应对暴雨洪涝灾害的平原城市生态水文调节服务供需评估——以天津市为例

生态水文调节服务是生态系统服务的重要组成,能够有效调节地表径流,缓解暴雨洪涝灾害。但由于城市建设扩张、生态环境退化、极端降雨频发等因素,导致生态水文调节服务出现供需失衡。平原城市中地形水动力较弱及城市发展需求高的特征更是加剧了这种现象。基于生态系统供需视角,以生态水文调节率表征城市生态水文调节服务的生态供给,以暴雨洪涝风险表征城市生态水文调节服务的社会需求,构建应对暴雨洪涝灾害的平原城市生态水文调节服务供需研究框架。以典型平原城市天津市为例,应用SWAT模型、随机森林模型和ArcGIS定量测度城市生态水文调节服务供需水平,划分四种供需空间匹配类型,识别供需失衡关键区域,并进行五级规划干预等级分区。结果表明：(1)供给能力呈现“东南沿海高,西北近山低”的空间分布;需求水平表现出“多中心聚集,圈层向外递减”的分布规律。(2)供需空间分布呈现正相关关系,低供-低需在四种供需匹配类型中占据主导,同时空间聚集性最明显。(3)规划干预分区存在明显的空间差异,优先干预区占比5.41%,整体与建成区分布一致,大部分集中在市内六区,其次分布在滨海新区核心区,是未来规划治理的重点。研究结果为城市规划管理从...     

大气CO2浓度升高对土壤碳库稳定性的影响

工业革命以来,大气CO₂浓度持续上升,升高的CO₂浓度会改变植物光合产物积累、土壤碳库的碳输入和碳输出过程,进而通过影响有机碳组成和周转特征来调控土壤碳库动态变化。土壤碳库是陆地生态系统碳库的重要组成部分,其碳储量的微小变化都会对大气CO₂浓度和气候变化产生巨大影响。但目前关于CO₂浓度升高对土壤碳库动态和稳定性的影响还不清楚,很大程度上限制了预测陆地生态系统碳循环对气候变化的反馈。系统综述国内外大气CO₂浓度升高对植被生产力、植被碳输入和土壤碳库影响的研究进展,旨在揭示土壤碳库物理、化学组成以及周转特征对CO₂浓度升高的响应过程和机理,探讨CO₂升高情境下土壤微生物特征对土壤碳库稳定性的影响和驱动机制,为深入理解全球变化下的土壤碳循环特征提供理论支撑。     

利用酵母菌生产有机酸的研究进展

有机酸是含有一种或多种低分子量酸性基团(如羧基、磺酸基)的可生物合成的有机化合物,广泛应用于食品、农业、医药、生物基材料工业等领域。酵母菌具有生物安全、抗逆性强、底物谱广泛、方便遗传改造,以及大规模培养技术成熟等独特优点,因此利用酵母菌生产有机酸的研究日益受到国内外学者的关注。目前利用酵母生产有机酸还存在浓度低、副产物多,以及发酵效率低等缺陷。随着酵母菌代谢工程和合成生物学技术的发展,利用酵母菌生产有机酸取得了快速进展。本文总结了利用酵母合成11种有机酸的研究,包括内源和异源合成的大宗羧酸和高价值有机酸,并对该领域的未来研究方向进行了展望。     

番木瓜果糖-2,6-二磷酸酶CpF2KP基因克隆和蛋白表达纯化

番木瓜是岭南四大名果之一,在我国东南部地区广泛种植,因其具有食用和药用双重价值,因此深受人们的青睐。果糖-6-磷酸,2-激酶/果糖-2,6-二磷酸酯酶(fructose-6-phosphate,2-kinase/fructose-2,6-bisphosphatase,F2KP)是一个独特的双功能酶,具有激酶功能域和酯酶功能域,能催化生物体内糖代谢的重要调节物果糖-2,6-二磷酸(Fru-2,6-P_(2))的合成和降解。为了研究番木瓜中编码该酶的基因CpF2KP的功能,得到目的蛋白尤为重要。本研究从番木瓜基因组中提取到CpF2KP基因的编码序列(coding sequence,CDS)序列,该基因CDS全长2274 bp。将该基因CDS全长扩增之后选用pGEX-4T-1载体进行原核表达。对载体pGEX-4T-1用EcoRⅠ和BamHⅠ进行双酶切,利用基因重组的方式将扩增序列构建到原核表达载体上。经过诱导条件探索,SDS-PAGE结果显示GST-CpF2KP重组蛋白的大小约为110 kDa,诱导CpF2KP蛋白表达的最适条件为:异丙基β-D-硫代半乳糖苷(isopropyl beta-D-thiogalactopyranoside,IPTG)浓度为0.5 mmol/L,温度28℃。对诱导后的CpF2KP蛋白进行纯化,得到了纯化的单一目的蛋白。此外,检测了该基因的组织表达特性发现该基因在种子中表达量最高,在果肉中表达量最低。该研究为进一步深入揭示番木瓜CpF2KP蛋白的功能及研究该基因参与的生物学过程提供了重要基础。     

Rhizosphere effect of nanoscale zero-valent iron on mycorrhiza-dependent maize assimilation

Rhizosphere effect of nanoscale zero-valent iron (nZVI) is crucial but little reported. Maize seeds were dressed with four nZVI concentrations (0, 1.0, 1.5, 2 g kg⁻¹) and inoculated with arbuscular mycorrhizal fungus (AMF) (Funneliformis mosseae). The SEM images illuminated that excessive nZVI particles (2 g kg⁻¹) were agglomerated on the surface of hyphae and spore, causing severe deformation and inactivation of AMF symbionts and thereafter inhibiting water uptake in maize seedlings. This restrained the scavenging effects of enzymatic (superoxide dismutase, peroxidase) and non-enzymatic compounds (proline & malondialdehyde) on ROS, and leaf photoreduction activity and gas exchange ability (p < 0.05). Interestingly, the inoculation with AMF effectively alleviated above negative effects. In contrast, appropriate dose of nZVI, that is, ≤1.5 g kg⁻¹, can be evenly distributed on the hyphae surface and form the ordered symbionts with AMF. This help massively to enhance hyphae growth and water and nutrient uptake. The enhanced mycorrhizal infection turned to promote rhizosphere symbiont activity and leaf Rubisco and Rubisco activase activity. Light compensation point was massively lowered, which increased photosynthetic carbon supply for AMF symbionts. Particularly, such priming effects were evidently enhanced by drought stress. Our findings provided a novel insight into functional role of nZVI in agriculture and AMF-led green production.     

信号分子在生物脱氮中的作用及检测方法

生物脱氮是由微生物主导的地球氮循环中的重要环节之一,主要包括硝化、反硝化和厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,anammox)等过程。在微生物联合作用下,污水中的有机氮及氨氮经一系列作用转化为氮气,这种经济高效、环境友好的处理工艺在世界范围内得到广泛应用。群体感应(quorum sensing,QS)以信号分子为媒介通过改变菌群密度和周围环境变化来调节微生物的各种行为。大量的研究已证实调控QS信号分子在生物脱氮中具有应用潜力。本文介绍了各种信号分子类型,从基因组学、实际应用等方面综述了各类信号分子以及检测方法,同时针对酰基高丝氨酸内酯(acyl homoserine lactones,AHLs)类信号分子在生物脱氮中的作用进行详细介绍。然而不足之处在于信号分子研究只是停留在实验室阶段,仅仅研究了单一信号分子对生物脱氮的影响。未来可将信号分子应用于实际污水,研究多种信号分子共同作用以及多种微生物之间的QS现象。     

RhoB的翻译后修饰与细胞命运

RhoB作为Rho家族的一员,其生物学活性和蛋白质水平的调控与其他成员有着较大的不同,在肿瘤的发生发展中也起着独特的作用。RhoB作为抑癌蛋白在肿瘤的靶向治疗上受到越来越多的关注,然而在有些类型的肿瘤中RhoB却起着促进肿瘤生长的作用,其中的分子机理还不清楚,亟待研究阐明。可逆的翻译后修饰是快速与精细调控RhoB功能的重要分子机制,对于维持正常细胞的生长、抑制细胞的早期癌变及肿瘤的发生发展至关重要。本文就RhoB翻译后修饰的研究,特别是其泛素化和SUMO化修饰之间的转化在肿瘤细胞命运决定中的作用进行综述,以期为探索RhoB的调控与肿瘤发生发展的机制,以及以RhoB为靶点的癌症治疗提供线索和思路。     

circPVT1通过miR-24-3p/let-7a-5p/FSCN1轴促进鼻咽癌细胞侵袭迁移

目的 鼻咽癌是一种来源于鼻咽上皮的恶性肿瘤,其临床特征之一是易发生淋巴转移,但是目前鼻咽癌转移的分子机制尚未阐明。circPVT1是由PVT1基因2号外显子反向拼接形成的环状RNA (circRNA),在多种肿瘤中表达上调,本文探讨了circPVT1在鼻咽癌侵袭迁移中的作用和分子机制。方法 通过RT-qPCR检测circPVT1及其下游miRNA和FSCN1在鼻咽癌细胞的表达情况,Transwell和划痕愈合实验检测circPVT1对鼻咽癌细胞侵袭迁移的影响,RNA pull-down实验检测circPVT1结合的miRNA,双荧光素酶报告实验检测miR-24-3p和let-7a-5p靶向抑制FSCN1 mRNA表达。结果 在鼻咽癌细胞中过表达circPVT1可以促进鼻咽癌细胞侵袭迁移,而敲低circPVT1则可以抑制鼻咽癌细胞的侵袭迁移。进一步研究发现,circPVT1可以通过竞争性吸附miR-24-3p和let-7a-5p,上调FSCN1的表达,从而促进鼻咽癌细胞的侵袭迁移。结论 circPVT1通过miR-24-3p/let-7a-5p/FSCN1轴促进鼻咽癌细胞侵袭迁移,证实c...     

贵州核桃种质资源表型性状多样性研究

该研究以贵州省内的3个山脉(乌蒙山、苗岭山和武陵山)、19个核桃和泡核桃实生居群、245棵实生单株为研究材料,对坚果表型性状29个指标的多样性、相关性、聚类及变异进行分析,以揭示贵州核桃资源的表型遗传多样性水平,为贵州核桃资源的保存与利用及核心种质构建提供依据。结果显示：(1)核桃和泡核桃实生居群245份种质资源的18个表型质量性状Simpson指数为0.26～0.82,Shannon-Wiener指数为0.12～1.79;核桃小叶形状多样,易发生顶叶退化,坚果核壳表面特征、坚果形状及核仁皮色多样性丰富。(2)坚果表型变异系数为3.32%～47.67%,平均为21.28%且差异显著(P<0.05),居群间变异系数为9.42%～31.61%且差异显著(P<0.05);居群内和居群间变异均是核桃表型多样性的来源,但坚果性状在居群间差异显著性均高于居群内,说明居群间变异是该区域坚果表型变异的主要来源。(3)3个山脉区域核桃表型均有不同程度变异,其中,苗岭山核桃表型变异程度低,乌蒙山核桃表型变异程度高;UPGMA聚类结果显示,19个核桃实生居群依据贵州山脉区域划分为三类,表明贵州核...     

内蒙古高寒露天煤矿排土场植被恢复研究

探究不同恢复年限对于露天煤矿植被群落变化和植物个体生长的影响,进一步加强生态环境保护与生态修复治理措施。以内蒙古高寒露天煤矿排土场恢复4年(2018-2021年)的植物群落为研究对象,采用样方调查方法,对样地内植物群落进行调查,设置草本样方(1 m×1 m)和灌木样方(5 m×5 m),记录植物物种组成、高度及盖度等指标,计算Shannon-Wiener多样性指数、Simpon指数、Pielou均匀度指数和物种重要值。探讨不同的恢复年限植物群落变化特征和优势植物的养分吸收,为矿区人工植被恢复提供科学依据。结果表明:(1)矿区排土场植物群落物种数、生物量和群落多样性均随着恢复年限的增加而显著增加。总物种数从恢复第1年的16种增加到恢复第4年的31种,主要是由于非人工种植植物从6种增加到19种导致,特别是在恢复第2年增加显著,然后趋于平稳,这说明恢复第2年是物种增加关键的时期;(2)随着恢复年限的增加,生物量和多样性指数显著增加;矿区植被优势物种多以禾本科披碱草(Elymus dahuricus)、无芒雀麦(Bromus inermis);豆科植物苜蓿(Medicago sativa)、草木樨(Melilotus officinalis)、沙打旺(Astragalus adsurgens)、锦鸡儿(Caragana sinica);菊科植物大籽蒿(Artemisia sieversiana);十字花科油菜(Brassica napus)和胡颓子科沙棘(Hippophae rhamnoides)为主。(3)比较不同优势植物叶片、茎和根的氮(N)、磷(P)和钾(K)含量发现,草本优势种中菊科和豆科植物显著高于禾本科植物。灌木优势种中沙棘茎的N含量和P含量显著高于锦鸡儿。研究认为,在排土场植被恢复初期(4年)的物种选择上,豆科植物和菊科植物是草本植物首选的先锋物种,另外,沙棘是灌木首选的物种。