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[前沿资讯 ] 巴黎城市大学揭示细菌主动吸收营养的秘密 进入全文
抗菌科技圈
近日，巴黎城市大学Nadia Izadi-Pruneyre团队在Nature Communications发表名为“Ton motor conformational switch and peptidoglycan role in bacterial nutrient uptake”的文章，其揭示了TON motor构象开关和肽聚糖在细菌养分吸收中的作用，作者利用核磁共振光谱技术使动态变化更为清晰可见：展示了ExbD外质结构域在不同状态下的二聚体结构，其中包括一种稀疏状态。研究证明，这种次要状态是在与TonB的内在无序区（IDR）结合后进行构象选择的，后者经历了从无序到有序的转变。此外，诱变和体内表型测定证实，ExbD的这种多态转变是其功能所必需的。研究发现，ExbD二聚体与外质中的肽聚糖层的瞬时相互作用层的瞬时相互作用对Ton系统的作用至关重要。在参与膜完整性（Tol-Pal 系统）和滑行运动（AglQRS 系统）的其他PMF依赖性马达的ExbD同源物中，NIBS残基高度保守，表明由于NIBS的展开，一种涉及多种状态的共同操作模式。这延伸到了TonB同源物的ExbD结合基团，表明质子通道到外膜的能量转移机制是保守的。作者推测，在原生体之间结合药物以稳定ExbD或其同源物的开放状态，不仅可以抑制这些马达的重要功能，还可以将质子通道复合物锁定为活跃的质子渗透状态，从而在内膜中造成致命的质子泄漏。
[前沿资讯 ] 根特大学揭示调控侧根发育的生长素信号进化保守性 进入全文
林木科学评论
近日，比利时根特大学Danny Geelen教授团队在New Phytologist上发表了题为“Chemical induction of hypocotyl rooting reveals extensive conservation of auxin signalling controlling lateral and adventitious root formation”的研究论文。该研究通过对HYSPARIN (Hypocotyl Specific Adventitious Root Inducer) 诱导的不定根形成进行分子和遗传分析，揭示了调控侧根和不定根发育的生长素信号网络的进化保守性。在前期实验基础上，鉴定出87种小分子是根中柱鞘细胞分裂的激活剂，进一步测试其在去黄化苗中诱导ARs的能力。所有诱导不定根 (AR)、不定根原基 (ARP)、侧根 (LR)和侧根原基 (LRP) 水平高于对照的化合物都被保留下来，并通过分级聚类进行分析。根据诱导ARP+LRP (I)、AR (II)、AR+LR (III) 和LR+LRP (IV) 形成的优先活性对化合物进行分组，其中三个小分子 (C77、C76和C54/HYS) 分组可以特异性诱导AR 。在不同浓度下对三种化合物活性进行验证，三种分子的AR诱导表型在1μM时达到饱和，而C76和C77在50μM时表现出超剂量抑制生根，化合物HYS在各浓度下都强烈诱导AR的产生并抑制LR的形成 。化合物C76和C77处理的幼苗主根非常短，叶片发育严重受损，HYS对主根长度和叶片发育的影响要温和得多 。因此，HYS是一种独特的化合物，特异性激活下胚轴中AR的形成，将其重命名为下胚轴特异性不定根诱导剂 (HYSPARIN),该小分子特异性地诱导拟南芥下胚轴的不定根发育。通过多时间点的转录组分析以及突变体的表型分析，揭示了TIR1/AFB-Aux/IAA-ARF生长素核内信号通路在不定根发育中的调控作用。还鉴定了SAUR19、OFP4和AGC2激酶作为不定根形成的调控因子。本研究为研究者更深入地理解植物根系的进化机制提供了新的见解。
[前沿资讯 ] 马里兰大学研究团队发现SARS C端残疾影响蛋白的运输 进入全文
病毒学界
近日，来自美国马里兰大学医学院生物化学与分子生物学系的S. Saif Hasan团队在Nature Communications杂志上发表题为“A single C-terminal residue controls SARS-CoV-2 spike traffic and incorporation into VLPs”的研究性论文。该研究探索了SARS-CoV-2病毒的刺突蛋白（spike）的运输和纳入病毒样颗粒（VLPs）的机制。研究发现，SARS-CoV-2刺突蛋白的C端一个氨基酸残基可以控制其在细胞内的运输和纳入VLPs的过程。通过一系列实验和分析，揭示了这个氨基酸残基对刺突蛋白的稳定性、细胞膜定位和与细胞内膜蛋白的相互作用等方面起到关键作用。这项研究对于理解SARS-CoV-2病毒的感染机制和开发相关疫苗和药物具有重要意义。为了确定SARS-CoV-2 S尾部的残基是否受到选择压力，分析了超过1100万条SARS-CoV-2 S全长序列，预测与外被体（coatomer）表面有大量接触的残基(Lys1269, His1271和Thr1273)表现出最小的突变率(分别为0.0020%，0.0015%和0.0004%)。构建了带有突变位点的客户化S蛋白（clientized S protein），发现C端（双碱性基序下游）对S蛋白运输至关重要。客户化S蛋白提高与coatomer的结合以及在早期分泌室的定位，但是降低了S与新组装的VLPs的结合，并破坏了VLPs定向的膜融合。该研究使用结构-功能分析来确定SARS-CoV-2刺突蛋白的非酸性C末端残基的分子功能，提示这种缺乏模仿coatomer相互作用的残基的重要性。同时揭示了SARS-CoV-2刺突蛋白与COPI相互作用的原子基础，以及S蛋白运输和子代病毒组装的基本细节。对于理解SARS-CoV-2病毒的感染机制以及开发相关疫苗和药物提供理论基础。
[前沿资讯 ] 名古屋大学揭示感染病毒脱落持续时间反映了SARS-CoV-2感染后S-lgA抗体反应潜伏期 进入全文
病毒学界
近日名古屋大学科学研究生院Shingo Iwami 和日本国立传染病研究所Tadaki Suzuki共同通讯在PNAS上发表题为“Infectious virus shedding duration reflects secretory IgA antibody response latency after SARS-CoV-2 infection”的研究性论文 ，该研究在纵向收集的Omicron感染个体的鼻咽样本中测量了病毒RNA载量、病毒滴度和粘膜抗体水平，包括IgG、IgA和S-IgA水平，生成上呼吸道病毒RNA脱落的高分辨率轨迹，以检查病毒RNA脱落动力学、传染性病毒脱落持续时间和粘膜抗体反应之间的关系。提出了一种评估与传染性病毒脱落持续时间相关的粘膜抗体反应的方法，并确定了对控制传染性病毒脱落贡献最大的粘膜抗体。有助于开发一种粘膜免疫靶向疫苗，这将是预防人与人之间的传播和控制未来呼吸道病毒大流行的关键。由于SARS- CoV- 2感染呼吸道上皮细胞，并通过呼吸道飞沫和气溶胶传播，推测在呼吸道黏膜中分布的分泌性IgA抗体(S-IgA)在预防SARS-CoV-2感染中起着关键作用。S-IgA由粘膜组织固有层的浆细胞产生，与粘膜上皮细胞基底外侧表达的poly-Ig受体(pIgR)结合，并被运输到粘膜表面。在粘膜表面，pIgR的细胞外部分被切割并作为分泌成分(SC)融入到IgA结构中，称为S-IgA。S-IgA是多价的，与IgG不同，S-IgA以二聚体、三聚体、和四聚体形式存在。这些多聚体S-IgAs表现出更高的一致性和对呼吸道病毒抗原的趋向性，有助于产生更高和更广泛的中和活性。此外，S-IgA不仅通过在呼吸道病毒穿过粘膜屏障前消除呼吸道病毒而提供即时免疫，而且预计还能降低被感染者释放的病毒的传染性。有报道称，此外，鼻粘膜中针对SARS-CoV-2原始株Spike的IgA水平高的个体对Omicron突破性感染的风险降低，提示鼻粘膜IgA对SARS-CoV-2变异株具有高度的交叉保护作用。该研究发现，新冠病毒感染后，S-IgA抗体的反应延迟与传染性病毒排出的持续时间相关。研究发现，感染Omicron变异株的个体，如果S-IgA反应延迟较短，则病毒排出持续时间较短，峰值病毒载量较低，与接种疫苗的情况无关。这表明，在病毒暴露之前在黏膜上分泌的S-IgA有助于预防感染，即使S-IgA的数量不足以防止感染，感染后迅速诱导足够数量的S-IgA以抑制后代病毒的传染性也可能对减少感染者的再感染风险很重要。此外，研究还发现，感染者的S-IgA反应延迟最短的人具有先前的感染史，突出了通过自然感染获得的黏膜途径的抗原刺激对感染后迅速诱导S-IgA反应的重要性。这些研究结果对于开发能够预防再感染的疫苗非常重要，呼吸道黏膜疫苗可能能够解决这些问题。
[前沿资讯 ] 苏黎世大学对共生含义演变进行研究 进入全文
植物生物技术Pbj
科学术语选哪个？“共生 (symbiosis)”也称共栖、合作等，通常指代植物-微生物互作，但也可包含植物-植物及植物-动物的关系。“共生”关系是分子植物学、微生物学、土壤科学、农林科学、生态学乃至古植物学等多领域学科热衷的研究内容。然而，也正因如此，术语“共生 (symbiosis)”自1879年被德国植物学家de Bary首次提出并定义为“不同生物亲密且长期的同居关系”以来，其语义随多学科发展而持续丰富、演化，如今甚至已产生分歧：“长期”是不是“共生 (symbiosis)”必须的要素？有害、寄生关系是否不属于“共生 (symbiosis)”？近日，JIPB在线发表了苏黎世大学Peter Szovenyi博士研究团队撰写的题为“Challenging the term symbiosis in plant-microbe associations to create an understanding across sciences”的评论文章(https://doi.org/10.1111/jipb.13588)。本文针对术语“共生 (symbiosis)”语义的演化过程、学科间分歧、含义要素，以及一些因难以界定而被忽视的植物-微生物共存关系进行了梳理和讨论。作者立足于植物科学领域，重点剖析了植物-微生物互作研究领域术语“共生 (symbiosis)”的科学含义，力求不同学科致力于“共生”关系研究时能够准确交流、消解分歧、相互促进，进而填补空白。2019年，Wein等定义了现代植物-微生物共生关系 (symbiotic interactions) 的四要素：①和平共存或互利；②存在物质交换；③二者的相互适应具有分子特异性；④微生物可被植物子代继承。本文还提出：可依据微生物所栖位置为共生关系分类。本文厘清了迄今植物科学已揭示的多样化、复杂性的植物-微生物关系：二者可以保持单方面或“双向奔赴”的利好/中立/竞争/迫害关系，而在特定环境条件下关系性质还可能发生变化；文中还提供了全面的现代术语集，细分表达定殖于植物不同空间位置的微生物等。最后，本文提倡科学术语既要在形式上实现多学科的理解统一，又要在语义上富有包容性，并为多学科交叉发展留白。作者提倡了统一关键词：“植物-微生物共生关系 (plant-microbe symbiosis)”，并提倡其含义为：Plant-microbe associations encompassing all “living together” associations that are mutually advantageous for the members of the community. This advantage should not only be measured in nutrient exchange between partners but also as mutual protection and survival.“同居”的植物与微生物之间的全部互惠互利、相互保护、互助求生行为。不限互作物种多少，不局限于互供营养。
[前沿资讯 ] 阿肯色州立大学基于信息物理系统研究水稻夜间高温胁迫 进入全文
植物表型资讯
近日，来自阿肯色州立大学的Argelia Lorence及其团队在The Plant Phenome Journal上发表了题为“Field-based infrastructure and cyber–physical system for the study of high night air temperature stress in irrigated rice”的研究型论文。夜间高温（HNT）胁迫对水稻（Oryza sativa L）的产量和谷物品质都有负面影响，气温每升高（1 ˚C），水稻的产量就会显著降低（10 %），因此对HNT胁迫进行了广泛的研究。大多数水稻HNT研究都是在温室条件下进行的，有关主要水稻亚种田间响应的信息有限。这是因为缺乏田间表型分析基础设施，无法容纳代表更广泛种质的材料，也无法施加特定生长阶段的胁迫。本研究通过建立6个高通道温室，通过重复设计，从水稻多样性专区1(Rice Diversity Panel 1, RDP1)和10个商品杂交品种中筛选310份水稻材料。每个温室都有供暖和信息物理系统，可以感知周围的空气温度，并在两个种植季节自动将夜间气温相对于田间环境温度提高到约4 ℃。根据树莓派（Raspberry Pi）传感器的记录，该系统分别在2019年和2020年的两周内成功施加了4.0和3.94 ˚C的HNT胁迫。HOBO传感器(Onset Computer Corporation)记录到，2019年和2020年，对照温室和加热温室之间的环境空气温差分别为2.9 ℃和2.07 ℃。这些温室能够抵御持续的洪水、暴雨、强风（140英里/小时）和雷暴。选定的美国水稻栽培品种在2019年和2020年种植季节在HNT条件下分别平均减产24 %和15 %。我们的研究强调了基于计算机的基础设施在田间种植条件下准确实施HNT或其他非生物胁迫的潜力。小麦和水稻用于 HNT 表型的基础设施有很大相似之处。小麦和水稻使用的高温室结构、加热系统和网络-物理系统是相同的。高隧道温室的大小可容纳至少 320 个小麦和水稻品种，也可容纳玉米、高粱等高杆作物和小行列作物。屋顶、侧墙和端墙都用机械卷起，以便白天适当通风。这种田间基础设施建在滑橇上，有助于将温室从田间的一个区域移到另一个区域。这些特点是与其他田间供热帐篷的一些不同之处，其他田间供热帐篷的屋顶、侧墙和端墙是手动打开或关闭的，温室是固定在田间地块上的。用于小麦和水稻的大型田间基础设施的加热系统是丙烷，利用对流管道和温室内的附加鼓风机高效、均匀地分配热量。加热系统依赖于 Raspberry Pi 系统。在每个配对温室内，空气温度由安装在对照温室和 HNT 温室内的六个 MCP9808 传感器测量。在热处理期间，控制温室的平均气温数据通过 Wi-Fi 热点以 1 分钟的时间间隔无线传输到 HNT 温室的 Raspberry Pi 上。
