基于核酸适配体的生物分析新方法研究进展

核酸适配体是从随机文库中采用SELEX技术筛选所得的单链短链寡核苷酸片段(通常为15-80个ss DNA或ss RNA)。其能够折叠形成独特稳定的三维结构,通过静电相互作用,氢键,范德华力,碱堆叠或多种作用力组合特异性地与多种靶标结合。适配体因具有构象变化能力而被用作生物分析中的理想识别配体。目前,基于适配体的生物分析新方法得到广泛研究,并用于蛋白多肽类药物分析、疾病标志物诊断、外泌体检测、循环肿瘤细胞检测和病毒检测等方面。本文综述了核酸适配体用于生物分析方法开发的最新进展,比较和讨论不同分析方法,并对基于适配体的生物分析新方法提出了设想和展望,为开发新的生物分析方法和检测技术提供了思路和借鉴。     

基于质谱的蛋白质N末端乙酰化程度定量方法的研究

随着质谱技术及各种定量方法的不断完善和发展,定量蛋白质组学的方法不断地被应用到各类生物学研究中。蛋白质组学定性定量数据的处理主要通过一些多功能的商业化或者开源软件来进行,如常用的数据分析软件Proteome Discoverer和Maxquant。但是在通过化学标记对蛋白质N末端乙酰化程度进行定量这一方面,Proteome Discoverer和Maxquant在一定程度上存在准确性不高和完整度不够的问题。于是本研究针对自己的实验特点,通过Java算法编写了相应的定量程序Acequant来完成N末端乙酰化程度的相对定量。本研究将该程序在已有相关报道的He La cell上进行了验证,Acequant共定量到1 587个蛋白质N末端,而Proteome Discoverer和Maxquant分别只定量到42个和306个N末端。同时,手动验证原始图谱也证实了Acequant定量的准确性更好。于是,本研究将此方法进一步应用到秀丽隐杆线虫N末端乙酰化的研究中,并初步发现了线虫整体的N末端乙酰化状态,为进一步的N末端研究提供了支持。     

樟树(Cinnamomum camphora)幼苗细根形态对氮磷添加和幼苗密度的响应

全球氮沉降对森林生态系统结构和功能的影响已成为现代生态学研究热点之一,我国华南地区氮沉降的增长引起了土壤酸化和磷限制加剧等一系列生态问题。密度制约着植物个体对环境资源的吸收利用,是自然界中十分重要的选择压力之一。因此研究樟树(Cinnamomum camphora)幼苗的细根形态对氮磷添加和密度的响应,有利于了解亚热带树木根系对氮沉降和磷添加与林分密度的响应过程和机制,并为全球变化背景下樟树林生态系统的管理提供依据。本研究以1年生樟树幼苗为试验材料,选择氯化铵(NH_4Cl)作为氮肥以模拟大气氮沉降,并且以二水合磷酸二氢钠(NaH_2PO_4·2H_2O)模拟磷添加,氮磷处理设置4个水平,即对照、施N、施P和施N+P;种植密度设置10、20、40和80株/m~2 4个水平。测定各处理樟树幼苗细根的根长、表面积、体积和根尖数,分析氮磷添加、密度和两者交互作用对樟树幼苗细根的影响。研究结果表明,与对照处理相比,N、P和N+P处理促进了幼苗细根长度、表面积、体积以及根尖数的增加。低密度条件下的N添加对幼苗根系形态的促进效果强于P添加。N+P处理对10、20、40株/m~2幼苗根系形态的促进效果最佳,而各处理对80株/m~2幼苗根系形态的促进效果均无显著性差异。随着种植密度的增大,幼苗细根长度、表面积、体积和根尖数均减少。樟树幼苗的细根长度、表面积、体积和根尖数在各密度间和不同氮磷添加处理间均有显著性差异,密度和氮磷处理间的交互作用对根系形态各指标均无显著影响。     

近50年京津冀气候舒适度的区域时空特征分析

受气候变化影响,区域气候舒适期势必会发生不同程度的变化。从气候舒适性的视角出发,利用京津冀地区1966—2015年的170个观测站点50年逐日气象资料,以温湿指数、风效指数、着衣指数及其综合指数为气候舒适性的评价指标,统计分析区域气候舒适期的起止日期、天数及其年际间变化规律,揭示京津冀区域气候舒适度的时空变化特征,为区域人口合理分布和气候资源评价提供科学依据。此外,以日为时间尺度进行气候舒适期分析,有利于气候变化背景下区域间横向和区域内纵向的比较研究。结果显示:(1)京津冀气候舒适度指数近50年来的变化趋势基本相同,综合指数呈显著增加趋势;但各地间变幅存在一定差异,其中天津气候舒适度指数变化幅度最为明显,北京变化相对平稳。(2)从气候舒适度综合指数来看,京津冀地区气候舒适期年内分布呈"M"型,舒适期相对集中在4—5月、9—10月,舒适和较舒适等级的月累计日数均达到28 d以上,其中5月气候最为舒适,舒适等级日数最多,达到24—26 d;北京年平均舒适天数最多(100 d),天津最少(91 d)。(3)从单一气候舒适度指数来看,京津冀舒适和较舒适等级的初始日期大多呈显著的提前趋势;终止日期和天数大多略有增加,但变化趋势不显著。而综合指数显示,1966—2015年较舒适等级的初始日期变化最为显著,大约每10年提前3—4 d;天津和河北终止日期变化也达到显著水平,大约每10年推迟1—2 d,北京增加趋势不明显。(4)京津冀气候舒适期的空间分布显示,舒适等级的日数从西北向东南地区呈减少特征,河北北部舒适等级的年平均日数最多达115—120 d,东南部最少,不足90 d。     

基于Agent模型的生态公平指数构建与模拟

伴随着社会经济的发展,社会公平逐渐成为热点话题。社会公平问题不但体现在社会现象上,还对生态系统起着重要的影响。通过构建资本交换自主体模型,模拟社会财富分配动态过程,可观测资本交换熵指数变化情况,从而解释熵增原理。除此以外,不同系统的最终状态能达到的最大熵指数不同,用熵增原理与本文构建的最大熵指数模型可以对系统的生态公平进行纵向或横向评价。构建的资本交换熵模型也可以证明最大熵原理,同时,财富集中的现象将会使生态环境的选择权完全交予富人群体,影响可持续发展。     

杭州市西湖景区春季空气细菌多样性特征

选取了杭州市西湖景区4个典型样点,利用高通量测序方法研究了其空气细菌多样性特征。结果表明,在细菌门水平上,各样点优势细菌为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes),其总相对含量在断桥残雪(MSBB)、柳浪闻莺(OSW)、宝石流霞(PSHFRC)和三潭印月(TPMM)分别为88.31%、86.03%、85.06%和89.28%,且不同样点优势菌群存在一定的差异,OSW和TPMM厚壁菌门分别占9.65%和11.6%,拟杆菌门分别占6.86%和5.55%,MSBB和PSHFRC拟杆菌门分别占7.31%和7.86%,厚壁菌门分别占7.09%和5.32%。在细菌属水平上,各样点优势菌属及含量差异显著,MSBB、TPMM、OSW和PSHFRC相对含量最高的菌属分别为马赛菌属(Massilia)、两面神菌属(Janibacter)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)和甲基杆菌属(Methylobacterium),分别占6.22%、6.45%、6.05%和11.5%,各样点相对含量高于2%的细菌属有鞘氨醇单胞菌属、甲基杆菌属、薄层菌属(Hymenobacter)和异常球菌属(Deinococcus),这些菌属是西湖景区各样点共有的优势菌群;通过空气细菌OTU及多样性分析可知,MSBB空气细菌丰富度较高,均匀度较低,而PSHFRC丰富度较低,均匀度较高。杭州西湖景区不同样点空气细菌群落特征差异显著,且其丰富度和均匀度明显不同。     

不同密度樟树(Cinnamomum camphora)幼苗生长和叶片性状对氮磷添加的响应

人类活动改变了氮素从大气向陆地生态系统输入的方式和速率,进而导致森林生态系统养分变化和失衡。研究氮磷添加对不同密度樟树(Cinnamomum camphora)幼苗生长和叶片性状的影响,可以为全球氮磷沉降背景下亚热带地区樟树人工林的经营管理提供依据。本试验以1年生樟树幼苗为试验材料,选择氯化铵(NH_4Cl)作为氮肥模拟大气氮沉降,以二水合磷酸二氢钠(NaH_2PO_4·2H_2O)模拟磷添加。氮磷处理设置CK、施N、施P和施N+P 4个水平,种植密度设置10、20、40和80株·m~(-2 )4个水平。实验数据表明:N、P和N+P处理对樟树幼苗的苗高和地径均有促进作用,且N+P处理对幼苗生长的促进效果最好。N、P和N+P处理在整体上均能增加幼苗叶片的SPAD值,N和N+P处理均增加了幼苗叶片的比叶面积(SLA),而P处理减少了幼苗的SLA。随着种植密度的增大,N、P和N+P处理下樟树平均单株幼苗的苗高、地径、SPAD值呈现下降的趋势,各施肥处理下叶片的SLA变化规律不明显。密度和氮磷添加对叶片的SPAD值产生显著的交互作用。     

基于森林清查资料的河南省森林植被碳储量动态变化

利用1994—1998年、1999—2003年、2004—2008年、2009—2013年河南省4期森林资源清查数据,运用生物量转换因子连续函数法和平均生物量法,估算了1998—2013年河南省森林植被的碳储量和碳密度变化。研究结果表明,河南省森林植被碳储量由1998年的45.57 Tg增加到2013年的107.98 Tg,年均碳汇量为4.16 Tg/a。乔木林碳储量和碳密度分别由1998年的33.54 Tg和22.39 Mg/hm~2增加到2013年的97.11 Tg和31.80 Mg/hm~2。乔木林碳储量在所有植被类型中占主体,4个森林清查时期乔木林碳储量占森林植被总碳储量的比例分别为73.60%、79.22%、85.63%和89.93%。2013年森林清查时,乔木林中杨树和栎类碳储量最大,分别占总碳储量的37.61%和25.22%,各龄组乔木林碳密度大小顺序依次为成熟林近熟林中龄林过熟林幼龄林。阔叶林面积、碳储量、碳密度均高于针叶林,阔叶林是河南省森林碳汇的主要贡献者。人工林面积、碳储量、碳密度增加幅度都要高于天然林,人工林碳储量由1998年的9.62 Tg增加到2013年的55.67 Tg,占乔木林碳储量总增量的77.15%,人工林碳密度由1998年的17.86 Mg/hm~2提高到2013年的32.01 Mg/hm~2,人工林在河南省森林碳汇中逐步发挥重要的作用,逐渐成为河南省森林碳汇的主体,随着人工林生长为具有较高碳密度的成熟林,河南省乔木林将具有较大的碳汇潜力。     

离体诱变定向培育高油花生新品种宇花9号

笔者前期研究发现经干旱胁迫处理后的花生叶片水势与其籽仁含油率呈显著正相关。文中对羟脯氨酸作为水势(渗透压)调节物质用于离体定向筛选花生高油突变体及培育花生新品种进行了研究。以花生品种花育20号胚小叶作为外植体,平阳霉素作为诱变剂添加于体胚诱导培养基上进行离体诱变培养。形成的体胚转移到添加6 mmol/L羟脯氨酸(培养基水势为-2.079 MPa)的体胚萌发和再生培养基上诱导体胚萌发成苗,同时进行高油突变体定向筛选。再生小苗经嫁接移栽田间,从再生植株后代中获得了132份含油率55%以上的高油突变体,其中27份含油率超过58%,2份超过60%。再生植株后代结合系谱育种法育成了高产高油花生新品种宇花9号,在辽宁省花生新品种备案试验中,籽仁产量比对照品种增产14.0%,并通过了国家非主要农作物品种登记。宇花9号含油率达61.05%,比亲本花育20号高11.55个百分点,是目前国际上含油率最高的花生品种。本研究结果表明,利用离体诱变、培养基低水势定向筛选及其再生植株后代结合常规育种法选择是定向培育高油花生品种的有效方法。