Cytochemical Localization of Reserves during Seed Development in Arabidopsis thaliana under Spaceflight Conditions

Successful development of seeds under spaceflight conditionshas been an elusive goal of numerous long-duration experimentswith plants on orbital spacecraft. Because carbohydrate metabolismundergoes changes when plants are grown in microgravity, developingseed storage reserves might be detrimentally affected duringspaceflight. Seed development in Arabidopsis thaliana plantsthat flowered during 11 d in space on shuttle mission STS-68has been investigated in this study. Plants were grown to therosette stage (13 d) on a nutrient agar medium on the groundand loaded into the Plant Growth Unit flight hardware 18 h priorto lift-off. Plants were retrieved 3 h after landing and siliqueswere immediately removed from plants. Young seeds were fixedand processed for microscopic observation. Seeds in both theground control and flight plants are similar in their morphologyand size. The oldest seeds from these plants contain completelydeveloped embryos and seed coats. These embryos developed radicle,hypocotyl, meristematic apical tissue, and differentiated cotyledons.Protoderm, procambium, and primary ground tissue had differentiated.Reserves such as starch and protein were deposited in the embryosduring tissue differentiation. The aleurone layer contains alarge quantity of storage protein and starch grains. A seedcoat developed from integuments of the ovule with gradual changein cell composition and cell material deposition. Carbohydrateswere deposited in outer integument cells especially in the outsidecell walls. Starch grains decreased in number per cell in theintegument during seed coat development. All these characteristicsduring seed development represent normal features in the groundcontrol plants and show that the spaceflight environment doesnot prevent normal development of seeds in Arabidopsis. Arabidopsis ; spaceflight; embryo; endosperm; seed coat; storage reserves     

细小病毒非结构蛋白转基因小鼠模型建立

将小鼠乳腺癌病毒启动子控制的细小病毒非结构蛋白基因(长5.7kb)氯化铯超速离心,纯化透析后用显微注射法导入C57BL/SJL F_1小鼠受精卵雄核,植入假孕母鼠输卵管,得成活小鼠15只。抽取鼠尾DNA,对其中10只小鼠作PCR和southern blot鉴定,其中4只(40％)整合有目的基因。对首建者B_6()的8只子代小鼠鉴定,3只(37.5％)整合有目的基因。说明导入的目的基因能传代。     

用蛋白质工程方法改变葡萄糖异构酶最适pH和最适温度

用寡核苷酸诱导的定点突变方法构建了葡萄糖异构酶基因的突变体（Ｎ１８４Ｄ和Ａ１９８Ｃ）。含突变体的重组质粒ｐＴＫＤ－ＧＩ１（Ｎ１８４Ｄ）和ｐＴＫＤ－ＧＩ２（Ａ１９８ｃ）在Ｅ．ｃｏｌｉＫ３８菌株中表达,用ＤＥＡＥ－Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ ＦＦ和Ｓｅｐｈａｃｒｙｌ Ｓ－３００ＨＲ柱层析分离纯化突变酶。与野生型葡萄糖异构酶比较实验表明：（１）突变酶Ｎ１８４Ｄ的最适ｐＨ值下降了１个单位;等电点下降了０．６个单位     

金花茶花药愈伤组织的体细胞减数分裂

金花茶(Camellia petelotii)的小孢子单核期花药,经培养和继代培养6个月后的愈伤组织中,发现有少量体细胞进行减数分裂。在减数第一和第二次分裂中,同源染色体的配对和分离基本正常,最后形成四分体。该愈伤组织经石蜡切片和压片观察,发现其主要由大量的液化细胞和贮藏细胞所组成,此外,还有少部分分生细胞。没有发现进一步的分化。其染色体数目,2n=30者占71.7%其余则为非整倍体。     

基于环境DNA技术的赤水河秋季鱼类多样性分布特征

赤水河是长江上游少有的仍保持自然流态的大型一级支流,是长江鱼类重要的繁衍场和珍稀物种的保护地,摸清其鱼类多样性现状及鱼类群落结构特征对赤水河水生态恢复评估极为重要。于2021年9月对赤水河流域开展了鱼类多样性、分布及其特征调查,全流域共设置52个采样点,采用环境DNA技术采集并研究了赤水河鱼类的组成及其分布。结果显示通过环境DNA方法共调查到鱼类6目18科62属77种,包含16种长江特有鱼类。以鲤形目为主,占总数的87.87%。赤水河鱼类食性以杂食性和肉食性鱼类为主,群落结构上,处于下层水环境鱼类较多;赤水河鱼类优势种为宽鳍鱲(Y=0.205)、西昌华吸鳅(Y=0.085)、麦穗鱼(Y=0.068)、乌苏拟鲿(Y=0.033)、云南光唇鱼(Y=0.027);赤水河上游和下游鱼类群落(P<0.01)和Shannon-Wiener指数差异均显著(P<0.05)。海拔、流速、pH、电导率和温度是影响赤水河鱼类多样性的主要环境因素。为环境DNA技术在赤水河鱼类多样性调查中的应用提供了探索性研究,将有助于赤水河生物多样性的保护。     

基于地表水与地下水分割校正的漓江流域水供给服务时空格局研究

喀斯特区域水循环过程与其他地区存在显著区别,其水供给服务也具有独特的空间分布特征。然而,目前针对喀斯特地区产水量的时空变化研究较少考虑喀斯特生态系统的特殊性,导致产水量的空间模拟结果存在一定偏差。根据喀斯特地貌形态和地下水补径排泄特征提出了一种产水量分割方法,并基于水量平衡原理建立了地表水与地下水分割校正概念模型。选取喀斯特山区典型区域漓江流域为研究区,通过上述方法校正了InVEST模型产水量模拟结果,从栅格、地貌分区和子流域3个尺度分析了漓江流域2000—2020年产水量校正前与校正后时空分布格局。研究结果表明：(1)漓江流域2000—2020年InVEST模型产水量呈现先减后增再减的趋势,水供给服务空间分布格局为北高南低。产水深度在岩溶区和非岩溶区几乎没有差异,但在岩溶区内部差异明显：裸露型岩溶区产水深度高于覆盖型和埋藏型,峰林平原产水深度高于峰丛洼地。子流域分区平均产水深度排序为漓江上游区>漓江中游区>恭城河区>荔浦河区>漓江下游区。(2)利用地表与地下水分割校正后,水供给服务空间分布格局为四周高于中部,西北部高于东南部。非岩溶区产水深度明显高于岩溶区,埋...     

环境DNA在两栖动物监测中的应用研究进展

两栖动物是我国受威胁程度最高的动物类群,加强两栖动物资源调查和多样性监测,是开展两栖动物保护和濒危物种拯救行动的关键性基础工作。传统的两栖动物监测主要以形态学和声学为基础,耗时费力,且难以发现一些隐蔽性较强的稀有物种。基于环境DNA(environmental DNA, eDNA)的调查方法以其快速、灵敏、高效、无创等独特优势,为两栖动物多样性监测及保护提供了新的工具。综述了eDNA在两栖动物多样性监测、外来入侵和珍稀濒危物种调查、物种丰度或生物量估测等研究领域的应用进展,分析了两栖动物eDNA产生、扩散、迁移和降解的动态变化特征及其关键影响因子,探讨了eDNA应用于两栖动物监测研究的局限性并提出了优化建议,同时对未来的研究方向进行了展望,以充分挖掘eDNA在两栖动物监测中的应用潜力,为两栖动物多样性保护和管理提供新的思路。     

胶质母细胞瘤外泌体的作用机制研究进展

胶质母细胞瘤(glioblastoma,GBM)因组织学异质性、侵袭能力强、术后复发快等问题,致使患者经手术治疗、化疗和放疗后的预后差,总体生存期短。GBM细胞来源外泌体(GBM cell-derived exosome,GBM-exo)能够通过其携带的细胞因子、miRNA、DNA和蛋白质等调节GBM细胞的增殖和迁移,通过血管生成蛋白和非编码RNA促进肿瘤血管生成,通过调节因子、蛋白质和药物靶向免疫检查点等介导肿瘤免疫逃逸,以及通过非编码RNA对抗GBM细胞的耐药性,有望成为个性化治疗GBM的重要靶标,且可以作为GBM的诊断和预后标志物。本文阐述了GBM-exo的制备方法和生物学特征,及其在GBM细胞增殖、血管生成、免疫逃逸和耐药性方面的作用和分子机制,为研发诊治GBM的新策略提供参考。     

聚对苯二甲酸乙二醇酯水解酶检测方法的研究进展

聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)是应用最广泛的合成聚酯之一。由于PET不易降解,在环境中积累,对陆地、水生生态系统以及人类健康构成严重威胁。基于生物酶催化的生物降解策略为PET回收利用提供了一种绿色途径,在过去20年间,已发现了多种PET水解酶,并通过蛋白质工程等手段来改善这些酶的降解性能,但是目前仍未找到适合大规模工业应用的PET水解酶。利用传统的检测方法筛选PET水解酶是一个缓慢而复杂的过程。为了促进PET酶法回收的工业化应用,需要研发高效的检测方法。近年来,研究人员开发了多种表征PET水解酶的分析方法。本文总结了可用于筛选PET水解酶的检测方法,如高效液相色谱法、紫外吸光度法和荧光激活液滴分选法等,并对其在筛选PET水解酶的应用方面进行了展望。     

植物乳杆菌谷氨酸脱羧酶催化pH范围的理性改造及高效转化生产g-氨基丁酸

γ-氨基丁酸可由谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase, GAD)催化谷氨酸一步合成,反应体系成分简单、环境友好。然而,绝大多数GAD酶催化pH偏酸性且反应范围狭小,需要加入无机盐维持最适催化环境,增加了生产附加成分。此外,随着产物γ-氨基丁酸的生成,溶液pH会逐渐上升,不利于GAD酶的持续转化。本研究首先从实验室保藏的一株高产γ-氨基丁酸的植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)中克隆得到谷氨酸脱羧酶LpGAD,基于酶蛋白表面电荷修饰,选择9个位点进行定点突变及组合突变,酶学性质表征结果显示三突变体LpGAD^{S24R/D88R/Y309K}在催化pH区间内酶活力整体提高,尤其拓宽了在偏中性pH 6.0下的酶活,为野生酶的1.68倍。接下来,通过分子动力学模拟解析了酶活提高的机理。此外,将Lpgad与Lpgad^{S24R/D88R/Y309K}突变基因分别在谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum) E01中过表达,通过优化确定了摇瓶最适转化条件为反应温度40 ℃,菌体量OD₆₀₀=20,底物L-谷氨酸100.0 g/L,5-磷酸吡哆醛添加量为100 μmol/L。5 L发酵罐中,不调节pH,通过分批投料底物L-谷氨酸,γ-氨基丁酸产量高达402.8 g/L,较对照菌株提高了1.63倍。本研究成功拓宽了LpGAD的pH催化范围及酶活,提高了γ氨基丁酸的转化效率,为实现其规模化工业生产奠定了基础。