真菌芳香聚酮化合物的合成生物学研究进展*

真菌芳香聚酮化合物是由真菌非还原聚酮合酶(NR-PKSs)催化形成的具有广泛生物活性的一类天然产物。大部分内源真菌菌株存在难培养、致病性或产率低等问题,从根本上限制了真菌芳香聚酮化合物的开发和应用。随着合成生物学和代谢工程的发展,很多具有生物活性的聚酮产物实现了在工业微生物(如酿酒酵母、构巢曲霉等)中的异源生产,相关研究逐渐成为热点。从合成途径解析与挖掘、底盘细胞的构建与改造等方面综述了近年来真菌芳香聚酮化合物的合成生物学研究进展,为未来真菌芳香聚酮化合物人工代谢途径的高效构建和实现工业化生产奠定基础。     

新型冠状病毒肺炎疫情中医护人员个人防护装备的选择与使用

个人防护设备(personal protective equipment,PPE)是控制院内感染的必要装备,可有效降低医护人员职业暴露的风险。 目前,新型冠状病毒肺炎(coronavirus disease 2019,COVID-19)疫情引起国际高度关注,国内已确诊7万多例患者,死亡人数超过 2 700 人。此外,医护人员的感染超过 3 000 多例,这给医护人员(尤其是为COVID-19患者提供近距离诊疗和护理的医务人员),带来了新的风险和挑战。 本文从PPE的应用标准,正确穿、脱方法及预防防护后暴露的注意事项进行汇总和讨论。     

西沙永兴岛抗风桐与海岸桐群落凋落叶分解及中型土壤动物的贡献

我国南海诸岛主要是珊瑚岛。植物凋落物分解是生态系统元素循环的关键环节,但目前关于南海珊瑚岛生态系统凋落物分解的研究还是空白。以我国西沙群岛的优势树种抗风桐（Pisonia grandis）和海岸桐（Guettarda speciosa）为研究对象,采用凋落物袋法,分别于分解期间的第3、6、9、13和15个月取样,探究中型土壤动物对两种植物群落中凋落物分解过程中质量损失和养分释放的影响。结果表明：与没有中型土壤动物存在的情况（0.1 mm凋落物袋）相比,分解开始后的6个月内,中型土壤动物存在（2 mm凋落物袋）使抗风桐和海岸桐凋落叶分解速率分别提高了12.3%和4.8%（P<0.05）;分解6-15个月期间,中型土壤动物存在使抗风桐和海岸桐凋落叶分解速率分别提高了33.0%和12.3%（P<0.05）。中型土壤动物排除显著影响了不同分解阶段凋落叶总碳（Total carbon,TC）、总氮（Total nitrogen,TN）、纤维素、木质素和半纤维素的残留率变化。中型土壤动物群落组成受土壤温度显著影响（P<0.05）,它们对凋落叶分解的贡献可能主要受优势类群如真螨目和寄螨目的影响。相较海岸桐,抗风桐凋落叶的分解周期更短,中型土壤动物对其的贡献更大;选用抗风桐作为南海珊瑚岛退化植被恢复或新建的先锋种对促进生态系统元素循环更有利。     

基于残差注意力网络模型的浮游植物识别

浮游植物作为水生态系统中最重要的生物组成部分之一,对水环境敏感,在水环境监测中得到了广泛的关注。然而水生环境复杂多样,准确高效地识别浮游植物是监测工作中的一大挑战。当前浮游植物识别方法可分为经典形态学分类、分子标记和人工智能图像识别三类。前两种方法已被广泛采用,但费时费力,不利于监测机构的大规模应用和推广。同样,利用图像进行自动化分类难以在高准确率与高效率上达到平衡。深度学习技术的发展为此提供了新思路。本文提出一种新的深度卷积神经网络RAN-11。该网络以残差注意力网络Attention-56和Attention-92为基础,凭借通道对齐融合主干上的底层特征与顶层特征,通过调整注意力模块和残差快个数以精简结构,并引入了Leaky ReLU激活函数代替ReLU。以太湖11个优势属共计1036张图像为数据来源进行对比验证。除星杆藻外,RAN-11对单一优势属的的查准率都在90%以上,并且有5个优势属达到100%的查准率。RAN-11的识别准确率为95.67%,推理速率为41.5帧/s,不仅比Attention-92（95.19%的准确率,23.6帧/s）更准确,而且比Attention-56（94.71%的准确率,41.2帧/s）更快,真正兼顾了准确率与效率。研究结果表明：（1）RAN-11在查准率、准确率和推理速率上优于原始残差注意力网络,更优于以词包模型为代表的传统图像识别方法;（2）融合多尺度特征、精简网络结构和优化激活函数是提高卷积神经网络性能的有力手段。建立在经典分类基础之上,本文提出新的残差注意力网络来提升浮游植物鉴定技术,并构建出浮游植物自动化识别系统,识别准确率高、易于推广,对于实现水体中浮游植物的自动化监测具有重要意义。     

小檗碱通过JNK通路调控柯萨奇病毒B3感染心肌细胞凋亡的作用

小檗碱是具有细胞保护作用的生物碱,能够在柯萨奇病毒B3(CVB3)感染引起的病毒性心肌炎小鼠中发挥心肌保护作用,但具体的机制未阐明。在内皮细胞中,小檗碱通过c-Jun氨基末端激酶(JNK)通路抑制细胞凋亡,因此本研究将分析小檗碱通过JNK通路调控CVB3感染心肌细胞凋亡的作用。H9c2心肌细胞分为对照组(不含药物的DMEM处理)、模型组(含CVB3的DMEM处理)、小檗碱组(含CVB3及小檗碱的DMEM处理)、小檗碱+JNK质粒组(含CVB3、小檗碱、JNK质粒的DMEM处理),检测细胞凋亡率、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素-6(IL-6)、活性氧(ROS)、丙二醛(MDA)的含量、p-JNK、cleaved caspase-3、bax、bcl-2的表达量。结果显示,模型组的细胞凋亡率、TNF-α、IL-6、ROS、MDA的含量、p-JNK、cleaved caspase-3、bax的表达量高于对照组,bcl-2的表达量低于对照组(P<0.05);小檗碱组的细胞凋亡率、TNF-α、IL-6、ROS、MDA的含量、p-JNK、cleaved caspase-3、bax的表达量低于模型组,bcl-2的表达量高于模型组(P<0.05);小檗碱+JNK质粒组的细胞凋亡率、TNF-α、IL-6、ROS、MDA的含量、p-JNK、cleaved caspase-3、bax的表达量高于小檗碱组,bcl-2的表达量低于小檗碱组(P<0.05)。以上结果表明小檗碱对CVB3感染心肌细胞的凋亡具有抑制作用,抑制JNK通路是介导这一作用可能的分子机制。     

枯草芽孢杆菌氧化还原感应全局调控因子Rex对乙偶姻合成的影响

【背景】枯草芽孢杆菌体内含有一种可响应胞内氧化还原水平的因子,称之为氧化还原感应全局调控因子Rex (由基因ydiH编码)。Rex可通过感知辅酶NADH/NAD+水平的变化来调节胞内氧化还原平衡。【目的】研究Rex对枯草芽孢杆菌乙偶姻合成和辅因子代谢的相关性。【方法】利用比较转录组挖掘乙偶姻和2,3-丁二醇可逆转化过程中显著差异的基因,并通过Cre/lox基因敲除技术敲除ydiH、acuA (乙酰AcsA)和acoC (二氢脂酰胺乙酰转移酶)。随后,利用实时荧光定量PCR (RT-qPCR)技术分析敲除菌株中乙偶姻相关基因的转录水平。【结果】通过发酵实验发现,敲除ydiH会在一定程度上抑制菌体的生长速率,但发酵前期乙偶姻单位细胞产量和底物转化率都得到了显著提高;敲除acuA和acoC后,对乙偶姻合成、菌体生长和糖耗速率均影响不大;敲除ydiH后,与乙偶姻合成相关基因alsR (alsSD的正转录调控因子)、alsS (α-乙酰乳酸合成酶)、alsD (α-乙酰乳酸脱羧酶)和bdhA (2,3-丁二醇脱氢酶)的转录水平显著上调。【结论】枯草芽孢杆菌氧化还原感应全局调控因子Rex通过抑制与乙偶姻相关基因的转录水平影响乙偶姻合成。本研究首次报道了枯草芽孢杆菌中Rex和乙偶姻合成的相关性,为探索Rex如何通过调控相关基因的转录来影响胞内氧化还原稳态奠定了基础,也为提高枯草芽孢杆菌工业化生产强度和底物转化率提供了借鉴。     

张家界武陵源风景区自然景观价值评估

自然景观提供给人们观赏、娱乐和休闲的效用和价值,长期以来,人们对自然景观的价值忽略并低估,导致在开发利用自然资源过程中出现资源浪费和生态破坏的问题.如果赋予自然景观合适的经济价值,能为其开发利用提供决策支持.为评价张家界武陵源风景区的景观价值,构建了相应的指标体系.自然景观价值乃使用价值与非使用价值之和,并对这两种价值分别运用旅行费用法和条件价值法进行评估.结果表明:2011年武陵源风景区的自然景观价值为89.01亿元,其中使用价值为79.30亿元,非使用价值为9.71亿元.分析表明,武陵源风景区的自然景观价值要远高于以往的研究及近年的旅游收入,建议景区当局全面认识其景观价值,在旅游人次不断攀升的形势下,全力保护该地生态环境,探究武陵源风景区的可持续发展道路.     

桤木属7种植物的核型分析

利用改良去壁低渗法对分布于欧美地区的桦木科(Betulaceae)桤木属(Alnus Mill.)7种植物进行染色体数目与核型分析。结果显示:所有材料染色体形态比较一致,多为由中部(m)及近中部(sm)着丝点染色体组成。意大利桤木(A.cordata)为六倍体,体细胞染色体数为2n=6x=42,核型公式为2n=6x=42=36m+6sm;绿桤木(A.viridis)为八倍体,体细胞染色体数为2n=8x=56,核型公式为2n=8x=56=46m+10sm(SAT);薄叶桤木(A.tenuifolia)、灰桤木(A.incana)、欧洲桤木(A.glutinosa)、裂叶桤木(A.sinuata)和红桤木(A.rubra)均为四倍体,体细胞染色体数均为2n=4x=28,其核型公式分别为2n=4x=28=16m(1SAT)+12sm、2n=4x=28=22m+6sm、2n=4x=28=24m+4sm、2n=4x=28=24m+4sm、2n=4x=28=26m+2sm。其中红桤木(A.rubra)的核型属于1B型,其余均为2B型。     

内蒙古土地利用变化对生态系统防风固沙功能的影响

土壤风蚀是内蒙古的严重环境问题之一。在对内蒙古2000年到2010年的土地利用变化特征进行分析的基础上,分析了内蒙古土地利用变化的主要特征,以RWEQ模型估算了内蒙古2000年和2010年的固沙物质量,采用空间统计分析评估了固沙功能对土地利用变化的响应,结果表明:(1)2000—2010年土地利用变化以城镇高速发展、草地和湿地面积锐减、林地灌丛有所恢复以及荒漠环境改善为主要特征。(2)2000—2010的十年间内蒙古固沙物质总量增长了17.75%,草地总面积虽有所降低,但是部分区域草地覆盖度的上升增强了草地固沙能力,而林地的固沙物质量则由于农田、草地改为林地的短期内地表保护力的下降而有所降低。(3)十年间农田退耕还草、荒漠环境的改善、草地质量提高等土地利用变化方式有益于生态环境质量的提高,使生态防风固沙功能得以增强,造成固沙物质量提高了约0.25亿t。(4)农田开垦、城镇发展、荒漠化发展、湿地萎缩以及草地的退化等土地利用变化会使生态环境质量降低,生态系统防风固沙功能下降,累计造成的固沙物质量的减少总量约为0.19亿t。从十年间综合来看,内蒙古的土地利用变化对区域固沙功能有一定的增强作用,但是尚存在城镇发展过快、草地湿地转化压力过大、草地退化、荒漠化对固沙功能的弱化问题,需要在今后的土地利用规划和管理工作中予以改进以进一步增强区域固沙功能,构建北方地区生态安全屏障。     

四川重楼属植物2新记录变种

报道了四川重楼属植物2新分布变种,分别是宽瓣球药隔重楼(Paris fargesii var. latipetala H. Li et V. G. Soukup)和红果五指莲(Paris axialis H. Li var. rubra H. H. Zhou, K. Y. Wu et R. Tao)。其中红果五指莲为贵州特有类群,且为孤点分布。四川新分布的发现对于重楼属植物的系统分类和迁徙演化研究具有重要意义。