近20年疏勒河流域生态承载力和生态需水研究

水资源是一切生物赖以生存和不可替代的基本自然资源,生态需水在维持流域生态系统平衡和生态承载力可持续性方面扮演着极其重要的角色,干旱区内陆河流域尤为突出。以疏勒河流域和其所辖县区为不同尺度区域,利用LandsatTM/ETM+/OLI遥感数据(30 m分辨率),解译该流域近20年5期土地利用数据,同时在收集和整理流域多年水文水资源基础数据的基础上,以流域生态需水为研究主线,运用多学科方法和原理,结合遥感技术、GIS技术,通过现场调查和观测,计算了流域及其所辖县区近20年生态承载力和天然植被生态需水量。结果表明:近20年来,伴随流域生态承载力的增加,生态需水量也呈增加趋势,两者呈非常明显的正相关关系,相关系数达0.6076;县域尺度上,生态需水与生态承载力正相关关系也较高,其中林、草地的生态需水与生态承载力拟合优度R~2分别达0.8519、0.7235,说明林、草地生态承载力的变化对生态需水变化的解释能力更强,二者之间的关系更为紧密;基于空间热点分析,该流域生态承载力和生态需水的热点和冷点区域均呈现相似的空间格局,说明二者之间在空间尺度上也呈正相关关系。研究结论可为疏勒河流域生态水资源量的科学配置和调控提供重要的决策依据。     

疏勒河流域气候变化和人类活动对植被NPP的相对影响评价

气候变化和人类活动是对陆地生态系统碳循环产生重要影响的两个因素,定量评估气候变化与人类活动对植被净初级生产力(NPP)的相对影响,对深入理解其驱动机制和控制荒漠化发展具有重要意义。以疏勒河流域为研究区,利用遥感和气象数据计算潜在NPP(PNPP)及其与实际NPP(ANPP)之间的差值,分别衡量了气候变化和人类活动对流域NPP的相对影响。研究结果表明:(1)2001—2015年疏勒河流域年ANPP整体呈缓慢增加趋势,与全国和西北地区相比,普遍较低,流域植被整体生产力水平不高。流域年ANPP空间分布呈现上游祁连山区和中下游绿洲区ANPP较高,而中下游荒漠戈壁区ANPP较低的分布格局。(2)2001—2015年流域年PNPP的变化趋势表明,降水量的变化是导致疏勒河流域植被退化加剧或缓解的主要气候驱动因素,但气温的变化对植被的影响较为复杂。(3)2001—2015年流域大部分地区植被退化系人类活动造成的,但人类活动的负向影响力在减弱。(4)气候变化和人类活动对植被NPP的相对影响均表现出明显的空间异质性,其中人类活动是疏勒河流域植被变化的主要驱动因素。     

应用红外相机数据研究动物活动节律——以广东车八岭保护区鸡形目鸟类为例

动物活动节律和时间生态位分化是动物行为在时间维度的分布, 是对时间资源利用的重要体现。动物活动节律受到环境因素和种间作用的影响, 因此, 了解动物活动节律以及时间生态位有助于揭示群落中同域分布物种时间资源利用的差异及共存机制。近10多年来, 红外相机技术在国内外野生动物监测研究中得到广泛应用, 积累了大量有时间记录的动物行为数据, 极大地促进了动物活动节律和时间生态位分化的深入研究。本文对动物活动节律研究以及应用红外相机数据研究动物活动节律的方法进行梳理, 采用核密度估计方法, 利用广东车八岭国家级自然保护区的红外相机监测数据, 分析了鸡形目鸟类的活动节律, 以阐述单物种和多物种的活动节律以及种间作用对动物日活动节律的影响。研究结果表明车八岭保护区白鹇(Lophura nycthemera)、白眉山鹧鸪(Arborophila gingica)和灰胸竹鸡(Bambusicola thoracica)等3个鸡形目物种之间存在不同程度的竞争, 物种间的日活动节律呈现中等程度的重叠。最后, 针对动物活动节律分析方法应用的建议及影响因素进行讨论, 希望为国内动物活动节律研究提供参考。     

蓝氏贾第虫无义mRNA的降解

无义介导的mRNA降解途径（nonsense-mediated mRNA decay,NMD）作为细胞内的一种重要的mRNA质量监控机制,可以降解含有提前终止密码子（premature termination codon,PTC）的异常转录本,从而避免截短蛋白质对细胞的毒害,但其详细的分子机制有待进一步阐释。蓝氏贾第虫（Giardia lamblia)作为一种寄生性单细胞原生动物,进化地位特殊,对其NMD途径的研究有利于阐明基因表达调控的分子和进化机制。本研究通过酵母双杂交及体外pull-down实验分析了贾第虫NMD途径因子上游移码蛋白1(Giardia lamblia up-frameshift 1,GlUPF1)、贾第虫RNA结合蛋白（Giardia lamblia HRP1, GlHRP1）、贾第虫核糖核酸外切酶（Giardia lamblia Ski7p,GlSki7p、Giardia lamblia XRN1,GlXRN1）之间的相互作用关系。结果表明,GlUPF1全长与GlHRP1、GlXRN1(1~500 aa)、GlSki7p间均可发生相互作用。而且GlUPF1的CH结构域和C端结构域分别与GlHRP1、GlXRN1（1~500 aa）、GlSki7p相互作用。说明GlUPF1在贾第虫NMD途径中作为招募平台,在无义mRNA识别和降解过程中发挥重要作用。为此,结合本实验室之前的研究结果,我们提出原生动物贾第虫的NMD途径：在提前终止密码子处SURF(SMG1-UPF1-eRF1-eRF3)复合物形成后,GlUPF1被磷脂酰肌醇3-激酶(suppressor with morphogenetic effect on genitalia 1,SMG1)磷酸化修饰, NMD途径激活,随后GlUPF1与HRP1相互作用,将转录本标记为NMD底物;GlUPF1进而招募下游贾第虫5′-3′核糖核酸降解酶GlXRN1、贾第虫3′-5′ 核糖核酸降解因子GlSki7p,最终降解靶标mRNA。     

荧光热漂移实验体外检测核小体的解聚

核小体是真核生物染色质的基本组成单元。核小体的解聚可以动态调控诸如DNA复制、转录、重组等以DNA为模板的生物学过程。特定荧光探针分子与蛋白质疏水残基结合后可被激发荧光信号。荧光热漂移（fluorescence thermal shift,FTS）是一种利用该原理检测温度上升时蛋白质变性过程的方法。本文以Widom 601序列为DNA模板,盐透析法体外装配核小体;分别在实时荧光定量PCR仪的VIC和TAMRA通道激发下,利用FTS检测了核小体在Tris-NaCl（TN）缓冲液和HEPES缓冲液中的解聚状态。研究结果发现,DNA对照序列在TN缓冲液中产生的背景噪声较大,VIC通道激发下组蛋白八聚体产生的荧光信号相对较强。FTS检测核小体的结果显示,随着温度的上升核小体的解聚过程分为2个阶段,～71℃和～84℃是核小体解聚速度最快的温度范围,而75℃～80℃是降解速度较慢的阶段。基于FTS基本原理,本研究发展了一种新颖的可用于检测核小体结构稳定性的方法,为核小体与染色质结构相关问题的研究奠定了一定的技术基础。     

大鼠触液核MrgA的分布及其在神经病理性疼痛状态下的表达增加

本文旨在观察MrgA (Mas-related G protein-coupled receptor A)在正常大鼠触液核的分布及其在神经病理性疼痛条件下的表达变化,为触液核通过MrgA参与神经病理性疼痛的信息传递或调节提供形态学依据。按照文献建立坐骨神经慢性结扎损伤(chronic constriction injury of sciatic nerve, CCI)大鼠模型,用Von Frey电子测痛仪和热痛敏刺激仪监测大鼠痛行为,用霍乱毒素B亚单位结合辣根过氧化物酶(CB-HRP)追踪和免疫荧光标记相结合的方法来检测并比较MrgA在正常和CCI大鼠触液核的表达及变化。结果显示,CCI大鼠第5、7、10、14天的机械缩足反射阈值和热缩足潜伏期显著降低,MrgA在正常大鼠触液核有分布,CCI大鼠神经病理性疼痛达到峰值时触液核MrgA表达水平显著高于正常对照组。以上结果提示,触液核可能通过MrgA参与了神经病理性疼痛的信息传递或调节。     

缺失宿主Vta1蛋白的MIT结构域对杆状病毒AcMNPV复制的影响

【目的】克隆草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)Vta1基因,检测Vta1在苜蓿银纹夜蛾核多角体病毒(Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus,AcMNPV)复制中的作用。【方法】利用反转录-PCR与PCR方法筛选草地贪夜蛾Vta1基因及缺失Vta1N-端MIT结构域的突变体并构建其瞬时表达质粒,通过转染Sf9细胞检测表达;构建Vta1及其突变体的双分子荧光互补表达质粒,并通过瞬时转染检测其与Vps4及ESCRT-III亚基Vps46与Vps60的相互作用;共转染gp64与Vta1及其突变体瞬时表达质粒,检测瞬时表达Vta1突变体对AcMNPV出芽型病毒产量及病毒基因启动子指导报告基因表达的影响。【结果】获得了草地贪夜蛾Vta1基因。氨基酸序列相似性分析表明,昆虫、酵母与人类Vta1同源蛋白的相似性分别约为20%与50%。Western blotting分析表明GFP标签的Vta1及其突变体均能在瞬时转染的Sf9细胞中表达。双分子荧光互补分析发现,缺失第1个或第2个MIT结构域显著降低Vta1突变体与Vps4、Vps46或Vps60的相互作用。此外,瞬时表达Vta1突变体显著降低了AcMNPV感染性出芽型病毒的产量,但并未影响AcMNPVie1基因早期启动子和p6.9基因晚期启动子指导的LacZ和GUS报告基因的表达。【结论】Vta1可能参与杆状病毒AcMNPV子代病毒粒子的组装和/或出芽释放过程。     

下丘脑腹内侧核损毁对大鼠nesfatin-1/NUCB2表达的影响

目的:观察下丘脑腹内侧核(VMH)损毁对大鼠脂肪组织nesfatin-1/NUCB2表达的影响及其机制。方法:电损毁VMH,观察大鼠体重和脂肪组织变化,采用Western blot检测脂肪组织中nesfatin-1/NUCB2表达改变。腹腔注射6-羟多巴胺(50 mg/kg)以阻断交感神经;持续外周注射卡巴胆碱(180μg/kg)用以模拟VMH损毁,观察其对大鼠皮下脂肪nesfatin-1/NUCB2表达的影响。结果:与对照组和假手术组比较,VMH损毁后大鼠体重明显增加(P0.05),皮下脂肪(P0.05)和肠系膜脂肪(P0.05)也显著增多;Western blot分析结果显示,nesfatin-1/NUCB2在胰腺和肝脏中表达较多,但皮下、肠系膜脂肪和肩胛间棕色脂肪组织(i BAT)中表达较少,骨骼肌(腓肠肌)中鲜有表达;与对照组和假手术组比较,VMH损毁组大鼠nesfatin-1/NUCB2在肝脏、胰腺、骨骼肌和i BAT中表达无显著差异(P0.05),皮下脂肪(P0.05)和肠系膜脂肪(P0.05)nesfatin-1/NUCB2表达显著增多与对照组相比,6-羟多巴胺组nesfatin-1/NUCB2表达显著升高(t=3.43,P0.05),而卡巴胆碱组nesfatin-1/NUCB2表达无显著差异(t=0.37,P=0.72)。结论:VMH损毁后大鼠脂肪组织nesfatin-1/NUCB2表达改变可能通过抑制交感神经活动介导。     

基于DNA弯曲度的H2A.Z核小体定位与修饰研究

在真核生物染色质中,H2A.Z是高度保守的组蛋白变异体,与转录调控、基因组的稳定性密切相关。为了探讨组蛋白修饰、DNA弯曲度与H2A.Z核小体定位三者之间的关联,在得到实验所测的相关数据后,利用MINE算法并结合皮尔逊相关系数在酵母全基因组的转录起始位点周围探讨了三者间的线性与非线性关系。其中MIC算法可以定量的得出数据之间关联度大小的值,用于衡量数据之间是否存在着关联,而皮尔逊相关系数则用于检查是否为线性关联。结果除了发现大部分组蛋白修饰种类和核小体定位之间存在着线性关联外,还探测到有两种组蛋白修饰数据(H4ac修饰与GCN4修饰)和核小体定位数据之间存在着以往未发现的非线性关系(大致呈正余弦函数),并从数据的生物背景(组蛋白修饰与核小体位置)上探讨了出现非线性现象的原因。     

河南登封寒武系第三统张夏组核形石与遗迹化石的耦合变化

河南登封关口剖面寒武系第三统张夏组下部碳酸盐岩中发育了大量的微生物成因的核形石和后生动物遗迹化石。在野外和显微镜下对核形石和遗迹化石进行观察,并统计它们在地层中所占比例,表明核形石和遗迹化石存在着耦合关系。下部地层以发育凝块石和形状不规则、纹层不连续、代表一种低能弱搅动水体的Ⅰ型核形石为主,不含遗迹化石,表明此时微生物在海洋生态系统中占主导地位。中部地层则以发育浑圆形、纹层连续的Ⅱ型核形石和遗迹化石Planolites为特征;而且随水体能量的增强,Planolites丰度逐渐升高,核形石丰度逐渐降低;二者的丰度变化说明后生动物的存在对核形石的数量有一定影响,但未破坏核形石的生长条件。上部地层发育大量Thalassinoides和生物扰动构造,缺乏核形石;后生动物对沉积基底进行反复扰动,彻底破坏了原始层理以及微生物造岩的环境,核形石消失。可见,在张夏组沉积时期,微生物与后生动物以及环境之间存在着特殊的相互作用关系。