林下植被和凋落物对寒温带森林生长季土壤CH4通量的影响

为进一步探究林下植被和凋落物管理对我国寒温带森林生长季土壤CH₄通量的影响,采用静态箱-气相色谱法对大兴安岭北部4种林型（白桦林、山杨林、樟子松林和兴安落叶松林）4种处理（自然状态、去除凋落物、去除林下植被以及去除林下植被和凋落物）的土壤CH₄通量排放特征进行观测研究。结果表明：该地区森林生长季土壤均表现为CH₄的汇,4种林型不同处理后土壤CH₄通量表现为单峰变化趋势,吸收峰值出现在7月或8月。自然状态4种林型土壤CH₄平均吸收通量表现为白桦林（-79.23±14.92）μg m^-2 h^-1>山杨林（-64.27±9.60）μg m^-2 h^-1>樟子松林（-62.54±15.48）μg m^-2 h^-1>兴安落叶松林（-48.73±12.26）μg m^-2 h^-1,兴安落叶松土壤CH₄平均吸收通量显著小于其他三种林型（P<0.05）。相比于自然状态,4种林型在去除凋落物后土壤CH₄吸收通量提高了2.12%-12.15%,但变化幅度均没有达到显著水平（P>0.05）。去除林下植被后4种林型CH₄吸收通量提高了0.84%-20.55%,且只有山杨林吸收增加达到显著水平（P<0.05）。同时去除林下植被和凋落物后,对白桦林和樟子松土壤CH₄通量影响不显著（P>0.05）,但对山杨林和兴安落叶松林影响显著（P<0.05）。总之,去除凋落物或林下植被均会提高土壤对CH₄吸收,去除林下植被对土壤CH₄通量的影响要大于去除凋落物的影响,但不同林型不同处理之间还存在差异。     

河湖生态系统生态用水优化研究——以滇池流域为例

生态需水是河流与湖泊生态系统健康的重要基础。湖泊流域的河流与湖泊生态系统之间存在密切的水量联系,目前对流域内生态用水的研究多为单一生态系统生态需水简单相加,忽略了河流和湖泊之间复杂的水量联系。基于河湖复合生态系统之间的水量联系构建了河湖生态系统生态用水优化模型,并以滇池为例分析了河湖生态系统生态用水规律。结果表明：湖泊流域中单一河流或湖泊生态需水计算结果不能满足复合生态系统的生态用水要求,需要综合考虑河流和湖泊之间的水量联系;在当前水质状况下,牛栏江每年的调水量不能满足滇池流域的生态用水要求;滇池流域水体污染对流域内生态用水影响较大,随着水体污染程度的下降,流域生态用水量和调水量呈指数下降,河流生态用水呈线性下降。     

GII.26型诺如病毒的组织血型抗原结合特征

诺如病毒(Noroviruses,NoVs)是引起全球急性胃肠炎的常见病原.组织血型抗原(Histo-blood groups antigens,HBGAs)是NoVs黏附因子(受体),能促进病毒感染宿主细胞.NoVs主要衣壳蛋白突出(Protruding,P)区是与HBGAs结合的关键结构域.本研究构建了非流行毒株GII.26型NoVsP区的原核表达重组质粒,以谷胱甘肽巯基转移酶(Glutathione s-transferase,GST)亲和层析纯化P蛋白,人鼻病毒的3C蛋白酶去掉GST标签,通过酶联免疫吸附实验探索P蛋白与HBGAs相互作用的特点,借助同源结构模拟以及结构重叠分析其与相应糖分子之间可能存在的对接位点.结果 表明,P蛋白可与包括A型、B型、AB型、O型和非分泌型的215种唾液中的大部分发生结合,但只与19种寡糖中的H双糖结合;模拟的GII.26P单体的空间构象与GII.17类似,可通过糖结合位点的5个氨基酸与H双糖特异性结合.本研究阐明了GII.26 P蛋白与HBGAs的结合特征及潜在分子机制,为进一步揭示GII.26 NoVs可能的流行趋势及研发潜在抗病毒药物奠定一定的基础.     

“21世纪海上丝绸之路”沿线典型城市气溶胶光学厚度时空分布特征与成因

气溶胶作为悬浮分散在大气中的固态或液态微小颗粒物,对人体健康具有巨大影响,探索区域大气气溶胶变化特征和规律,对监测评估大气环境质量(尤其是人口聚集的城市地区)具有重要意义。本研究以东南亚、南亚和西亚“21世纪海上丝绸之路”沿线9个典型支点城市为例,基于MCD19A2 550 nm AOD产品,结合气象因素、土地利用数据和夜间灯光数据等,探讨亚洲发达城市区域带气溶胶的时空分布、变化特征、影响因素和成因驱动。结果表明: 2013—2018年间,9个城市气溶胶光学厚度(AOD)年平均值从高到低依次为卡拉奇、多哈、吉大港、曼谷、科伦坡、胡志明市、新加坡、瓜达尔和仰光。受区域气候系统和气溶胶类型的影响,各地区年、季和月AOD时序特征差异显著。大多数城市AOD高值区主要分布在城市中心区域或社会经济(如工农业)快速发展的地区。不同气象因素对各地区AOD的影响略有差异:降雨量、相对湿度和风速对东南亚4个城市(胡志明市、曼谷、新加坡和仰光)的影响较大,温度、相对湿度和风速与南亚4个城市(吉大港、科伦坡、卡拉奇和瓜达尔)和西亚多哈的AOD相关性较大。城市区域AOD受社会经济、城市化发展以及气象因素耦合协同作用的综合影响,其中,卡拉奇表现得最显著。     

利用机器学习提高M. jannaschii酪氨酰tRNA合成酶底物特异性分子建模预测的准确度

设计结合不同化学结构底物的酶结合袋是一个巨大的挑战. 传统的湿实验要筛选成千上万甚至上百万个突变体来寻找对特定配体结合的突变体,此过程需要耗费大量的时间和资源. 为了加快筛选过程,我们提出了一种新的工作流程,将分子建模和数据驱动的机器学习方法相结合,生成具有高富集率的突变文库,用于高效筛选能识别特定底物的蛋白质突变体. M. jannaschii酪氨酰tRNA合成酶（Mj. TyrRS）能识别特定的非天然氨基酸并催化形成氨酰tRNA,其不同的突变体能够识别不同结构的非天然氨基酸,并且已经有了许多报道和数据的积累,因此我们使用TyrRS作为一个例子来进行此筛选流程的概念验证. 基于已知的多个Mj. TyrRS的晶体结构及分子建模的结果,我们发现D158G/P是影响残基158~163位α螺旋蛋白骨架变化的关键突变. 我们的模拟结果表明,在含有687个突变体的测试数据中,与随机突变相比,分子建模和打分函数计算排序可以将目标突变体的富集率提高2倍,而使用已知突变体和对应的非天然氨基酸数据训练的机器学习模型进行校准后,筛选富集率可提高11倍. 这种分子建模和机器学习相结合的计算和筛选流程非常有助于Mj.TyrRS的底物特异性设计,可以大大减少湿实验的时间和成本. 此外,这种新方法在蛋白质计算设计领域具有广泛的应用前景.     

2017-2020年河南省漯河市呼吸道合胞病毒流行特征研究

呼吸道合胞病毒(Respiratory syncytial virus,RSV)是引起严重急性呼吸道感染(Severe acute respiratory infection,SARI)的一个重要病原,尤其以5岁以下儿童为主.为了解河南省漯河市SARI住院患者中RSV感染的流行病学和临床特征,为RSV预防控制及临床诊疗提供科学数据,本研究采集2017年10月至2020年8月河南省漯河市SARI住院病例的咽拭子,并收集流行病学和临床信息.采用荧光定量PCR方法鉴定RSV A/B阳性病例,分析其流行病学和临床特征.结果显示,本研究共入组1335例SARI病例,其中220例(16.48％)为RSV阳性,A和B亚型分别占64.55％和30.45％.RSV感染以5岁以下儿童为主(占91.36％),2岁以下婴幼儿占RSV感染病例的一半以上(占55.37％).RSV流行高峰出现在11月-次年1月,不同年份流行季可前后相差一个月.A﹑B亚型在不同月份可单独流行也可共流行.受新型冠状病毒肺炎疫情影响,2020年2-8月SARI病例数较往年同期减少60％以上,RSV阳性率在2020年2-8月降低为0.与非RSV感染组相比,RSV更易感染2岁以下儿童,下呼吸道感染占比更高(以支气管肺炎为主).本研究通过近3年SARI病例监测,揭示河南省漯河市RSV感染以冬春季常见,以下呼吸道感染为主,主要感染5岁以下儿童,其中2岁以下婴幼儿是防控重点人群.新型冠状病毒肺炎流行期间,由于限制性防控措施的干预,RSV感染大大降低.本研究将为RSV疫苗和单克隆抗体等预防性干预手段的使用策略提供基础数据.     

体外转录的自我复制型mRNA疫苗研究进展*

自我复制型mRNA是一种灵活的疫苗平台,该平台的开发基于甲病毒表达载体,其中复制必需基因得以完整保留,而结构蛋白基因则被来自病原的抗原基因替换。由于避免了病原培养、毒力返强和现存免疫的干扰,使其成为疫苗快速设计的理想平台。大量研究数据显示,此类疫苗可应用在人、小鼠、兔、猪、禽甚至鱼类体内诱导体液免疫和细胞免疫。过去,自我复制mRNA疫苗的研究采用重组单载体的模式,基因组骨架来源于辛德毕斯病毒、塞姆利基森林病毒和委内瑞拉马脑炎病毒。现在,反式复制型RNA和核酸修饰的反式复制型RNA作为下一代技术平台被寄予厚望。对基于甲病毒表达载体的mRNA疫苗技术的研究进展进行概述,重点介绍针对以流感病毒、新型冠状病毒和寨卡病毒等为代表的自我复制型mRNA疫苗研究现状,并探讨了该技术平台的未来发展方向。     

不同D/L单体比γ-聚谷氨酸的合成与调控

γ-聚谷氨酸(γ-PGA)是由L-谷氨酸和/或D-谷氨酸聚合而成的一种聚氨基酸,广泛应用于化妆品、医药等领域。高聚物单体的立体构型会影响产品性质和应用,因此调控γ-PGA中D-谷氨酸/L-谷氨酸单体比(D/L单体比)具有重要意义。前期以谷氨酸棒杆菌为底盘,表达来自于地衣芽孢杆菌的γ-PGA合成酶,合成以L-Glu(97.10%)为主的γ-PGA。通过外源添加不同浓度D-谷氨酸,合成了D-谷氨酸占比为15.71%~33.52%的γ-PGA。然后,在重组菌中表达来自于枯草芽孢杆菌的谷氨酸消旋酶,并使用三个不同强度RBS调控其表达水平,合成D-谷氨酸占比30.82%~34.59%的γ-PGA,但调控范围较窄。利用四个不同强度启动子调控谷氨酸消旋酶表达水平,扩大D/L单体比可调范围,合成D-Glu占比32.71%~52.53%的γ-PGA。提供一种理性调控γ-PGA的D/L单体比策略,实现了D-谷氨酸占比为2.90%~52.53%的γ-PGA的合成,为高效合成不同D/L单体比γ-PGA提供了基础。     

美洲大蠊乙醇提取物对香烟引起小鼠肺脏氧化应激的干预效果研究

美洲大蠊提取物具有显著的抗肿瘤、抗菌和抗肝纤维化等作用,但是,其对肺脏抗氧化应激效果的研究未见报道,本文主要探讨美洲大蠊乙醇提取物对熏烟小鼠血液和肺脏抗氧化应激的效果.选用雌性KM小鼠28只,随机分为对照组、熏烟组、低剂量和高剂量美洲大蠊醇提物组各7只,除对照组灌胃生理盐水外,其他各组每天中午和下午采用烟熏处理,持续31 d,其中第17天开始高剂量和低剂量组每天晚上灌胃美洲大蠊醇提物,实验结束后计算肺脏系数,检测血浆和肺脏组织匀浆中MDA、SOD、CAT、NO、GSH-Px和肺脏SOD、GSH-PX、CAT基因mRNA表达的水平以及肺脏组织病理结构的变化.结果表明:各组间肺脏系数和血浆、肺脏中总SOD和CAT的活力差异无统计学意义(P>0.05),但是与对照组相比,熏烟组显著升高了血浆和肺脏中NO以及肺脏中MDA的含量,显著降低了血浆中GSH-PX的活力和肺脏中该基因表达,差异具有统计学意义(P<0.05);而与熏烟组相比,低剂量和高剂量美洲大螊醇提物组均显著降低了血浆和肺脏中NO和MDA的水平,显著升高了肺脏GSH-PX的活力及其基因表达,高剂量组还显著升高了血浆中GSH-PX的活力,差异均具有统计学意义(P<0.05);高剂量美洲大蠊醇提物还对香烟造成的肺组织损害具有缓解作用.研究结果表明美洲大蠊乙醇提取物对熏烟小鼠血液和肺组织具有较好的抗氧化应激功能.     

水稻资源开花期耐热性的全基因组关联分析

水稻在开花期对高温非常敏感,挖掘耐热种质并解析耐热性的遗传机制,有助于水稻的耐热性遗传改良。本研究选取205份国内外种质资源,在抽穗开花期对遇高温的稻穗进行标记,以高温下标记穗的结实率作为耐热指标,结合高密度SNP标记进行全基因组关联分析并初步预测候选基因。结果表明:不同水稻种质的耐热性差异明显,高温下的结实率最低为19.0%,平均值为64.0%,中位值为65.9%,最高值为86.6%,其中06-32、剪刀齐、娄早籼5号等17份种质的耐热性较强;全基因组关联分析共筛选到130个与耐热性显著关联的SNP标记,并鉴定到18个耐热QTL,其中6个QTL与已报道的耐热相关QTL共定位;qHT4-6与耐热性的关联度最高,根据该区间lead SNP的单倍型分类,G单倍型材料的开花期耐热性显著强于A单倍型材料,该区间附近有7个基因可能受高温调控。