Seasonal and interannual variations of ecosystem photosynthetic characteristics in a semi-arid grassland of Northern China

北方半干旱草原生态系统光合参数的季节和年际变异 生态系统表观量子效率(α)、最大光合速率(P_max)和暗呼吸速率(R_d)不仅反映了生态系统水平 光合生理特征,同时也是碳循环模型中光合过程模拟的关键参数。气候和植被因子都会影 响光合参数的季节和年际变异,但二者在光合参数调控过程中的相对贡献和作用途径尚不清晰。本研究基于连续12年(2006–2017)的涡度相关观测数据,分析了内蒙古半干旱典型草原光合参数的季节和年际变化规律;利用回归分析和结构方程模型(SEM)方法明晰了环境和生理调控的作用途径及相对贡献。结果发现,光合参数(α、P_max和R_d)均表现出单峰的季节变化趋势,并呈现明显的年际波动。温度(T_a)和土壤含水量(SWC)的变化共同影响光合参数的季节变化,而SWC主导了其年际变异。α和R_d的变化主要由T_a决定,而Pmax的变化主要受SWC的影响。SEM模型分析表明,除了直接作用外,环境因子主要通过影响冠层水平气孔导度(gc)对光合参数和碳同化生理过程进行调控。此外,叶面积指数对光合参数特别是Pmax的季节和年际变异起主要调控作用。以上结果明确了环境和植被共同决定了生态系统水平光合参数的季节和年际变异,并强调了在水分受限的草原生态系统中,植被生理调控在光合碳同化能力和碳汇功能评估中的重要作用。     

不同酿酒酵母菌株来源异麦芽糖酶IMA1的克隆、表达及表征

[目的]异麦芽糖酶IMA1在充分利用含有α-1,6-O-糖苷键的低聚糖中起着关键作用。[方法]在本研究中,对来自4株酿酒酵母菌株（包括3株嗜酸性菌株）来源的异麦芽糖酶IMA1进行克隆、表达、纯化和表征。[结果]研究发现,4种异麦芽糖酶IMA1表现出类似的pH和温度依赖性,但表现出不同的动力学参数和热稳定性。IMA1-A对α-MG（α-甲基葡糖苷）表现出最高的结合亲和力、转换数、催化效率和热稳定性。结构和序列分析表明,2个远离活性位点和底物结合位点的氨基酸的差异对异麦芽糖酶IMA1的动力学参数和热稳定性有重要影响。[结论]本研究结果对进一步研究异麦芽糖酶IMA1的结构-功能关系奠定了基础。     

慢病毒介导的下丘脑中过表达miR-505小鼠模型的构建

目的:本文用慢病毒定点注射的方法构建了在下丘脑中过表达mi R-505的小鼠模型,并利用荧光原位杂交方法在冰冻切片组织上快速检测mi RNAs,以确认慢病毒载体介导的mi R-505在丘脑中的表达能力。方法:实验小鼠在脑立体定位仪下定位到下丘脑位置,采用原位注射的方式进行慢病毒注射,注射后采用实时荧光定量RCR和应用了LNA探针和TSA系统的FISH(fluorescence in situ hybridization)技术,完成在慢病毒介导的mi R-505过表达老鼠下丘脑区域细胞中的mi R-505检测和示踪。结果:mi R-505慢病毒注射未成年小鼠下丘脑区5、10、20和40天后,均可检测到mi R-505在下丘脑区域的表达,且实验结果表明在慢病毒介导的过表达小鼠下丘脑注射部位,mi R-505表达量有明显的提高。结论:利用慢病毒注射未成年小鼠下丘脑脑区的方法,成功的建立了下丘脑中过表达mi R-505的小鼠模型,使用LNA标记探针的FISH方法探索mi RNA表达规律较稳定,且重复率高。     

大麦水孔蛋白基因HvTIP2;1及其启动子的表达特性分析

组织特异性启动子作为基因工程的一种重要调控元件,在生物反应器、转基因新品种培育等领域有重要的应用前景。基于芯片数据的基因数字化差异显示分析,筛选到一个根特异表达的大麦水孔蛋白基因Hv TIP2;1,利用实时荧光定量RT-PCR方法了解该基因在不同组织和处理条件下的表达特性,并对基因启动子及功能进行了研究。结果表明,Hv TIP2;1表达具有根特异性并受植物生长发育的调控,其在成株期的表达量明显高于苗期。ABA激素处理组,Hv TIP2;1表现先上升,处理10h后又下降的表达变化趋势;铝、锰有毒金属离子处理组,Hv TIP2;1表达量明显高于对照组,但表现出上升-下降-上升的波动变化特征;盐胁迫导致Hv TIP2;1表达量持续下降,而干旱诱导Hv TIP2;1表达量不断升高,处理24h后表达量迅速下降,低于对照水平。利用PCR方法克隆位于基因编码区上游的启动子序列Hv1310p,该序列含有多个与根特异表达和胁迫响应有关的顺式作用元件。通过5'端缺失法分别构建514bp和1 258bp启动子的融合GUS报告基因表达载体,转基因烟草的GUS活性检测表明两个启动子片段都具有根特异性的启动活性。     

基于核酸侵入反应的基因突变检测方法研究进展

肿瘤靶向药物治疗需要检测特异性的基因突变。尽管已开发出多种基于模板扩增的基因突变检测方法,但由于存在扩增产物交叉污 染的风险,其应用受到极大限制。基于信号扩增的核酸侵入反应,由于不存在扩增产物污染的风险,并且具有良好的单碱基识别特异性, 非常适用于基因突变的检测。因此,一系列基于核酸侵入反应的基因突变检测方法应运而生。综述若干基于核酸侵入反应的基因突变检测 方法原理与应用研究。     

DNA稳定的银纳米簇诱导的双酶催化转化检测研究

为了实现对碱性磷酸酶和邻-磷酸-L-酪氨酸的同时检测,本研究利用 DNA 稳定的银纳米簇（AgNCs／DNA）诱导的生物催化转化,基于醌类物质对 DNA 稳定的银纳米簇的荧光的猝灭效应,通过酪氨酸酶能与酪胺、多巴胺以及酪氨酸反应生成醌类物质,间接地达到了对酪胺、多巴胺以及酪氨酸的定量检测。AgNCs／DNA 还被进一步用于双酶催化级联反应,通过碱性磷酸氧化酶（ALP）和酪氨酸酶（TYR）组成的双酶系统,实现了对碱性磷酸酶和邻-磷酸-L-酪氨酸的高灵敏度检测,检测限分别达到2．5×10－5μmol·L－1和0．01μmol·L－1。     

2种检测人偏肺病毒感染的荧光定量PCR方法的应用比较

目的:比较基于人偏肺病毒(hMPV)N或L基因的2种检测hMPV感染的荧光定量PCR方法在207例临床呼吸道样本检测中的应用效果。方法:建立基于hMPV N或L基因片段的荧光定量PCR方法,检测2008年5月至2009年3月在北京儿童医院因急性呼吸道感染的住院患儿鼻咽拭子207份,比较2种方法检出率的敏感性和特异性。结果:在207份样本中,2种方法共检出38(18.36%)份阳性样本,基于N或L基因一种方法均检出32(15.46%)份阳性样本,总检出符合率为94.2%(195/207)。另外发现,基于L基因检测为阴性而基于N基因检测为阳性的样本在L基因与引物和探针结合的部分序列有核苷酸的突变。对19例阳性样本的F基因进行进化树分析发现,大多数hMPV属于A2和B2型,只有1例属于B1型。结论:2种荧光定量PCR方法的联合应用,对于临床样本中hMPV的检测更为敏感。     

基于光谱参数对小白菜叶片镉含量的高光谱估算

为实现利用高光谱技术快速、准确、无损地检测叶类蔬菜叶片重金属镉污染情况,通过采用室内盆栽试验,检测了小白菜在6个不同的镉浓度梯度0 mg/kg(CK)、0.5 mg/kg(T1)、1 mg/kg(T2)、5 mg/kg(T3)、10 mg/kg(T4)和20 mg/kg(T5)下的叶片高光谱反射率及其镉含量。利用相关分析和逐步回归的统计方法对叶片原光谱、一阶导数光谱和光谱参数与镉含量进行统计分析,确定了反演叶片镉含量的敏感光谱参数,并建立了估算叶片镉含量的参数模型。结果表明:(1)在540 nm附近和红外区域,叶片光谱反射率随着处理浓度的增加呈下降趋势。T1组叶片光谱与对照组的光谱没有明显的变化差异;(2)原光谱与镉含量的敏感波段主要在690—1300 nm,相关系数最高的波段是782 nm。一阶微分光谱与镉含量的敏感波段在黄边、红外、近红外和远红外范围均有分布;(3)反映植物色素、水含量和细胞结构的参数MCARI(叶绿素吸收反射修正指数Modified Chlorophyll Absorption Reflectance Index),SDy(黄边面积Yellow Edge Area),WI(水质指数Water Index),DCWI(病态水分胁迫指数Disease Water Stress Index),SDr(红边面积Red Edge Area)和Dr(红边幅值The Amplitude of the Red Edge)可分别作为反演镉含量的敏感光谱参数,其倒数回归模型能够较好地反演镉污染下小白菜叶片的镉含量;(4)镉胁迫处理15 d时,建立的SDr的倒数模型估算处理30 d时小白菜叶片镉含量的效果最优。研究表明红边面积参数可以用于估算小白菜叶片的镉含量,可为评价小白菜的食用安全提供科学方法。     

O3胁迫对冬小麦籽粒果皮光合能力及灌浆的影响

为揭示高浓度O3对冬小麦籽粒发育和干物质累积的影响,通过OTC设置了活性碳过滤空气(CF,4—28 n L/L)、不通风(5H,15—68 n L/L)、环境空气(NF,7—78 n L/L)、100n L/L O3(CF100,96—108 n L/L)和150n L/L O3(CF150,145—160n L/L)等5种O3熏蒸处理,测量了籽粒干物质累积、光合色素含量及果皮的叶绿素荧光特性(IMAGING-PAM)。结果显示,CF100和CF150处理显著降低了冬小麦籽粒的长度、最大宽度、最大厚度、10粒体积、穗粒数、灌浆持续时间和灌浆高峰结束前的平均灌浆速率,其千粒重在整个灌浆过程中均显著低于NF,收获时分别下降了10.7%和17.8%;CF100和CF150的光合色素含量在扬花后8—16d内显著高于其余3组(伴随着较强的光合能力),扬花16d后迅速下降18d后差异达到显著水平。穗粒重下降的主要原因是籽粒体积缩小、灌浆持续时间缩短和穗粒数下降;高浓度O3在灌浆前期延缓了冬小麦的生育进度,在灌浆后期使得植株迅速衰老,灌浆持续时间大幅缩短;籽粒果皮的最大光合能力在灌浆初期受到一定抑制,在灌浆中期表现出较好的适应性,在中后期由于籽粒衰老提前而迅速下降。高浓度O3条件下,果皮绿色层在籽粒干物质累积和营养物合成过程中发挥着更加重要的作用。     

文心兰浅绿条纹突变体的生理生化及叶绿素荧光特性研究

以文心兰浅绿条纹突变体为材料,分析叶片光合色素含量和组成、叶绿素合成前体物质含量以及叶绿素荧光参数的变化,观察突变体叶绿体超微结构的改变,以探寻其叶色变异的生理基础。结果表明:(1)突变体叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)、类胡萝卜素(Car)和总叶绿素(Chl)含量分别比叶色正常植株显著降低了37.1%、34.0%、30.8%和36.3%。(2)突变体叶绿素生物合成受阻于胆色素原(PBG)到尿卟啉原Ⅲ(UrogenⅢ)的反应步骤。(3)突变体叶绿体发育存在明显的缺陷,基粒数目及基粒片层的垛叠层数明显减少,嗜锇颗粒及囊泡较多。(4)突变体初始荧光(Fo)比正常植株高39%,最大荧光(Fm)、最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ有效光化学效率(Fv′/Fm′)和PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)均显著低于正常植株,但光化学淬灭系数(qP)和非光化学淬灭系数(NPQ)与正常植株无显著差异。研究结果说明,文心兰叶绿素生物合成受阻和叶绿体结构发育不良,导致叶绿素的含量下降,致使突变体叶片呈现浅绿条纹,光能利用率降低。