基于激光雷达数据的物种分布模拟: 以美国加州内华达山脉南部区域食鱼貂分布模拟为例

生态位模型通过拟合物种分布与环境变量之间的关系提供物种空间分布预测, 在生物多样性研究中有广泛应用。激光雷达(LiDAR)是一种新兴的主动遥感技术, 已被大量应用于森林三维结构信息的提取, 但其在物种分布模拟的应用研究比较缺乏。本研究以美国加州内华达山脉南部地区的食鱼貂(Martes pennanti)的分布模拟为例, 探索LiDAR技术在物种分布模拟中的有效性。生态位模型采用5种传统多类分类器, 包括神经网络、广义线性模型、广义可加模型、最大熵模型和多元自适应回归样条模型, 并使用正样本-背景学习(presence and background learning, PBL)算法进行模型校正; 同时对这5种模型使用加权平均进行模型集成, 作为第6个模型。此外, 一类最大熵模型也被用于模拟该物种的空间分布。模型的连续输出和二值输出分别使用AUC (area under the receiver operating characteristic curve)以及基于正样本-背景数据的评价指标F_pb进行评价。结果表明, 仅考虑气候因子(温度和降水)时, 7个模型的AUC和F_pb平均值分别为0.779和1.077; 当考虑LiDAR变量(冠层容重、枝下高、叶面积指数、高程、坡度等)后, AUC和F_pb分别为0.800和1.106。该研究表明, LiDAR数据能够提高食鱼貂空间分布的预测精度, 在物种分布模拟方面存在一定的应用价值。     

高寒草甸植物系统发育与AM真菌侵染的关系

测定了高寒草甸生态系统中17种常见植物根内AM真菌的侵染率,并将AM侵染率作为植物的一个功能特征,分析了其系统发育保守性。结果显示AM侵染率均无系统发育信号,其植物进化树中AM真菌侵染率的差异更多被最新分支节点所解释,而不是古老分支节点,说明高寒草甸生态系统中亲缘关系较近的植物,其AM侵染水平并不相同,不存在进化的保守性。系统报道了高寒草甸生态系统中植物系统进化发育与AM侵染间的关系,表明了植物系统进化与AM侵染间无显著关联。     

土荆芥挥发性化感物质诱导蚕豆保卫细胞死亡及信号调节

为了探讨入侵植物土荆芥的化感作用机制,以其入侵地广泛种植的农作物蚕豆叶片下表皮为受试材料,通过对保卫细胞的活性分析,研究了土荆芥挥发油及其两种主要成分α-萜品烯和对伞花素诱导保卫细胞死亡及其信号调节的机制。结果表明:土荆芥挥发油、α-萜品烯、对伞花素具有显著的细胞毒性,随着处理剂量增加,保卫细胞存活率显著下降,细胞核出现了畸形、碎裂和降解等程序性细胞死亡的典型特征;活性氧(Reactive oxygen species,ROS)、一氧化氮合酶(Nitric oxide synthetase,NOS)和Ca~(2+)的组织化学定位显示,在土芥挥发油、α-萜品烯和对伞花素作用下,保卫细胞内ROS、NOS和Ca~(2+)的水平明显高于对照组;活性氧清除剂(AsA)、Ca~(2+)螯合剂(EGTA)和硝酸还原酶抑制剂(NaN——3)均可有效缓解土荆芥挥发油、α-萜品烯和对伞花素的细胞毒性,显著提高了保卫细胞的存活率(P0.05)。上述结果表明,ROS、NO和Ca~(2+)参与了土荆芥挥发油、α-萜品烯和对伞花素诱导蚕豆保卫细胞死亡的信号调节过程。土荆芥挥发油、α-萜品烯和对伞花素诱导的保卫细胞死亡,可能是通过ROS和NO调控保卫细胞内Ca~(2+)水平的变化而引起的。     

PALM成像中激光强度和定位精度相关性的研究

近十年来,基于单分子定位的PALM成像技术快速发展,将显微镜的分辨率提高到了2-25nm。本文发现PALM成像过程中采用的激发光强度与成像的定位精度之间有密切的联系。我们分别选择了PALM成像使用的光激活荧光蛋白、光转换荧光蛋白和光开关荧光蛋白中最常用的荧光蛋白进行验证。实验发现伴随激光强度的增加,大部分荧光蛋白的光子数先升高然后趋于饱和,背景噪声几乎线性升高。进一步分析发现荧光蛋白的定位误差随着激光强度增强先降低后升高,因此选用合适的激光强度在PALM成像实验中至关重要。如何提高PALM成像的分辨率一直是科学家研究的热点,本研究内容可以指导研究人员在PALM成像中选用合适的激发光强度,从而得到高分辨率的图像。     

马铁菊头蝠幼蝠能够辨别种群间回声定位声波差异

蝙蝠的回声定位声波普遍存在地理变化,然而尚不清楚幼蝠在扩散前能否辨别不同种群间的声波差异。本文采用"双选择声学回放实验",研究马铁菊头蝠(Rhinolophus ferrumequinum)幼蝠(1月龄)对回声定位声波地理变化的辨别能力及行为反应。采用4个行为参数衡量幼蝠对本种群(CC)与外种群(JN)回声定位声波的行为反应:每一回放室飞入的次数、飞行时间、停留次数、探测时间。Mann-Whitney U tests表明,马铁菊头蝠1月龄个体对回放声波的行为反应,除每一回放室停留的次数外,其他3个参数均存在显著差异(P0.05),且在本种群声波回放室(CC)的飞行次数和时间以及探测时间均高于外种群声波回放室(JN)。对4个行为参数进行主成分分析,Mann-Whitney U tests表明,回放本种群声波(CC)与外种群声波(JN)之间,第一主成分得分(PC1)存在显著差异(P0.01)。配对T检验表明,幼蝠对本种群声波反应更加强烈(PC1:t10=5.25,P0.001;PC2:t10=2.34,P0.05)。本研究说明马铁菊头蝠幼蝠能够辨别不同种群间回声定位声波的差异。     

基于RNA-seq分析美洲大蠊提取物对结直肠癌细胞信号通路的影响

美洲大蠊Periplaneta americana提取物能够抑制多种肿瘤细胞生长,甚至能使肿瘤细胞发生凋亡,但是其对结直肠癌细胞信号通路的影响尚不清楚。本文基于RNA-seq技术初步分析了美洲大蠊提取物联合顺铂处理结直肠癌细胞后,细胞内信号通路的变化。结果表明:30μM顺铂和0.6%康复新液联合处理组与对照组相比,共有1 901个差异基因,其中1 555个基因表达上调,346个基因表达下调;30μM顺铂和0.8%精粉酵解液联合处理组与对照组比,共有2 587个差异基因,其中2 183个基因表达上调,404个基因表达下调;30μM顺铂和100μg·m L-1精粉联合处理组与对照组相比,共有1 488个差异基因,其中1 164个基因表达上调,324个基因表达下调。用WEGO和DAVID进行差异基因的GO和KEGG富集分析发现,美洲大蠊提取物联合顺铂处理组与对照组相比,表达上调的差异基因主要富集在p53、细胞粘附分子、MAPK、细胞凋亡等信号通路;表达下调的差异基因主要富集在氨基酰-tRNA生物合成、氨基酸生物合成、抗生素生物合成、一碳代谢等信号通路。     

高产信号分子AI-2乳酸菌的筛选及其Pfs基因的克隆和表达

【目的】从锡盟地区酸马奶酒分离的乳酸菌中筛选出高产信号分子自体诱导物2(Autoinducer-2,AI-2)的乳酸菌,通过优化其重组蛋白Pfs的诱导条件体外合成信号分子AI-2。【方法】利用生物学发光法对不同乳酸菌产信号分子AI-2的产量进行比较,以高产信号分子AI-2乳酸菌基因组DNA为模板,扩增其S-腺苷高半胱氨酸核苷酶(S-adenosylhomocysteine nucleosidase,Pfs)基因,构建原核表达载体。利用异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷(IPTG)进行重组蛋白的诱导表达,通过优化培养基、诱导温度、诱导前菌体密度、IPTG浓度以及诱导时间得到高表达的Pfs蛋白,使其与底物作用最终体外合成信号分子AI-2。【结果】10株乳酸菌均可产信号分子AI-2,其中屎肠球菌8-3分泌信号分子AI-2的产量明显高于其他菌株;重组蛋白的最佳诱导条件为:选取SOC(Super optimal broth with catabolite repression)作为诱导表达培养基,菌液OD600为0.5–0.7时加入终浓度为0.1 mmol/L的IPTG,37°C诱导12 h;利用最优诱导条件获得了浓度为4.08 g/L的纯化Pfs蛋白,体外合成了信号分子AI-2。【结论】酸马奶酒中分离出的10株乳酸菌均可产生信号分子AI-2,且屎肠球菌8-3可通过Pfs基因的作用生成信号分子AI-2。     

Hippo信号通路在果蝇遗传学研究中的发现与扩展

Hippo信号通路的发现是利用果蝇遗传学研究重大生物学问题的又一里程碑式的贡献。大量研究表明,Hippo信号通路像早期发现的其他信号通路一样,也在众多的生理与病理过程中扮演着关键角色,如控制器官尺寸和癌症发生。迄今为止,Hippo信号通路的研究过程主要经历了3个阶段：第一,Hippo信号通路的遗传学发现及其核心因子的筛选与鉴定;第二,Hippo信号通路的调控机制研究;第三,Hippo信号通路的多样性生理学功能。现阶段正是研究Hippo信号通路的上游调控和各种功能的阶段,如细胞骨架、机械张力、营养的调控,功能涉及细胞增殖调控、干细胞生物学和免疫等方面。本文按时间顺序综述了在果蝇遗传学研究中Hippo信号通路的发现与扩展过程,并对未来的研究方向进行了展望。     

Hippo信号通路结构生物学研究进展

生物体内存在多种信号转导通路参与发育调控和组织稳态维持等重要过程,其信号异常与多种疾病特别是癌症的发生和发展密切相关。进化上高度保守的Hippo信号通路在个体发育和稳态平衡中发挥极为关键的作用。Hippo信号通路主要通过一系列相关激酶的相互作用和级联磷酸化来传递信号,能抑制细胞增殖并促进凋亡,在很多组织器官中控制细胞数量和器官大小。Hippo信号通路在一系列恶性肿瘤中出现显著异常,被认为是癌症治疗和再生医学的重要靶标。目前,Hippo信号通路中大部分关键组分已经确定,而其具体信号调控机制及功能正在完善之中。本文总结了目前已知的Hippo信号通路各蛋白成员的结构信息,重点从结构生物学角度对其信号的转导与调控机制进行分析,并对已有的Hippo信号通路靶向小分子及多肽抑制剂进行梳理,以期深化人们对该通路关键蛋白质机器的理解,并进一步促进相关的功能研究和潜在的治疗干预研发。     

不同剂量甲钴胺联合GM1治疗糖尿病周围神经病变疗效观察

目的:探讨不同剂量甲钴胺联合单唾液酸四己糖神经节苷脂(GM1)治疗糖尿病周围神经病变的疗效。方法:收取2013年3月至2016年3月我院收治的糖尿病周围神经病变患者116例作为研究对象,按照随机数字表法分为A、B组各58例。A组患者使用高剂量甲钴胺联合GM1治疗,B组患者使用常规剂量甲钴胺联合GM1治疗。对两组治疗效果、神经电生理、不良反应以及患者生活质量进行观察与比较。结果:A组患者治疗显效率和总有效率分别为63.79%和96.55%,显著高于B组的39.66%和84.48%,差异有统计学意义(P0.05)。治疗后两组患者腓神经及正中神经运动神经传导速度(MCV)以及感觉神经传导速度(SCV)均显著提高,与治疗前相比有显著差异,且A组变化幅度明显高于B组,差异有统计学意义(P0.05)。A组不良反应发生率为6.70%,B组为3.45%,两组相较差异不显著(P0.05)。治疗后A组生活质量得分高于B组,差异有统计学意义(P0.05)。结论:高剂量甲钴胺联合GM1治疗糖尿病周围神经病变与常规剂量相比具有更好的疗效,有助于患者生活质量的提高,值得临床推广应用。