三江源区生态系统和土壤保持服务对未来气候变化的响应特征

气候变化条件下的生态系统响应特征对生态系统服务的提升和生态环境保护具有重要意义。现有气候变化评估多以全球或区域大尺度研究为主,不适合局地小尺度。以2015年为基准,根据局地特征改进了综合顺序分类系统（CSCS）,模拟了未来不同温室气体排放模式下三江源地区自然植被分布,同时分析了植被覆盖度及土壤保持功能的时空变化。研究结果表明：①在2080年的不同排放情境下,三江源地区的降水和气温增长主要发生在生长季（5—9月）和半湿润地区,其中,高排放情境的增幅最大（42.21 mm和4.93℃）;②三江源地区潜在自然植被主要由草地转化为森林,植被覆盖度和土壤保持服务在不同排放情境下均呈现由西北向东南增加的趋势,与水热规律一致,其中高排放情境的增幅最大,低排放最小;③ 利用三江源地区原生裸地演替特点和多年NPP改进的CSCS模型,模拟精度提高了24%。研究成果为局地小尺度生态系统气候响应特征提供了必要的手段和规律认识。     

毛竹和雷竹地下系统结构及生物力学性质

利用植物稳定山体边坡是一种环保、经济、可持续的生物工程措施,符合生态文明建设新理念。以亚热带典型散生竹种毛竹和雷竹地下系统结构为研究对象,描述毛竹和雷竹根系在土壤中的空间分布状况,探究影响毛竹和雷竹地下系统生物力学性质的因素。结果表明:随着土层的深入,3个径级的毛竹和雷竹根系长度和体积所占比重均表现出逐渐减少的趋势,0—40 cm土层中集中了80%以上的根系。毛竹和雷竹径级D≤1 mm根系占全部根系长度的比重均为最大,大小依次为雷竹鞭根(83.62%)雷竹竹根(80.46%)毛竹鞭根(75.70%)毛竹竹根(70.45%),毛竹径级D≥2mm根系体积所占比重最大,分别为竹根78.73%和鞭根70.23%,雷竹径级D≥2mm(43.60%)和D=1—2mm(39.76%)竹根体积比例相当,径级D=1—2mm鞭根体积为最大(50.78%);毛竹和雷竹不同生长阶段竹鞭抗拉强度和弹性模量之间均存在显著差异,中龄竹鞭抗拉强度显著高于幼龄和老龄,而中龄竹鞭的弹性模量显著低于幼龄和老龄,说明生长阶段是影响竹鞭抗拉强度和弹性模量的因素;饱和含水率条件下,毛竹和雷竹根系抗拉强度与直径呈负幂函数关系,12%含水率条件下,毛竹鞭根和雷竹竹根抗拉强度和直径仍然呈负幂函数关系,毛竹竹根和雷竹鞭根抗拉强度和直径关系不显著。毛竹和雷竹地下系统抗剪切强度与干物质量均呈幂函数关系,毛竹抗剪切强度增加趋势高于雷竹。     

糖尿病患者肠道菌群特征及其相关性的系统评价

目的对糖尿病患者肠道菌群特征及其相关性进行系统评价。方法检索知网、维普、万方、PubMed、Cochrane library、Embase等数据库关于糖尿病患者肠道菌群特征及其相关性的文献,同时追踪纳入文献的参考文献,时限为2009年3月至2019年3月,采用统一提取表,由两名研究者独立按照规定的纳入排除标准进行文献提取和方法学质量评估。最后采用RevMan 5.3软件进行Meta合并,Stata 12.0软件进行亚组分析与发表性偏倚识别。结果共纳入25篇研究,合计2 209例患者。Meta分析显示:(1)糖尿病患者菌群总量(SMD=-0.30,P=0.53)、乳杆菌数量(SMD=-0.79,P=0.20)下降,拟杆菌数量(SMD=1.43,P=0.12)、梭菌数量(SMD=0.28,P=0.40)增加,差异均无统计学意义,双歧杆菌数量(SMD=-1.82,P=0.02)下降,差异有统计学意义。(2)糖尿病患者菌群Shannon指数I~2=91%,r=-0.21[-0.32,0.09],P0.05;Chao1指数I~2=0%,r=-28.17[-40.85,-15.48],P0.05;均下降。(3)拟杆菌、双歧杆菌、梭菌与空腹血糖的相关性分别为:I~2=0%,r=-0.15[-0.27,-0.03];I~2=0%,r=-1.16[-1.42,0.91];I~2=0%,r=-0.28[-0.42,-0.14],均P0.05。而乳杆菌的相关性差异无统计学意义:I~2=47%,r=-0.00[-0.30,0.29],P=0.98。(4)乳杆菌和拟杆菌与炎症因子(TNF-α、IL-6)呈负相关,乳杆菌(r=-0.43;r=-0.60),P0.05;拟杆菌(r=-0.58;r=-0.58),P0.05,差异有统计学意义。结论糖尿病患者肠道菌群总量无明显变化,但有益菌含量和多样性下降,拟杆菌、双歧杆菌和梭菌含量与血糖水平呈负相关,而乳杆菌无相关,其结果还需要大样本、高质量的研究加以论证。     

柯萨奇病毒A5病毒样颗粒的制备、纯化和鉴定

目的构建柯萨奇病毒A5(coxsackievirus A5, CV-A5)病毒样颗粒(virus-like particles, VLPs),并对其进行纯化和鉴定。方法①将CV-A5 P1和3CD基因序列根据昆虫细胞密码子偏好性,对CV-A5-3487R4/CHN XY/2017株基因进行优化并合成,然后分别克隆至供体质粒pFastBacDual的多角体蛋白启动子(polyhedrin promotor, pPh)和pPl0启动子后,构建pFastBacDual-Pl/3CD重组质粒;②重组质粒转化到大肠杆菌(Escherichia coli,)DH10 Bac~(TM)中,转座形成重组杆状病毒质粒(baculovirus plasmid, bacmid);③再将重组bacmid转染Sf9细胞,获得重组杆状病毒并表达CV-A5结构蛋白、组装VLPs。应用限制性酶切、PCR扩增、免疫荧光(immuno-fluorescence assay, IFA)技术对CV-A5 VLPs的蛋白进行鉴定;④再利用蔗糖垫底离心和氯化铯(CsCl)密度梯度离心的方法纯化CV-A5 VLPs,并用SDS-PAGE、Western Blot和透射电镜法进一步检测CV-A5 VLPs的浓度和纯度及颗粒形态。结果 pFastBacDual-P1/3CD重组质粒经限制性双酶切、重组Bacmid PCR鉴定、rCV-A5 VLs PCR鉴定结果显示,均在预期目标处有清晰条带。利用IFA检测重组病毒rBacCV-A5-P1/3CD蛋白,结果可见明显荧光。rCV-A5 VLPs经SDS-PAGE检测到VP0为39 000、VP1为34 000和VP3为27 000;Western Blot检测也可见相应特异性条带。利用透射电镜观察纯化rCV-A5 VLPs,可见直径为23～33 nm的颗粒,形态和大小均与CV-A5一致。结论成功构建了rBacCVA5-P1/3CD重组病毒,并在sf9细胞内成功表达了CV-A5 VLPs,为今后CV-A5 VLPs疫苗的研发奠定了基础。     

恶性疟原虫重组pfs230蛋白在不同表达系统中表达的研究进展

恶性疟原虫pfs230蛋白是恶性疟疾传播阻断疫苗主要的抗原之一,可影响雌雄配子的受精过程,这种疫苗对阻断恶性疟疾的传播至关重要。鉴于pfs230蛋白分子较大,以及独特的富含半胱氨酸的结构特征,体内表达有活性的全长重组pfs230蛋白存在困难。现就pfs230蛋白的生物学特征和恶性疟疾传播阻断型疫苗的活性评价方法,用大肠埃希菌、小麦胚芽无细胞系统、毕赤酵母和昆虫细胞中表达pfs230蛋白的进展,以及在不同表达系统中优化恶性疟疾pfs230蛋白表达的策略作一概述。     

Rcs双组分调节系统对细菌环境应答的分子调控研究进展

荚膜异多糖酸合成调节(Regulator of Capsule Synthesis,Rcs)系统是存在于许多肠杆菌科细菌中非典型的双组分调节系统,由3种核心蛋白(跨膜感应激酶RcsC、跨膜蛋白RcsD和响应调节剂RcsB)及多种辅助蛋白共同构成。Rcs系统能整合环境信号、调节基因表达并改变细菌的生理行为。近年来,对细菌Rcs系统环境应答机制的探索成为一个新的研究热点。本文重点综述Rcs系统上游信号的感知与传导、Rcs系统调节的下游靶基因及其生命现象,以期能增进对细菌Rcs系统的认识,同时为细菌的安全控制、感染预防和治疗新方案的开发提供参考。     

假结核耶尔森氏菌中Phd-Doc毒素-抗毒素系统的功能鉴定

【背景】毒素-抗毒素系统在微生物体内广泛存在,在微生物对抗外界不良环境方面发挥重要作用。【目的】以模式细菌假结核耶尔森氏菌(Yersinia pseudotuberculosis,Yptb)为材料,探究其编码的Phd-Doc毒素-抗毒素系统的作用机制和生物学功能。【方法】通过生物信息学方法预测Yptb中编码的Phd-Doc毒素-抗毒素系统,通过毒性分析、基因表达分析及蛋白相互作用对其进行鉴定;通过抗生素胁迫、氧胁迫、生物被膜形成等实验研究Phd-Doc在体内发挥的生物学功能。【结果】生物信息学分析鉴定出一对Phd-Doc毒素-抗毒素系统,发现二者共转录且相互作用;毒素蛋白Doc能够引起大肠杆菌形态发生变化并抑制其生长,抗毒素蛋白Phd能中和Doc的毒性;Phd-Doc毒素-抗毒素系统具有自调控抑制效应;phd-doc的缺失对Yptb自身的生长无影响,而且毒素蛋白Doc在野生型Yptb内过表达并未显示毒性;phd-doc在转录水平上响应了抗生素胁迫和氧胁迫,其中,对氯霉素胁迫最为敏感,但并不影响Yptb的生长;同时,Phd-Doc能够影响Yptb的生物被膜形成能力。【结论】Yptb中Phd-Doc毒素-抗毒素系统的功能鉴定对于更好地了解在多变的外部环境下微生物的定殖和响应机制具有重要意义。     

解纤维梭菌脱水四环素诱导的ClosTron基因打靶系统构建

【背景】解纤维梭菌是发酵木质纤维素生产乙醇的中温模式菌株,构建可控诱导的基因打靶技术是研究解纤维梭菌遗传调控的重要手段。【目的】在解纤维梭菌中构建脱水四环素诱导的ClosTron基因打靶系统。【方法】首先,分析解纤维梭菌对脱水四环素的敏感性,筛选合适的诱导剂浓度,并以β-葡萄糖苷酶为报告基因,检测其在解纤维梭菌中的诱导效果。然后,将脱水四环素诱导型操纵子与II型内含子元件组合,构建脱水四环素诱导的ClosTron质粒。最后,以解纤维梭菌mspI、ldh和ack为例,检测其在解纤维梭菌中的打靶效率。【结果】脱水四环素诱导系统在解纤维梭菌中能够诱导ClosTron元件表达,在mspI、ldh和ack这3个基因位点的打靶效率分别为29.48%±15.51%、23.61%±7.08%和28.09%±6.97%。【结论】在解纤维梭菌中成功构建脱水四环素诱导的ClosTron基因打靶系统,为梭菌基因工程改造奠定了基础。     

脊椎动物从水生到陆生演化过程中的遗传创新

泥盆纪时期(4亿年前)脊椎动物登陆事件是脊椎动物演化史上的一次巨大飞跃,需要脊椎动物在呼吸系统、运动系统和神经系统等诸多方面进行系统革新[1,2],从而适应从水生到陆生环境的改变。长期的古生物学和系统分类学研究显示,现存四足动物最近的鱼类近亲是肺鱼,而肉鳍鱼亚纲(包含空棘鱼、肺鱼和四足动物)与辐鳍鱼亚纲(常见的各种鱼)被统称为硬骨鱼纲。长期以来,肺鱼和早期辐鳍鱼类这些“活化石”鱼类基因组一直缺乏系统研究,特别是肺鱼拥有已知脊椎动物中最大的基因组(40 Gb以上),分析难度极大,因而硬骨鱼祖先到肉鳍鱼祖先再到陆生脊椎动物演化历程中的遗传创新机制这一重大科学问题始终没有得到很好解答。     

高阶相互作用对宿主-寄生群落动态的影响

物种间相互作用是影响生物群落稳定性和多样性的重要因素。基于Lotka-Volterra竞争模型,通过构建多宿主种群的种内和种间高阶相互作用模型,研究宿主种群的间接竞争效应对寄生群落动态的影响机制。为有效地揭示高阶作用对种群动态的影响,通过对比宿主-寄生群落的现象模型以及机制模型,利用机制模型产生的合理数据集对现象模型中高阶项的参数进行拟合,进而探讨了高阶相互作用在群落动态中的作用。结果显示,完整的高阶相互作用模型在描述多宿主-寄生系统的群落动态中表现最优,而直接相互作用模型对群落动态的描述相对较差,即同时考虑种间和种内的高阶相互作用模型更加符合机制模型所描述的群落动态。此外,种内高阶作用和种间高阶作用产生不对称效应,宿主间的种间高阶作用对群落产生的影响较种内高阶作用更为显著。该研究结果在一定意义上丰富了宿主-寄生生物群落的稳定性研究,为理解物种间相互作用的多样性研究提供了依据。