星云湖硅藻群落响应近现代人类活动与气候变化的过程

随着人类活动的增强与全球气候变暖的持续,近年来云南湖泊的生态系统功能持续退化,而目前对云南湖泊生态系统的研究还主要集中于单一环境压力的生态效应。以星云湖为研究对象,通过沉积物记录与现代监测资料,识别在湖泊富营养化、气候变化以及人类强烈干扰下硅藻群落结构响应的过程,并甄别驱动群落变化的主要环境压力及其强度。结果显示随着湖泊生产力水平(如沉积物叶绿素a浓度)的增加,硅藻物种组成发生了明显的变化,主成分分析表明了水体富营养化是驱动群落变化的主要环境因子(r=-0.63,P0.001)。简约模型与方差分解的结果表明近200年来(钻孔长度38cm),湖泊营养水平和水动力是驱动星云湖硅藻群落变化的主要环境因子,分别解释了群落变化的18.8%和2.9%;而1951年以后,湖泊营养水平和温度分别解释了硅藻群落结构变化的31.4%和26.8%。研究结果表明了硅藻群落长期变化的主控因子是湖泊营养水平,而人类活动及气候变化等可以通过改变湖泊水动力及湖水温度来驱动硅藻群落的演替,同时抚仙湖-星云湖的连通性也对硅藻群落的演替产生了一定影响。     

莫莫格湿地芦苇对水盐变化的生理生态响应

认识湿地植物对不同水盐环境的生理生态响应特征和规律,是确定湿地生态需水阈值的关键,为湿地生态需水量计算及生态恢复提供科学依据.通过对莫莫格湿地水盐环境因子与芦苇生理生态特征指标进行调查研究,并利用国际通用植被数量分析软件CANOCO4.5对其关系进行了冗余度分析(RDA).结果表明:湿地水深、Na+,HCO(3)含量3个环境因子组合对芦苇生理生态特征变异的解释量达到54.7％,说明这3个变量是影响芦苇生理生态特征变异的重要因子,水深是关键驱动因子.水深与芦苇株高、生物量、叶绿素含量、最大光化学效率Fv/FM以及光化学性能指数PIABS成显著正相关,随着水深的增加,芦苇株高、生物量以及叶绿素含量等逐渐增加.Na+含量、HCO(3)含量与芦苇生理生态特征的相关性没有达到显著水平.因此,中轻度盐碱湿地生态恢复需要重点考虑水深条件对湿地生态的影响,其次是水质( Na+/HCO(3))因素的影响作用,确保适宜生态水位,满足生态恢复需要.     

大绒鼠冷驯化和脱冷驯化能量代谢特征的变化

通过测定冷驯化(5℃)到脱冷驯化(30℃)条件下,大绒鼠(Eothenomys miletus)的体重、摄入能、静止代谢率(RMR)、非颤抖性产热(NST)和血清瘦素含量等参数,探讨了血清瘦素浓度与能量收支的关系。结果表明,冷驯化可致大绒鼠体重下降,RMR、NST、摄入能升高,血清瘦素浓度降低;脱冷驯化后大绒鼠体重增加,RMR、NST、摄入能降低,血清瘦素浓度增加。血清瘦素含量与体重呈正相关,与RMR、NST、摄入能呈负相关。表明大绒鼠的体重、摄入能和产热能力具有较强的可塑性,且瘦素可能参与了大绒鼠适应冷驯化及恢复过程中的能量平衡和体重的调节。     

小桐子非特异性脂质转移蛋白A的基因克隆及其表达和功能分析

基于我们最近获得的小桐子低温驯化转录组和数字基因表达谱数据,本工作研究了低温驯化条件下差异表达变化较大的非特异性脂质转移蛋白A基因JcnsLTPA。克隆到该基因的cDNA序列全长833 bp,开放阅读框长度513 bp,编码170个氨基酸,存在ATT_LTSS典型保守功能基序。其启动子区域中鉴定到了TATA框、CAAT框、CATA框、W框等顺式作用元件以及CRT/DRE低温响应元件。半定量RT-PCR分析表明,该基因在茎、根、叶中都有表达,以茎中表达量最高、且受低温诱导最显著。同时,酵母表达JcnsLTPA也提高了重组酵母菌的抗低温能力。这些结果充分说明了小桐子JcnsLTPA是与抗冷性密切相关的基因,可以用于小桐子的抗冷性遗传改良。     

基于深度神经网络算法的水体透明度反演方法

水体透明度能够直观反映湖泊水质状态,掌握长时间大尺度湖泊水体透明度是控制和改善湖泊水生态环境的关键。由于滇池的水质原位监测工作起步较晚,导致长时间序列的历史湖泊水体透明度数据的缺失。为此,以滇池为研究区,以深度神经网络算法为理论基础,以原位监测和MODIS遥感影像为数据,对2001年1月1日—2018年12月31日滇池水体透明度进行反演,并利用地理空间分析方法探讨了滇池湖泊水体透明度时空变化特征。研究结果表明:(1)提出的反演模型具有较好的性能(RMSE=0.1359,MAE=0.1134),能够客观反映湖泊水体透明度状况;(2)时间变化特征分析结果表明,滇池水体透明度总体呈现下降趋势,综合变化率为-0.08 m/10 a;(3)空间变化特征分析结果表明,水体透明度较高的区域下降率较大,水体透明度较低的区域变化趋势相对稳定,距离城区及居民区较近的水体透明度相对较低;人类活动将成为影响滇池水体透明度变化的重要因素,同时也是造成滇池水体污染的主要因素。     

粪便微生物宏基因组来源GH1 β-葡萄糖苷酶的重组表达及酶学性质

[背景] β-葡萄糖苷酶是一类重要的纤维素分解酶类。目前较多可培养微生物来源的β-葡萄糖苷酶（Bgl）存在热稳定性和酸碱稳定性差及作用范围窄的问题。[目的] 从滇金丝猴粪便微生物宏基因组中挖掘新型β-葡萄糖苷基因,异源表达并研究其酶学性质,为食品等领域提供新型酶资源。[方法] 从粪便微生物宏基因组出发,扩增和异源表达β-葡萄糖苷酶基因BglRBS_26和BglRBS_9,并进行酶学性质研究。[结果] 获得GH1家族重组β-葡萄糖苷酶BglRBS_26和BglRBS_9,分子量分别为60 kD和50 kD。BglRBS_26的最适作用条件为pH 6.0、45 ℃;BglRBS_9的最适作用条件为pH 5.0、40 ℃。BglRBS_26和BglRBS_9的K_m分别为0.681 6±0.164 2 μmol/L和3.317 0±0.871 4 μmol/L。BglRBS_26具有较好的酸碱耐受性,在pH 5.0–6.0下处理1 h,剩余酶活大于110%;pH 7.0-8.0范围内,剩余酶活仍然保持在100%以上。此外,蔗糖对BglRBS_26和BglRBS_9有不同程度的激活,当反应体系中加入20%（质量体积分数）蔗糖,BglRBS_26酶活力可提高至140%;10%（质量体积分数）蔗糖可将BglRBS_9酶活力提高至180%。此外,BglRBS_26具有较好的NaCl耐受性和稳定性,其在37 ℃、2.5 mol/L的NaCl下处理1 h后保留80%活性。[结论] 从滇金丝猴粪便微生物宏基因组中获得2个新型β-葡萄糖苷酶基因BglRBS_26和BglRBS_9,并成功在大肠杆菌BL21（DE3）中表达。BglRBS_26和BglRBS_9具有较好的pH稳定性和蔗糖耐受性,在食品、发酵等行业具有潜在应用价值。     

透明质酸酶的研究进展

透明质酸酶是能降解透明质酸及部分糖胺聚糖的一类糖苷酶,可应用于医疗和美容等领域。透明质酸酶也可用于制备小分子糖胺寡糖,许多研究发现小分子糖胺寡糖具有比大分子糖胺聚糖更高的生物免疫活性。为便于研究人员对透明质酸酶进行进一步的基础研究及应用研究,本文介绍了透明质酸和透明质酸酶,梳理了透明质酸酶的分类、结构和催化机理,归纳总结了透明质酸酶的酶活力测定方法、重组表达、酶学性质和应用,展望了透明质酸酶的研究方向。     

小桐子半胱氨酸蛋白酶家族和相应miRNAs的鉴定及其对低温锻炼的响应

小桐子(Jatropha curcas)是一种极具潜力的能源植物及冷敏植物, 12°C低温锻炼可显著提高其耐冷性。在全基因组水平上对小桐子半胱氨酸蛋白酶家族及靶向其基因的miRNAs进行鉴定、生物信息学分析和表达特性分析, 并对该基因家族成员与miRNAs互作参与调控小桐子对低温锻炼的响应进行解析。结果表明, 在小桐子基因组中共鉴定到39个半胱氨酸蛋白酶基因, 定位于11条染色体上, 可分为6个亚家族(C1A、C2、C12、C13、C14和C15), 编码181-2 158个氨基酸残基的多肽, 均具有Cys和His活性位点。基于miRNA组和降解组测序结果, 发现有283个miRNAs靶向调控小桐子半胱氨酸蛋白酶基因家族的14个成员。对靶向JcDEK1、JcRD21B和JcXBCP3L的miRNAs在12°C低温锻炼过程中的共表达分析表明, 这些miRNAs参与半胱氨酸蛋白酶基因表达的调控, 且这种调控可能与低温锻炼诱导的小桐子耐冷性增强有关。研究结果有助于深入理解小桐子半胱氨酸蛋白酶基因家族功能及其与相应miRNAs的互作, 以及通过互作调控小桐子对低温的响应。     

青藏高原4种无心菜属植物的细胞学研究

以四川康定和稻城两个居群的无心菜属（Arenaria）雪灵芝亚属（A. subgen.Eremogoneastrum）的雪灵芝（A.brevipetala Y.W.Tsui et L.H.Zhou）、西藏八宿业拉山和安久拉山两个居群的八宿雪灵芝（A.baxoiensis L.H.Zhou）、西藏当雄和工布江达两个居群的瘦叶雪灵芝（A.ischnophylla Williams）以及西藏拉萨居群的藓状雪灵芝（A.bryophylla Fernald）为研究材料,采用植物根尖常规压片法,对它们的细胞分类学特征进行研究。结果显示：7个居群中,4种植物的染色体数目均为2n=22,为二倍体,核型公式为2n=2x=22=22 m,核型不对称性属于Stebbins's-1A型,AI值在1.75~0.32范围内变化。结合无心菜属已有细胞学资料,推断雪灵芝亚属核型特征原始,染色体数目及倍性稳定。本研究中4种植物的染色体数目和核型资料均为首次报道,补充了青藏高原无心菜属的细胞学资料。     

云南程海湖泊系统响应富营养化与水文调控的长期模式

流域开发和气候变化背景下,逐渐增强的人类活动已经显著影响湖泊系统演替及功能。本研究以云南程海为研究对象,通过对程海湖泊沉积物记录与现代调查数据相结合,重建了程海近250年来的生态环境变化过程,探讨了程海湖泊系统在富营养化以及水文波动等多重环境压力影响下的长期响应模式。结果表明: 1970年之前程海营养水平整体偏低,1970—2000年间缓慢增长,2000年后快速增加,初级生产力呈长期上升趋势。1993—2000年期间,引水工程显著增加了湖泊水动力强度和物种扩散能力,促进了直链藻和菱形藻的增加。程海沉积物记录的碳循环变化主要受内源输入的长期影响。富营养化是硅藻群落长期演替的主要驱动因子,其次是湖泊水动力条件的波动。对程海的生态修复与流域管理不仅需要关注水体营养盐的富集与流域污染物的控制,同时还要考虑到湖泊水文调控和水位波动的影响。