小叶锦鸡儿天然居群叶形态性状变异研究

为揭示小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)天然居群叶形态性状的变异规律及其生态适应性特征,该研究以10个小叶锦鸡儿天然居群为对象,通过多重比较、巢式方差分析、相关性分析、聚类分析和主成分分析等方法,对7个叶形态性状进行分析。结果表明：(1)小叶锦鸡儿叶形态性状在居群内和居群间均存在极显著差异(P < 0.01),平均变异系数为10.13%,不同性状的变异幅度为6.23%~12.78%;平均叶形态性状的表型分化系数为43.62%,居群内变异(30.09%)大于居群间变异(24.91%),说明居群内是其叶形态性状变异的主要来源。(2)相关性分析表明,环境因子对小叶锦鸡儿的叶形态性状变异有很大的影响,在地理空间上主要呈现出沿海拔梯度的变异模式;主成分分析的结果显示,小叶宽、叶柄宽和叶柄长对小叶锦鸡儿叶形态变异起主导作用;利用欧式距离对小叶锦鸡儿居群进行UPGMA聚类分析结果显示,基于叶形态性状和环境因子可分别将小叶锦鸡儿10个居群分为3类和2类,Mantel检验结果表明,小叶锦鸡儿的叶形态性状变异不存在地理连续性。研究结果为小叶锦鸡儿的适应性进化和开发利用提供了理论依据。     

长白山白桦山杨次生林细根形态特征和解剖结构对氮沉降的响应

根系作为植物与土壤物质交换和养分循环的桥梁,长期以来一直是生态学研究的热点。于2017年7月植物生长季,对长白山模拟11年氮(N)沉降控制试验样地的白桦(Betula platyphylla)山杨(Populus davidiana)天然次生林进行了根系采样,并利用根序法研究了根系形态特征和解剖结构对不同梯度N添加处理的响应,旨在探求两物种根系之间潜在生态联系。本试验共设置了三个N添加梯度,分别为对照(CK,0 g N m~(-2 )a~(-1))、低N处理(T_L,2.5 g N m~(-2 )a~(-1))和高N处理(T_H,5.0 g N m~(-2 )a~(-1))。研究结果如下:1)T_L显著抑制白桦和山杨前三级细根皮层厚度的生长。白桦通过增加皮层细胞直径(一级根增加了72.77%,二级根增加了53.22%,三级根增加了39.96%)但减少皮层层数来降低皮层厚度,而山杨主要通过皮层细胞直径的减少(一级根下降了40.80%,二级根下降了28.17%)来降低其皮层厚度。2)T_H显著抑制山杨前三级细根生长。主要通过增加皮层厚度(一级根增加了68.78%,二级根增加了50.81%,三级根增加了88.53%)以及降低导管横截面积来抑制吸收养分,从而达到影响生长的目的。3)白桦T_H相比于T_L细根直径呈抑制生长状态。其主要通过抑制中柱直径(一级根下降了17.61%,二级根下降了16.89%,三级根下降了20.62%)的生长来实现。以上结果表明,在同一立地条件下,白桦和山杨的细根对不同浓度N沉降的响应方式不同。     

生境梯度影响下的天然红松种群空间格局与种内关联

为理清生境梯度下天然红松种群空间分布规律,以黑龙江省凉水国家级自然保护区内自坡底至坡顶的四种生境(生境Ⅰ,谷地平坡潮湿生境;生境Ⅱ,坡下缓坡潮湿生境;生境Ⅲ,坡上斜坡半湿润生境;生境Ⅳ,坡顶陡坡半干旱生境)类型中建群种红松种群为研究对象。分析不同林层(主林层、亚林层、演替层、更新层)红松种群的数量特征,并基于O-ring函数,在重复采样条件下评价了红松种群空间分布格局。结果表明:(1)下坡位生境(生境Ⅰ、Ⅱ)红松更新层种群数量显著大于上坡位(生境Ⅲ、Ⅳ)(P0.05),演替层中差异不显著;自坡底至坡顶的生境梯度上,主林层和亚林层中红松株数比例增加,红松种群年龄结构结构由倒J型向J型转变。(2)下坡位原始红松林更新层和演替层中红松种群聚集规模与聚集强度均高于上坡位,坡顶(生境Ⅳ)原始红松林更新层中红松种群聚集规模与聚集强度高于坡上(生境Ⅲ)。(3)四类生境的原始红松林中主林层与更新层中红松种群总体表现为空间独立,在个别尺度上表现出微弱的空间正关联或负关联;在0—5 m尺度上,下坡位红松林原始林内演替层与主林层红松种群表现为空间负关联,而上坡位生境林分对应林层间空间关系则为空间正关联;四类生境中,亚林层与主林层中红松种群在全部研究尺度上均表现为空间独立。可以认为,造成上坡位生境的原始红松林中幼树、幼苗聚集规模与强度弱于下坡位的原因是上坡位更新与演替层中种群数量较少;而随坡位上升,更现层、演替层与主林层中红松种群间的空间关系由空间负关联向空间正关联转变是生物与非生物因子共同作用的结果。研究结果为阔叶红松林的经营管理与生态修复提供了理论依据。     

表观遗传的化学干预对金龟子绿僵菌次生代谢产物影响的研究

[背景] 表观遗传酶类化学抑制剂对真菌的影响研究主要集中在新次生代谢产物挖掘方面,而对大量已知次生代谢物含量的变化却关注较少。金龟子绿僵菌是一种常用杀虫真菌,能代谢出多种已知生物活性物质,其含量可能会影响到该菌与环境间关系及利用潜力。[目的] 评估组蛋白去乙酰化酶和DNA甲基转移酶的化学抑制剂对金龟子绿僵菌代谢物安全性和可利用性的影响。[方法] 在金龟子绿僵菌培养基中添加表观遗传酶类化学抑制剂,培养一定时间后用高分辨液质联用及标准品对照方法分析次生代谢产物变化。根据差异代谢物的生物活性评估化学抑制剂的影响。[结果] 高分辨液质联用分析结果表明当抑制剂浓度达500μmol/L时,金龟子绿僵菌有16种主要次生代谢产物出现明显量的变化,包括destruxin A、A1、A2、B、B1、B2、E、E2、Ed、didesmethyldestruxin C、dihydrodestruxin A、desmethyldestruxin B、12-hydroxyovalicin、subglutinol C、fungerin和ustilagic Acid C。其中,丁酸钠处理可使15种主要代谢物含量升高。苯甲酰胺可使12种主要代谢物含量升高。伏立诺他虽然仅能使10种主要代谢物含量升高,但部分代谢物的升高幅度明显高于前两者。2种DNA甲基转移酶抑制剂可使金龟子绿僵菌代谢物中绿僵菌素类代谢物含量普遍下降。[结论] 组蛋白去乙酰化酶抑制剂可引起金龟子绿僵菌主要代谢物含量普遍升高,而DNA甲基转移酶抑制剂使金龟子绿僵菌的绿僵菌素含量普遍下降。由于变化的代谢物都具有显著的杀虫、免疫抑制或抗菌抗癌等生物活性,因此上述化学抑制剂可增强或降低金龟子绿僵菌对环境中昆虫毒性,同时也增加或降低其代谢物利用潜力。另外,subglutinol C、fungerin和ustilagic Acid C是首次在金龟子绿僵菌中被发现。     

吉林省天然阔叶混交林生态系统多功能性及驱动因素

量化天然林生态系统的多功能性,分析不同功能间的权衡-协同关系及驱动因子,对于天然林保护及修复具有重要的意义。基于吉林省第8次森林资源清查天然阔叶混交林固定样地调查数据、土壤及气候数据,选取土壤保持、涵养水源、碳储量、气候调节、土壤肥力维持、生物多样性、生产力和木材生产8个生态系统功能来表征生态系统多功能性。利用平均值法中的最大值转换法计算多功能性指数。结果表明：（1）8个功能间权衡、协同和中性关系均存在,但以协同关系为主。生物多样性除与气候调节为权衡关系外,与其他功能均为协同关系;碳储量-木材生产协同关系最强（r=0.960,P<0.01）,气候调节-涵养水源间权衡关系最强（r=-0.934,P<0.01）;（2）吉林省天然阔叶混交林的多功能性指数在0.31-0.89之间,且生物多样性和气候调节为主导功能;（3）多功能性与驱动因子的结构方程模型确定系数为R²=0.795,多功能性的驱动因子的总路径系数依次为：林分密度指数（0.752） > 平均年龄（0.375） > 年降雨量（0.365） > 树种丰富度（0.101） > 土壤pH（0.064） > 结构多样性（-0.037） > 年均温（-0.105）,林分密度是最重要的驱动因子。结果对理解天然阔叶混交林的多功能形成及经营调控有一定的意义。     

改变碳输入对沂蒙山区典型次生林土壤微生物碳源代谢功能的影响

凋落物和根系向土壤的碳输入是森林生态系统的关键过程,输入量及组分的变化直接影响森林土壤碳汇功能和生产力。在沂蒙山区栎类天然次生林中,开展添加/去除凋落物及去除根系的定位控制试验。于控制试验开展21个月后,采用Biolog Eco微平板培养法,研究凋落物和根系对土壤微生物碳源代谢功能的影响。结果表明,凋落物倍增处理增加了土壤微生物碳源代谢功能,增加了对糖类和胺类的代谢能力。去除凋落物处理、去除根系处理和无输入处理都降低了土壤微生物碳源代谢功能。去除凋落物处理降低土壤微生物碳源代谢功能的幅度大于去除根系处理,表明当前条件下凋落物对土壤微生物碳源代谢功能的影响大于根系,但如果抛除掉去除根系处理中残留根系的影响,凋落物和根系对土壤微生物碳源代谢功能的相对大小可能会发生变化。土壤有机碳含量、铵态氮含量显著影响微生物碳源代谢多样性（P<0.05）,并与碳源代谢功能正相关。凋落物倍增处理通过增加土壤铵态氮和有机碳含量,增加微生物碳源代谢功能,去除凋落物处理和无输入处理通过降低土壤铵态氮和有机碳含量,降低微生物碳源代谢功能。结果深化了碳输入途径（地上凋落物与地下根系）和数量（凋落物倍增、凋落物去除与对照）对温带栎类天然次生林土壤碳代谢过程的认识。     

胭脂素的生物合成及应用研究进展

由于合成色素对人类健康具有潜在危害,天然色素逐渐受到青睐。胭脂素作为类胡萝卜素物质是世界第二大天然色素,其生物合成途径是国际研究热点,目前尚未被完整解析。文中综述了胭脂素的化学特性与提取方法、合成途径研究及应用现状,比较传统提取方法与新提取技术的特点,阐述胭脂素合成通路相关基因及非生物胁迫对合成通路的影响,介绍胭脂素在食品、医药、化工产业应用现状。由于胭脂素合成通路的研究多停留在转录组水平,大多数基因功能未进行验证,文中提出综合应用基因组学、生物信息学、植物化学等学科技术进行深入研究以解析完整的胭脂素合成途径,为胭脂素合成生物学研究及新药研发奠定基础,促进胭脂素的资源开发及可持续发展。     

途径特异性调控因子介导的链霉菌来源天然产物的产量提升

链霉菌是活性天然产物的重要来源。基因组学研究揭示了链霉菌有巨大的生物合成潜力,平均每株菌拥有20–40个生物合成基因簇。在常规的实验室条件下,大多数链霉菌来源的天然产物产量较低,影响了对其进一步研究和产业化开发。由于链霉菌中天然产物的生物合成受到严格的调控,对于这些调控因子和调控网络的深入研究将有力地促进链霉菌来源的天然产物的发现和开发利用。文中主要综述了近5年来链霉菌来源天然产物生物合成中途径特异性调控因子的研究进展,重点介绍其在提高相应天然产物产量中的应用。     

引入非天然氨基酸胶原蛋白表达及交联成键的优化

微生物重组表达胶原蛋白来源清洁,同时具有序列设计灵活和高产量高纯度等优点,作为生物材料在组织工程等领域具有广泛的应用前景。然而如何促进重组胶原分子交联,使其形成更加稳定的空间结构是设计重组胶原纳米材料需要克服的难点。文中通过双质粒系统将非天然氨基酸O-(2-溴乙基)-酪氨酸引入细菌胶原蛋白序列中,并对其发酵条件进行优化,结果表明在25 ℃下,以终浓度为0.5 mmol/L的IPTG和0.06%的阿拉伯糖诱导24 h可以获得高纯度含非天然氨基酸的胶原蛋白。将含非天然氨基酸的胶原蛋白与含半胱氨酸的胶原蛋白在pH为9.0的NH4HCO3缓冲液中进行交联,形成了最大分子粒径可达1 μm的聚集体,为重组胶原蛋白生物材料的设计提供了新思路。     

Nrf2及天然产物导向的Nrf2激活剂研究进展

氧化应激能够破坏细胞内氧化还原平衡,造成系统和组织损伤,最终引起一系列疾病的产生。转录因子E2相关因子2(Nrf2),受Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白1(Keap1)蛋白的调控,是细胞氧化应激反应中的关键因子,在氧化应激条件下,Nrf2从Keap1中分离,然后进入细胞核与抗氧化反应元件(ARE)结合,增加了Ⅱ相解毒酶的表达,保护细胞免受氧化损伤。天然产物对于药物发现具有重要意义,研究显示,Nrf2激活剂绝大多数也是天然产物或天然产物的衍生物。本文介绍Nrf2-Keap1信号通路的作用机制以及常见的天然产物导向的Nrf2激活剂。