农药毒理学领域研究取得新进展

近日，华中农业大学植物科学技术学院李建洪教授领衔的农药毒理学与有害生物抗药性研究团队在Chemical Engineering Journal在线发表了题为“Thermoresponsivepolymer-encapsulated hollow mesoporous silica nanoparticles and theirapplication in insecticide delivery”的研究论文。
该研究团队在前期研究中发现新烟碱类杀虫剂对褐飞虱的毒力表现为显著的正温度效应。基于该特性，研究人员利用具有正温度效应的杀虫剂噻虫嗪作为模式农药，以温度响应性聚合物修饰的中空介孔二氧化硅纳米复合物为载体材料巧妙设计制备了温度响应性纳米载药体系。该体系表现出显著的温度控制释放性能和优异的光稳定性。研究结果表明，生物活性结果表明该体系对褐飞虱的杀虫活性与温度呈正相关，且较噻虫嗪传统剂型具有更长的持效期，可显著提高杀虫剂利用率。同时，纳米载体材料具有良好的生物相容性和对水稻安全。以上研究结果可为全球变暖背景下农药的科学使用提供数据支撑，为智能型农药制剂的研发及农药高效利用提供重要参考。
华中农业大学植物科学技术学院硕士研究生高云昊和肖亚楠为该论文第一作者，万虎副教授和何顺副教授为论文通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学青年基金和中央高校基本科研业务费等项目的资助。
解析双子叶植物磷分配的生物学机制研究取得进展
近日，Molecular Plant在线发表了题为“Vascular cambium-localized AtSPDT mediates xylem-to-phloem transfer of phosphorus for its preferential distribution in Arabidopsis”的研究论文。该研究深入揭示了双子叶植物地上部磷优先分配的生物学机制。华中农业大学资源与环境学院丁广大副教授与日本冈山大学资源植物科学研究所雷贵杰博士为论文的共同第一作者，日本冈山大学资源植物科学研究所马建锋教授为论文的通讯作者。
磷是植物生长发育必需的大量营养元素。研究人员发现AtSPDT/AtSULTR3;4（SULTR-like P Distribution Transporter）磷转运蛋白介导了磷从木质部经维管形成层向韧皮部的转移，进而实现磷向新生组织器官的优先分配。研究人员将AtSPDT蛋白融合到爪蟾卵母细胞进行转运活性分析，发现该蛋白具有非常强的磷转运活性，但不转运硫。表达分析表明该基因苗期主要在基部节和叶柄中受缺磷诱导表达，成熟期主要在基部节、基部茎、节点等部位大量表达。通过启动子融合GFP的实验进行组织特异性分析，结果发现AtSPDT蛋白主要在vascular cambium、xylem parenchyma tissue和phloem parenchyma tissue中表达。该基因突变后，苗期突变体中磷向新生叶中分配的比例相比野生型显著下降，成熟期产量没有变化，但是突变体种子中磷的分配比例相比野生型减少8.2%-33.6%。同时，突变体木质部汁液中磷的浓度显著上升。该基因的突变并不影响其他矿质元素的分配，也不影响磷的再分配。基于上述结果，研究人员构建了拟南芥磷优先分配的模型（见下图）。

该研究揭示了双子叶植物磷从木质部经形成层转移至韧皮部，进而实现磷向新生组织器官优先分配的分子机制。进一步通过文献分析，作者认为这种机制可能是双子叶植物矿质养分分配的普遍机制。该研究成果对认人们认识双子叶植物矿质养分的分配机制具有很重要意义。
疹病毒研究取得新进展

近日，华中农业大学动物科学技术学院、动物医学院刘正飞课题组和武汉大学化学与分子科学学院张志凌课题组在疱疹病毒与宿主细胞互作研究方面取得新进展，在Biomaterials发表题为“A virus-induced kidney disease model based on organ-on-a-chip: Pathogenesis exploration of virus-related renal dysfunctions”的研究论文。
疱疹病毒是一大类具有生物学、医学和兽医学意义的病毒，其中人单纯疱疹病毒(Herpes simplex virus)、伪狂犬病毒(Pseudorabies virus)和牛疱疹病毒(Bovine herpesvirus)是α疱疹病毒亚科的重要成员。伪狂犬病病毒以猪为天然宿主、储存宿主和主要传染源，呈全球流行。母猪感染后出现流产、产死胎或木乃伊胎，公猪失去种用性能，哺乳仔猪出现神经症状、死亡率近100%。此外，该病毒还可以感染40多种家畜和野生动物，兼有生物学和兽医学价值，因而被病毒学家作为模式病毒广泛用于α疱疹病毒的嗜神经性和潜伏感染机制研究。
实时、动态、完整地反映病毒-宿主相互作用对于研究α疱疹病毒的生物学特性和致病机制至关重要。该文章首次利用器官芯片技术实现病毒感染后器官结构和功能变化的可视化和可检测化，为病毒感染引起器官功能异常的致病机理的深入研究提供了可能。
研究采用经典的微流体通道-多孔膜-静态储液池三层芯片，通过模拟活体内肾小管上皮细胞真实的细胞外环境，在体外构建了高度功能化的远端肾小管器官芯片（Distal tubule-on-a-chip）。基于该系统对肾小管结构和功能的高度重现，以及其可视化、可检测化优势，该研究通过共聚焦成像及元素分析等手段，从远端肾小管上皮组织的屏障结构及功能、远端肾小管无机元素重吸收功能以及血管紧张素II的调节作用这三个角度探究了伪狂犬病毒感染对肾小管结构及功能的影响。
研究结果显示，在伪狂犬病毒感染后，肾小管上皮组织的重吸收屏障由于其紧密连接结构的破坏，管腔侧微绒毛的缠绕，以及肾小管上皮细胞内钠转运蛋白表达量和亚细胞分布的改变，导致其对钠元素的重吸收能力急剧降低。此外，病毒感染虽然不改变钠元素重吸收调节激素（血管紧张素II）的调节作用，但是增加了肾小管对其的敏感度。鉴于肾小管的钠元素重吸收在无机盐平衡中的重要性，以上改变可能是引起病毒感染中常见的血清电解质异常的原因之一。同时该研究发现，远端肾小管芯片中更加完善的屏障功能，在一定程度上抵御了病毒的感染。
刘正飞教授与张志凌教授为共同通讯作者。
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文 | 高云昊 毛凯凯  苏乐 张广增
图 | 张广增 苏乐
编辑 | 刘涛
审核 | 匡敏