产碱杆菌Alcaligenes sp.KS-85来源肌酸酶活性中心的关键氨基酸功能研究

肌酸酶(Creatinase,EC 3.5.3.3)水解肌酸生成尿素和肌氨酸,是肌酐多酶级联检测中的关键酶。为进一步解析产碱杆菌来源肌酸酶的催化机理,利用蛋白质同源建模、分子对接、丙氨酸扫描技术分析了酶与底物的相互作用,并聚焦于酶活性中心4个功能未知的保守位点Phe64、Asp102、Phe252、Phe321,通过将氨基酸残基定点突变为6种具有代表性的氨基酸,结合生化实验对其功能进行解析。经研究,所有突变体的kcat值大幅度降低;除6个突变体:F252A、F252S、F252Y、F252W、F321A、F321Y的KM值降低,其余突变体的KM均提高。结构分析表明Phe252通过与Tyr259形成的π-π堆积稳定酶-底物复合体;Asp102通过与Arg66,Gly322的氢键相互作用稳定酶反应的过渡态;Phe321,Phe64位于底物两侧,通过疏水侧链的排斥作用及空间位阻影响底物的定位。本研究通过对活性中心氨基酸残基的功能解析,为肌酸酶的催化机制解析和分子改造奠定了基础。     

涌泉根灌下水氮耦合对陕北山地苹果光合特性、产量和水氮利用的影响

以陕北山地7年生‘寒富’苹果树为试验材料,设置3个灌水水平[高水(W₁,85%～100%θ_f,θ_f为田间持水量)、中水(W₂,70%～85%θ_f)、低水(W₃,55%～70%θ_f)]和3个施氮水平[高氮(N₁,600 kg·hm^-2)、中氮(N₂,400 kg·hm^-2)、低氮(N₃,200 kg·hm^-2)],研究涌泉根灌条件下水氮耦合对山地苹果树光合特性、产量和水氮利用的影响。结果表明: 相同灌水条件下,随着施氮量的减少,苹果树叶片的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(g_s)和瞬时水分利用效率(WUE_i)降低,但胞间CO₂浓度(C_i)增加;相同施氮条件下,随着灌水量的减少,叶片P_n、T_r、g_s和WUE_i降低,而C_i增加。W₁N₁处理的P_n、T_r日均值最大,但与W₁N₁处理相比,W₂N₂处理的WUE_i最大。苹果产量、灌溉水利用效率(IWUE)和氮肥偏生产力(NPFP)受灌水和施氮量的显著影响,W₂N₂处理的产量最高(26761 kg·hm^-2),减小灌水量和增大施氮量使IWUE显著提高,而增大灌水量和降低施氮量使NPFP显著增加。回归分析表明,产量和IWUE同时获得最优解时,灌水量和施氮量组合最接近W₂N₂处理。因此,W₂N₂处理为涌泉根灌条件下陕北山地苹果最佳的水氮组合模式。     

美国白蛾丝素蛋白基因的鉴定、时空表达及取食不同寄主植物后的表达响应

美国白蛾Hyphantria cunea Drury被列为我国林业检疫性害虫,其l～4龄幼虫具有吐丝结网幕的习性.为探究丝素蛋白基因的表达特性,本研究利用PCR技术克隆了美国白蛾的HcP25(Genbank登录号:OL625670)、HcFib-H(Genbank登录号:OL625672)、HcFib-L(Genbank登录号:OL625671)3条丝素蛋白基因,并进行生物信息学分析;利用RT-qPCR技术检测美国白蛾3条丝素蛋白基因的表达特性.结果表明:3条丝素蛋白基因序列比对均与车前灯蛾Arctia plantaginis丝素蛋白一致性最高,系统进化分析显示丝素蛋白HcP25、HcFib-H、HcFib-L在鳞翅目不同科之间在出现较大的分化.RT-qPCR试验结果显示HcP25、HcFib-H、HcFib-L 3基因相对表达量与网幕产生高峰期(1龄、2龄)相一致.3种丝素蛋白均在丝腺中特异性高水平表达,在头部及脂肪体中有少量表达.美国白蛾幼虫取食不同寄主植物后,3种丝素蛋白基因呈现不同的表达规律;取食杨树Populus L.处理组中HcP25与HcFib-H基因相对表达量极显著高于取食其它寄主处理,而取食山樱花Cerasus serrulata var.lannesiana和日本晚樱Cerasus serrulata处理组中HcFib-L基因表达量最高.研究结果为进一步探究丝素蛋白介导的美国白蛾对不同寄主的适应机制及其扩散机制奠定基础,也为开发美国白蛾防治新方法提供了潜在的基因靶标.     

双孢蘑菇对高温胁迫的响应及耐热机理

本研究以双孢蘑菇Agaricus bisporus工厂化菌株A15和筛选得到的耐高温菌株A15-TH为研究对象,比较了高温胁迫对两个菌株菌丝生长的影响,并从氧化损伤修复及基础碳代谢-糖酵解途径两个角度探索双孢蘑菇对高温胁迫的响应及耐热机理。高温胁迫下,对照菌株A15的菌丝生长速度降低,菌丝分叉增加;而耐高温菌株A15-TH菌丝生长速度高于A15,菌丝形态优于对照菌株,表现出对高温具有一定的耐受性。对两个菌株高温胁迫下氧化损伤及抗氧化酶系统进行研究发现,高温胁迫30-90min导致对照菌株A15的三磷酸腺苷（ATP）含量下降54.4%-59.6%,线粒体复合物I、II、III活性升高,超氧阴离子（O₂^-）含量增加了34.9%-71.3%;此外高温胁迫降低了超氧化物歧化酶（SOD）的活性,影响了O₂^-的清除效率。耐高温菌株在受到高温胁迫后的氧化损伤及氧化修复效果与对照菌株不同,一方面体现在正常状态下维持较低的细胞能量代谢和较高的ROS合成量;另一方面抗氧化系统中sod1、sod2、cat1与对照菌株相比有不同程度的上调,SOD和过氧化氢酶（CAT）活性增强,可以更有效地清除过量的活性氧,减轻高温对菌丝的氧化损伤。尤其在高温胁迫120min时,A15的线粒体功能及抗氧化系统受到严重损伤,线粒体复合物I、II、III活性和CAT活性大幅度下降,但是A15-TH线粒体复合体I、III活性分别增加至正常状态下的1.4倍和8.9倍,CAT活性比对照菌株高128%,维持了正常的线粒体功能及对活性氧的有效清除。进一步研究发现高温胁迫下,双孢蘑菇菌丝的己糖激酶和丙酮酸激酶活性增加,糖酵解途径加快;耐高温菌株A15-TH在正常状态下和高温胁迫下,己糖激酶和丙酮酸激酶的活性均高于对照菌株A15,具有更活跃的碳代谢。     

不同林龄桉树人工林林下物种多样性和生物量的动态变化

采用空间代替时间法和典型抽样法,以四川省威远县桉树(Eucalyptus robusta)人工林为研究对象,综合分析其林下植被物种组成及重要值、灌木层和草本层地上、地下和全株生物量以及物种多样性指数(Shannon-Wiener多样性指数H、Simpson优势度指数H′、丰富度指数D和Pielou均匀度指数JSW),探究林下植被的物种多样性和生物量在5个不同林龄(4,5,6,7,8年生)下的动态变化及二者之间的相关性。结果表明:调查到植物共有210种,隶属79科151属,草本层物种数多于灌木层。草本层的五节芒(Miscanthus floridulus)、芒萁(Dicranop?teris pedata)和灌木层的野牡丹(Melastoma malabathricum)、戟叶悬钩子(Rubus hastifolius)在不同林龄下都占据主要优势地位。随着林龄的增大,郁闭度加大,灌木层的D、H和H′值均表现为先增后减的规律;草本层D、H和H′值均呈先增后减再增再减的双峰趋势。草本层各生物量呈先增后减再增的变化趋势;灌木层各生物量呈先增后减的变化趋势。物种多样性与生物量呈显著正相关,草本层的D、H指数是影响生物量的直接因子。桉树人工林林下植被物种分布、组成、物种多样性和生物量对林龄变化的响应不同,表现为不同的动态特征规律,相关结果为我国西南地区桉树林管理提供了数据支撑。     

麻杏石甘汤合玉屏风散对支原体肺炎患儿血清炎症因子、氧化应激及T淋巴细胞亚群的影响

目的:探讨麻杏石甘汤合玉屏风散对支原体肺炎患儿血清炎症因子、氧化应激及T淋巴细胞亚群的影响。方法:选取我院儿科门诊于2016年12月至2018年7月间收治的86例支原体肺炎患儿,按随机数字表法分为观察组(43例)和对照组(43例)。对照组采用常规治疗,观察组在对照组基础上联合使用麻杏石甘汤合玉屏风散治疗,两组均治疗14 d。比较两组患儿疗效及临床症状变化情况,检测并比较两组患儿血清炎症因子、氧化应激指标和T淋巴细胞亚群变化情况,观察两组患儿治疗过程中的不良反应发生情况。结果:观察组总有效率为93.02%(40/43),高于对照组的76.74%(33/43)(P<0.05)。观察组患儿体温恢复时间、啰音消失时间、咳嗽消失时间和X线检查恢复正常时间均明显短于对照组(P<0.05)。治疗14 d后,两组患儿血清白介素-2(IL-2)水平明显升高,而白介素-4(IL-4)、白介素-6(IL-6)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)水平明显降低(P<0.05);且与对照组比较,观察组患儿治疗14 d后的血清IL-2水平明显较高,而IL-4、IL-6和TNF-α水平明显较低(P<0.05)。与治疗前比较,治疗5 d后、治疗14 d后,两组患儿血浆丙二醛(MDA)降低,超氧化物歧化酶(SOD)水平升高(P<0.05);与对照组比较,观察组治疗5 d后的血浆MDA明显较低,而SOD水平明显较高(P<0.05)。治疗14 d后,两组患儿CD3⁺、CD4⁺、CD4⁺/CD8⁺明显升高,且观察组高于对照组,而两组患儿CD8⁺明显降低,且观察组低于对照组(P<0.05)。两组不良反应比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论:麻杏石甘汤合玉屏风散治疗支原体肺炎疗效显著,能够缓解临床症状、炎症反应,减轻患儿氧化应激状态,并可提高患儿免疫功能。     

芽胞杆菌治疗幽门螺杆菌感染疗效的Meta分析

目的评价芽胞杆菌(Bacillus)联合根除标准疗法治疗幽门螺杆菌(H.pylori)感染的有效性。方法收集关于芽胞杆菌联合治疗H.pylori感染的随机对照试验(RCT),检索时限为建库至2020年5月;对符合纳入标准的研究进行偏倚风险评价及Meta分析。结果最终纳入14个RCT。Meta分析结果显示芽胞杆菌联合治疗能提高H.pylori根除率(ITT分析:RR=1.13,95%CI:1.08~1.18,P0.001;PP分析:RR=1.13,95%CI:1.09~1.17,P0.001),降低不良反应发生率(RR=0.42,95%CI:0.35~0.50,P0.001)。根据亚组分析结果,芽胞杆菌联合H.pylori两种常规治疗方案[三联疗法(RR=1.22,95%CI:1.10~1.36,P=0.003),铋剂四联疗法(RR=1.11,95%CI:1.07~1.15,P0.001)]以及芽胞杆菌联合H.pylori常规治疗的两种疗程[10 d(RR=1.14,95%CI:1.04~1.24,P=0.006),14 d(RR=1.14,95%CI:1.07~1.21,P0.001)]均提高H.pylori根除率;而亚组分析芽胞杆菌种类中,地衣芽胞杆菌差异有统计学意义(RR=1.14,95%CI:1.10~1.19,P0.001),凝结芽胞杆菌与蜡样芽胞杆菌需扩大样本量进一步统计分析。结论芽胞杆菌联合疗法能有利于提高H.pylori根除率,并降低总不良反应的发生,相对于标准疗法有一定的意义。     

北京松山落叶阔叶林生态系统水热通量对环境因子的响应

温带森林生态系统水热通量在多时间尺度上受各种生物物理因子的影响。该研究假设这些因子对水热通量的影响机制具有时间尺度分异性, 通过涡度相关法(EC)于2019年全年对北京松山典型天然落叶阔叶林生态系统蒸散发(ET)、显热通量(H)、潜热通量(LE)、土壤热通量(G)、饱和水汽压差(VPD)、空气温度(T_a)、光合有效辐射(PAR)、归一化植被指数(NDVI)及10 cm深度土壤水分(VWC)等要素进行原位连续监测, 使用小波分析的方法分析了日、季节尺度上生物与非生物因子对生态系统能量分配与水汽交换的调控机制。主要研究结果: 2019年松山天然落叶阔叶林生态系统年均波文比(β)为1.53。ET具有明显的季节变化特征, 从第100天开始逐渐增加, 7月达到峰值, 第300天下降到最低水平。ET最大日累计值为5.01 mm·d^-1, 年累计值为476.2 mm, 年降水量为503.3 mm。在日尺度上水热通量与VPD间滞后时间最短, 为3.36 h。在季节尺度上与PAR间滞后时间最短, 为8天。季节尺度上PAR通过VPD来对ET造成间接影响, 而对β造成直接影响。该研究发现不同时间尺度上水热通量与环境因子间的时滞关系, 为选择模型在不同时间尺度下北方温带落叶阔叶林生态系统过程的最佳输入参数提供科学支持。     

蛋白酶抑制剂对含水生菜种子耐冻性的影响

选取生菜(Lactuca sativa)种子作为试材,外源添加蛋白酶抑制剂2-硝基苯甲酸[5,5'-Dithiobis-(2-nitrobenzoic acid),DTNB]对种子吸胀处理,通过程序降温,分析2-硝基苯甲酸对低温下种子发芽率及生理活性的影响。结果表明,低温下含水生菜种子的致死温度为–20 ℃;外源添加2-硝基苯甲酸2 mmol·L–1时种子发芽率最高,即对种子活性的保护效果显著;在此浓度下种子内SOD活性比对照提高1.38倍,羟基自由基清除能力提高1.17倍;与对照组相比产生两种新的蛋白11 S种子贮藏球蛋白Jug r4和11 S种子贮藏球蛋白2,均属于球蛋白家族,可提高含水种子的耐冻性;低温下种子内积累更小分子量的球蛋白多肽,对种子具有低温保护效果。综上,低温条件下生菜种子产生一定的抗冷反应,外源添加2 mmol·L–1 2-硝基苯甲酸可提高含水种子发芽率及生理活性,产生抗冻蛋白,积累更小分子量的球蛋白多肽进而提高种子抗冻性。     

环糊精葡萄糖基转移酶高效异源表达研究进展

环糊精葡萄糖基转移酶(cyclodextringlycosyltransferase,CGTase)酶法合成环糊精是目前生产环糊精的主要方法。本文介绍了用于生产环糊精葡萄糖基转移酶的几种工程菌株:大肠杆菌、枯草芽孢杆菌以及毕赤酵母,其中大肠杆菌是目前应用最广泛的用于表达CGTase的表达系统。除此之外,本文还总结了高效表达环糊精葡萄糖基转移酶的有效策略:选择合适的表达载体、启动子以及信号肽,以及密码子优化和分子伴侣共表达,以期为在相关CGTase研究领域开展研究提供参考。