合成生物学在基础生命科学研究中的应用

合成生物学作为一门新兴的交叉学科,吸引了来自生物学、数理科学和工程学等不同学科的研究人员以及产业界的广泛关注和参与。它旨在通过从头创造全新的或改造已有的生物系统,实现天然生物系统不具备的功能与特性。合成生物学研究不仅具有广阔的生物产业应用前景,更为基础科研提供了全新的手段和思路。本文着眼于合成生物学―建物致知‖的理念,跟踪合成生物学研究在回答生命科学基础问题方面取得的相关成果,简述了其在细胞内分子调控网络、细胞生理学、多细胞群体形态与行为以及多物种微生态学等研究中的应用。     

黄花棘豆脱水素OoY_2K_4的鉴定及表达分析

该研究以黄花棘豆cDNA为模板,采用同源克隆法,从黄花棘豆转录组数据库中克隆获得1个响应逆境胁迫的胚胎发育晚期丰富蛋白基因,命名为OoY_2K_4;OoY_2K_4基因ORF为786bp,编码261个氨基酸,含有2个保守的Y片段和4个K片段,为典型的Y_2K_4类脱水蛋白亚家族成员;OoY_2K_4蛋白不具有跨膜结构域,不存在信号肽,亲水性极强,含有1个糖基化位点和17个磷酸化位点;亚细胞定位显示,OoY_2K_4蛋白定位于细胞质中。多序列比对发现,OoY_2K_4蛋白与其他物种第二组LEA蛋白(脱水素)序列高度保守;进化树分析显示,该序列与三叶草、蒺藜苜蓿和紫花苜蓿相似度最高,亲缘关系最近。采用qRT-PCR对OoY_2K_4基因在干旱、高盐、低温以及脱落酸、乙烯、赤霉素处理下的表达分析显示,干旱和高盐胁迫可显著诱导OoY_2K_4基因表达,而低温胁迫下基本无变化;激素处理均可诱导OoY_2K_4基因高效表达,其中脱落酸诱导下OoY_2K_4基因表达最显著。研究推测,OoY_2K_4基因可能通过依赖ABA的信号途径参与黄花棘豆对干旱和高盐逆境胁迫的应答反应。     

多子芋3个品种群球茎质量和数量的差异显著性及变异性比较

多子芋3个品种群在水旱生态环境中的栽培比较试验表明(1)多子芋在旱生环境中的单株母芋质量、单株子芋质量、单株孙芋质量、单株子芋孙芋总质量、单个子芋平均质量、单个孙芋平均质量、单个子芋孙芋平均质量都显著地高于在水生环境中的相应值,而单株子芋数量、单株孙芋数量、单株子芋孙芋总数量、单个曾孙芋平均质量差异不显著,仅单株曾孙芋质量和单株曾孙芋数量表现为水生环境极显著地高于旱生环境.因此,多子芋以旱栽为宜.(2)在品种群间,单株球茎质量和单株球茎数量在旱生环境中的差异较小,而在水生环境中的差异较大.红紫柄品种群对水生环境的适应性最强,绿柄品种群的适应性最弱.无论是在水生环境还是在旱生环境,品种群间同级别单个球茎质量的差异都不显著.(3)品种群间单株球茎质量、单株球茎数量、品种群内单个球茎质量的变异系数在水旱生态环境中,一般都表现为曾孙芋＞孙芋＞子芋,水生环境＞旱生环境,单株球茎质量＞单株球茎数量.     

1-甲基-4-苯基-吡啶盐致多巴胺能细胞系MES23.5的死亡机制

通过测定环境毒素1-甲基-4-苯基-吡啶盐(MPP )作用于多巴胺能细胞系MES23．5后细胞存活率的变化及细胞线粒体膜电位(△ψM)、活性氧(ROS)、羟自由基、超氧化物岐化酶(SOD)的变化,发现MPP^ 作用于多巴胺能细胞系MES23．5,可导致细胞存活率显著性减少,浓度达到200mol／L以上后,细胞存活率的下降呈时间与MPP^ 浓度依赖;以200μmol/L MPP^ 作用细胞6∽48h后,△ψM逐渐下降、ROS、羟自由基逐渐增加,48h后SOD开始显著性减少。结果表明早期线粒体能量代谢障碍和膜电位变化导致ROS(尤其是羟自由基)含量增加是MPP^ 导致多巴胺能细胞氧化应激的原因,而细胞内自由基的清除机制受损,则最终导致细胞变性死亡。     

农业土壤微生物基因与群落多样性研究进展

介绍了群落基因组多样性、结构多样性与功能多样性相互关系的研究方法 ,重点论述了近年来农业土壤微生物群落遗传、结构与功能多样性的研究进展。同时总结了耕作措施和养分管理对农业土壤微生物群落多样性的影响 ,提出微生物序列分析、比较基因组学和微生物芯片技术与传统研究技术结合将有助于对微生物群落结构与功能和生物与环境因素对土壤微生物群落影响的深刻理解     

区域生态安全格局:概念与理论基础

提出区域生态安全格局概念的提出 ,适应了生态系统恢复和生物多样性保护的发展需求。针对区域生态环境问题 ,通过干扰排除以及空间格局规划和管理 ,能够保护和恢复生物多样性 ,维持生态系统结构、功能和过程的完整性 ,实现对区域生态环境问题的有效控制和持续改善。区域生态安全格局的研究对象具有针对性、研究尺度具有区域性、研究问题具有系统性、研究手段具有主动性。它强调区域尺度的生物多样性保护、退化生态系统恢复及其空间合理配置、生态系统健康的维持、景观生态格局的优化、以及对社会经济发展需求的满足。它更加强调格局与过程安全及其整体集成 ,将生态系统管理对策落实到具体的空间地域上 ,实现管理效果的直观可视。相关理论 ,景观生态学、干扰生态学、保护生物学、恢复生态学、生态经济学、生态伦理学、和复合生态系统理论等为其提供了坚实的理论基础。区域生态安全格局不存在一个固定标准 ,人类对生态系统服务功能需求的不断变化是生态系统管理的根本原因。实现区域生态安全不但要以社会、经济、文化、道德、法律、和法规为手段 ,更要以其不断发展对生态系统服务功能的新需求为目标逐步进行。区域生态安全格局研究对于解决区域生态环境问题具有不可替代的作用 ,具有广阔应用前景。     

引水型电站对河流底栖动物群落结构的影响

于2005年10月对香溪河干流5个小水电站对河流底栖动物的影响进行调查研究,按影响情况,各电站设5个采样点.应用底栖动物物种组成、现存量、优势类群、功能摄食类群等参数,衡量小水电站对河流底栖动物群落结构的影响.在研究区域共采集到底栖动物4656条,平均密度为658ind./m2,蜉蝣目的四节蜉属(Baetis spp.)是该区域的优势类群.研究结果表明:电站的修建对河流水化学指标没有显著影响,但河流生境的物理因子(如流速和水深)都发生了较大的改变;对河流底栖动物的各方面均有一定的影响,特别是密度在5个样点间差异显著,而功能摄食类群中滤食者和捕食者的百分含量也有明显差异.另外,各项指标在5个样点间均有一致的变动趋势.相似性分析表明,坝下3号样点的群落组成差异最大,这意味着完全阻隔的坝不利于河流生物多样性的保护.     

农业区城市化对植物多样性的影响:遵化的研究

选择河北省遵化市(39°55'～40°22'N,117°34'～118°14'E),调查了城郊和乡村在东南西北4个方向上以及市区的植物多样性,同时考察了不同取样点土壤养分的差异结果表明,西部和北部接近,而东部和南部的土壤养分特殊,城郊与乡村明显差异;西部物种丰富度低于其它方向,而南部最高,这种差异由草本造成;城市与东南西北4个方向的生物多样性差异明显;城市植物多样性与城郊和乡村呈现梯度变化;本研究统计的物种总数只有126种,而与之同纬度的北京东灵山区却有高等植物997种.城市化的影响是引进了一些观赏物种,区域地形和土壤养分等自然特征的影响微弱.     

农业区域市化对植物多样性的影响：遵化的研究

选择河北省遵化市(39°55'～40°22'N,117°34'～118°14'E),调查了城郊和乡村在东南西北4个方向上以及市区的植物多样性,同时考察了不同取样点土壤养分的差异结果表明,西部和北部接近,而东部和南部的土壤养分特殊,城郊与乡村明显差异;西部物种丰富度低于其它方向,而南部最高,这种差异由草本造成;城市与东南西北4个方向的生物多样性差异明显;城市植物多样性与城郊和乡村呈现梯度变化;本研究统计的物种总数只有126种,而与之同纬度的北京东灵山区却有高等植物997种.城市化的影响是引进了一些观赏物种,区域地形和土壤养分等自然特征的影响微弱.     

悬钩子属植物化学成分及生物活性研究新进展

悬钩子属植物是传统药用植物,本文综述了该属植物的化学成分及生物活性方面的研究进展,主要对其中的二萜及三萜类成分作了总结,引用文献30篇。