处理显著增加钵苗机插杂交籼稻地上部生物量和植株氮浓度(P<0.05),钵苗机插杂交籼稻临界氮浓度(Nc)与地上部生物量(DM)之间符合幂函数曲线Nc=4.02DM-0.42(R2=0.97),模型RMSE 和n-RMSE 分别为0.23、10.61%,表明模型具有较好的准确性和稳定性。整个生育期内植株NNI 值范围为0.58~1.31,与之对应的Nand值为-55~109 kg ha-1。各生育时期NNI与Nand的存在显著线性模型关系(0.53<R2<0.99,P<0.01),而NNI与RY间满足线性平台模型关系(0.73<R2<0.92,P<0.01)。本研究构建模型可用于诊断钵苗机插杂交籼稻氮素营养状况,为定量氮肥管理提供依据。
草地贪夜蛾是一种重大农业害虫,于2018年12月中旬入侵中国。作为一种杂食性害虫,草地贪夜蛾对我国农业生产和粮食安全造成严重威胁。辣椒、番茄和茄子是我国3种重要的茄科蔬菜。本研究评估了草地贪夜蛾在辣椒、番茄和茄子上的适应性。结果表明,以番茄和辣椒为食时,草地贪夜蛾能完成生活史,以茄子为食则不能完成生活史。采用年龄-阶段两性生命表比较了草地贪夜蛾取食玉米和3种茄科蔬菜的种群参数差异。结果表明:(1)发育历期在幼虫期差异显著,蛹期差异不显著;(2)取食辣椒的草地贪夜蛾成虫前期最长(41.73 d)、蛹重最轻(0.1134 g);(3)雌虫平均单雌产卵量差异显著,其中以取食番茄的单雌产卵量最高(943.95粒);(4)取食玉米时,草地贪夜蛾的平均世代周期最短、内禀增长率和周限增长率最高,而净增殖率则以取食番茄的为最高。总体而言,草地贪夜蛾对3种茄科蔬菜的适应性为:番茄>辣椒>茄子。本研究为进一步评估草地贪夜蛾对茄科蔬菜的危害以及为建立相应的防治措施打下了一定基础。