利用CRISPR/Cas9双元转基因体系探究家蚕配子生成素结合蛋白基因Bmggnbp2的功能

【目的】配子生成素结合蛋白2(gametogenetin binding protein 2,ggnbp2)在哺乳动物配子发生等生殖相关过程中发挥重要作用。本研究以家蚕Bombyx mori为模型,探究驯化基因ggnbp2的生物学功能,为鳞翅目昆虫中该基因的深入研究提供线索。【方法】在NCBI GenBank数据库通过序列比对检索到翅目昆虫ggnbp2基因的序列;通过贝叶斯法构建系统发育树进行ggnbp2基因的系统发育分析。根据我们前期研究建立的家蚕-野桑蚕Bombyx mandarina群体基因组多态性数据,对家蚕中Bmggnbp2进行选择信号分析;利用已发表的基因芯片数据分析Bmggnbp2在家蚕5龄第3天幼虫中的组织表达特征。利用CRISPR/Cas9双元转基因体系构建Bmggnbp2敲除突变体,测定分析突变体与对照品系Nos-Cas9在繁殖性状(单雌产卵量和卵孵化率)以及与对照品系U6-Bmggnbp2 sgRNA和Nos-Cas9经济性状(全茧重、蛹重和茧壳重)的差异。【结果】ggnbp2在鳞翅目昆虫中广泛存在,且高度保守,并且在家蚕中具有强烈的人工选择信号。Bmggnbp2在家蚕5龄第3天幼虫的脑、卵巢、精巢和丝腺中均高度表达。利用CRISPR/Cas9双元转基因体系成功获取家蚕Bmggnbp2基因的嵌合体敲除突变体△Bmggnbp 2。与对照Nos-Cas9精巢的典型肾形不同,突变体△Bmggnbp 2的精巢呈椭圆形,并且表面出现一层较厚的黄色覆盖物,但突变体△Bmggnbp 2单雌产卵量和卵孵化率与对照品系Nos-Cas9以及全茧重、蛹重和茧壳重与对照U6-Bmggnbp2 sgRNA和Nos-Cas9均没有显著差异。【结论】GGNBP2在鳞翅目昆虫中对繁殖的影响可能并没有在哺乳动物中那么至关重要,其具体的作用机制仍需要进一步探讨。     

乳糖诱导木聚糖酶基因在大肠杆菌中的可溶性表达

以构建好的大肠杆菌工程菌BL21(DE3)/xylanase为研究对象,研究了以IPTG和乳糖作为诱导剂时重组蛋白的表达规律。在摇瓶发酵条件下研究了诱导剂浓度、诱导时机、诱导培养时间和诱导培养温度对目标蛋白表达的影响。实验结果表明,乳糖作为诱导剂时,重组菌产酶活力33.9 U/mg略高于IPTG作为诱导剂时重组菌产酶活力28.10 U/mg,这为乳糖作为诱导剂应用于重组大肠杆菌生产木聚糖酶提供了参考依据。     

林业活动对区域森林生物量碳源汇格局的影响——以南平市为例

林业活动在一定程度上影响着区域森林的时空分布格局和碳汇/源功能。明确并量化林业活动对区域森林碳汇功能的影响与空间分布，对于区域森林碳汇提升和实现区域"碳中和"具有重要意义。以国家级生态示范区福建省南平市为例，以多期森林资源规划调查数据为基础，采用IPCC材积源-生物量法，基于土地利用类型的时空变化和林业活动类型划分，分类分析了南平市森林碳源和碳汇的空间分布特征，并量化了不同林业活动（一直保持为森林、人工造林、自然恢复、毁林和森林退化）对森林碳汇和碳源的影响。研究结果表明，2013年南平市森林碳储量总量为80.84Tg C，2020年森林碳储量总量增加至89.87Tg C，年均变化量为1.29Tg C/a （或4.73Tg CO₂/a）。平均胸径、公顷蓄积等林分因子是当前主要影响森林碳储量的因素。在其他影响因素中，暗红壤分布区的森林生物质碳密度较高而在水稻土分布区则较低；此外，高海拔、中等立地质量土地上的森林碳密度较高。对于不同林业活动，2013-2020年南平市一直保持为森林（森林经营）、自然恢复增加的天然林和人工造林分别使森林生物质碳储量增加了0.34Tg C/a、0.85Tg C/a和1.05Tg C/a，同期因毁林和森林退化导致森林生物质碳储量分别减少0.75Tg C/a和0.42Tg C/a，森林生物质碳储量净增加1.09Tg C/a （或3.98Tg CO₂/a），明显低于2013-2020森林碳储量净增量。对于土地利用变化较剧烈的区域，本文基于土地利用变化且区分林业活动路径的方法，能更准确地反映森林的碳汇和碳源及时空格局。2013-2020年间南平市一直保持为森林的生物质碳密度仅增长0.22Mg C hm^-2 a^-1，成熟林、过熟林面积占比增加使森林平均生长速率下降可能是主要原因。而同期通过自然恢复和人工造林使森林生物质碳密度分别增长4.00Mg C hm^-2 a^-1和4.10Mg C hm^-2 a^-1。优化龄组结构提升森林生长量、减少毁林和防止森林退化可以作为该区域未来森林增汇减排的有效举措。     

黄河流域生态环境质量时空格局与演变趋势

黄河流域是我国重要的生态功能区，在我国经济社会发展和生态安全方面的作用举足轻重。如何及时、准确的获取黄河流域生态环境质量的时空格局与演变趋势，对黄河流域生态环境保护和建设具有重要意义。利用Google Earth Engine（GEE）平台，筛选目标年份及其前后各1年的夏季（6-9月）Landsat遥感影像，去除有云像元，掩膜水体信息，采取中值合成提取绿度、湿度、热度和干度4个生态指标，通过主成分分析快速构建遥感生态指数（RSEI）。结果表明：（1）绿度（NDVI）、湿度（Wet）、热度（LST）和干度（NDSI）4个指标在第1主成分（PC1）上的平均贡献率为89.60%，依据PC1构建遥感生态指数（RSEI）在黄河流域是可行的。（2）1990-2019年，黄河流域RSEI总体呈现出"快速变好→缓慢转好"2个阶段，1990-2000年增长趋势平均为0.005/a，增长率为11.69%，生态环境质量等级由差转为较差（10.18万km²）、较差转为中等（5.69万km²）、中等转为良（7.08万km²）贡献较大；2000-2019年增长趋势平均为0.001/a，增长率仅为3.86%，生态环境质量等级由较差转为差（6.10万km²）、良转为中等（4.09万km²）贡献较大。（3）1990-2019年，黄河流域生态环境质量提升的面积占黄河流域总面积的76.38%，其中显著提升的面积占26.14%；生态环境质量降低的面积占黄河流域总面积23.62%，其中显著降低的面积仅占1.46%。30年来黄河流域生态环境质量整体向好，实施生态工程的黄河上中游地区生态环境质量提升最快，而一些国家重点经济开发区生态环境质量有所恶化，使用GEE平台可以及时、准确的获取黄河流域生态环境质量的时空格局与演变趋势。     

基于贝叶斯方法的湖南湘潭稻米Cd超标风险评估

于湖南省湘潭市下辖的湘潭、雨湖、湘乡3个县市区共采集稻田土壤和稻米样品73组,测定了土壤全Cd含量、土壤有效态Cd含量以及稻米Cd含量,分析了这3种Cd含量之间的相关性.在此基础上,根据先验概率与数据特征,提出了基于贝叶斯方法的稻米Cd超标风险评估方法,建立了风险评估模型.结果表明: 研究区土壤平均Cd含量、土壤有效态Cd含量及稻米Cd含量分别为(0.891±0.638)、(0.791±0.582)和(0.376±0.395) mg·kg^-1,土壤与稻米Cd含量超标率分别高达89.0%和52.1%.湘潭和雨湖稻米Cd含量与土壤Cd全量和有效Cd含量间均呈显著相关关系,且稻米Cd含量与有效Cd含量的相关性更高,湘乡稻米Cd含量与土壤Cd全量及有效Cd含量间均没有相关性.将土壤Cd全量和有效Cd含量作为贝叶斯风险评估模型的变量,预测的稻米Cd超标概率与实际超标率的偏差分别为6.6%和3.9%,说明贝叶斯风险评估模型可靠,但以有效Cd含量为依据的预测结果更准确.     

木聚糖酶的酶学特性与分子生物学

木聚糖酶是一种重要的工业酶制剂,随着生物技术的不断发展,人们已从多种生物体中分离到大量的不同类型和功能的木聚糖酶。该文就木聚糖酶的酶学性质、基因和基因工程最新研究成果作一综述。     

肺炎克雷伯杆菌对氟喹诺酮耐药的机制研究

目的研究肺炎克雷伯杆菌对氟喹诺酮类药物（FQNs）的耐药机制。方法筛选临床分离的对环丙沙星耐药的肺炎克雷伯杆菌共10株,采用微量肉汤稀释法检测菌株对5种氟喹诺酮类药物的MIC值;采用PCR方法检测菌株染色体和质粒携带的喹诺酮耐药基因（gyrA基因、parC基因和qnr基因）并测序;质粒接合试验验证qnr基因的转移性。结果 10株肺炎克雷伯杆菌对5种氟喹诺酮类药物均产生耐药性。扩增产物经测序发现10株肺炎克雷伯杆菌染色体的gyrA基因和parC基因均有突变;有2株菌株（K79和K107）携带qnrA基因,这2株菌的接合菌对喹诺酮抗菌药的MIC值上升了5～30倍;未检测到qnrB阳性的菌株。结论 gyrA和parC基因突变是肺炎克雷菌对氟喹诺酮类产生耐药机制的主要原因,质粒上qnrA基因的存在,也是产生喹诺酮耐药的一个重要因素。     

海蜇胶原蛋白肽的降血脂及抗氧化作用的研究

本研究以海蜇胶原蛋白为原料,经酶解得到海蜇胶原蛋白肽,探讨海蜇胶原蛋白肽对小鼠血脂的影响及抗氧化作用。以高脂饲料喂养ICR小鼠,建立高脂血症模型,研究胶原蛋白肽对小鼠肝系数和脂肪系数的变化情况及小鼠血脂水平、肝组织抗氧化功能的影响。结果表明海蜇胶原蛋白肽能显著降低小鼠肝系数和脂肪系数,能显著降低高脂血症小鼠血清总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、动脉硬化指数(LDL-C/HDL-C)水平,升高高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)和抗动脉粥样硬化因子(HDL-C/TC);能提高肝组织超氧化物歧化酶(SOD)谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活力,并能减低丙二醛(MDA)的含量。海蜇胶原蛋白肽具有辅助减低血脂水平和增强抗氧化功能的作用。     

流沙湾海草床海域浮游植物的时空分布及其影响因素

2008年2月至11月对广东省流沙湾海草床海域的浮游植物进行了周年的季节调查,结果共检出浮游植物151种:冬季57种、春季66种、夏季73种、秋季66种,其中硅藻门44属123种,占浮游植物种类数的81.4%;甲藻门11属26种,占浮游植物种类数的17.2%;绿藻门和蓝藻门各1属1种,各占浮游植物种类数的0.7%。优势种共有26种,主要为夜光藻Noctiluca scintillans、威氏角毛藻Chaetoceros weissflogii、圆海链藻Thalassiosira rotula、菱形海线藻Thalassionema nitzschioides等,都是链状群体或个体较细长或较大的种类,没有个体较短小的优势种群;各季节间共有种类数在22-43种,Jaccard种类相似性指数范围在0.211-0.448,多样性指数和均匀度平均值分别为2.12和0.35,群落结构较脆弱;细胞丰度在0.24×10⁴-5.72×10⁴ 个/L,秋季最高,夏季次之,冬季最低,属季节单峰型变化,与一般亚热带春、秋季出现丰度高峰不一致。相关性分析发现,浮游植物丰度与活性硅酸盐呈极显著的正相关,与盐度呈显著的负相关,与其他因子不存在明显的相关性;叶绿素a浓度与水温呈极显著的负相关,与浮游动物丰度呈显著的负相关。从浮游植物吸收N、P的配比分析,N为四季的营养限制因子,但从N、P的绝对值看,N和P都是全年的营养限制因子,因此其水质营养类型属于亚热带贫营养型。