植物气孔导度对CO2响应模型的构建

构建一个普适性的植物叶片气孔导度(g_s)对CO₂浓度响应(g_s-C_a)的模型, 对定量研究植物叶片g_s对CO₂浓度的响应变化尤为必要。该研究运用便携式光合仪(LI-6400)测量了大豆(Glycine max)和小麦(Triticum aestivum)光合作用对CO₂的响应曲线(A_n-C_a), 在比较传统的Michaelis-Menten模型(M-M模型)和叶子飘构建的CO₂响应模型拟合大豆和小麦A_n-C_a效果的基础上, 构建了g_s-C_a响应新模型。然后用新构建的模型拟合大豆和小麦的g_s-C_a曲线, 并将拟合结果与传统模型的拟合结果, 以及与其对应的观测数据进行比较, 以判断所构建模型是否合理。结果显示: 叶子飘构建的A_n-C_a模型可较好地拟合大豆和小麦的A_n-C_a曲线, 确定系数(R²)均高达0.999。M-M模型拟合大豆和小麦的A_n-C_a曲线时的R²虽然也较高, 但在较高CO₂浓度时的拟合曲线偏离观测曲线。因此, 基于叶子飘的A_n-C_a模型构建g_s-C_a模型更为可行。新构建的g_s-C_a模型可较好地拟合大豆和小麦的g_s-C_a曲线, R²分别为0.995和0.994, 而且还可以直接给出最大气孔导度(g_s-max)、最小气孔导度(g_s-min), 以及与g_s-min相对应的CO₂浓度值(C_s-min)。拟合得到大豆和小麦的g_s-max分别为0.686和0.481 mol·m^-2·s^-1, 与其对应的观测值(分别为0.666和0.471 mol·m^-2·s^-1)之间均不存在显著差异; 同样, 拟合得到的大豆和小麦的g_s-min分别为0.271和0.297 mol·m^-2·s^-1, 与其对应的观测值(分别为0.279和0.293 mol·m^-2·s^-1)之间也均不存在显著差异; 此外, 新构建的g_s-C_a模型给出大豆和小麦的C_s-min值分别为741.45和1 112.43 μmol·mol ^-1, 与其对应的观测值(732.78和1 200.34 μmol·mol ^-1)也不存在显著差异。由此可见, 该研究新构建的g_s-C_a模型可作为定量研究植物叶片气孔导度对CO₂浓度变化的有效数学工具。     

太行山南麓栓皮栎和刺槐光合作用-CO2响应模拟

采用便携式光合仪(Li-6400XT)对太行山南麓栓皮栎、刺槐2个树种叶片光合作用-CO₂响应曲线进行测定,利用直角双曲线模型(RH)、非直角双曲线模型(NRH)以及直角双曲线的修正模型—叶子飘模型(YZP)进行曲线拟合,并对3种光合模型的拟合参数(最大净光合能力A_max、初始羧化速率η、光呼吸速率R_p、CO₂补偿点CCP和CO₂饱和点CSP)进行比较.结果表明: 与NRH和YZP模型相比,RH模型所得的A_max、η、R_p和CCP较高,分别高出实测值59.8%、128.6%、133.4%和19.8%.与RH模型和YZP模型相比,NRH模型拟合得出的A_max较大,高于实测值11.1%,η、R_p和CCP接近于实测值.YZP模型能较好地模拟光合作用对CO₂的饱和现象,在A_max和CSP的拟合效果上较好.栓皮栎阴叶的A_max、R_p和CCP比阳叶分别低31.3%、5.2%和14.3%.刺槐阴叶的A_max、R_p和CCP分别高出阳叶23.5%、11.0%和5.4%.栓皮栎、刺槐阴叶的η分别比阳叶高6.9%和7.0%.刺槐叶片的R_p和CCP与温度、光强均具有显著线性关系,η与气孔导度(g_s)具有显著线性关系.栓皮栎叶片的η与光强和气孔导度具有显著线性关系,CCP主要受温度和湿度影响.栓皮栎叶片的A_max与相对湿度和g_s具有显著的正线性相关关系.     

太行山南麓栓皮栎和刺槐光合作用-CO2响应模拟

采用便携式光合仪(Li-6400XT)对太行山南麓栓皮栎、刺槐2个树种叶片光合作用-CO₂响应曲线进行测定,利用直角双曲线模型(RH)、非直角双曲线模型(NRH)以及直角双曲线的修正模型—叶子飘模型(YZP)进行曲线拟合,并对3种光合模型的拟合参数(最大净光合能力A_max、初始羧化速率η、光呼吸速率R_p、CO₂补偿点CCP和CO₂饱和点CSP)进行比较.结果表明: 与NRH和YZP模型相比,RH模型所得的A_max、η、R_p和CCP较高,分别高出实测值59.8%、128.6%、133.4%和19.8%.与RH模型和YZP模型相比,NRH模型拟合得出的A_max较大,高于实测值11.1%,η、R_p和CCP接近于实测值.YZP模型能较好地模拟光合作用对CO₂的饱和现象,在A_max和CSP的拟合效果上较好.栓皮栎阴叶的A_max、R_p和CCP比阳叶分别低31.3%、5.2%和14.3%.刺槐阴叶的A_max、R_p和CCP分别高出阳叶23.5%、11.0%和5.4%.栓皮栎、刺槐阴叶的η分别比阳叶高6.9%和7.0%.刺槐叶片的R_p和CCP与温度、光强均具有显著线性关系,η与气孔导度(g_s)具有显著线性关系.栓皮栎叶片的η与光强和气孔导度具有显著线性关系,CCP主要受温度和湿度影响.栓皮栎叶片的A_max与相对湿度和g_s具有显著的正线性相关关系.     

黄土高原北部典型灌丛枝条生物量估算模型

于2015年8月末在陕西神木县六道沟小流域采集200个柠条和210个沙柳枝条,测定枝条的基径(D)、长度(H)、含水量(W₀)、鲜质量(W_F)和干质量(W),选用指数函数和异速生长方程建立了4种由枝条形态指标估算枝条生物量的简易模型,并对模型的拟合效果进行验证. 结果表明: 对于柠条和沙柳灌丛,基于D、H二者组合变量(D²H)的异速生长方程是估算枝条生物量的最优模型,该模型经线性转化后可以消除生物量数据的异方差性,且拟合效果最优,决定系数(R²)最大,平均误差(ME)、平均绝对误差(MAE)、总相对误差(TRE)、平均系统误差(MSE)和平均绝对百分误差(MPSE)整体上最小,基本满足生态学研究的精度要求.     

控水条件下侧柏冠层气孔导度对土壤水的响应

建立了不同控水条件下(无降水、一半降水、自然降水和二倍降水)的侧柏样地,于2016年8月—2017年8月监测了样地土壤含水量(SWC)、降水量、液流密度(J_s)、叶面积指数(LAI)和水汽压亏缺(VPD)等因子,分析SWC对侧柏冠层气孔导度(g_s)的影响。结果表明: 一半、自然和二倍降水样地的SWC与降水量呈正相关,SWC变化范围分别为4.9%～16.0%、7.2%～22.9%、7.4%～29.6%,无降水样地的SWC在8—10月下降50%;7月的日g_s在14:00达到峰值(166.64 mmol·m^-2·s^-1),显著高于其他月份,且出现双峰现象, 1月的日g_s在12:00达到峰值(54.1 mmol·m^-2·s^-1);3个降水条件下,侧柏g_s与SWC呈负二次相关关系,且g_s达到峰值,对应的SWC分别为8.5%、12.5%和18.5%,均趋近于年平均SWC。不同控水样地内侧柏g_s对VPD的敏感性(δ)/参比冠层气孔导度(g_sref)均≥0.6,表明不同控水条件下土壤水分状况较适合侧柏蒸腾用水的需求。当SWC在3.7%～7.5%时,δ和g_sref值迅速增大,说明气孔调节能力更好,植物气孔对VPD的响应更敏感;当SWC上升到11%时,SWC变化对g_sref和g_s对VPD响应敏感性的影响不显著。可能存在侧柏产生适应状态的SWC阈值,植物体在自身的生命活动中关闭或减小气孔开度,降低叶片水势以适应过高的VPD,保护植物不会引起过度蒸腾,从而对蒸腾的调控更加有效。     

不同地形条件下植被盖度信息提取技术研究

为系统地研究特定区域的植被盖度信息提取技术, 在不同的地形条件下, 比较了目前流行的多种高光谱遥感植被盖度提取方法。结果表明: 最优高光谱归一化植被指数(NDVI₁)的建模和验证精度均高于其他两种归一化植被指数(NDVI), 直接采用NDVI建立的回归模型对研究区植被盖度的估测能力低于像元二分模型; 阴坡的最佳模型为基于一阶微分的偏最小二乘回归模型(PLSR模型), 其建模决定系数(R²)为0.810, 均方根误差(RMSE)为6.29, 验证R²为0.773, RMSE为8.85; 阳坡的最佳模型为基于二阶微分的PLSR模型, 其建模R²为0.823, RMSE为6.04, 验证R²为0.801, RMSE为7.35; 平原的最佳模型为全受限的线性光谱混合分解模型(FCLS), 其验证R²为0.852, RMSE为5.86。     

黄河小浪底栓皮栎、刺槐叶片电子传递速率-光响应的模拟

为了比较直角双曲线模型、非直角双曲线模型与叶子飘模型的优缺点, 研究阴生叶和阳生叶电子传递速率的差异, 探讨环境/生物因素对电子传递速率等参数的影响, 该文采用LI-6400XT荧光测定系统对黄河小浪底栓皮栎(Quercus variabilis)、刺槐(Robinia pseudoacacia)叶片电子传递速率-光响应(J-I)曲线进行了测定, 利用直角双曲线模型、非直角双曲线模型和叶子飘模型对J-I曲线进行了拟合。结果表明, 3种模型对叶片J-I曲线拟合的决定系数(R ²)在0.96以上, 叶子飘模型的R ²最高(> 0.99)。直角双曲线模型和非直角双曲线模型无法模拟植物叶片光系统II动力学下调现象, 且不能得出饱和光强(I_sat); 直角双曲线模型对最大电子传递速率(J_max)的模拟明显大于实测值; 叶子飘模型能很好地模拟光系统II动力学下调现象, 得出的J_max和I_sat均最接近实测值。对阴生叶和阳生叶J-I曲线研究发现, 栓皮栎、刺槐阴生叶的J_max分别低于阳生叶25.0%和18.0%, 阳生叶的I_sat分别高于阴生叶26.0%和10.1%。栓皮栎和刺槐J_max与气温显著正相关; 刺槐I_sat与气温、土壤水分含量和净光合速率具有显著的正相关关系; 栓皮栎和刺槐J-I曲线初始斜率α均与净光合速率呈显著负相关关系。     

Simulation on the light-response curves of electron transport rate of Quercus variabilis and Robinia pseudoacacia leaves in the Xiaolangdi area,China

为了比较直角双曲线模型、非直角双曲线模型与叶子飘模型的优缺点, 研究阴生叶和阳生叶电子传递速率的差异, 探讨环境/生物因素对电子传递速率等参数的影响, 该文采用LI-6400XT荧光测定系统对黄河小浪底栓皮栎(Quercus variabilis)、刺槐(Robinia pseudoacacia)叶片电子传递速率-光响应(J-I)曲线进行了测定, 利用直角双曲线模型、非直角双曲线模型和叶子飘模型对J-I曲线进行了拟合。结果表明, 3种模型对叶片J-I曲线拟合的决定系数(R ²)在0.96以上, 叶子飘模型的R ²最高(> 0.99)。直角双曲线模型和非直角双曲线模型无法模拟植物叶片光系统II动力学下调现象, 且不能得出饱和光强(I_sat); 直角双曲线模型对最大电子传递速率(J_max)的模拟明显大于实测值; 叶子飘模型能很好地模拟光系统II动力学下调现象, 得出的J_max和I_sat均最接近实测值。对阴生叶和阳生叶J-I曲线研究发现, 栓皮栎、刺槐阴生叶的J_max分别低于阳生叶25.0%和18.0%, 阳生叶的I_sat分别高于阴生叶26.0%和10.1%。栓皮栎和刺槐J_max与气温显著正相关; 刺槐I_sat与气温、土壤水分含量和净光合速率具有显著的正相关关系; 栓皮栎和刺槐J-I曲线初始斜率α均与净光合速率呈显著负相关关系。     

利用随机效应模型模拟东北三省胡桃楸地位指数

通过精确模拟东北三省胡桃楸多形地位指数混合效应模型,为胡桃楸立地质量评价提供科学依据,本研究在辽宁、吉林和黑龙江三省23个典型区域内,采用样圆法布设样地197块,测定样地内胡桃楸树高-年龄数据,共得到数据1537组,同时将立地因子进行划分和赋值,应用方差分析和模型拟合进行计算。结果表明: 坡位是影响胡桃楸优势木生长最显著的因素,其次为土壤深度、坡度和坡向等;对8种常见基础模型进行拟合与分析,发现逻辑斯蒂模型H=a/[1+exp(b+cA)]为最优基础模型(R²=0.70),平均绝对误差(MAE)为2.52;对4种主要影响因素进行随机组合,得到随机组合因素最优地位指数模型M_8.15,其R²=0.90,提高了基础模型的拟合精度;采用K均值聚类分组法进一步将初始的立地类型划分为6个立地类型组,按6个立地类型组建立的非线性混合效应模型M_final,即H=(20.1837+u_i)/[1+exp (1.7352-0.0961A)]+ε_ij,其R²=0.92,AIC=912.65,模型的拟合度和精确度显著提高,可以用于东北三省复杂立地类型下胡桃楸立地质量的准确评价。     

环境因子对常绿阔叶树种脱耦联系数及冠层气孔导度估算的影响

精确模拟冠层气孔导度(G_S)对于评估区域蒸散具有重要意义。该研究选择两种常见的人工阔叶树种尾叶桉(Eucalyptus urophylla, 外来种)和木荷(Schima superba, 本地种)作为研究对象, 利用K?stner法和修订的Penman-Monteith公式计算冠层平均气孔导度(分别定义为G_S1和G_S2)。研究还分析了环境因子对冠层脱耦联系数(Ω)的影响, 并用其来评价两种方法模拟的冠层气孔导度的合理性。结果表明, 两个树种冠层气孔导度均与气象条件耦合较好(尾叶桉: Ω = 0.10 ± 0.03, 木荷: Ω = 0.17 ± 0.03)。主成分分析显示, 光合有效辐射(PAR)以及水汽压亏缺(D)显著影响Ω的大小, 而风速(u)的影响较小。单因素分析则发现各环境因子与Ω之间的相关性并不显著。边界线分析表明D和PAR的增加使得Ω最终趋向于一个与树种有关的稳定值(木荷≈ 0.20, 尾叶桉≈ 0.05), 而Ω随u的增加呈幂指数下降。与木荷相比, 尾叶桉具有更高的气孔导度(尾叶桉和木荷的G_S2年平均值分别为(33.42 ± 9.37) mmol·m ^-2·s ^-1和(23.40 ± 2.03) mmol·m ^-2·s ^-1), 并且尾叶桉和木荷的G_S1与G_S2的线性拟合斜率分别为0.92 (R ² ≈ 0.70)和0.98 (R ² ≈ 0.76) , 表明G_S1比G_S2高估了冠层气孔导度。另外, G_S1和G_S2对水汽压亏缺的敏感性与参比气孔导度(G_Siref, D = 1 kPa时的气孔导度)的比值Pi与Ω紧密相关。根据统计, 尾叶桉和木荷的G_S1估计值在Ω = 0.05-0.15 (83.1%的数据)和0.10-0.20 (47.8%的数据)之间时是相对可靠的。     

春玉米持续干旱过程中常用气孔导度模型的比较研究

气候变化背景下,干旱频发导致的土壤水分变化将影响气孔导度模型的适用性,进而影响生态系统碳-氮-水循环模拟的准确性。基于春玉米持续干旱田间模拟试验资料,比较了常用气孔导度模型在干旱条件下的模拟效果,评价了土壤水分响应函数对气孔导度模型效果的影响,并探讨了气孔导度模型的适用土壤水分范围。结果表明,在持续干旱过程中,模型模拟效果表现为BBL模型最优,其次是USO模型和BWB模型,Jarvis模型最差;引入土壤水分响应函数,提高了BWB模型和USO模型的模拟效果,而降低了Jarvis模型和BBL模型模拟效果,模型模拟效果表现为USO修正模型最优,其次是BBL修正模型和BWB修正模型,Jarvis修正模型最差。在持续干旱过程中,Jarvis模型和BWB模型的剩余气孔导度较大,而BBL模型和USO模型的剩余气孔导度相对较小,表明BBL模型和USO模型在干旱条件下具有一定的稳定性。基于95%置信区间判断表明:Jarvis模型、BBL模型和USO模型在土壤相对湿度范围为33%—83%条件下适用,而BWB模型的适用土壤相对湿度范围为33%—76%,引入水分响应函数后可在试验条件下适用。研究结果可为干旱条件下选取合适的气孔导度模型以准确模拟陆地生态系统碳循环和水循环提供依据,并为改善农业水资源的有效使用和评估提供支撑。     

冬小麦气孔臭氧通量拟合及通量产量关系的比较分析

基于田间原位开顶箱(Open-Top Chambers,OTCs)实验,研究了不同浓度臭氧(O3)处理下(自然大气处理,AA;箱内大气处理,NF;箱内低浓度O3处理,NF+40 nL/L;箱内中等浓度O3处理,NF+80 nL/L;箱内高浓度O3处理,NF+120 nL/L),冬小麦(Triticum aestivum L.)旗叶气孔运动对不同环境因子的响应,并通过剂量反应分析,比较了冬小麦产量损失与累积气孔O3吸收通量(AFstX)和累积O3暴露浓度(AOT40和SUM06)的相关性差异。结果表明:冬小麦旗叶气孔运动的光饱和点和最适温度分别约为400μmol.m-.2s-1和27℃,水汽压差、土壤含水量和O3剂量的气孔限制临界值分别约为1.4 kPa、-100 kPa和20μL.L-.1h-1,超过此临界值时,气孔导度会明显下降。利用Jarvis气孔导度模型对冬小麦旗叶气孔导度和气孔O3吸收通量进行了预测,结果表明Jarvis模型解释了冬小麦实测气孔导度60%的变异性。由于不同时期植物体气孔导度的差异,冬小麦旗叶生长期内累积气孔O3吸收通量(AFstX)呈非线性增加趋势。O3吸收速率临界值(X)为4 nmol.m-.2s-1时,累积O3吸收通量(AFst4)与冬小麦产量的相关性最高(R2=0.76),该数值介于O3暴露指标AOT40和SUM06的剂量反应决定系数(0.74和0.81)之间。与O3浓度指标(AOT40和SUM06)相比,O3通量指标(AFstX)在本试验冬小麦产量损失评价中未表现出明显优势。     

Common variations in the pretest environment influence genotypic comparisons in models of anxiety

The behavioral characterization of rodent strains in different studies and laboratories can provide unreplicable results even when genotypes are kept constant and environmental control is maximized. In the present study, the influence of common laboratory environmental variables and their interaction with genotype on the results of behavioral tests of anxiety/emotionality were investigated. To this end, the inbred rat strains Lewis (LEW) and spontaneously hypertensive rats (SHR), which are known to differ for numerous emotionality-related behaviors, were tested in the open field (OF), elevated plus maze (EPM) and black/white box (BWB), while three environmental factors were systematically controlled and analyzed: (1) the experimenter handling the animal (familiar or unfamiliar); (2) the position of the home cage (top or bottom shelf of the rack) and (3) the behavioral state of the animal immediately before the test (arousal or rest). Experimenter familiarity did not alter the behavior of rats in the OF. Cage position, on the other hand, influenced the behavior in the OF and BWB, with rats housed in top cages appearing less anxious than those housed in the bottom. In the BWB (but not in the OF), these effects were genotype dependent. Finally, the behavioral state of the animals prior to testing altered the results of the EPM in a strain-dependent manner, with some anxiety-related genotypic differences being found only among rats that were aroused in their home cages. This study showed that common variations in the laboratory environment interact with genotype in behavioral tests of anxiety/emotionality. Recognizing and understanding such variations can help in the design of more effective experiments.     

基于叶片尺度观测数据的气孔导度模型评价

气孔导度(g)是控制冠层与大气之间能量和水分交换的重要因素。空气湿度是控制植物叶片气孔导度的一个关键环境因子。在过去的十几年中,普遍得到应用的是Ball-Woodrow-Berry(BWB)模型和Leuning模型中气孔导度与湿度的关系。本研究使用一个诊断变量f(H),基于农田叶片水平的光合-气孔导度观测数据,对BWB模型、Leuning模型以及新发展的power-h模型和power-D模型进行了气孔导度模拟效果的比较和评价。结果表明:BWB模型描述的是g和相对湿度(hs)之间的一种线性关系,当空气较为湿润时,模拟结果存在较大的低估;Leuning模型中反映的是g与饱和水汽压差(Ds)的非线性函数,降低了模拟结果的误差,但仍然不能很好地描述g在较湿状况下的显著升高;相比之下,两个新的模型,即Ds的指数函数和(1-hs)的指数函数形式模型能提高模拟结果的精度。这个研究结果也表明基于Ds的模型模拟效果要好于基于hs的模型。     

基于生态效应的水稻籽粒蛋白质含量预测模型研究

在中国、日本、泰国不同生态环境下进行多品种籼型和粳型水稻(Oryza sativa)的区域种植试验,通过分析水稻籽粒蛋白质含量与纬度、海拔、抽穗后温度和太阳辐射等气候生态因子的相互关系,确立了影响水稻籽粒蛋白质积累的主要气候生态因子函数,并使用权重系数来进一步修订各气候生态因子对水稻籽粒蛋白质的作用,构建出基于生态效应(主要气候生态因子函数)的水稻籽粒蛋白质含量预测模型。利用不同年份、不同生态点、不同品种类型的试验资料对所建模型进行了检验,籼稻和粳稻籽粒蛋白质含量的预测误差RMSE平均分别为0.27%和0.24%;籼稻试验点和粳稻试验点的预测误差平均为0.25%和0.22%,表明模型总体上具有较好的预测性和实用性。     

Evaluation of BBL CHROMagar Listeria agar for the isolation and identification of Listeria monocytogenes from food and environmental samples

The performance of BBL CHROMagar Listeria chromogenic agar for the detection of Listeria monocytogenes was evaluated for its ability to isolate and identify L. monocytogenes from food and environmental samples. The medium was compared to non-chromogenic selective agars commonly used for Listeria isolation: Oxford, Modified Oxford, and PALCAM. BBL CHROMagar Listeria had a sensitivity of 99% and 100% for the detection of L. monocytogenes from 200 natural and artificially inoculated food samples, respectively, with a colony confirmation rate of 100%. The sensitivity of non-chromogenic selective media for the detection of L. monocytogenes from these same samples was 97-99% with colony confirmation rates of 65-67.5%. From 93 environmental samples, BBL CHROMagar Listeria agar results correlated 100% with a Listeria spp. visual immunoassay (TECRA) performed on these same samples and the USDA-FSIS standard culture method for the isolation of L. monocytogenes. From environmental samples, the L. monocytogenes confirmation rate was 100% for BBL CHROMagar Listeria as compared to 50% for conventional agars tested. On BBL CHROMagar Listeria, L. monocytogenes forms a translucent white precipitation zone (halo) surrounding blue-pigmented colonies of 2-3 mm in diameter, with an entire border. BBL CHROMagar Listeria offers a high degree of specificity for the confirmation of suspect L. monocytogenes colonies, whereas non-chromogenic selective agars evaluated were not differential for L. monocytogenes from other Listeria species.     

Ex vivo expansion of CD4+CD25+FoxP3+ T regulatory cells based on synergy between IL-2 and 4-1BB signaling

Naturally occurring CD4(+)CD25(+)FoxP3(+) T regulatory (Treg) cells require three distinct signals transduced via TCR, CD28, and IL-2R for their development and maintenance. These requirements served as the basis for several recently developed ex vivo expansion protocols that relied on the use of solid support-bound Abs to CD3 and CD28 in the presence of high dose IL-2. We report in this study that Treg cells up-regulate the expression of inducible costimulatory receptor 4-1BB in response to IL-2, and stimulation using this receptor via a novel form of 4-1BB ligand (4-1BBL) fused to a modified form of core streptavidin (SA-4-1BBL) was effective in expanding these cells up to 110-fold within 3 wk. Expanded cells up-regulated CD25, 4-1BB, and membranous TGF-beta, suppressed T cell proliferation, and prevented the rejection of allogeneic islets upon adoptive transfer into graft recipients. Importantly, SA-4-1BBL rendered CD4(+)CD25(-) T effector cells refractive to suppression by Treg cells. This dual function of signaling via 4-1BB, vis-à-vis Treg cell expansion and licensing T effector cells resistant to Treg cell suppression, as well as the up-regulation of 4-1BB by IL-2 may serve as important regulatory mechanisms for immune homeostasis following antigenic challenge. Stimulation using a soluble form of SA-4-1BBL represents a novel approach to expand Treg cells with potential therapeutic applications in autoimmunity and transplantation.     

Double belt structure of discoidal high density lipoproteins: molecular basis for size heterogeneity

We recently proposed an all-atom model for apolipoprotein (apo) A-I in discoidal high-density lipoprotein in which two monomers form stacked antiparallel helical rings rotationally aligned by interhelical salt-bridges. The model can be derived a priori from the geometry of a planar bilayer disc that constrains the hydrophobic face of a continuous amphipathic alpha helix in lipid-associated apoA-I to a plane inside of an alpha-helical torus. This constrains each apoA-I monomer to a novel conformation, that of a slightly unwound, curved, planar amphipathic alpha 11/3 helix (three turns per 11 residues). Using non-denaturing gradient gel electrophoresis, we show that dimyristoylphosphocholine discs containing two apoA-I form five distinct particles with maximal Stokes diameters of 98 A (R2-1), 106 A (R2-2), 110 A (R2-3), 114 A (R2-4) and 120 A (R2-5). Further, we show that the Stokes diameters of R2-1 and R2-2 are independent of the N-terminal 43 residues (the flexible domain) of apoA-I, while the flexible domain is necessary and sufficient for the formation of the three larger complexes. On the basis of these results, the conformation of apoA-I on the R2-2 disc can be modeled accurately as an amphipathic helical double belt extending the full length of the lipid-associating domain with N and C-terminal ends in direct contact. The smallest of the discs, R2-1, models as the R2-2 conformation with an antiparallel 15-18 residue pairwise segment of helixes hinged off the disc edge. The conformations of full-length apoA-I on the flexible domain-dependent discs (R2-3, R2-4 and R2-5) model as the R2-2 conformation extended on the disc edge by one, two or three of the 11-residue tandem amphipathic helical repeats (termed G1, G2 and G3), respectively, contained within the flexible domain. Although we consider these results to favor the double belt model, the topographically very similar hairpin-belt model cannot be ruled out entirely.