目的:观察α-硫辛酸(ALA)对侧脑室注射(intracerebroventricular injection, icv)链脲菌素(streptozotocin, STZ)致大鼠学习记忆障碍的影响并探讨作用机制。方法:45只雄性SD大鼠被随机分为3组，即对照组、icv-STZ组和icv-STZ+ALA组，每组15只。STZ通过大鼠侧脑室脑立体定位注射，ALA干预用灌胃法，对照组采用侧脑室注射人工脑脊液及生理盐水灌胃，灌胃4周后用Morris水迷宫检测大鼠的空间学习记忆能力。同时，用免疫组化方法检测小胶质细胞与星形胶质细胞数量，电子显微镜检测线粒体完整性，蛋白免疫印迹检测炎症因子、磷酸化Tau蛋白、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)和糖原合成酶激酶-3β(glycogen synthase kinase 3β，GSK-3β)的表达或活性水平。结果:行为学检测结果显示，侧脑室注射STZ 4周后大鼠空间学习记忆能力显著下降，ALA干预可显著改善大鼠的空间学习记忆能力。多层面分子水平检测结果显示，STZ组大鼠海马组织铁离子水平显著升高，同时伴有脂质过氧化、线粒体完整性显著破坏、氧化还原系统失衡、胶质细胞数目增加、磷酸化的Tau蛋白水平显著升高、MAPK与GSK-3β通路激活。进一步检测发现，STZ激活Janus激酶2/信号转导与转录激活子3(JAK2/STAT3)通路，并转录抑制过氧化物酶GPX4表达。抑制STAT3活性则可阻断STZ诱导GPX4下调与Tau蛋白过度磷酸化。结论:ALA通过抑制JAK2/STAT3通路，恢复GPX4蛋白水平，从而螯合铁离子、改善线粒体功能与脂质过氧化，平衡机体的氧化还原系统，降低Tau蛋白过度磷酸化，改善STZ诱导的大鼠空间学习记忆障碍。

目的:评价白藜芦醇对糖尿病心肌病小鼠心肌细胞铁死亡的影响。方法:清洁级健康成年雄性C57BL/6小鼠30只，8周龄，体质量22~26 g。采用随机数字表法将其分为3组( n＝10)：对照组(C组)、糖尿病心肌病组(DCM组)和白藜芦醇组(RSV组)。采用连续5 d腹腔注射新鲜制备的链脲佐菌素40 mg·kg -1·d -1的方法制备小鼠糖尿病心肌病模型。模型制备成功后，RSV组小鼠连续12周经灌胃给予白藜芦醇25 mg·kg -1·d -1，C组和DCM组小鼠给予等体积二甲基亚砜。于第12周末行超声心动图检查心脏结构及心功能情况，随后处死小鼠收集心肌组织标本，采用HE染色观察小鼠心肌组织病理学结果，透射电镜下观察小鼠心肌组织线粒体结构，采用比色法测定铁、MDA和谷胱甘肽(GSH)含量，Western blot法检测谷胱甘肽还原酶4(GPX4)表达。 结果:与C组比较，DCM组小鼠左室舒张末期内径(LVDd)和左室收缩末期内径(LVDs)升高，左室短轴缩短率(LVFS)和左室射血分数(LVEF)降低，心肌组织铁和MDA含量升高，GSH含量降低，GPX4表达下调( P<0.05)；与DCM组比较，RSV组小鼠LVDd和LVDs降低，LVFS和LVEF升高，心肌组织铁和MDA含量降低，GSH含量升高，GPX4表达上调( P<0.05)。RSV组小鼠病理学损伤和线粒体结构损伤较DCM组明显减轻。 结论:白藜芦醇减轻糖尿病心肌病小鼠心肌损伤，进而改善心功能障碍的机制与抑制心肌细胞铁死亡有关。

研究比较了黄铁矿基双阳极MFC-CW在不同碳氮比(0和2.5)及初始硝酸盐浓度(7、14和28 mg/L)条件下上阳极和下阳极的反硝化速率,以及对不同阶段硝酸盐还原反应动力学的模拟,从动力学角度揭示系统自养-异养协同反硝化机理.结果显示:不同碳氮比下系统两阳极硝酸盐还原效果差异不大,而亚硝酸盐累积、硫酸盐生成的差别较大,两阳极处微生物群落组成相似,优势菌属的相对丰度受C/N、阳极位置影响较大;两阳极处的硝酸盐还原动力学均属于一级反应,且C/N=0时反硝化速率常数(0.0087、0.0045和0.0188/h)均小于C/N=2.5(0.0151、0.0071和0.0798/h;以上阳极为例);MFC-CW系统的反硝化动力学更符合Monod-CSTR模型,且在停留时间较长时取得更好的拟合效果,随着停留时间的增加,C/N=0时系统的反硝速率增加,C/N=2.5时系统的反硝化速率在一定范围内波动[0.6662-0.7744 g/(m2·d)].实验结果可为黄铁矿基MFC-CW的实际工程应用提供理论指导.

为了解彩色豆马勃(Pisolithus tinctorius,Pt)和褐环乳牛肝菌(Suillus luteus,Sl)的耐镉(Cd)机制和Cd积累特征,本研究分析了 Pt和Sl在3个Cd2+浓度(0.1、1.0和10.0 mg·L-1)下细胞形态、胞外分泌物和抗氧化物质等的生理生态变化.结果表明:Sl细胞发生质壁分离且细胞壁明显增厚,而Pt细胞变形严重且内含物大量流出;Pt和Sl均可分泌异羟肟酸型铁载体;不同有机酸的分泌量因菌株不同而表现出多样性,其中琥珀酸是Pt和Sl主要分泌的有机酸;此外,Pt和Sl抗氧化酶活性及非酶抗氧化物质含量的变化也因菌株不同而异;随Cd2+浓度的增加,Pt和Sl抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性和抗坏血酸(AsA)含量均有明显的增加趋势;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性及还原型谷胱甘肽(GSH)含量变化不同,其中Pt GSH含量与GR活性呈现相反的变化趋势,低浓度Cd胁迫使Pt和Sl的SOD活性显著增强,Pt的CAT活性先降低后升高.综上所述,Pt和Sl对Cd2+胁迫在生理生态上有不同的应激模式,随Cd胁迫的增强,Pt和Sl均可通过增强SOD、CAT、APX活性、增加AsA含量、分泌有机酸和铁载体抵御Cd胁迫;此外,细胞壁增厚、GSH螯合作用也是Sl的重要抗Cd机制.

[背景]煤矸石堆场用于堆放煤矿开采过程中产生的一种热值低、含重金属的固体废弃物,会产生大量的酸性废水,对堆场周边的生态环境造成严重影响.[目的]探究煤矸石堆场的微生物群落结构和功能特征.[方法]选择贵州省六枝特区典型煤矸石堆场作为研究对象,采集堆场表层土壤、矸石层土壤、废水浸出口沉积物和堆场下游河道沉积物,通过宏基因组学技术进行分析.[结果]细菌的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria),优势菌属为钩端螺菌属(Leptospirillum)和硫化杆菌属(Sulfobacillus);古菌的优势菌门为 Candidatus_Thermoplasmatota 和泉古菌门(Crenarchaeota),优势菌属为热原体属(Thermoplasma)和金属球菌属(Metallosphaera).不同采样点细菌和古菌的优势菌属存在显著差异,矸石层土壤和废水浸出口沉积物中的铁氧化细菌和硫氧化细菌比其他 2个样点丰富.煤矸石堆场中微生物的碳、氮、硫代谢基因丰度较高,共检测到 6条固碳途径、6 条氮代谢途径和 3 条硫代谢途径.主要的固碳基因为ACAT和E2.2.1.1,固碳途径以还原性三羧酸循环为主;主要的氮代谢基因为nirB、nasA和narG,氮代谢途径以反硝化为主;主要的硫代谢基因为cysH和sir,硫代谢途径以同化硫酸盐还原为主.[结论]本研究可进一步拓展对矿山生态环境的认识,为矿区生态修复、土壤和河流污染的治理提供理论依据.

[目的]分析广叶绣球菌(Sparassis latifolia)在不同木质纤维素诱导条件下基因表达差异,为广叶绣球菌木质纤维素降解关键基因和分子机制研究提供参考.[方法]以松木、杉木、甘蔗渣和天然堆积发酵后的杉木和发酵后的甘蔗渣为碳源,在液体培养条件下培养诱导广叶绣球菌,对其转录组进行测序研究,并对不同木质纤维素诱导样本进行加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA).[结果]杉木培养与松木培养比较组差异表达基因最少(20个),蔗渣培养与松木培养比较组差异表达基因最多(486个).基因本体(gene ontology,GO)富集分析结果表明,差异表达基因主要涉及氧化还原酶活性、单加氧酶活性和铁离子结合活性等,京都基因和基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)通路富集分析结果表明,差异表达基因主要涉及戊糖和葡萄糖醛酸转换、甲烷代谢和乙醛酸盐和二羧酸盐代谢等通路.发酵甘蔗渣为碳源培养时,纤维素和半纤维素降解相关的糖苷水解酶基因表达量总体上较高,而未发酵的松木、杉木和甘蔗渣为碳源培养时木质素降解或修饰相关的碳水化合物辅助酶基因表达量总体上较高.利用WGCNA共鉴定出10个共表达模块,其中green模块与未发酵蔗渣诱导显著正相关,blue模块与发酵甘蔗渣诱导显著正相关,magenta和turquoise模块与发酵杉木诱导显著正相关.GO富集分析结果表明,turquoise模块内基因显著富集到尿素跨膜转运子活性、甲基转移酶活性和单加酶活性等,blue模块基因显著富集到水解酶活性和β-甘露糖苷酶活性.KEGG通路富集分析结果表明,blue模块内基因显著富集的通路有半乳糖代谢、果糖和甘露糖代谢、苯丙氨酸代谢、精氨酸和脯氨酸代谢等.通过构建互作网络图挖掘到12个核心基因,其可能参与了基质降解及相关基因的表达调控.[结论]不同木质纤维素类型显著影响了广叶绣球菌木质纤维素降解基因的差异表达轮廓,这种差异反映了广叶绣球菌对不同木质纤维素特异的降解策略.

目的 考察木犀草素对丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶(PFOR酶)的抑制作用及其抗艰难梭菌活性.方法 将艰难梭菌PFOR编码序列克隆至表达载体pET-2a,转染至感受态大肠杆菌,异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷(Isopropyl β-D-Thiogalactoside,IPTG)诱导表达后进行粗酶液制备.40 μmol·L-1 待测化合物与PFOR酶在厌氧 25℃条件反应 8h后,测定待测化合物对PFOR酶的抑制率.通过对菌液OD600 的考察,测定PFOR酶强抑制剂对艰难梭菌细菌(ATCC BAA 1382和ATCC BAA 1870)的最小抑菌浓度(MIC).借助分子对接技术考察PFOR-抑制剂间可能的相互作用机制.结果 在所测化合物中,黄酮木犀草素对PFOR的抑制活性最强,单点抑制率约为 33%,与阳性抑制剂硝唑尼特的抑制率(40%)相当.分子对接发现木犀草素可与PFOR结构域中的Asp428、Val431、Gly429、Asp456、Lys458、Lys459 等形成氢键.木犀草素对艰难梭菌的MIC约为32 μg·mL-1.结论 木犀草素具有较好的抗艰难梭菌活性,PFOR酶可能是其抗菌作用靶点.

文章利用土壤盆栽和大田实验探究了硫酸盐还原菌WH16-1 对烟草产量、叶绿素及酶活的变化及根茎叶中镉含量的影响.结果发现,在镉污染土壤中施加菌剂WH16-1后,土壤中可交换态和碳酸盐结合态镉的含量均有所降低,而铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态镉的含量均有所增加;叶绿素、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的含量增加,戊二醛(MDA)的含量降低;烟草的生物量增加,烟草植株的镉含量相应降低.

[背景]桉树(Eucalyptus)青枯病危害严重,丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)与桉树共生影响桉树对青枯病的抗性,而AMF响应桉树青枯菌侵染的机制仍不清楚.[目的]探索AMF响应桉树茄科雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)的侵染机制.[方法]以非菌根化和异形根孢囊霉(Rhizophagus irregularis)菌根化巨桉(Eucalyptus grandis)分别受茄科雷尔氏菌侵染 0、24、48 和 96 h接种后(hour post-inoculated,hpi)的根系组织为研究对象,基于转录组测序筛选和鉴定菌根化巨桉根系中异形根孢囊霉响应茄科雷尔氏菌侵染的基因信息.[结果]与对应非菌根化桉树受茄科雷尔氏菌侵染的时间点相比,菌根化桉树中异形根孢囊霉响应青枯菌侵染显著差异表达基因为 3382-5989 个,随青枯侵染时间进程的增加,异形根孢囊霉特异性响应茄科雷尔氏菌侵染差异表达基因数量逐渐增多.茄科雷尔氏菌侵染 24 hpi时,异形根孢囊霉显著富集共生体生长、孢子形成和凋亡信号通路、铁载体等相关基因;茄科雷尔氏菌侵染 48 hpi时,异形根孢囊霉主要提高自身跨膜运输的能力,促进自身钾、氮等养分吸收与交换等;茄科雷尔氏菌侵染 96 hpi时,异形根孢囊霉主要调控氧化还原反应和黄酮类等抗菌物质合成.[结论]菌根化桉树中AMF主要调控其生长加强生态位和营养(如氮、钾、铁)竞争、分泌抗菌物质、激活防御反应以响应青枯菌的侵染,所鉴定的相关基因信息为研究AMF-桉树-青枯菌互作机制提供一定的资源和参考.

酸性矿山废水(AMD)中含有高浓度的硫酸盐和金属离子,对矿山生态环境造成了严重的危害.硫酸盐还原菌(SRB)可以将SO42-还原为S2-,沉淀金属离子,并生成生物硫铁,其处理效率较高.文章利用农业废弃物秸秆制备SRB的缓释碳源,考察了不同形式的碳源条件下SRB对酸性矿山废水特征污染组分的处理效果,并结合SRB原位生成的生物硫铁包覆颗粒,制备得到SRB-生物硫铁复合材料,通过批量实验和动态柱实验考查SRB-生物硫铁复合材料对高浓度模拟废水和实际矿井水的处理效果.结果显示:在pH为 5.5时,将秸秆渣作为游离SRB的碳源是可行的,但与秸秆渣相比,秸秆生物炭的处理效率明显更高,将秸秆生物炭与乳酸钠结合制备的SRB碳源,激活SRB的时间更短,12 h内对SO42-和Fe2+的去除率分别达到了 59.25%和 79.56%.在此实验范围内,随着生物炭投加量的增大,去除效率逐渐提高,在pH为 4.5～6.5的范围内,体系初始pH对SRB反应体系的处理效果影响不大.SRB-碳源与生物硫铁包覆颗粒结合后对高浓度的SO42-和Fe2+模拟废水能保持高效且持久的反应活性.动态柱实验表明SRB-生物炭-生物硫铁复合材料对酸性矿井水的特征污染指标有明显的修复效果,出水水质的大部分指标可满足地下水Ⅲ类标准,运行 15d后仍能保持稳定的修复效果.