染色质重塑调控生物温度适应性的研究进展

温度是限制物种适应性分布的重要环境因子,对极端环境温度的耐受性决定生物分布和扩散范围,而表观遗传可以提供快速的响应机制,促使生物快速适应极端环境温度。染色质重塑作为表观遗传的重要组成部分之一,其可以通过调控胁迫相关基因的表达从而促进生物适应不良环境条件。本文主要阐述了染色质重塑复合物的分类、组成和染色质重塑的方式,梳理了染色质重塑在生物温度适应性中的研究进展,提出染色质重塑在生物适应不良环境温度过程中发挥重要作用,并对未来染色质重塑与温度适应性研究提出建议。     

温度和病菌感染对大黄鱼HSP67B2基因表达的影响

热激蛋白普遍存在于生物体内,是进化上非常保守的蛋白家族,可作为分子伴侣,并抑制细胞凋亡,提高生物体的耐热性.克隆了大黄鱼HSP67B2基因,并分析了温度和病菌对其表达的影响.获得的大黄鱼HSP67B2序列全长2325 bp,包括4个外显子和3个内含子,其中开放阅读框为525 bp,编码174个氨基酸.随着温度的改变,大黄鱼不同组织HSP67B2基因的表达呈现出不同的变化.24℃时HSP67B2在肌肉和肝组织中表达量最高,29℃时在肠和眼表达量最高.用恶臭假单胞菌感染大黄鱼,48 h时HSP67B2在肠和脾中表达量明显升高;而感染7 d后,肝、肠和脑中表达量明显升高.     

解脂耶罗维亚酵母工程菌合成超长链脂肪酸及温度的影响

[背景]解脂耶罗维亚酵母属于产油微生物,大量研究表明该酵母能够高产长链脂肪酸和油脂,但是应用该酵母合成超长链脂肪酸仍待研究。[目的]工程化解脂耶罗维亚酵母合成高值超长链脂肪酸,并研究温度对脂肪酸合成的影响。[方法]合成密码子优化的拟南芥(Arabidopsis thaliana)延长酶基因AtFAE1、非洲芥菜(Brassica tournefortii)延长酶基因BtFAE1和碎米芥属植物Cardamine graeca的延长酶基因CgKCS,分别构建质粒pYLEX1-AtFAE1、pYLEX1-BtFAE1、pYLEX1-CgKCS和pYLEX1-AtFAE1-BtFAE1-CgKCS。以解脂耶罗维亚酵母菌株Po1g为宿主,通过化学法分别转化上述4个质粒,获得工程菌Po1g-AtFAE1、Po1g-BtFAE1、Po1g-CgKCS和Po1g-AtFAE1-BtFAE1-CgKCS,比较评价超长链脂肪酸的合成。在此基础上,过表达内源二酯酰甘油酰基转移酶基因DGAT1(diacylglycerol acyltransferase)提高产油量,并研究温度对生物量、产油、脂肪酸组成的影响。[结果]在解脂耶罗维亚酵母中3个延长酶的延长能力明显不同,AtFAE1主要催化C20:1脂肪酸的合成,BtFAE1更有利于芥酸(C22:1)的合成,而CgKCS能够催化合成神经酸(C24:1),但是三者共表达并未提高神经酸产量。在表达CgKCS基因的菌株中过表达DGAT1基因,细胞油脂含量提高50%。温度实验表明,低温有利于解脂耶罗维亚酵母合成不饱和脂肪酸,反之,高温利于其合成饱和脂肪酸。[结论]脂肪酸延长酶基因CgKCS可直接催化C18:1脂肪酸合成C24:1的超长链脂肪酸,并且通过优化培养温度可提高不饱和脂肪酸的合成。本研究为构建超长链脂肪酸细胞工厂以及发酵优化提供理论和技术参考。     

ELP[Ⅰ]50标签在重组硫氧还蛋白分离纯化中的应用及PEG对其相变温度的影响

[目的]使用自行设计的类弹性蛋白(Elastin-like protein,ELP) ELP[Ⅰ]50作为非色谱纯化标签,分离纯化重组硫氧还蛋白(Thioredoxin,Trx),并研究聚乙二醇(Polyethyleneglycol,PEG)对ELP[Ⅰ]50-Trx相变温度(Inverse temperature transition,Tt)的影响.[方法]人工合成Trx基因,将其亚克隆到自行构建的表达载体pET28编码ELP[Ⅰ]50标签下游,转入大肠杆菌BLR(DE3)进行表达.融合蛋白表达后,采用可逆相变循环(Inverse transition cycling,ITC)分离纯化,并检测不同浓度PEG时的Tt值.[结果]成功表达、分离纯化出融合蛋白ELP[Ⅰ]50-Trx,检测出该蛋白浓度为25 μmol/L时,Tt为28.6℃;而当PEG的浓度为5％、10％、15％、20％时,Tt分别降至22.3℃、15.9℃、6℃、0℃.[结论]ELP[Ⅰ]50标签高效纯化重组蛋白具有操作简便、成本较低、易于扩大的优势,而PEG能降低蛋白的Tt值,进一步增强分离纯化效果,扩大使用范围,可望应用于分离纯化多种重组蛋白.     

不同饲养温度对半闭弯尾姬蜂性比及羽化的影响

本文在室内研究了不同化蛹温度及羽化温度对半闭弯尾姬蜂Diadegma semiclausum Hellén自然种群性比及羽化规律的影响,试验共设4种处理,A:化蛹温度25℃,羽化温度25℃;B:化蛹温度25℃,羽化温度22℃;C:化蛹温度22℃,羽化温度25℃;D:化蛹温度22℃,羽化温度22℃。结果表明:(1)A处理条件下,雌、雄蜂的羽化历期为4 d(4⁷ d),羽化高峰期均为化蛹后第5天,羽化率分别为11.5%、12.5%。(2)B处理条件下,羽化历期为5 d(57 d),羽化高峰期均为化蛹后第5天,羽化率分别为11.5%、12.5%。(2)B处理条件下,羽化历期为5 d(5⁹ d),羽化高峰期均为化蛹后第7天,羽化率分别为11.5%、10.5%。(3)C处理条件下,羽化历期为3d(79 d),羽化高峰期均为化蛹后第7天,羽化率分别为11.5%、10.5%。(3)C处理条件下,羽化历期为3d(7⁹ d),雌蜂羽化高峰期为化蛹后第79 d),雌蜂羽化高峰期为化蛹后第7⁸天,羽化率为9.2%,雄蜂羽化高峰期为化蛹后第8天,羽化率为11.4%。(4)D处理条件下,羽化历期为4 d(98天,羽化率为9.2%,雄蜂羽化高峰期为化蛹后第8天,羽化率为11.4%。(4)D处理条件下,羽化历期为4 d(9¹2 d),羽化高峰期均为化蛹后第10天,羽化率分别为13.5%、13.9%。(5)A、B、C、D处理条件下性比(♀/总数)分别为0.41、0.39、0.82和0.76。在4个处理温度组合中,22℃条件下化蛹的蜂蛹性比要高于25℃,在5%水平上差异显著(P<0.05),但在化蛹温度相同时,不同羽化温度处理间差异不显著。(6)化蛹温度为25℃和22℃时,性比分别为0.40±0.07、0.79±0.05;羽化温度为25℃和22℃时,性比分别为0.59±0.11、0.56±0.07。方差分析结果表明化蛹温度22℃与25℃处理间在1%水平和5%水平均存在着显著性差异(P<0.01,P<0.05)。⑺多元回归分析结果表明,性比(Y)、化蛹温度X1、羽化温度X2间的线性关系为Y=3.324-0.128X1+0.012X2(R2=0.753,F=9.975,P<0.01)。研究表明,相对于25℃而言,22℃左右更适合半闭弯尾姬蜂的室内扩繁。     

温度对黑鱾幼鱼耗氧率和排氨率的影响

本文研究了温度对饱食和饥饿状态下黑纪(Girella melanichthys)幼鱼耗氧率和排氨率的影响.结果表明:在温度为15～30℃范围内,黑纪幼鱼在饱食状态下的耗氧率、饥饿状态下的耗氧率、饱食状态下的排氨率和摄食率均随温度的升高而增加(P＜0.01),30℃时达到最大,温度为32℃时,均下降;在温度为15～32℃范围内,黑鱾幼鱼在饥饿状态下的排氨率随温度升高而增加(P＜0.01),32℃时达到最大.多项指标表明黑纪幼鱼生长适温在30℃左右.     

盐度、温度对卵形鲳鲹选育群体肝抗氧化酶活力的影响

通过盐度渐变和温度骤变的方法,分别研究了不同盐度(10、20、30、40)处理和不同温度(18.0℃、21.0℃、24.6℃、29.0℃、32.0℃)处理对卵形鲳鲹(Trachinotus ovatus)选育群体肝超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活力的影响.在实验结束时,盐度10组酶活力与对照组无显著差异(P＞0.05),盐度20组SOD活力极显著低于对照组(P＜0.01);盐度40组120 h时,SOD和GPX活力极显著低于对照组(P＜0.01),CAT活力与对照组差异不显著(P＞0.05).18.0℃和21.0℃ SOD活力在1、3、6、12、24 h这5个取样时间点均高于对照组,CAT活力在实验结束时(24 h)极显著高于对照组(P ＜0.01);29.0℃SOD和CAT活力在实验结束时(24 h)显著高于对照组(P＜0.05);32.0℃ SOD和CAT活力在5个取样时间点均显著低于对照组(P＜0.05).结果表明,适当的盐度或温度变化可以改变卵形鲳鲹肝抗氧化酶活力,达到机体耐受极限时酶活力下降.     

土壤有机质转化及CO2释放的温度效应研究进展

土壤有机质转化对温度变化的响应,是气候变暖与全球碳循环关系中的核心问题.掌握土壤有机质对温度变化的响应规律,对准确评价气候变暖背景下,全球土壤有机质的转化至关重要.综述了国内外大量研究成果,对基质成分、基质损耗、测试方法、微生物、水分含量等因素,对土壤有机质转化与温度关系的影响机理与影响规律以及Q10的变化规律进行了探讨.提出稳定有机质与不稳定有机质温度敏感性异同问题,应作为土壤有机质转化与温度关系中的核心问题进行深入研究.同时通过分析,提出室内短期培养是首选测试方法.分析认为微生物生长温度曲线与微生物呼吸之间不存在必然联系,而在过低和过高之间,水分含量是否会影响土壤呼吸,有待进一步试验验证.提出随着城市热岛效应这一环境问题的加剧,研究及评价更大温度区间内的城市土壤有机质对温度变化的响应规律十分重要.     

温度、投饵频次对白色霞水母无性繁殖与螅状体生长的影响

白色霞水母是我国近海主要大型灾害水母种类之一,其暴发性增殖严重破坏了海洋生态系统平衡.在室内控制条件下,研究了温度(7.5、11、14.5、18、21.5和25℃)和投饵频次(1次/2d、1次/8d和1次/16d)对白色霞水母无性繁殖与螅状体生长的影响.结果显示,白色霞水母足囊繁殖的适宜温度为18-25℃,足囊繁殖随温度和投饵频次的增加而增加.温度对白色霞水母横裂率和横裂次数的影响显著,温度越高,白色霞水母发生横裂生殖的时间越早,横裂生殖速度越快,重复横裂次数越多,释放的碟状体数量也越多.横裂率和横裂次数随投饵频次的增加而递增.白色霞水母螅状体在7.5-25℃范围的成活率均为100％,其生长速度随温度和投饵频次的增加而增加.温度和投饵频次对白色霞水母螅状体足囊繁殖、横裂率和螅状体生长具有明显的交互效应.螅状体的横裂次数和初生碟状幼体伞径随螅状体柄径增大而递增,呈线性相关.研究表明,温度、投饵频次即营养条件显著影响着白色霞水母的种群数量,说明海水水温上升、富营养化或渔业资源锐减导致的浮游动物量增加均可能诱发白色霞水母暴发性增殖.结论为进一步探索大型水母暴发的生态环境机理提供重要科学依据.     

环境因子对木棉种子萌发的影响

木棉(Bombax malabaricum DC.)是一种可以生长在干热河谷的落叶大乔木.河谷内,木棉成年树木生长良好,有大量结实,而其周围却很少有种苗出现.通过室内条件研究木棉种子的物理特性和萌发的生物学特性,可以了解该物种种子萌发对环境因子的需求,为探讨木棉在干热河谷内自然种群更新难和萌发阶段对这一特殊生境的适应性提供理论依据.经测定,木棉种子千粒重为39.08 g,比同科的其它物种要轻.四唑(TTC,1.O％)染色测定种子生活力的结果表明有生活力种子占64.0％.种皮对吸胀无障碍,种子在25℃吸胀2d时就开始萌发.检测了环境因子对种子萌发和幼苗生长的影响,结果表明,种子萌发对光照不敏感而且对温度有较广的适应性,15-35℃都可以萌发,25-35℃萌发率无显著差异,但随温度升高,萌发速率加快,幼苗长势增加;萌发过程对渗透胁迫敏感,聚乙二醇(PEG)浓度为0.10 g/mL时萌发率较对照显著下降,0.15 g/mL时种子就不能萌发;室温吸胀24h的种子对热激敏感,42℃热激2h后萌发率就已经显著下降;室湿下水杨酸(SA,1,10,100 mg/L)浸种24h,没有提高种子在萌发期间对干旱和热激的抗性.可见,高温和干旱是限制木棉种子成功萌发的关键因子,然而发现,温度较高时水分过大也会造成萌发后幼苗的死亡.