基于DSSAT模型对豫北地区夏玉米灌溉制度的优化模拟

合理的灌溉制度是提高农业水资源利用效率、保证夏玉米高产稳产的前提。采用农业技术转化决策系统(DSSAT,Decision Support System for Agrotechno1ogy Transfer)探究了河南省北部地区夏玉米不同降水年型下的最优灌溉制度。经过参数的校正和验证,归一化均方根误差(nRMSE)、均方根误差(RMSE)和一致性指数(d)均表现出模拟值与实测值的吻合度很好,DSSAT-maize模型可以准确模拟夏玉米物候期、地上部分生物量、产量和土壤水分状况。然后基于模型模拟了不同灌溉处理下的夏玉米生产潜力,从而评估夏玉米缺水量,并对比分析不同生育时期灌水对产量的影响确定最优灌溉时期,综合考虑产量和水分利用效率确定最优灌溉制度。结果表明:夏玉米生长季的缺水量年际间差异显著,多年平均值为38.91 mm,波动范围为0—193.03 mm。在丰水年,不需要灌溉;在平水年,开花期灌水30 mm;在枯水年,开花期和灌浆期灌水50 mm;在特别干旱年,苗期、拔节期和开花期至少灌水180 mm。优化的灌溉制度下丰水年、平水年和枯水年的WUE达到最高且产量分别占其最高产量的100%、99.72%和97.89%,实现了作物高产节水协同提高的目标。     

多巴胺通过促进RNF20降解抑制神经细胞中组蛋白H2B泛素化

表观遗传修饰参与了药物成瘾的形成过程,而在药物成瘾过程中组蛋白泛素化水平的变化仍未可知。药物成瘾过程中常表现为多巴胺(dopamine, DA)表达量的升高,因此本研究欲探讨多巴胺升高对神经细胞组蛋白泛素化的影响及其机制。Western印迹结果显示,在终浓度0.8 mmol/L的多巴胺作用8 h后,人神经母细胞瘤细胞系SH-SY5Y细胞中环指蛋白20(ring finger protein 20, RNF20)表达量降低(0.29±0.032 vs. 1.0±0.025,P<0.0001),泛素化组蛋白H2B(H2Bub1)表达量下降(0.28±0.032 vs. 1.0±0.017,P<0.0001)。但是RT-PCR结果显示,多巴胺处理SH-SY5Y细胞后,RNF20在mRNA水平的表达无明显变化。在SH-SY5Y细胞中沉默RNF20的表达,H2Bub1在蛋白质水平的表达明显降低(0.20±0.069 vs. 1.0±0.060,P=0.001)。在加入多巴胺的基础上,分别加入蛋白酶体抑制剂MG132、自噬体形成抑制剂3-MA以及空泡型H^+-ATP酶特异性抑制剂Baf-A1等药物来检测RNF20的降解途径,结果发现,加入MG132、3-MA以及Baf-A1后,RNF20表达量均比DA处理组显著上升(1.51±0.095,P=0.0003; 0.89±0.075,P=0.0021; 2.74±0.099,P<0.0001;vs. 0.27±0.044)。上述结果表明,在SH-SY5Y细胞中,RNF20对H2Bub1具有调控作用,多巴胺可通过泛素化及自噬两种途径促进RNF20降解,从而抑制组蛋白H2B泛素化。     

基因前定点敲入FLAG标签表达的FLAG-SND1蛋白参与胞内应激颗粒的形成

CRISPR/Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats-Cas9 nuclease) 基因编辑技术是近年来新兴的一种可以实现基因特异性敲除和敲入的技术。本文利用CRISPR/Cas9基因编辑系统,将3×FLAG标签定点敲入HeLa细胞SND1基因前方,使细胞内源性表达的SND1蛋白带有3×FLAG标签,并观察SND1与应激颗粒及加工体的定位情况。设计针对SND1基因起始密码子ATG附近的sgRNA,以px459为表达载体,构建出重组真核表达质粒。设计含有3×FLAG及待插入位置上下游150 bp同源臂的序列,经公司合成获得重组质粒。将2个质粒共同转染HeLa细胞,使用嘌呤霉素筛选阳性细胞,挑取单克隆后培养。Western 印迹表明,细胞表达3×FLAG-SND1融合蛋白质。提取细胞基因组DNA进行测序。测序无误获得稳定株后,用流式细胞术检测细胞周期和凋亡,发现与WT细胞相比无显著性差异。同时,使用0.5 mmol/L亚砷酸钠处理,细胞发生氧化应激,eIF2α蛋白磷酸化增加,胞浆中出现应激颗粒,SND1与应激颗粒标志蛋白TIAR存在共定位现象,但不存在与加工体蛋白DCP1α的共定位。     

人二氢乳清酸脱氢酶蛋白的表达、纯化及其与新型抑制剂的晶体结构

人二氢乳清酸脱氢酶（human dihydroorotate dehydrogenase, hDHODH）是催化嘧啶从头合成途径的一个关键酶。近年来,多种研究表明,抑制该酶可缓解类风湿性关节炎的症状。但该酶的抑制剂甚少,寻找该酶的高效抑制剂具有重要意义。本研究利用PCR技术扩增hDHODH基因,构建重组质粒pET-19b-hDHODH,并在大肠杆菌(Escherichia coli, E.coli ) BL21(DE3)中表达,获得可溶性蛋白质。用Ni2+-NTA亲和层析柱对蛋白质进行纯化,获得较高（90%）纯度的hDHODH蛋白,将蛋白质与抑制剂3-(5-乙硫基)-1H-1, 2, 4-三氮唑-3-)苯甲酸和底物DHO混合孵育。用Hampton试剂盒初筛晶体并用棋盘法进行优化,获得晶形完美、衍射能力很强的hDHODH蛋白复合物单晶。用X射线衍射晶体,用CCP4、Coot软件解析结构,获得hDHODH蛋白复合物晶体结构。从解析的结构中可以看出,抑制剂与蛋白质的吻合度非常高,且抑制剂通过亲水的羧基端与蛋白质356位和147位的酪氨酸形成氢键网络。抑制剂的5元环与蛋白质359位的亮氨酸和360位的苏氨酸相互作用,使抑制剂与蛋白质牢固结合。该复合物晶体结构的顺利解析,将为开发新型特异性抗类风湿性关节炎药物提供重要基础。     

加气灌溉对不同施氮水平的设施甜瓜土壤CO2和N2O排放的影响

为探讨不同加气灌溉施氮模式下设施甜瓜土壤CO₂和N₂O排放的动态变化规律及其与土壤温度、湿度的关系,本研究采用密闭静态箱-气相色谱法对加气灌溉不同施氮水平下土壤CO₂和N₂O排放进行监测,并分析了加气灌溉对不同施氮量下土壤CO₂和N₂O排放的影响.试验采用加气灌溉(AI)和不加气灌溉(CK)两种灌溉方式,施氮量设不施氮(N₁)、传统施氮量的2/3(150 kg·hm^-2,N₂)和传统施氮量(225 kg·hm^-2,N₃)3个施氮水平.结果表明:加气灌溉土壤CO₂和N₂O排放量高于不加气灌溉处理,但是差异不显著;相同灌溉模式下,CO₂和N₂O排放量随施氮量的增加而显著增加,施氮量是土壤CO₂和N₂O排放的主要影响因素.加气灌溉条件下,不同施氮处理N₂O排放通量与土壤温度和湿度呈显著正相关,CO₂排放通量与土壤温度呈显著正相关.加气减氮处理在氮肥减少1/3的情况下,甜瓜产量提高了6.9%,温室气体排放引起的增温潜势值从9544.82 kg·hm^-2下降到9340.72 kg·hm^-2.综上,通过加气灌溉减少氮肥施用量来抑制农业生产系统中温室气体排放是可行的.     

基于COⅠ基因探讨北京及其周边地区跳钩虾种群遗传结构

跳钩虾Platorchestia japonica栖息于湖泊、河流岸边,是重要的环境指示生物。本研究以线粒体COⅠ基因片段为分子标记,对北京及其周边地区22个采样点的128个样本进行种群遗传多样性和遗传结构研究。结果显示,623 bp的COⅠ基因序列中有567个保守位点、56个变异位点和38个简约信息位点。128个样本检测到43个单倍型,单倍型多样性为0.938,核苷酸多样性为0.011 72。最大似然法和贝叶斯法构建的系统发育树以及单倍型网络图表明,研究区域跳钩虾没有明显的地理种群结构,但所有单倍型形成2个遗传进化支。分子变异分析结果证实,跳钩虾2个进化支间的遗传变异显著高于进化支内的,进化支间固定系数为0.852 19,表明2个进化支遗传分化明显。本研究为进一步研究中国区域跳钩虾的遗传结构提供了有意义的基础数据。     

颈槽蛇的地理变异

地理变异是蛇类中较为常见的现象。颈槽蛇Rhabdophis nuchalis在中国具有广泛的地理分布,是研究地理变异的理想物种。统计分析采自中国各地的61号颈槽蛇标本外部形态特征,对其地理变异模式进行了研究。结果表明:来自云南省高黎贡山的种群与其他种群在眶后鳞数、腹鳞数、上唇鳞黑纹的数量和后颔片间是否有小鳞等形态特征上的差异有统计学意义。