古菌RecJ蛋白的研究进展

RecJ蛋白属于aspartate-histidine-histidine (DHH)磷酸酯酶超家族,存在于细菌、真核生物和古菌中。细菌RecJ蛋白是一种5′→3′ssDNA外切酶,参与错配修复、同源重组、碱基切除修复等生物学过程。真核生物cell division cycle 45 (Cdc45)蛋白是细菌RecJ核酸酶的同源物,但不具有核酸酶活性。Cdc45蛋白能够与minichromosomemaintenance(MCM)和Go-Ichi-Ni-San(GINS)形成Cdc45-MCM-GINS (CMG)复合物,是真核生物DNA复制的重要组分。在古菌中,几乎所有基因组已测序的古菌均编码一种或多种RecJ蛋白同源物。与细菌RecJ核酸酶不同,古菌RecJ蛋白具有多样化的核酸酶活性,并且能够与MCM和GINS形成类似于真核生物CMG的复合物。因此,古菌RecJ蛋白是参与古菌DNA复制、修复和重组的重要成分。基于目前古菌RecJ蛋白的研究报道,本文综述了古菌RecJ蛋白的活性、结构与功能方面的研究进展,聚焦于不同古菌RecJ蛋白以及它们与细菌RecJ核酸酶和真核生物RecJ同源物的...     

核酸去甲基酶AlkB在毕赤酵母中的表达纯化及在tRNA相关研究中的应用

[目的]核酸的甲基化修饰是一种常见的化学修饰形式,具有重要的生物学功能,却也在一定程度上给一些核酸研究过程带来了技术难度。tRNA上具有的大量甲基化修饰会阻碍逆转录进程,从而降低荧光定量PCR (real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction,RT-qPCR)和高通量测序对其的检测效率。来自大肠杆菌(Escherichia coli)的AlkB蛋白是一种多功能的脱烷基化酶,可以去除DNA和RNA上多种甲基化为代表的修饰,有望解决以上问题。[方法]针对大肠杆菌来源的AlkB,分别尝试在大肠杆菌和毕赤酵母(Pichia pastoris)表达系统中进行诱导表达和纯化,对纯化获得的AlkB进行酶学性质测定。最后以tRNA_UAU^Ile等两种tRNA为代表,研究AlkB的处理对于荧光定量PCR法检测tRNA表达水平的影响。[结果]AlkB在大肠杆菌中表达时多以包涵体形式存在,但是在毕赤酵母中可以成功分泌表达。使用镍柱分离纯化后获得了纯度高于95%的AlkB蛋白,其酶学性质参数如...     

生物淋洗修复钒污染土壤的性能与机理研究

【目的】土壤重金属污染问题日益受到关注,其中钒污染逐渐成为研究热点。淋洗是土壤修复的重要手段,但存在污染大、成本高的缺点。生物淋洗技术因其经济高效且环保的特点能够应用于土壤的修复,但其对钒污染土壤的修复,认识仍非常有限。【方法】本研究采用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌对钒污染土壤进行了生物淋洗试验,通过影响因素试验探究了钒的最佳浸出条件,并应用扫描电子显微镜-能量色散X射线谱分析了钒在淋洗过程中的变化,最后对代谢产物进行了解析。【结果】微生物次生代谢产物能促进土壤中钒的溶出。氧化亚铁硫杆菌对土壤钒的浸出效率较高,生物淋洗20 d后土壤中钒的浸出率达到27.4%,进一步的影响因素试验表明,在固体浓度为3%、接种体积为10%、初始pH值为1.8、初始Fe²⁺的浓度为3.0 g/L的条件下,土壤中钒的浸出效果最佳。SEM-EDS分析证实生物淋洗后土壤中钒含量减少,其中以非残渣态形式存在的钒更容易被浸出。代谢组学分析显示氧化亚铁硫杆菌在浸出过程中产生了大量代谢产物来应对重金属胁迫。【结论】生物淋洗技术能够有效地实现土壤钒污染的修复,本研究为钒污染土壤提供了一种环境友好的修复方式。     

内生真菌印度梨形孢诱导小麦抗根腐病作用研究

【目的】明确印度梨形孢(Piriformospora indica)诱导小麦对根腐病产生抗性的作用机制。【方法】用印度梨形孢悬液浸种,以无菌培养液为对照,用病原菌禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)侵染小麦,对其相关生理生化指标及转录组变化进行分析。【结果】禾谷镰孢菌能诱导小麦产生过氧化氢,降低细胞内水含量,破坏细胞膜的稳定性;根部定殖印度梨形孢的小麦细胞内抗氧化酶活性增强,活性氧自由基含量降低,胞内水含量提高,细胞膜稳定性增强;印度梨形孢定殖能改变由于病原菌引起的mRNA转录组变化,抗性相关基因的表达增强。综合表明印度梨形孢定殖能有效地提高小麦对禾谷镰孢菌的抗性。【结论】研究结果为深入理解植物与微生物互作、开发新型高效环保抗根腐病生物制剂提供理论和实验依据。     

光/暗对玉米叶片果糖-6-磷酸激酶-2和果糖-2,6-二磷酸酯酶活力的影响

比较了照光和黑暗条件下玉米叶片果糖—6—磷酸激酶—2(PFK-2)和果糖—2,6—二磷酸酯酶(FBPase-2)的活力变化。当玉米植株从暗中转入光下后,其叶片PFK—2的活力随光照时间的延长而逐渐降低,而FBPase-2活力变化不明显;从光下转入暗后叶片PFK-2活力明显上升,FBPase-2活力仍无明显变化;其PFK-2/FBPase-2比值在光处理时下降,暗处理时上升。同时叶片中果糖—2,6—二磷酸的含量与PFK-2/FBPase-2活力比值的变化趋势一致。连续光照 20 h,PFK-2活力持续下降,表明PFK-2的光钝化现象与玉米植株的昼夜节律变化无关。     

2001—2019年中国自然保护区生态环境质量时空变化特征及其驱动力

自然保护区对维护生物多样性,改善生态环境质量具有重要作用。然而,我国自然保护区生态环境质量变化及其对自然因素与人类活动的响应规律还不清晰,理解这些规律对我国的生态文明建设以及生物多样性的保护具有重要意义。基于2001—2019年中国历史高分辨率生态环境质量数据CHEQ数据集以及自然因素,利用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验以及多元回归残差分析等方法,探究了2001—2019年中国自然保护区的生态环境质量时空变化特征及其对自然因素与人类活动驱动因素的响应。结果表明：(1)我国自然保护区的CHEQ指数呈现多阶段波动变化,总体呈小幅度下降趋势,平均趋势率为-0.54×10^-3/a;在空间上,中国自然保护区CHEQ变化趋势值呈“南高北低,东高西低”的分布格局;(2)自然因素与人类活动的共同作用是我国自然保护区生态环境质量恶化的主要原因,且恶化区域主要分布在自然保护区的实验区和缓冲区。其中自然因素对我国自然保护区生态环境质量变化的影响在-3×10^-3/a—0/a之间,人类活动的影响在-1×10^-3     

韧性城市研究综述——基于城市复杂系统视角

在全球气候变化与持续城市化的背景下,增强城市韧性是提升城市应急管理能力,实现城市系统可持续发展的重要途径。明确城市韧性的内涵、核心要素及相互作用机理,开展城市系统韧性测度与城市系统模拟,对提升变化环境下城市系统恢复力与韧性水平,缓解变化环境对城市系统运行稳定性冲击压力具有重要意义。基于文献与资料分析,全面解析韧性城市核心概念与各国韧性城市建设、管理与研究实践。此外,研究从城市复杂系统视角探究变化环境对城市系统影响机制、测度方法与系统模拟路径。研究为韧性城市理论、方法与实证研究提供了参考,并为我国韧性城市建设实践提供决策依据与政策建议。     

植物光合作用限制因素与植被生产力研究进展

随着全球气候变化的加剧,陆地生态系统中植物光合作用限制影响程度的增加已成为降低全球植被净初级生产力的主要因素。系统了解植物光合作用限制因素是科学评估植被生产力的重要前提,也是缓解植物光合作用限制,增加植物光合碳同化能力的先决条件。对植物光合作用限制因素进行了系统解析,分析了光合作用三种限制因素生化限制(Biochemical limitation,l_b)、气孔限制(Stomatal limitation,l_s)、叶肉限制(Mesophyll limitation,l_m)的环境响应,重点讨论了叶肉限制及其影响机理,述评了光合作用限制定量分析方法及改善措施,最后以提高植被生产力为驱使目标,对未来植物光合作用限制因素研究提出以下内容：(1)基因工程技术与系统生物学数据相结合提高植被生产力;(2)气孔响应速度对植物光合作用的影响机制;(3)水通道蛋白(Aquaporin, AQPs)和碳酸酐酶(Carbonic anhydrase, CAs)感知环境信号变化的驱动基因。以期为未来气候变化背景下,深入认识和降低植物光合作用限制,提...     

高原湖泊流域国土空间生态修复优先区诊断及修复研究

高原湖泊流域是高原地区人类活动的重要载体,兼具高生态价值和高脆弱性的特点。随着高原湖泊流域城市化和工业化发展加速,湖泊面积萎缩,污染加剧,流域生态环境受损严重,引发了一系列生态环境问题,如水土流失、水污染、湿地退化、生境质量下降等。亟需开展生态修复以平衡经济发展与生态环境保护之间关系,而基于整体保护与系统治理思维诊断并修复生态修复优先区,是科学有序推进国土空间生态保护与修复的重要抓手。基于此,研究以高原湖泊流域典型代表滇池流域为例,利用人类足迹和景观生态风险模型定量评估生态系统所受负向干扰,以最小累积阻力模型和电路理论构建流域生态网络;提取生态网络受负向干扰较高的关键区域为生态修复优先区并提出针对性修复措施。研究表明：(1)滇池流域人类干扰和生态风险整体较高,人类干扰整体呈核心—边缘递减的圈层式分布,中高生态风险占据了绝大部分区域。人类交通网络大幅扩展了人类干扰和生态风险的强度和深度;(2)区域生态网络呈典型湖泊生态网络特点,38条生态廊道呈放射状或环状分布,连通湖区、山区两大生态空间内共23块生态源地,保障区域生态安全;(3)研究共提取生态源地修复优先区73.83km²     

微生物镉解毒机制及微生物-植物互作修复研究进展

镉(cadmium,Cd)是引起粮食减产的主要金属之一,具有高溶解性及高迁移性,易被植物吸收和积累。微生物长期在镉胁迫的条件下进化出一系列的镉解毒机制。微生物对镉的解毒包括抑制Cd(Ⅱ)的进入、促进Cd(Ⅱ)的外排,以及将进入胞内的Cd(Ⅱ)进行“扣押”。微生物的Cd(Ⅱ)钝化是通过细胞吸附和胞外沉淀将游离态的Cd(Ⅱ)进行钝化,这类微生物具有较强的土壤镉污染治理潜力。本文主要介绍微生物的镉解毒机制、微生物-微生物互作、微生物-植物互作机制及其在镉污染生物修复中应用的最新研究进展。