《根流式细胞系统揭示了微污染物对水生植物根际的早期影响》

  • 来源专题:农业立体污染防治
  • 编译者: 金慧敏
  • 发布时间:2015-09-24
  • 在水生生态系统中,一种非破坏性量化污染物对植物毒性的方法是监测根系分泌物模式的变化。目前,在水生环境中监测和量化这种变化是具有挑战性的,因为在水中缺乏合适的仪器测量稀释的根系分泌物。暴露于污染物不仅会改变植物的渗出物,也会影响到周围的微生物群落的根区,从而改变根际的代谢曲线。新加坡国立大学研究人员开发了一种装置---根流式细胞,它可以量化根流式细胞植物的代谢反应以及在微生物群落中的变化,给出一个对根暴露的估计压力。通过萘作为测试污染物说明了根流式细胞的实用性。结果表明,根流式细胞系统在量化水生根际生态系统健康的动态代谢反应方面是有用的。文章发布在《Environmental Pollution》2015年,207期,详情可查阅:doi:10.1016/j.envpol.2015.08.047

相关报告
  • 《城市环境所植物特性调控叶际微生物组研究取得进展》

    • 来源专题:生物育种
    • 编译者:季雪婧
    • 发布时间:2023-11-10
    •     近日,中国科学院城市环境研究所朱永官团队以土壤-植物(蔬菜)系统中的原生生物为研究对象,采用高通量测序、全基因组测序、流式细胞分选、高通量荧光定量技术,探索原生生物群落的动态特征、功能角色及其与病原菌的相关关系。 “同一健康”概念指出人类的健康与土壤、植物等自然生态系统的健康密不可分。原生生物作为土壤-植物系统微生物组中不可或缺的组成部分,影响生态系统的功能与健康。研究各类群原生生物的特征与功能,是探究原生生物对环境与人类健康影响的必要前提。蔬菜叶际作为微生物从土壤-植物系统传播到人类中的重要载体,贮存着威胁人类健康的病原菌与耐药菌——它们的定殖受到原生生物捕食压力的影响。然而,目前关于原生生物与人类病原菌相关关系的研究有限,缺乏原位考察蔬菜叶际原生生物及其内生病原菌互作关联的视角。因此,研究对不同施肥处理下种植不同蔬菜的土壤-植物系统内叶际、根际、非根际土壤中各类群原生生物在蔬菜生长过程中的动态组成、驱动因素、组装机制及微生物共发生模式进行考察。进一步,以超市中的生食蔬菜为研究对象,科研人员挖掘了原生生物内生病原菌基因组的抗生素抗性与毒力特征,解析了叶际原生生物与人类病原菌的潜在关联。     盆栽实验结果表明,土壤原生生物的多样性是叶际原生生物多样性的7倍。吞噬型原生生物是土壤中多样性最高的原生生物类群,根际土壤的代表原生生物,也是微生物互作网络中主要的跨界连接者,在植物生长早期可能主要受到植物根际确定性招募的影响。光养型原生生物具有最广的生态位宽度,是叶际原生生物的主导类型,也是土壤微生物互作网络中主要的原生生物模块枢纽和内部连接核心。寄生型原生生物则作为边缘者较少参与微生物间的互作。有机施肥是驱动原生生物群落变化的首要因素,降低了原生生物的多样性、抑制了原生生物内部的相互作用,却增加了根际土的潜在健康风险。上述研究较为系统地阐明了土壤-植物系统中各类原生生物的特征,为探索原生生物功能、维护环境与人类健康奠定了基础。     超市蔬菜采集结果表明,蔬菜种类强烈塑造了叶际原生生物的群落组成并影响了人类病原菌标记基因的分布。其中,韭菜叶际原生生物的多样性和病原菌标记基因(HPMGs)丰度最高。研究人员在90%的蔬菜叶际样本中检出26种潜在人类病原菌。其中,金黄色葡萄球菌和肺炎克雷伯菌丰度最高。随机森林模型指出吞噬型原生生物是叶际HPMGs总丰度变化的关键指示者。其中,在关键原生生物Colpoda体内分离出多种人类潜在耐药病原菌,包括携带毒力因子 (VFs) 和ARGs数量最多的硝基还原假单胞菌,以及具有较临床参考菌株更高毒力潜力的嗜麦芽窄食单胞菌和木糖氧化无色杆菌。同时,研究显示,内生菌基因组中的VFs、ARGs和金属抗性基因高频共存且具有共选择及共转移的潜力,这可能有助于内生菌在原生生物体内的存活。该研究揭示了吞噬型原生生物是蔬菜叶际耐药病原菌的传播载体,并强调了吞噬型原生生物的捕食压力可能是病原菌与耐药菌出现与传播的重要驱动力。
  • 《太空黄瓜实验揭示植物生存奥秘》

    • 来源专题:农业科技前沿与政策咨询快报
    • 编译者:田儒雅
    • 发布时间:2017-11-24
    • 植物是求生专家,可通过控制根的生长方向来充分利用周边资源;也可以利用特殊细胞探测重力,调节生长素(又称荷尔蒙)在体内的分布,刺激自身和重要部位的生长发育。然而最大的问题在于弄清这些生长素在细胞层面传输的机理。为了研究这一问题,日本研究人员检测了黄瓜幼苗在国际空间站这种极弱重力(或称“微重力”)条件下的发芽情况 。 之所以选择黄瓜作为实验对象,是因为黄瓜和其他诸如甜瓜、南瓜、西葫芦等“葫芦科”幼苗一样,都有特殊突状物,即胚栓(Pegs)。胚栓的形成受重力影响。植物生长早期形成的“胚栓”可以帮助幼苗从坚硬的种皮中剥离开来,并在幼苗生根的时候像锚一样将其固定在土壤中。 日本东北大学 生命科学研究院(Tohoku University's Graduate School of Life Sciences)所属宇宙环境适应生态实验室(the Space and Adaption Biology Laboratory)成员高桥秀幸(Hideyuki Takahashi)介绍道,把发芽之前的种子竖放、胚根朝下,或者让种子在微重力的条件下生长,胚栓都会长在侧面。但是如果把种子平放,朝上的胚栓会受重力影响,生长放缓。 据《自然微重力》 (Nature Microgravity)期刊报道,高桥秀幸及其团队的最新研究利用了国际空间站培育出的黄瓜样本。该团队指出,CsPIN1重力敏感型蛋白质是上述过程的主要影响因素。先前的地球实验已经指出,这类蛋白质具有促进生长素运输的作用。 为开展进一步研究,研究人员把黄瓜种子装入特殊设计的罐子中,送入空间站。容器当中的吸水泡沫塑料已充分灌溉,正在出芽的幼苗就种在细胞生物实验设备的微重力隔间中,培养24小时。一组黄瓜幼苗保持微重力,另一组额外施加了两个小时的1g离心力作为重力刺激。 实验过程中面临的重大挑战是必须找到合适的固定剂 将空间站出芽的幼苗“冻结”,以便将样本带回地球仔细研究。因为空间站的安全条例禁止使用由乙醇、氯仿和冰醋酸合成的标准固定剂。经研究测试之后,科学家开发出了另一种替代品,该制剂由冰醋酸、乙醇和蒸馏水混合而成。 日本研究人员再次拿到黄瓜幼苗后,便用染色技术精确标记了由重力刺激造成的细胞活动变化情况。通过使用显微镜检查幼苗的横切面,科学家发现蛋白质CsPIN1(在染色过程中被标记)受重力影响后发生重新分布。具体而言,蛋白质位置的变动基本发生在黄瓜幼苗的根茎过渡区(Transition Zone)当中,而过渡区正是“胚栓”生长的区域。除此之外,蛋白质位置的变动也刺激了细胞管的形成,使生长素得以从过渡区的一侧输送到另一侧。 高桥补充道,“这样的结果说明了植物生长素水平受重力影响而降低的原因,从而解释了为何水平放置的黄瓜幼苗,其上部胚栓生长受到抑制。”简言之,这些发现揭示了种子的生长机理,种子可以根据自身朝向及重力因素控制“胚栓”的生长,从而大幅提升自身的存活率。这项研究将有助于人类进一步了解植物的生命原理。 (编译 田儒雅)