基因治疗在临床应用中的研究进展

20世纪60年代,科学家首次提出利用基因治疗治愈遗传疾病的概念。这一全新的概念性策略旨在通过将外源性遗传物质引入患者体内来获得长期的治疗效果。五十年的风雨沉浮,21世纪取得的里程碑式突破为基因治疗开启了新的篇章。文中回顾和总结了基因治疗的发展历程和重大突破,包括一些重要的临床试验和已批准上市的基因疗法,以及新兴的基因编辑技术。相对于传统疗法的独特优势,基因疗法将会成为治疗遗传疾病的重要手段,必将造福全人类。     

细菌表面展示技术研究新进展

细菌表面展示是将靶标蛋白质表达于细菌表面以更好地实现其功能的一种技术,它在重组细菌疫苗、生物燃料电池、全细胞催化剂和生物修复等多个领域均有广泛的应用.随着相关技术的发展,表面展示系统的各种性能被不断地改良,同时新的表面展示系统也陆续被开发和应用,使该技术得到持续的丰富和发展.本文重点关注近年研究得较多的细菌表面展示系统,主要对各类细菌表面展示系统的开发、改造和修饰,以及该技术在生物修复和生物传感器方面的应用作一综述.     

水生态空间红线概念、划定方法及实证研究

我国面临着多方面、复杂的水生态问题:洪涝、干旱、水质污染、水生生境丧失以及人水关系日益疏远等等。解决这些问题,不能依赖单一目标的灰色工程方法,而必须从维护和保育水生态系统的完整性出发,来系统地解决问题。为此,如何定义一个相对完整的水生态系统的边界、划定维护其安全和健康的底线,即水生态空间红线,是用生态方法综合解决水问题的基础性的工作。研究提出了以保护水生态系统的综合生态服务为核心的水生态空间红线概念;提出了以水生态安全格局构建为基础的水生态空间红线划定方法和"水生态问题分析-水生态过程模拟和评价-水生态安全等级划分-水生态安全格局判定-水生态空间红线的划定"技术流程,分别划定水资源供给保护、水文调节保护、水生命支持和水文化保护四种类型的水生态保护空间红线,在此基础上,整合为综合的水生态空间红线,它呈现为对水生态过程具有关键意义的点、线、面和空间联系所构成的空间格局,并以雁栖湖流域为例进行了实证研究。     

二态混合交配系统的适合度优势及其维持机制研究进展

由开花受精花(chasmogamous, CH)和闭花受精花(cleistogamous, CL)构成的二态混合交配系统植物有着特殊的繁殖策略, 对其进行深入研究有助于理解植物交配系统的维持机制、进化趋势以及植物对环境变化的应对策略。本文综述了国内外关于CH-CL系统两型花研究的文献资料, 包括非生物因素和生物因素对该繁育系统两型花的生长、发育及相对比例的影响, 两型花的维持机制及进化意义, 阐明了CH-CL系统的研究现状及科学问题, 重点评述了基于近年来对CH-CL系统研究成果的新认识。作者提出, 精确地检测两种花型的后代在异质生境下以及在生活史的不同阶段的适合度差异是十分必要的; 微环境(种子的散布模式及位置效应)对两型花种子萌发和子代生长发育的影响非常重要; 两型花表达的时空差异(即开花模式及对异质生境的敏感性差异)的表达机制可能与内源激素的水平变化相关; 对于多年生具CL系统植物来说, 不同性质、不同来源的后代在居群中的分布式样及对居群遗传结构的影响很可能是该系统维持的重要机制。因此, 深入研究和科学认识二态混合交配系统对认识整个植物界繁育系统的进化有十分重要的意义。     

滇西北高山微水体与溪流生境底栖动物多样性和环境特征

高山微水体由于面积微小且通过地表径流形成串联结构常常被认为与高山溪流具有类似的生境, 然而由于这两类生境中环境因子与底栖动物多样性存在差异, 它们在生态系统中的作用可能完全不同。滇西北地区是全球生物多样性热点区域之一, 境内高山微水体和高山溪流分布密集, 在区域底栖生物多样性维持方面具有重要的功能, 然而目前对这两类高山淡水生态系统的研究较少。为了比较这两类生境环境因子的异同及其对底栖动物多样性的维持作用, 2015年6月, 作者在云南省怒江州贡山县的高山峡谷内, 对27个高山微水体和同区域分布的1条高山溪流(海拔高差500 m范围)的底栖动物多样性和水环境因子进行了实地调查。结果表明: (1)高山微水体和高山溪流底栖动物群落中优势分类单元种群数量均比较庞大, 而稀有分类单元数量较多且种群较小; (2)两种生境在环境因子、物种多样性、功能多样性和群落结构方面的差异明显, 高山溪流有较高的物种丰富度、物种多样性和功能多样性; (3)高山微水体底栖动物多样性的分布与水环境因子无关, 而高山溪流底栖动物多样性与群落结构的形成受到与流速关联的水环境因子和海拔的影响。因此, 高山微水体与高山溪流不能简单地视为类似的生境类型, 它们对区域底栖动物多样性和生态功能维持可能具有不同的作用。     

基于多源遥感数据的植物物种分类与识别: 研究进展与展望

物种分类与识别是生物多样性监测的基础, 明确物种的类别及其分布是解决几乎所有生态学问题的前提。为深入了解基于多源遥感数据的植物物种分类与识别相关研究的发展现状和存在的问题, 本文对2000年以来该领域的研究进行了总结分析, 发现: 当前大多数研究集中在欧洲和北美地区的温带或北方森林以及南非的热带稀树草原; 使用最多的遥感数据是机载高光谱数据, 而激光雷达作为补充数据, 通过单木分割及提供单木的三维垂直结构信息, 显著提高了分类精度; 支持向量机和随机森林作为应用最广的非参数分类算法, 平均分类精度达80%; 随着计算机技术及机器学习领域的不断成熟, 人工神经网络在物种识别领域得以迅速发展。基于此, 本文对目前基于遥感数据的植物物种分类与识别中在分类对象复杂性、多源遥感数据整合、植物物候与纹理特征整合和分类算法技术等方面面临的挑战进行了总结, 并建议通过整合多时相监测数据、高光谱和激光雷达数据、短波红外等特定波谱信息、采用深度学习等方法来提高分类精度。     

微生态制剂对海水养殖系统硝化功能建立过程的影响

比较分析投加不同微生态制剂的海水养殖系统硝化功能建立的过程,为实际应用提供依据。利用海水素构建4个海水养殖系统,通过投加硝化细菌、光合细菌、枯草芽胞杆菌3种微生态制剂以及纤维毛球作为生物膜载体,比较分析不同养殖系统硝化功能的建立过程及硝化强度差异。投加硝化细菌+光合细菌和硝化细菌+枯草芽胞杆菌系统硝化功能建立时间分别为108 h和96 h,氨氮初始质量浓度为6 mg/L时,氨氧化强度分别为1.69 mg/(L·d)和1.36 mg/(L·d);添加纤维毛球的生物膜系统与生物絮团系统硝化功能建立时间分别为96 h和120 h,氨氮初始质量浓度为6 mg/L时,氨氧化强度分别为1.36 mg/(L·d)和0.98 mg/(L·d);投加碳源系统和对照系统硝化功能建立时间分别为84 h和96 h,氨氮初始质量浓度为6 mg/L时,氨氧化强度分别为1.18 mg/(L·d)和1.36 mg/(L·d)。硝化细菌+枯草芽胞杆菌系统硝化功能建立时间更短,但系统硝化强度低于硝化细菌+光合细菌系统;生物膜系统硝化强度高于生物絮团系统且硝化功能建立更快;添加碳源能够加快系统硝化功能建立过程,但降低了硝化细菌+枯草芽胞杆菌系统的硝化强度。     

东北地区草本植物1个新记录科和3个新记录属

东北地区位于我国东北部,共有维管束植物164科928属3 103种。根据野外调查结果及相关资料,报道了东北地区草本植物1个新记录科—粟米草科(Molluginaceae)和3个新记录属—粟米草属(Mollugo L.)、牛膝属(Achyranthes L.)和秃疮花属(Dicranostigma Hook. f. et Thoms.),以及对应的3个新纪录种—粟米草(Mollugo stricta L.)、牛膝(Achyranthes bidentata Blume)和秃疮花[Dicranostigma leptopodum(Maxim.) Fedde]。新记录种凭证标本保存于大连自然博物馆植物标本室。这些新记录草本植物的发现,对东北地区生物多样性的研究具有重要意义,为其在我国的地理分布研究提供了新资料。     

基因前定点敲入FLAG标签表达的FLAG-SND1蛋白参与胞内应激颗粒的形成

CRISPR/Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats-Cas9 nuclease) 基因编辑技术是近年来新兴的一种可以实现基因特异性敲除和敲入的技术。本文利用CRISPR/Cas9基因编辑系统,将3×FLAG标签定点敲入HeLa细胞SND1基因前方,使细胞内源性表达的SND1蛋白带有3×FLAG标签,并观察SND1与应激颗粒及加工体的定位情况。设计针对SND1基因起始密码子ATG附近的sgRNA,以px459为表达载体,构建出重组真核表达质粒。设计含有3×FLAG及待插入位置上下游150 bp同源臂的序列,经公司合成获得重组质粒。将2个质粒共同转染HeLa细胞,使用嘌呤霉素筛选阳性细胞,挑取单克隆后培养。Western 印迹表明,细胞表达3×FLAG-SND1融合蛋白质。提取细胞基因组DNA进行测序。测序无误获得稳定株后,用流式细胞术检测细胞周期和凋亡,发现与WT细胞相比无显著性差异。同时,使用0.5 mmol/L亚砷酸钠处理,细胞发生氧化应激,eIF2α蛋白磷酸化增加,胞浆中出现应激颗粒,SND1与应激颗粒标志蛋白TIAR存在共定位现象,但不存在与加工体蛋白DCP1α的共定位。     

一氧化氮对UV-B辐射增强条件下燕麦幼苗氧化损伤的缓解作用

以燕麦品种“定燕2号”和“晋燕14号”为研究材料,研究紫外线B（ultraviolet rays-B, UV-B）辐射增强条件下,一氧化氮（nitric oxide, NO）供体硝普钠（sodium nitroprusside, SNP）对燕麦幼苗活性氧含量、膜脂过氧化和抗氧化物质含量的影响。结果表明：NO能够降低UV-B辐射增强条件下“定燕2号”和“晋燕14号”的超氧阴离子（superoxide radical, O₂^·-）产生速率、羟自由基（hydroxyl free radical, OH^·）、过氧化氢（hydrogen peroxide, H₂O₂）和丙二醛（malondialdehyde, MDA）含量。UV-B辐射时间为6 h,施加SNP时,“定燕2号”的超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）活性和过氧化物酶（peroxidase, POD）活性、“晋燕14号”的SOD活性高于其他处理组;UV-B辐射时间为3 h,施加SNP时,“定燕2号”、“晋燕14号”的抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase, APX）活性显著高于0 h、12 h处理组。UV-B辐射时间为6 h,“定燕2号”的脱氢抗坏血酸（dehydroascorbic acid, DHA）含量显著高于其他处理组;而UV-B辐射时间为0 h,“晋燕14号”的DHA 含量显著高于其他处理组。NO对UV-B辐射增强下“定燕2号”和“晋燕14号”抗氧化性影响的综合测评均为：3 h>6 h>12 h>0 h。本研究结果为NO在燕麦育种、抗氧化机制等提供理论依据。