福建省灰水足迹时空变化及驱动因素

灰水足迹是稀释水污染物至达标需要的淡水体积,是评价水污染程度与水环境质量的重要方法,对灰水足迹进行核算与分析,可以促进福建省提高水环境质量,构建可持续的水生态环境。借鉴Hoekstra等提出的灰水足迹核算方法,对福建省及各地市2001-2017年的灰水足迹进行核算,对其时空变化特征进行评价并使用对数平均迪式指数分解法（Logarithmic Mean Divisia Index Method,LMDI）模型对灰水足迹变动的驱动因素进行分解。结果表明：a）总氮是决定灰水足迹总量的主要污染物,非点源污染是灰水足迹的最主要来源但占比由68.25%降至63.35%;b）福建省灰水足迹总量降低了9.58%,且各项指标都呈下降趋势,在空间上,灰水足迹总量及剩余灰水足迹东南多西北少,人均灰水足迹及灰水足迹强度东少西多;c）福建省灰水足迹变动的驱动因素中,经济因素是最大正向驱动因素,产生2932.96亿m³的贡献量,技术因素是最大负向驱动因素,产生-2630.31亿m³的贡献量。最后,针对福建省水污染问题提出建议：a）开展非点源污染防治专项;b）加快速度提高城镇生活污水处理水平;c）优化产业结构,提高灰水足迹效率;d）切实落实生态补偿制度,调动各市水环境保护积极性;e）加强环境监管力度,加大技术投入。     

外来红树植物拉关木对乡土种桐花树和正红树的化感作用研究

为了探究外来红树植物拉关木对乡土红树植物的化感作用,该研究观察了不同浓度(0.1、0.3、0.5g·mL~(-1))的拉关木根、叶水浸提液对乡土红树植物桐花树和正红树的胚轴(种子)萌发、幼苗生长及叶片抗氧化酶活性的影响。结果表明:(1)拉关木水浸提液对桐花树种子的成苗率、萌发指数和根长均存在抑制作用,其中对根长的抑制作用随水浸提液浓度的提高而增强。(2)根水浸提液对桐花树幼苗的根长、苗高、生物量等生长指标的影响总体上均表现为低浓度促进,高浓度抑制。(3)拉关木水浸提液对正红树胚轴的萌发率、萌发指数、生长指标均表现为促进作用,且根水浸提液0.1、0.3 g·mL~(-1)处理组的芽长以及根、叶水浸提液0.1、0.3 g·mL~(-1)处理组的生物量显著大于对照组;拉关木水浸提液对正红树幼苗的生物量也表现为促进作用。(4)抗性生理方面,随着拉关木水浸提液浓度的升高,桐花树和正红树幼苗SOD活性降低,正红树幼苗POD活性在根水浸提液0.3 g·mL~(-1)和叶水浸提液0.1 g·mL~(-1)处理组显著高于对照组。以上结果表明,不同乡土植物对拉关木化感作用的敏感性不同,拉关木水浸提液抑制了桐花树的生长,而对正红树的生长则表现出一定程度的促进作用。     

栓皮栎根系解剖结构、水力特性及碳、氮含量研究

为阐明栓皮栎根系随径级的变化规律,探究其细根的合理划分标准。以1年生栓皮栎幼苗为研究对象,将其根系分为1、1～2、2～3、3～4 mm四个径级,分别制作石蜡切片观察解剖结构,比较木质部水力特性,测定碳氮含量及其比值,并采用主成分法对根系进行分类。结果表明:(1)随着径级增加,栓皮栎根系周皮、韧皮部和形成层组织厚度增加而占径比降低,木质部直径及其占径比均增加。(2)直径2 mm以上的栓皮栎根系木质部平均最大和最小导管直径、根比导水率和栓塞脆弱性指数增加显著; 而导管密度显著下降,导管面积与木质部面积之比变化不显著。(3)直径2 mm以上栓皮栎根系碳含量表现出显著增加,随着径级增加,根系氮含量下降、碳氮比升高。(4)主成分分析表明,13项根系结构和元素含量指标降维后,前2个主分量方差贡献率达62%,PCA双序轴显示栓皮栎根系可划分为2 mm以下的吸收根群和2 mm以上的运输根群。综上认为,以2 mm作为栓皮栎细根划分的标准兼顾了形态和功能的特点,更具有准确性。     

谷子秸秆不同部位水浸液对3种杂草的化感作用

通过测定种子萌芽期生物学指标和盆栽苗期生理指标,研究谷子不同部位(叶片、茎秆)不同浓度(原液、10倍稀释液、50倍稀释液、100倍稀释液)浸提液对反枝苋、藜、狗尾草3种谷田恶性杂草的化感作用。结果表明: 谷子叶片、茎秆水浸提液对3种杂草均存在显著化感作用,且不同浓度浸提液化感作用存在差异,总体表现为原液有抑制作用,稀释液(10、50、100倍)有促进作用。叶片、茎秆浸提液原液处理下,反枝苋、藜、狗尾草的发芽率分别下降了63.9%、37.3%和41.7%,根长仅为对照的27.8%、37.8%和18.4%,芽长仅为对照的34.5%、27.7%和17.6%,净光合速率为对照的66.6%、89.9%和88.2%,蒸腾速率为对照的69.0%、87.5%和56.1%,原液对3种杂草的综合化感效应指数为-0.699、-0.716和-0.795,表现出较强的化感抑制作用。稀释液处理下化感促进作用随稀释倍数增加呈先上升后下降趋势,其中50倍稀释液促进作用最强,3种杂草的发芽率、根长和芽长均与对照达到差异显著水平,综合化感效应指数分别为0.261、0.217和0.165。谷田伴生杂草大量生长与谷子秸秆中化感物质淋溶有关。     

水相中氢气浓度检测方法的建立

近年来,研究表明氢分子具有广泛的生物学效应,饮用富氢水（hydrogen-rich water,HRW）是其主要的摄取方法,但目前对于水相中氢气浓度检测方法的研究甚少。为了建立适用于测定水相中氢气浓度的检测方法,利用纯水氢气发生器制备饱和富氢水。然后,利用氢气微电极直接测定水相中的氢气浓度,结果表明,在不同氢气浓度范围内（0～1.620 0 mg·L-1和0～0.202 5 mg·L-1）,氢气浓度与微电极信号值均呈现良好的线性关系,方法检出限（method detection limit,MDL）为4.3×10-3 mg·L-1。同时,采用顶空方式将水相中的氢气转移到气相中,通过气相色谱法测定氢气的浓度,结果表明,在不同氢气浓度范围内（0～1.620 0 mg·L-1和0～0.202 5 mg·L-1）,氢气浓度与气相色谱峰面积均具有良好的线性关系,MDL为8.7×10-4 mg·L-1。研究结果表明,氢微电极法和气相色谱法均可用于水相中氢气浓度的精确定量,即成功建立了采用氢气微电极及顶空气相色谱测定水相中氢气含量的检测方法。     

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。     

双叉犀金龟表皮蛋白TdCPR12611与TdCPR7854的表达纯化及特性分析

【目的】探析双叉犀金龟Trypoxylus dichotomus表皮蛋白的序列特征及生化性质。【方法】利用RT-PCR克隆双叉犀金龟表皮蛋白基因,利用生物信息学方法分析表皮蛋白的结构特征及系统发育;采用大肠杆菌Escherichia coli表达系统对双叉犀金龟表皮蛋白进行重组表达,并通过金属离子鳌合层析的方法对重组蛋白进行纯化;采用体外结合实验检测双叉犀金龟表皮蛋白与α-几丁质(α-chitin)、β-几丁质(β-chitin)、壳聚糖(chitosan)和胶体几丁质(colloidal chitin)的结合能力;观察确定蛋白液液相分离(liquid-liquid phase separation, LLPS)性质。【结果】克隆获得双叉犀金龟表皮蛋白基因TdCPR12611(GenBank登录号： MT813021)和TdCPR7854(GenBank登录号： MT813022)。系统进化分析结果表明,TdCPR12611与食粪金龟Onthophagus taurus OtCP-1的亲缘关系最近;TdCPR7854与食粪金龟的OtCP-acp20-1, OtCP-acp20-2和OtCP-acp20-3的亲缘关系最为接近,它们均属于CPR_RR-2家族。原核表达和纯化获得重组表皮蛋白TdCPR12611和TdCPR7854。两重组表皮蛋白与4种类型的几丁质具有不同结合能力,其中有41.4%的TdCPR12611与壳聚糖结合,而有62.3%的TdCPR7854与β-几丁质结合。TdCPR12611具有内部较为无序的结构,并能够在室温条件下自发团聚形成液液相分离现象,而TdCPR7854不能。【结论】本研究测定分析了双叉犀金龟CPR_RR-2家族表皮蛋白TdCPR12611与TdCPR7854的序列特征和与几丁质的结合特性。研究结果有利于加深人们对于昆虫表皮装配机制的了解,为蛋白仿生材料开发提供思路。     

不同水位下拟建鄱阳湖水利枢纽对食块茎鸟类栖息地适宜性的影响研究

鄱阳湖为亚洲最大的候鸟栖息地,近十余年发生了枯水期提前且延长及湖区生态环境日益恶化的问题,对于此问题江西政府提出了一种科学的工程措施--鄱阳湖水利枢纽（简称枢纽）。然而,枢纽对越冬候鸟栖息地的影响尚无定量研究。以鄱阳湖食块茎鸟类--白鹤（Grus leucogeranus）、白枕鹤（Grus vipio）和小天鹅（Cygnus columbianus）的栖息地为研究对象,利用3S技术结合生态学知识,在ArcGIS平台上搭建了食块茎鸟类栖息地适宜性评价模型,使用二维水动力模型联合适宜性评价模型,生成鄱阳湖在兴建枢纽前、后的食块茎鸟类栖息地适宜性分布图。选取工程调度时期水位相对稳定时段,以鄱阳湖无枢纽状态下星子水位为基础,探究鄱阳湖在不同水位时,有拟建枢纽和无拟建枢纽状态下食块茎鸟类的栖息地适宜性的变化,定量分析拟建枢纽对候鸟栖息地适宜性造成的影响。研究发现：枢纽的调度规则具有一定的科学性,水位调度方案对湖泊食块茎鸟类越冬初期栖息产生的影响较小,但会牺牲一部分越冬后期适合食块茎鸟类栖息的区域。拟建枢纽选址处至都昌站的食块茎鸟类栖息地适宜性受枢纽的负面影响最为显著,各级自然保护区之中,北部省级候鸟自然保护区受其负面影响最大,此保护区将减少18.01-39.80 km²适合食块茎鸟类栖息的面积。但是枢纽的运行能增加湖泊土壤水含量,使食块茎鸟类更易于觅食,且能增加喜食块茎鸟类的食物丰富度。本研究可为为今后鄱阳湖湖区水环境规划和水生态管理维护提供一定的科学参考。     

超分子多肽自组装在生物医学中的应用

近年来,自组装多肽纳米技术因其可形成规则有序的结构、具有多样的功能而备受关注。研究发现自组装多肽能在特定的条件下形成具有确定结构的聚集体,这种聚集体具备生物相容性好、稳定性高等优点,表现出不同于单体多肽分子的特性和优势,因此其在药物传递、组织工程、抗菌等领域具有良好的应用前景。文中介绍了自组装多肽形成的分子机理、类型、影响因素,综述了自组装多肽形成的纤维肽基水凝胶与自组装抗菌肽的最新进展,并提出目前多肽自组装技术所存在的问题及展望。     

DNA水凝胶的制备及应用

脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid,DNA)不仅可作为生物遗传的物质基础,又以其可编程性、功能多样性、生物相容性和生物可降解性等优点,在生物材料的构建方面表现出巨大的潜力。DNA水凝胶是一种主要由DNA参与形成的三维网状聚合物材料,同时因其保留的DNA生物性能与自身骨架的机械性能的完美融合使得它成为近年来最受关注的新兴功能高分子材料之一。目前,基于各种功能核酸序列或通过结合不同的功能材料制备的单组分或多组分DNA水凝胶,已广泛用于生物医学、分子检测及环境保护的研究或应用领域中。文中主要总结了近十几年来DNA水凝胶制备方法上的研究进展,探讨了DNA水凝胶的分类策略,并进一步综述了DNA水凝胶在药物运输、生物传感、细胞培养等方面的应用研究。最后对DNA水凝胶未来的发展方向以及可能面临的挑战进行了展望。