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植物病原肠杆菌目细菌的坏死营养机制与宿主特异性:两类细菌性坏死营养体的比较研究
植物病原肠杆菌目细菌的坏死营养机制与宿主特异性两类细菌性坏死营养体的比较研究引言肠杆菌目(Enterobacterales)包含重要的人类病原体(如大肠杆菌Escherichia coli)和植物病原体,其中坏死营养型细菌通过杀死植物细胞获取营养,造成严重农业损失。这类病原体演化出两种截然不同的侵染策略:软腐果胶杆菌科(SRPs)依赖分泌植物细胞壁降解酶(PCWDEs),而Pantoea属则通过产生磷酸盐植物毒素(phosphonate phytotoxins)致病。软腐果胶杆菌科的致病性Dickeya和Pectobacterium属包含12和18个已知物种,寄主范围覆盖50%以上的被子植物。
来源:Annual Review of Phytopathology
时间:2025-09-09
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植物防御机制20年研究进展:生物营养型与坏死营养型病原体的抗性机制对比与演变
2. WHAT DO GENOMES OF BIOTROPHS AND NECROTROPHS TELL US?基因组测序揭示了生物营养型和坏死营养型病原体的关键差异。生物营养型病原体(如锈菌、白粉菌)丢失了细胞壁降解酶(CWDEs)和次级代谢基因,但富含分泌效应蛋白基因以实现" stealth infection"。而坏死营养型(如Botrytis、Fusarium)则扩张了CWDEs、活性氧(ROS)相关基因及坏死诱导蛋白(NLPs)的基因簇。半生物营养型病原体(如Phytophthora)在生活史转换时表现出阶段性基因表达特征:生物营养期分泌效应蛋白,坏死期激活CWDEs。3.
来源:Annual Review of Phytopathology
时间:2025-09-09
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水稻抗白叶枯病持久抗性策略:基于病原菌致病机制的遗传改良路径
病原菌致病机制与抗性基因互作Xanthomonas oryzae pv. oryzae(Xoo)通过分泌系统(如T3SS)和效应蛋白(如TALe)劫持水稻糖转运蛋白(SWEET),其中OsSWEET11/13/14是核心靶点。TALe通过结合效应元件(EBE)激活SWEET表达,促进病原菌营养获取。抗性基因如xa5(编码OsTFIIAγ5)通过干扰TALe功能阻断SWEET诱导,而xa13/xa25/xa41则通过EBE天然变异阻断TALe结合。病原菌种群地理分布与抗性谱亚洲和非洲的Xoo种群呈现显著差异:亚洲菌株(如菲律宾PXO99)携带PthXo1靶向OsSWEET11,而非洲菌株(如Ma
来源:Annual Review of Phytopathology
时间:2025-09-09
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禾本科小麦族抗病基因谱系解析与抗性育种应用研究
禾本科小麦族抗病基因的多样性谱系模式识别受体:植物免疫的第一道防线小麦族作物通过细胞表面受体激酶(RK)感知病原相关分子模式(MAMP)。例如小麦WAKL家族基因Stb6通过识别病原菌效应蛋白AvrStb6触发气孔关闭防御;而大麦Rcs5位点的Sbs1/Sbs2 WAK受体则被双极菌效应蛋白劫持导致感病性。CRK亚家族成员Stb16q通过富含半胱氨酸的胞外域抑制病原菌气孔穿透,其抗性等位基因已通过合成小麦技术导入栽培品种。NLR免疫受体:植物与病原的分子军备竞赛42个克隆的NLR基因占小麦族抗病基因的55%,其中Sr35通过形成五聚体抗病小体直接识别柄锈菌效应蛋白AvrSr35。多倍化加速了N
来源:Annual Review of Phytopathology
时间:2025-09-09
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植物MLO蛋白的多重功能解析:从白粉病易感性到钙信号通路的分子机制
1. MLO生物学及其历史简介MLO基因最早因大麦隐性突变体对白粉病(PM)的广谱抗性而被发现。1997年HvMLO的克隆揭示其作为宿主易感因子,通过功能缺失突变赋予抗病性。该家族蛋白具有七跨膜结构域(7TMs)和C端钙调素结合域(CAMBD),在植物界高度保守。近十年研究突破发现MLOs还参与根系触形态发生(thigmomorphogenesis)、生殖发育等过程,尤其近期证实其钙通道活性为多功能性提供了分子基础。2. MLO系统发育与表达模式的功能关联MLOs在开花植物中分为7个进化枝(Clade I-VII),其中Clade IV/V主要调控免疫(如白粉病易感性),Clade I-III
来源:Annual Review of Phytopathology
时间:2025-09-09
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植物应激反应中的翻译调控机制:从分子基础到生物工程应用
1. 引言植物通过翻译调控快速响应生物与非生物胁迫(如病原体、干旱)。不同于转录调控,翻译直接控制蛋白质合成,其复杂性体现在mRNA特征、核糖体动态和空间定位的协同作用。近年技术进步(如Ribo-Seq、空间组学)揭示了植物特有的调控策略,例如通过uORFs(上游开放阅读框)和IRES(内部核糖体进入位点)实现胁迫诱导的翻译重编程。2. 经典翻译调控机制真核翻译起始依赖5′ m7GpppN帽结构和eIF4F复合体(含eIF4E、eIF4A、eIF4G)。植物独有的eIF(iso)4F复合体在胁迫下优先翻译防御mRNA。延伸阶段由eEF1α/eEF2调控,终止则由eRF1/3介导。植物还通过TO
来源:Annual Review of Phytopathology
时间:2025-09-09
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广宿主谱坏死营养型真菌效应蛋白的分子机制与病害防控新策略
广宿主谱坏死营养型真菌的致病武器库坏死营养型真菌病原体(NFPs)根据宿主范围可分为广宿主谱(如核盘菌Sclerotinia sclerotiorum和灰葡萄孢Botrytis cinerea)和宿主特异性(如小麦叶枯病菌Parastagonospora nodorum)两类。这些真菌通过分泌效应蛋白操纵宿主生理过程,其中广宿主谱NFPs的效应蛋白靶向植物中高度保守的蛋白如病程相关蛋白PR1、细胞色素b-c1复合体亚基QCR8等,通过破坏线粒体功能或抑制免疫通路促进感染。例如SsSSVP1效应蛋白劫持QCR8导致其胞质错误定位,引发能量代谢崩溃和细胞死亡。宿主特异性NFPs则遵循"反向基因对基
来源:Annual Review of Phytopathology
时间:2025-09-09
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人工智能时代下植物病原体效应蛋白生物学研究的突破与展望
1. 引言植物病原体通过分泌效应蛋白(effector)操纵宿主生理和免疫反应,这些分子因序列快速进化、功能多样性及宿主特异性而难以解析。人工智能(AI)技术的兴起为效应蛋白研究开辟了新途径:从蛋白质语言模型(PLM)的序列嵌入分析,到AlphaFold驱动的结构预测,再到进化轨迹模拟,AI正逐步揭示效应蛋白的“暗物质”特性。2. 蛋白质生物学中的机器学习潜力2.1 基础概念机器学习(ML)通过神经网络(NN)学习蛋白质序列的深层特征。例如,Transformer架构的自我注意力机制可捕捉远距离氨基酸(AA)关联,而预训练模型(如ESM2、ProtT5)通过自监督学习从海量序列中提取进化与结构
来源:Annual Review of Phytopathology
时间:2025-09-09
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植物病原体命名法则:跨生物界分类命名的关键挑战与实践指南
植物病原体命名游戏:跨越生物界的分类法则引言植物病原体的科学命名是跨学科交流的基石。从线虫到病毒,不同生物界的命名体系(如ICN、ICNP、ICVCN)遵循独立法规,但共享稳定性、唯一性和优先权等核心原则。例如,细菌性青枯病菌历经Burkholderia→Pseudomonas→Ralstonia的属名更迭,凸显了分类变动对命名的影响。线虫命名:动物法规的独特挑战线虫作为动物界成员,受《国际动物命名法规》(ICZN)约束。其分类长期依赖形态特征(如咽部结构),但分子数据(如18S rDNA)正重塑系统发育树。描述新种需提交模式标本至两个国际保藏中心(如USDA线虫库),DNA序列也可作为类型材
来源:Annual Review of Phytopathology
时间:2025-09-09
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植物病害定量流行病学的历史演进与现代发展:从Vanderplank奠基到机器学习应用
1963:学科奠基的关键年1963年成为植物病害定量流行病学的里程碑,Vanderplank的专著《植物病害:流行与控制》首次系统提出基于感染速率(r)和初始接种量[y(0)]的流行病学分析框架。同年首届国际流行病学研讨会(IEW01)在法国波城召开,标志着学科从定性描述转向数学建模的起点。Vanderplank提出的微分延迟方程dy(t)/dt = κ[1-y(t)][y(t-τL)-y(t-τL-τI)]成为理论基石,尽管当时缺乏现代统计工具支持。统计与计算的协同演进1970-1980年代,随着IBM 360等大型计算机和统计软件(BMD、Genstat)的出现,线性回归和非线性模型(如l
来源:Annual Review of Phytopathology
时间:2025-09-09
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植物病理学领域的杰出领导者:John M. McDowell的学术贡献与精神遗产
植物病理学界深切缅怀John M. McDowell教授的卓越贡献。这位充满激情的学者自2022年起同时担任《植物病理学年鉴》(Annual Review of Phytopathology)编委会成员和联合主编,将毕生热忱倾注于植物病理学(Phytopathology)研究。尽管其主编任期因2024年12月的离世而中断,但他在该领域留下的印记将历久弥新。McDowell教授以独到眼光捕捉植物病理学各分支的前沿课题,为作者们提供既专业严谨又充满人文关怀的审稿意见。其治学特色在于将严谨的科学态度与跨学科的开放思维完美融合,在科学研究内外都展现出令人难忘的活力、幽默感和无限热忱。文末,Gwyn B
来源:Annual Review of Phytopathology
时间:2025-09-09
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噬菌体侵染效力的量化新策略:基于细菌种群动态特征的高通量分析
在病毒与细菌的永恒军备竞赛中,量化噬菌体(bacteriophage)对宿主的杀伤效力始终是研究热点。传统噬菌斑测定(plaque assay)等方法虽可靠却效率低下,严重制约大规模实验开展。这项研究另辟蹊径,将细菌生长曲线(growth curves)的动态特征转化为量化武器——通过微孔板读数仪捕捉的吸光度数据,结合数学模型精准解析噬菌体攻击下细菌种群的关键参数:生长速率(growth rate)、密度峰值(peak density)出现时间、消亡速率(death rate)乃至培养体系总生物量(area under the curve)。令人振奋的是,这些看似普通的生长曲线参数竟能像分子探
来源:Proceedings of the National Academy of Sciences
时间:2025-09-09
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化学自养型固氮微生物代谢模型构建及其在氮循环中的生态意义
代谢生化模型构建背景氮气(N2)固定是全球氮循环的关键环节,但针对化学自养型固氮微生物(如硫氧化菌、产甲烷菌和甲烷氧化菌)的代谢模型研究长期缺失。传统模型多聚焦于异养型和光自养型固氮菌,而沉积物等复杂环境中化学自养菌的固氮机制尚不明确。本研究通过构建细胞通量模型(CFM-CNF),填补了这一空白。模型设计与反应体系研究整合了四类核心生化反应:电子供体反应(Rd)、电子受体反应(Ra)、固氮反应(Rn)和生物合成反应(Rc)。以硫化氢氧化为例(方程2),其与O2、NO3−或Fe3+的还原耦合,形成不同代谢路径。产甲烷菌则通过乙酸(方程3)或H2(方程4)氧化驱动固氮。甲烷氧化菌的模型特别关注了四
来源:mSystems
时间:2025-09-09
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GEMsembler:跨工具基因组尺度代谢模型(GEMs)的共识组装与结构比较提升功能预测性能
GEMsembler:跨工具代谢模型整合与功能优化生成跨工具共识模型GEMsembler通过四步流程整合不同工具构建的基因组尺度代谢模型(GEMs):首先统一代谢物、反应和基因的命名(如转换为BiGG数据库ID),随后将模型合并为超模型(supermodel),生成不同置信水平的共识模型(如core3表示至少3个工具支持的代谢特征),最后进行功能分析。超模型结构兼容COBRApy框架,保留各模型来源信息,支持反应方向性、GPR规则等属性的智能合并。例如,大肠杆菌四种工具模型(CarveMe、gapseq、modelSEED、AGORA)中,仅25%代谢物被所有工具共同识别,而GPR规则的一致性
来源:mSystems
时间:2025-09-09
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病原真菌荚膜组织胞浆菌碳代谢通路的首次13C代谢流分析揭示其感染关键能量枢纽
碳代谢全景图:能量与生物合成的博弈通过定量分析荚膜组织胞浆菌酵母相的生物量组成,发现其碳元素主要分布于五大储库:蛋白质(49%)、细胞壁(23%)、甘露醇(15.5%)、脂肪酸(8.8%)和核酸(3.6%)。关键脂肪酸以棕榈酸(C16:0)和油酸(C18:1)为主,而蛋白质中谷氨酰胺占比高达23%。细胞壁葡萄糖单体占比89.5%,与半乳糖/甘露糖形成3:1特征比例。碳转化效率(CCE)测定显示,50.4%的摄入碳转化为生物量,49.6%以CO2形式释放,提示线粒体代谢的高度活跃性。同位素示踪揭示代谢网络动态采用双标记策略(80% [1,2-13C2]葡萄糖+20% [U-13C6]葡萄糖与10
来源:mSystems
时间:2025-09-09
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限制造血细胞中病毒复制延缓C57BL/6小鼠裂谷热病毒(RVFV)疾病进展的机制研究
重组RVFVmiR-142的构建与体外验证研究团队通过反向遗传学技术,在裂谷热病毒(RVFV)S节段负链中插入4个miR-142靶序列,构建了造血细胞特异性复制受限病毒RVFVmiR-142,并以非靶向序列的RVFVmiR-MM作为对照。体外实验显示,RVFVmiR-142在表达miR-142的C57BL/6小鼠巨噬细胞和人类单核来源巨噬细胞(MDM)中复制显著受限,而在缺乏miR-142的NIH-3T3和Vero E6细胞中复制无差异。这种限制效应与miR-142的表达水平呈正相关,人类MDM中更高的miR-142表达导致更显著的病毒抑制。造血限制性病毒延缓小鼠疾病进程低剂量(2 TCID5
来源:Journal of Virology
时间:2025-09-09
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综述:利什曼原虫毒力因子对巨噬细胞信号通路的调控机制
ABSTRACT利什曼原虫(Leishmania)是一种寄生在巨噬细胞内的寄生虫,通过表达毒力因子(如eEF-1α、LmjF_36_3850、LdTyrPIP_22和LmjMAPK4/12)选择性调控宿主激酶、磷酸酶和磷脂酰肌醇代谢,从而影响感染结局。例如,LmjF_36_3850通过干扰PKC(蛋白激酶C)激活抑制宿主免疫,而LdTyrPIP_22作为双特异性磷酸酶,参与鞭毛囊和囊泡中的磷酸肌醇信号传导。Introduction利什曼病由20多种利什曼原虫引起,全球每年新增70-100万病例。其临床表现包括皮肤型(CL)、黏膜皮肤型(MCL)和内脏型(VL)。病原体通过毒力因子(如LPG、G
来源:Virulence
时间:2025-09-09
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脐血单个核细胞冻存前后处理工艺对细胞治疗原料回收率及功能完整性的影响研究
Highlight本研究亮点在于首次系统比较了脐血单位(CBUs)冻存前后处理策略对细胞治疗原料质量的影响,为公共脐血库(CBBs)资源转化应用提供关键技术支撑。Results冻存前单个核细胞(DG)分离相比常规体积浓缩(VR)未能提升冻存后CBMCs的集落形成单位(CFU)和代谢活性。冻存后处理中,磁珠分选(Beads)和EasySep™试剂盒(PBMC Isolation Kit)纯化效果最佳,但后者显著耗竭CD14+细胞导致T细胞增殖受限。创新性应用活细胞-非凋亡细胞(LAN)检测体系证实,磁珠法在5天培养中最佳维持细胞活力。Discussion研究揭示了脐血处理中的"纯度-得率-功能"
来源:Cytotherapy
时间:2025-09-09
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内质网转运体相关蛋白β亚基(TRAPβ/SSR2)通过MAPK和IRE1α通路调控结直肠癌细胞周期与凋亡的机制研究
Highlight亮点发现TRAPβ/SSR2敲低抑制人结直肠癌细胞活力我们通过转染五种人结直肠癌细胞系(SW480、HCT116、DLD-1、SW620和RKO)的TRAPβ/SSR2 siRNA 48小时后,Western blot结果显示所有细胞系中TRAPβ/SSR2水平显著下降(图1A)。细胞活力检测显示,五种癌细胞活力均受到明显抑制(图1B)。其中SW480、HCT116和DLD-1细胞对基因敲除最为敏感,因此被选作后续深入研究的模型。Discussion讨论TRAP/SSR复合体作为内质网(ER)膜驻留蛋白,在蛋白质共翻译转运中起关键作用。但该复合体在蛋白质转运、未折叠蛋白反应(
来源:Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research
时间:2025-09-09
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腺苷A2A受体平衡信号激活的结构基础:变构介导的跨膜域动态失序机制
这项突破性研究像一部分子级别的侦探小说,揭开了腺苷A2A受体(A2AAR)激活的神秘面纱。科研团队巧妙地在GPCR中构建了基因编码的19F核磁共振(NMR)探针网络,这些分子"间谍"成功捕捉到跨膜域(TMD)核心区的结构动态变化。研究发现,当配体与受体结合时,会像多米诺骨牌一样引发一系列连锁反应:从细胞外正构结合位点开始,变构信号跨越整个TMD传递到胞内表面,最终触发G蛋白和阻遏蛋白的结合。其中最关键的"机关"在于TMD胞内半区发生的动态结构失序——就像精心编排的分子舞蹈,在保持整体架构的同时,局部区域出现多态性变化和速率过程。特别引人注目的是D522.50N突变体的表现:X射线晶体学显示其静
来源:Cell Chemical Biology
时间:2025-09-09