鸡缺氧诱导因子-1[[alpha]]基因的差异表达与低氧适应性

低氧诱导因子-1(HIF-1)是在低氧的癌细胞中发现的一种转录激活因子, 在生物体氧平衡调节中起关键作用。藏鸡是对高原低氧、低温环境有着极强适应能力的高原土著品种, 相对而言, 白来航鸡和寿光鸡为两个低地鸡种。在常氧环境下对这3个鸡品种进行全期模拟低氧孵化, 结果显示, 藏鸡的孵化率显著高于两个低地鸡品种, 表现出了高度的耐受低氧环境的能力, 而对于低地鸡, 一定程度的低氧环境对其孵化是致命的。利用Taqman探针法FQRT-PCR技术检测了藏鸡、白来航鸡、寿光鸡HIF-1[[alpha]] 的组织特异性表达。结果表明, HIF-1[[alpha]] mRNA在3个鸡品种的大脑和骨骼肌组织均有表达, 并有明显的组织差异性, 脑的表达量最大; 并且发现常氧条件下孵化时, 藏鸡胚胎的大脑组织内HIF-1[[alpha]] 基因的表达量与低氧孵化的低地鸡胚胎相接近.     

藏鸡心脏高海拔低氧适应相关酶的研究

目的：研究藏鸡心脏对高海拔低氧适应性的生理特征。方法：本研究将藏鸡、矮小隐性白和寿光鸡分别饲养在低海拔和高海拔环境,测定10周龄时心脏重量、心肌乳酸（LA）和乳酸脱氢酶（LDH）、琥珀酸脱氢酶（SDH）活性。结果：结果显示藏鸡在高海拔环境中,心脏相对重量未明显增加,心肌LA低于对照鸡,LDH与对照鸡差异不显著,而SDH活性明显高于对照鸡。结论：结果说明了藏鸡对高海拔低氧环境的适应,不是通过增加心脏器官的重量,也不是通过提高无氧代谢的水平,较高的SDH活力对藏鸡心肌低氧适应有一定的意义。SDH是藏鸡适应低氧的一种标志酶。     

藏鸡和两种低地鸡线粒体全基因组序列 的测定和比对

藏鸡生活在青藏高原, 它对高原低氧具有一定的遗传适应能力. 丝羽乌骨鸡和寿光鸡都是低地鸡种, 缺乏对低氧环境的遗传适应能力. 鸡的线粒体基因组总长16785 bp, 共编码37个基因, 这些基因的编码产物均与线粒体的呼吸作用和氧化磷酸化相关, 它们的突变均有可能影响线粒体的功能, 因此均可被选为藏鸡低氧遗传适应的候选基因. 测定比较藏鸡和低地鸡的线粒体基因组, 可以为进一步研究藏鸡的低氧遗传适应机理提供线索. 本研究测定和比较了藏鸡、丝羽乌骨鸡和寿光鸡的线粒体全基因组序列, 发现藏鸡线粒体基因组总长为16784~16786 bp, 丝羽乌骨鸡为16785 bp, 寿光鸡为16784 bp; 比对后共发现突变(包括单核苷酸多态性(SNP)、单碱基缺失和插入)120个, 其中tRNA基因突变4个, rRNA基因突变10个, D-LOOP区突变39个, 基因间隔区突变1个, 编码蛋白质亚基的碱基突变66个(包括同义突变48个, 错义突变18个).     

藏鸡和两种低地鸡线粒体全基因组序列 的测定和比对

藏鸡生活在青藏高原, 它对高原低氧具有一定的遗传适应能力. 丝羽乌骨鸡和寿光鸡都是低地鸡种, 缺乏对低氧环境的遗传适应能力. 鸡的线粒体基因组总长16785 bp, 共编码37个基因, 这些基因的编码产物均与线粒体的呼吸作用和氧化磷酸化相关, 它们的突变均有可能影响线粒体的功能, 因此均可被选为藏鸡低氧遗传适应的候选基因. 测定比较藏鸡和低地鸡的线粒体基因组, 可以为进一步研究藏鸡的低氧遗传适应机理提供线索. 本研究测定和比较了藏鸡、丝羽乌骨鸡和寿光鸡的线粒体全基因组序列, 发现藏鸡线粒体基因组总长为16784~16786 bp, 丝羽乌骨鸡为16785 bp, 寿光鸡为16784 bp; 比对后共发现突变(包括单核苷酸多态性(SNP)、单碱基缺失和插入)120个, 其中tRNA基因突变4个, rRNA基因突变10个, D-LOOP区突变39个, 基因间隔区突变1个, 编码蛋白质亚基的碱基突变66个(包括同义突变48个, 错义突变18个).     

snthr-1Bao稀毛小鼠突变基因的精确定位及克隆鉴定

snthr^-1Bao稀毛小鼠是本实验室培育的呈单基因隐性遗传的突变系小鼠,突变基因已被初步定位于第9号染色体末端;为了精确定位并鉴定snthr^-1Bao稀毛小鼠的突变基因,将(C57BL/6J×snthr^-1Bao)F₁代互交繁殖F₂代小鼠4 400余只,其中稀毛小鼠1 100只,并在2个微卫星、35个可能的简单序列重复标记（simple sequence repeat,SSR）及3个酶切扩增多态性序列（c1eaved amplified polymorphic sequences,CAPS）标记中找到4个合适的基因组标记。利用这些标记及F₂代稀毛小鼠将突变基因精确定位到第9号染色体距着丝粒117.763 kb及119.129 kb之间1.367 Mb的范围内,在其间的21个基因中确定Plcd1为稀毛突变的强力候选基因。通过对基因组的直接测序,发现snthr^-1Bao稀毛小鼠基因组上有一个14 883 bp的缺失,这一缺失包含了Plcd1基因的4—15号外显子及Vill基因的10—19号外显子。推测极可能是Plcd1基因缺失导致snthr^-1Bao小鼠出现稀毛表型。     

藏鸡高原适应性的胚胎心脏组织差异表达研究

氧是机体及细胞进行有效能量代谢不可缺少的物质,低氧使机体及细胞的生理发生改变。藏鸡是我国青藏高原特有的原始地方鸡种,是世界上在高原生活历史最久的鸡种,对低氧具有稳定遗传的适应能力。在本研究中,藏鸡的全同胞种蛋分别在常氧和低氧的条件下进行孵化,寿光鸡和矮小隐性白鸡两个低地鸡种为对照,在胚胎发育的第43期取其心脏组织,与鸡的全基因组芯片杂交研究藏鸡高海拔适应的分子机理。结果表明,50个转录本在低氧的条件下表达上调,其中一些基因与细胞生长、细胞分化、肌肉收缩等密切相关;而21个转录本在常氧的情况下表达上调,这些基因主要参与细胞交流、离子运输、蛋白质的氨基酸磷酸化、信号转导等过程.有趣的是,这些差异表达基因的富集功能主要与应激过程中的免疫系统应答和离子通道行为有关。另外,层级聚类和CPP-SOM分析结果表明,藏鸡的表达模式与寿光鸡比较接近,而与矮小隐性白鸡的表达图谱相差较远。值得注意的是,本研究还筛选到12个藏鸡特异性表达的转录本。它们主要参与了能量代谢,转录时的基因启动及抑制胚胎发育的异常等过程。这些发现将有助于解释藏鸡适应高原生活的分子机制,同时,心脏组织的全基因组表达图谱也为高原医学的研究提供了线索。     

鸡磷酸甘油酸激酶(PGK)基因的差异表达与低氧适应性

通过测序检测了藏鸡、白莱航鸡和寿光鸡调节细胞葡萄糖代谢的糖酵解酶磷酸甘油酸激酶(PGK)编码基因的基因组序列, 发现了4个单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)为藏鸡与其他两个品种之间的差异. 实验表明其中1个SNP即外显子10上第59位A→G突变(第379位氨基酸由M变为T)后具有低氧诱导因子(HIF-1)结合位点, 即含有低氧应答元件(HRE). 机体受低氧刺激时HRE与HIF-1的结合活性会相应增加. 低氧孵化可导致胚胎死亡率升高, 且发育正常胚胎A→G的突变率非常高, 具有低氧适应性. 研究指出, PGK基因的M→T突变是低氧适应有利突变, 在低氧刺激下, 低氧诱导因子-1将上调骨骼肌组织糖酵解酶PGK基因的表达, 利用糖酵解途径为机体提供能量, 满足机体活动需要, 进而适应外界环境.     

森林生态系统土壤CO2释放随海拔梯度的变化及其影响因子

联合国气候框架公约的签署提升了人们对全球变暖、碳循环的关注。土壤CO₂释放作为土壤-大气CO₂交换的主要途径之一,成为了各国生态学家研究的重点内容。通过对1800~2155m海拔梯度上森林生态系统土壤CO₂释放进行研究,揭示了较小空间尺度上土壤CO₂释放的变化规律及其控制机制。在研究区域内,随着海拔梯度的增加,森林土壤CO₂释放由(1.94±006) μmol m^-2 s^-1逐渐增加至(2.22±0.07) μ mol m^-2 s^-1。土壤温度、土壤水分、土壤有机碳（SOC）、全N、全P与土壤CO₂释放呈显著正相关（n=14, P<0.05）;土壤容重与土壤CO₂释放速率呈显著负相关（n=14,P<0.05）;土壤pH对土壤CO₂释放影响不显著。作为一个复杂的生态学过程,环境因子及其交互作用对土壤CO₂释放产生影响,为了减少因子共线性影响,逐步降低因子维数,采用主成分分析（PCA）揭示了土壤温度、土壤水分、SOC、全N、全P、容重6个因子的联合作用,其累积贡献率达到了57％以上;进一步运用逐步回归分析方法,探讨了影响土壤CO₂释放沿海拔梯度分布的主导因子,结果表明土壤水分是研究区域森林生态系统土壤CO₂释放沿海拔梯度变化的主导因子。     

防风种子发芽特性及促进发芽的试验研究

防风种子发芽率和发芽势均较低,其主要原因包括个体之间的差异及物种特性。种子发芽率较低首先表现在个体发芽率上的差异,试验所用15株防风发芽率从28.0%到92.0%,从整体 上表现发芽率较低。防风本身发芽率低,由于物种因素,种子刚刚采收后的休眠,个体之间解除休眠时间和进入衰老的时间不一致,致使所有的种子不能全部在同一时间进入发芽高峰,同时,防风发芽的启动日有所差异,15株防风启动日和发芽持续时间相差均为两周以上。采用5~50 mg·kg^-1 GA、1~10 mg·kg^-1 6-BA、1%KNO₃和3%H₂O₂可提高休眠防风种子的发芽率,GA、6-BA可除防风种子的休眠,而1% KNO₃和3% H₂O₂对解除休眠的种子无明显影响。采用多种微量元素,即10~100 mg·kg^-1 Mn²⁺、10 mg·kg^-1 Cu²⁺和1 mg·kg^-1 Mo对种子进行处理可显著提高防风种子的发芽率,提示在植株绿果期喷施该类元素也可提高防风种子的发芽率。采用GA、NAA处理幼果,也可以提高种子的发芽率。     

CO2浓度增加和不同氮肥水平对冬小麦根系呼吸及生物量的影响

 依托FACE(Free-air CO₂ enrichment)研究平台, 利用特制分根集气生长箱, 采用静态箱-GC(Gas chromatography)法, 连续两年研究 了大气CO₂浓度升高和不同氮肥水平对冬小麦拔节期、孕穗抽穗期和灌浆末期的根系呼吸及生物量的影响。两季结果表明, CO₂浓度升高和高氮 肥量均不同程度地增加了3个阶段的地上部和地下部的生物量, 这有利于增加根茬的还田量; CO₂浓度升高对冬小麦不同生长阶段的根系呼吸影 响不同, 在拔节期影响较小;孕穗抽穗期显著增加了根系呼吸, 2004~2005季分别增加33.8%(148.1 mg N&;#8226;kg^-1 干土, HN)和43.9%(88.9 mg N&;#8226;kg^-1 干土, LN), 2005~2006季分别为23.8%(HN)和28.9%(LN); 而灌浆末期显著降低了根系呼吸, 2004~2005季分别降低31.4%(HN)和23.3% (LN), 2005~2006季分别为25.1%(HN)和18.5%(LN); 高施氮量比低施氮量促进了根系呼吸; 随着作物生长根系呼吸与地下生物量呈显著线性负相 关, 高CO₂环境中的R²变小,表明随着作物生长发育高CO₂浓度降低了作物根系呼吸与地下部生物量积累间的相关性.     

控释氮肥对洞庭湖区双季稻田表面水氮素动态及其径流损失的影响

用渗漏池模拟洞庭湖区2种主要稻田土壤(河沙泥和紫潮泥),研究了施用尿素(CF)和控释氮肥(CRNF)对双季稻田表面水pH、电导率(EC)、全氮（TN）、铵态氮（NH₄⁺-N）和硝态氮（NO₃^--N）浓度变化规律及TN径流损失的影响.结果表明,双季稻田施用尿素后,表面水TN、NH₄⁺-N浓度分别在第1、3天达到高峰,然后迅速下降;NO₃^--N浓度普遍很低;早稻表面水pH在施用尿素后15 d内(晚稻3 d)逐渐升高;EC与NH₄⁺动态变化一致.与尿素相比,施用CRNF能显著降低双季稻田表面水pH、EC、TN和NH₄⁺-N浓度,70% N控释氮肥的控制效果最显著;但后期NO₃^--N浓度略有升高.径流监测结果表明,洞庭湖区种植双季稻期间施用尿素的TN径流损失为7.70 kg·hm^-2,占施氮量的2.57%;施肥后20 d内发生的径流事件对双季稻田TN径流损失的贡献极为显著;与施用尿素相比,施用控释氮肥显著降低了施肥后10 d内发生的第1次径流液中的TN浓度,施用CRNF和70%N CRNF的氮素径流损失分别降低24.5%和27.2%.     

温度和水分对草甸草原土壤氧化亚氮产生速率的调控

通过试验室模拟试验,研究了调控草甸草原黑钙土N₂O产生速率的因素.结果表明,土壤水分对草甸草原土壤N₂O产生速率有重要影响(F=6.149,P＜0.01).但相关性分析表明,草甸草原土壤含水量与N₂O的产生速率间线性相关不显著.就土壤N₂O的产生速率而言,温度的影响远低于土壤水分的影响(F=2.275,P=0.106).土壤水分和温度对不同生长阶段的草甸草原土壤N₂O产生速率的调控作用主要表现为阶段性的多阶多项式关系：y=ax³+bx²+cx+d,其中a、b、c、d是常数.     

利用水生植物原位修复污染水体

在实验围隔系统中,夏季利用凤眼莲、冬季利用耐寒型沉水植物伊乐藻等恢复水生生态系统,研究水生植物对水体氮、磷营养盐、透明度等理化性质的影响.结果表明：水生植物处理围区营养盐水平均显著低于围区对照和大湖水体.最初15 d,凤眼莲生长速度快,覆盖面积从100 m²增加到470 m²;44 d后,覆盖面积达到65％,处理围区的水质最佳,总氮(TN)、铵态氮(NH₄⁺ -N)、亚硝态氮(NO₂^- -N)、高锰酸钾盐指数(COD_Mn)和叶绿素a浓度最低,透明度达到1.7～1.8 m(水底).10月份后,处理围区水体总磷(TP)维持在0.1 mg·L^-1左右.处理围区透明度提高后,伊乐藻逐渐成为优势种(覆盖面积达到总水域的1/3),在净化水质、维持水质理化性质稳定和提高透明度方面作用显著.表明水生植被恢复可以有效降低水体营养盐,控制浮游植物增长,是改善富营养湖泊水质的重要措施.     

硅对生姜叶片水、二氧化碳交换特性的影响

为探讨硅对生姜植株的生理效应,以莱芜大姜为试材,研究了水培营养液中不同硅素水平对生姜植株生长、硅含量及叶片光合作用和蒸腾作用的影响.结果表明：植株各器官硅含量及生物量均随营养液硅素水平的升高而显著增加,1.0 (T₁)、1.5 (T₂)、2.0 (T₃) mmol·L^-1硅(Si)处理植株叶片硅 (SiO₂) 含量分别比CK增加604.4%、834.8%和1130.4%,单株生物量分别比CK增加9.4%、19.4%和22.8%.随着硅素水平的升高,叶片Mg²⁺ TPase、Ca²⁺ ATPase活性及光合速率(P_n)和水分利用效率(WUE)提高,蒸腾速率(T_r)降低.一天中在11:00时,T₁、T₂、T₃处理的生姜叶片P_n和WUE分别比CK提高11.2%、21.8%、28.2%和23.1%、55.9%、54.8%,T_r分别比CK降低6.3%、17.1%和19.2%.此外,硅素还显著提高了生姜叶片光合作用饱和光强、CO2羧化效率及类胡萝卜素含量,但对叶绿素含量无显著影响.本试验条件下,以15～20 mmol·L-1硅素(Si)处理效果最好.     

庞泉沟国家自然保护区森林群落木本植物种间关系的分析

应用基于二元数据的χ²检验、方差比率法和基于数量数据的Pearson相关系数检验及Spearman秩相关系数检验等数量方法,研究了庞泉沟国家级自然保护区(东经111°22′～111°33′,北纬37°45′～37°55′）森林群落（海拔1 600～2 430 m）21个优势种的种间关系。结果表明：研究区域内森林群落优势种群的种间关系较为松散（χ²_0.95N＜W＜χ²_0.05N）,种的分布相对独立,森林群落总体处于稳定阶段;但局部地段优势种群间存在着一定程度的竞争。位于山体中下部的群丛组Ⅰ、群丛组Ⅱ的总体关联性存在一定程度的负关联,但未达到显著水平; 位于山体上部的群丛组Ⅲ的总体关联性为无关联,种间关系较为松散。随着海拔的升高,三个群丛组的联结指数(VR)呈上升趋势,χ²检验显著率和Spearman秩相关检验的正负关联比有所增加,负显著率都明显下降,正显著率有升高的趋势,说明随着海拔的升高,种间关系表现为无关联,森林群落也趋于稳定。应用方差比率法与χ2检验、Pearson相关系数检验和Spearman秩相关系数检验较为清晰地揭示了庞泉沟自然保护区森林群落的种间关系。这四种方法可以互相弥补彼此的不足,结合使用效果更好。本研究结果支持随着群落演替进程的发展,群落结构及其种类组成将逐渐趋于完善和稳定,群落种群总体种间关系也将向着无关联发展的观点。     

中海拔低氧环境适应缓解小鼠胚胎期急性低氧造成的发育和认知损伤（英文）

胚胎期急性严重低氧常导致出生后运动失调、认知功能障碍和精神发育异常,目前仍缺乏有效的预防治疗手段。本研究旨在探讨以世代为单位的中海拔低氧环境适应是否对胚胎期急性严重低氧处理的小鼠有保护效应。以在昆明(海拔约1 900 m)饲养繁殖一年半,传代6~7代的ICR小鼠为研究对象,在妊娠9天(gestation day 9,GD 9)、13天(GD 13)或17天(GD 17)对孕鼠施加急性低氧处理(7%O_2,6 h),测试仔鼠出生后的发育情况、运动(旷场)、空间学习记忆(水迷宫)和焦虑水平(高架十字迷宫),并对相关脑区进行细胞计数。此外,还检测了生活在中海拔和低海拔地区小鼠的血液学指标。结果显示:(1)中海拔低氧环境适应良好的小鼠,其血液中的红细胞计数(red blood corpuscle count,RBC)、血红蛋白浓度(hemoglobin concentration,HBC)、红细胞压积(hematocrit,HCT)水平显著高于低海拔地区同性别的小鼠;(2)低氧组仔鼠的空间学习记忆能力没有损伤,并且GD 17组雌性仔鼠的空间记忆提取能力强于对照组;(3)低氧各组仔鼠均未见外观畸形和运动能力受损;(4)胚胎期低氧未造成仔鼠伏隔核、杏仁核和海马神经元发生明显坏死。以上结果提示中海拔低氧环境适应良好的小鼠遭遇胚胎期急性严重低氧时,其发育、运动和认知功能障碍程度明显轻于低海拔地区小鼠的,其保护机制可能是:经过数代中海拔低氧环境适应,ICR小鼠血液中的HBC和HCT增加。本研究的这些新发现可能会为探讨急性胚胎期低氧损伤作用和干预疗法提供依据。     

高原低氧对机体无氧代谢阈值的影响

为了探讨高原低氧对机体无氧代谢阈值(AT)的影响,本研究采用Wasserman无创性方法,分别测定了11名新兵在平原(四川淮口,海拔500m)和经空运进驻高原 (西藏错那,海拔4370m)后的第3、5、7和14天的AT。结果表明:新兵进驻高原后AT由平原的813.6±147.4kg·m/min降低到395.5±194.5 kg·m/min(P<0.01);高原低氧引起AT的降低幅度与受试者平原AT的高低呈正相关(r=0.933,P<0.01);进驻高原后第3、5、7天AT维持在较低水平,随后呈上升趋势。但移居高原1年战士的AT仍低于平原水平(P<0.05)。提示,高原低氧能够显著地降低机体的AT,并且AT越高的个体进驻高原后受低氧环境的影响程度越大。     

登革2型病毒乳鼠神经毒力相关位点的研究

pDVWS501为含有登革2型病毒全长cDNA的质粒, 可利用感染性转录体技术恢复为有活力的病毒MON501. 将MON501注射乳鼠脑内可引发脑炎症状, 其E蛋白的62, 203位分别为Glu, Asn. 采用OL-PCR方法把pDVWS501 E62位氨基酸突变为Lys, 得到质粒TB62; E203位氨基酸突变为Asp, 得到质粒TB203. 将pDVWS501, TB62和TB203酶切后体外转录得到全长登革2型病毒转录体, 应用电穿孔技术转染BHK-21细胞, 7天后收毒. RT-PCR证实有登革2型病毒存在, 接种C6/36细胞, 3~5 d可使其产生典型病变. 测定突变区域的序列, 结果表明得到了恢复病毒MON501和E62, E203位点突变的重组病毒HFT62, HFT203. 3株病毒均在其基因组5′端加“G”, 3′端则与登革2型病毒野生株相同. 分别将3株病毒稀释至10⁵~ 10² TCID₅₀, 经脑内途径注射1日龄乳鼠, 发现与MON501相比, HFT62, HFT203在同一稀释度发病乳鼠的个数减少, 发病时间延长且差异显著, 表明E62, E203可能是登革2型病毒乳鼠神经毒力相关位点.     

模拟高原游泳运动对大鼠血液粘滞度及心功能的影响

目的:研究低氧复合游泳运动对大鼠血液流变学及心脏功能的影响.方法:大鼠分为三组:常氧对照组、低氧组和低氧复合游泳运动组.低氧大鼠每天在模拟海拔4 000 m 低氧1.5 h后,升至5 000 m,持续减压23 h/d,共5周.低氧运动大鼠每天在4 000 m模拟海拔游泳运动1 h(6 d/w),然后升至5 000 m.多导生理记录仪测定心脏功能,E-型锥板粘滞度仪测定血液粘滞度,放射性生物微球法测定心输出量.结果:低氧时,大鼠血球压积明显升高,全血粘度显著增加.低氧复合运动未引起血球压积的进一步升高,血液粘滞度显著降低.低氧组大鼠左、右室心肌最大舒缩速度显著提高,低氧复合运动后最大舒缩速度进一步提高,心输出量显著增加.结论:在一定程度的低氧下,适当的体力活动可显著增强心脏功能,显著降低血液粘滞度.这种改变有利于改善低氧时机体各器官和组织的供氧状态,促进习服.     

Kit无义突变致W-3Bao小鼠生殖腺异常及纯合子贫血死亡

W-^3Bao是本研究组通过诱变获得、Kit无义突变的白斑小鼠。突变基因杂合子小鼠腹部、四肢肢端及尾尖白化,其部分精曲小管内无精原细胞。突变纯合子小鼠在胚胎后期色泽苍白、个体矮小,于出生前后死亡;血液学检查发现纯合子小鼠血色素极低且红细胞变大;18.5天胚胎的连续切片可见精曲小管轮廓欠清晰,精原细胞分散分布于睾丸间质,未迁入精曲小管;卵巢结构紊乱,无明显的原始卵泡结构;骨髓等器官组织未见显著异常。结论：Kit无义突变不仅导致了W-3Bao杂合子小鼠白斑形成及纯合子小鼠贫血死亡,同时影响生殖腺发育。