河流冲积沉积沙地风蚀规律及植被防风蚀效应——以北京市永定河沙地为例

在河流冲积沉积沙地——永定河沙地演变研究的基础上,选择耕地、荒草地、流动沙地、防护林带、片林、果园等永定河沙地典型的土地利用类型,通过定位实验观测与数学定量分析,进行沙地地表风沙活动与植被阻滞风沙规律研究.研究结果认为：近地层风速随高度分布服从对数分布;下垫面性质导致对应的摩阻速率大小不同;不同利用类型下垫面对应的起沙风速明显不同;0～20cm高度范围内各层的输沙率百分含量随着高度的增加而减少,两者呈负指数函数;输沙率与风速呈正指数关系;由于植被类型结构不同,导致植被的防风、阻滞风沙效益在空间位置的不同;积沙形态随林分结构呈现不同的分布规律.     

黄土丘陵区景观格局对水土流失过程的影响——景观水平与多尺度比较

以黄土丘陵沟壑区河口-龙门区间内42个水文站控制流域土地利用和径流泥沙数据为基础,借助GIS和RUSLE,运用景观格局指数分析法,从景观水平和多尺度上探讨景观格局对流域水土流失过程的影响。结果表明:河龙区间流域景观格局和水土流失过程特征存在明显空间分异和相对差异。在斑块类型水平上草地的连结度(COHESION3)和分维数变异度(FRAC_CV3)、耕地和居民建设用地的丛生度(CLUMPY1、CLUMPY5)、居民建设用地边缘密度(ED5)是影响流域水土流失过程的重要指标,其中草地连结度对流域水土流失过程变异的解释度最高。在景观水平上景观连结度(COHESION)、平均斑块面积(AREA_MN)、景观聚集度(AI)、景观丰富度(PR)是影响水土流失过程的主要因子,其中景观聚集度(AI)对流域水土流失过程变异的解释程度最高。斑块类型水平景观格局对水土流失过程空间变异的解释能力要高于景观水平。景观格局具有明显的嵌套特性并强烈影响着流域水土流失过程,在嵌套水平上草地连结度(COHESION3)和耕地丛生度(CLUMPY1)是控制流域侵蚀产沙的主要格局因子,草地分维数变异程度(FRAC_CV3)可以抑制流域泥沙输移过程。景观格局对水土流失过程的影响机制和景观指数与反应变量间的统计学关系随尺度不同而异。     

植物ω-7脂肪酸的系统代谢工程

ω-7脂肪酸(C16:1Δ9, C18:1Δ11, C20:1Δ13), 特别是棕榈油酸(C16:1Δ9)具有重要的工业、营养和医药价值。这些珍稀脂肪酸大多在一些野生植物的种子中合成, 不能商业化生产。对普通油料作物的油脂代谢途径进行遗传修饰, 使其种子大量合成并积累ω-7脂肪酸, 已成为生物技术和可再生资源研究的一个热点领域。基因操作的主要靶标包括: 不同来源的Δ9脱氢酶的应用、提高底物(C16:0)的浓度、共表达质体型和内质网型Δ9脱氢酶以及代谢物流的优化等。该文在解析ω-7脂肪酸生物合成途径及其调控网络的基础上, 重点论述了ω-7脂肪酸代谢工程的技术策略、研究进展和存在的问题, 并进一步讨论了油脂物组学和转基因组学等组学技术在鉴定参与ω-7脂肪酸生物合成途径及其调控的特异基因和优化油脂代谢工程设计上的应用前景。     

紫苏硬脂酰-ACP脱氢酶基因家族鉴定及表达分析北大核心CSCD

硬脂酰-ACP脱氢酶(SAD)催化硬脂酸脱氢生成油酸,是形成不饱和脂肪酸的关键酶。该研究从紫苏转录组数据库中筛选鉴定紫苏硬脂酰-ACP脱氢酶(PfSAD)家族基因,并进行生物信息学分析及保守功能域分析,用qRT-PCR技术检测PfSADs各成员在不同组织中的表达特性,以探讨PfSAD家族基因在调控种子脂肪酸组分中的作用,为紫苏脂肪酸组分的遗传改良提供基因元件。结果显示:(1)从该课题组前期自测的紫苏转录组数据库中共检测出6个PfSAD家族基因,其编码蛋白的氨基酸长度介于367~396 aa之间,均具有SAD的保守结构域和二铁中心,预测其基因编码蛋白均定位于叶绿体。(2)多序列比对结果显示,紫苏PfSADs蛋白序列与拟南芥、蓖麻及可可等植物的SAD蛋白序列相似性均在50%以上;系统进化分析显示,6个紫苏SAD蛋白被分为3个亚组,其中第一个亚组包含PfSAD1,第二亚组包含PfSAD2、PfSAD3,第三亚组包含PfSAD4、PfSAD5和PfSAD6。(3)实时荧光定量PCR分析发现,PfSADs各成员在‘晋紫苏1号’不同组织中的表达量差异显著,其中PfSAD1主要在叶中表达,PfSAD2、PfSAD3、PfSAD4和PfSAD5在种子中表达量较高,PfSAD6在花中具有显著表达优势。研究表明,PfSADs具有典型的保守基序及催化SAD的活性中心,其各成员在不同的组织中高表达,推测这6个基因均参与了硬脂酰ACP(C18∶0-ACP)脱氢生成油酰基ACP(Δ9C18∶1-ACP)的过程,在紫苏油脂合成代谢过程中发挥重要作用。     

亚麻荠FUS3转录因子的鉴定及功能分析北大核心CSCD

FUS3转录因子是调控植物种子油脂合成的关键因子。为探讨亚麻荠CsFUS 3基因在脂质合成和积累过程中的作用,该研究对CsFUS 3基因家族进行全基因组鉴定,分析CsFUS 3基因的时空表达模式,并解析CsFUS 3-1和CsFUS 3-2基因在植物油脂合成中的功能,为深入解析CsFUS 3基因在亚麻荠油脂合成中的功能及亚麻荠高油品种选育提供理论基础。结果表明:(1)利用AtFUS3蛋白序列,在亚麻荠基因组数据库中鉴定出2条完整的CsFUS3蛋白序列,分别命名为CsFUS3-1和CsFUS3-2,亚细胞定位发现2个CsFUS3蛋白均位于细胞核。(2)亚麻荠CsFUS3-1和CsFUS3-2蛋白与拟南芥AtFUS3蛋白的亲缘关系最近,具有与拟南芥AtFUS3蛋白相似的理化性质、高级结构以及完整的B3功能域。(3)qRT-PCR结果显示,CsFUS 3-1和CsFUS 3-2基因仅在种子中表达,且随着种子的发育成熟,2个CsFUS 3基因的表达量均呈先增高后降低的变化趋势,并在花后30 d时表达量达到最高。(4)CsFUS3和CsWRI1蛋白互作以及CsFUS 3对OLE和ABI 3基因的转录调控可能是亚麻荠高油性状的关键调控途径。(5)烟草瞬时表达分析表明,与野生型相比,转CsFUS 3-1和CsFUS 3-2基因的烟草叶片总油脂含量分别提高了0.95%和1.12%,表明亚麻荠CsFUS 3基因能够提高烟叶总油脂的合成积累。     

共生菌促进斜生栅藻生长和油脂合成

从斜生栅藻藻际分离共生菌群并进行16S rDNA序列鉴定,构建藻菌共培养体系,并检测斜生栅藻生长、生理生化及产油特性。共分离出7个菌群/株,包括微球菌(菌株1-1、1-2和1-3)、假单胞菌(菌株2-1和2-2)、微小杆菌(菌株-3)和葡萄球菌(菌株-4)。微球菌(菌株1-2)和假单胞菌(菌株2-1)为优势促生菌株,能显著促进微藻生长及色素和油脂积累。斜生栅藻与微球菌(菌株1-2)1∶10共培养体系培养8 d后,栅藻生物量高达4.27 g·L^-1,比对照增加了46.0%;叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素分别比对照提高12.1%、16.7%和25.0%;含油量为25.7%,比对照增加了14.0%,单不饱和油酸含量(16.4%)也显著高于对照。另一个优异共培养体系是斜生栅藻与假单胞菌(菌株2-1)1∶5共培养体系,在培养8 d后,微藻生物量、叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素分别比对照提高47.9%、16.0%、17.5%和19.9%;总油脂(27.1%)和单不饱和油酸含量(18.2%)分别比对照增加了20.4%和64.0%。表明藻际共生菌假单胞菌和微球菌可分别与斜生栅藻互作,能够显著促进斜生栅藻生物量和优质油脂的富集,可应用于栅藻商业生产。     

紫苏Pfgpat9基因的鉴定与功能分析

甘油三磷酸酰基转移酶(GPAT)是三酰甘油(TAG)合成过程中的关键酶。本研究从油料作物紫苏中筛选鉴定得到甘油三磷酸酰基转移酶基因Pfgpat9,并揭示其编码蛋白特征及基因功能。从紫苏转录组数据库中筛选获得gpat9基因片段,以优选品种‘晋紫苏1号’为材料,通过RT-PCR技术克隆获得该基因的开放阅读框(ORF)全长序列,命名为Pfgpat9;利用实时荧光定量PCR方法分析Pfgpat9基因在紫苏根、茎、叶、花及不同发育时期种子(开花后10、20、30、40 d)中的组织表达特性;通过双酶切将紫苏Pfgpat9基因完整的ORF序列连接到酵母表达载体pYES2.0上,将重组质粒转化至野生型酵母菌株INVSc1和缺陷型酵母gat1,并验证该基因的功能。结果显示:紫苏Pfgpat9基因ORF为1 116 bp,共编码371个氨基酸,理论等电点pI为8.96,不稳定系数为46.67,亲水性系数为-0.108,是一种亲水性不稳定蛋白。紫苏Pfgpat9基因具有典型的GPAT9功能结构域,包含3个典型的跨膜螺旋区;多序列比对分析表明,紫苏PfGPAT9蛋白与油橄榄、茶树和向日葵GPAT9蛋白的亲缘关系较近;qRT-PCR分析显示,Pfgpat9基因在紫苏不同组织中均表达,在种子发育不同时期表达量呈先升高后降低趋势,在开花后20 d表达量达到最高;酵母转化结果表明,转Pfgpat9基因野生型酵母和转Pfgpat9基因缺陷型酵母总脂含量均提高,且C16∶0、C16∶1含量均有所提高。研究表明,Pfgpat9基因在紫苏种子油脂合成积累过程中发挥重要作用,这为进一步通过基因工程及转基因技术改良紫苏品质提供了新的方向。