嗜热古菌Archaeoglobus fulgidus RecJ核酸酶的表达纯化及酶学特征

【目的】克隆表达嗜热古菌Archaeoglobus fulgidus (A.fulgidus)来源的RecJ核酸酶基因(ORF编号AF_0699,NCBI数据库基因登陆号为AF_RS03550),对该重组蛋白的核酸酶活性及酶学特征进行鉴定和分析。【方法】将A.fulgidus RecJ (AfuRecJ)核酸酶在大肠杆菌中进行重组表达,经亲和层析纯化得到电泳纯蛋白;利用人工合成的带有末端荧光标记的寡核苷酸作为底物,体外反应后,利用8 mol/L尿素变性聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定AfuRecJ核酸酶的水解产物。【结果】AfuRecJ核酸酶具有单链DNA特异性的3’–5’外切核酸酶活性,酶活性依赖于二价金属离子Mn2+或Mg2+,且Mn2+存在条件下的催化效率明显优于Mg2+;其最适反应温度范围为55–65℃;高于200 mmol/L的NaCl会显著抑制AfuRecJ的核酸酶活性。AfuRecJ还具有单链RNA 3’–5’外切酶活性,且活性高于单链DNA底物。单链核酸3’末端的磷酸基团对水解活性有一定抑制作用。AfuRecJ对单链核酸的长度有一定的选择性,可以有效水解长度≥4个核苷酸长度的单链RNA、≥12个核苷酸长度的单链DNA,而且对双链DNA中的3’单链DNA结构(3’突出单链尾巴与末端分叉结构)具有类似单链DNA的水解活性。【结论】本研究证实AfuRecJ是一种单链核酸特异性的3’–5’外切核酸酶,且相比单链DNA,单链RNA为优势底物,推测其在胞内可能参与RNA降解与DNA修复。     

·荒漠草地植物多样性对草食动物采食的响应机制

草食动物采食对草地植物多样性和生态系统功能的影响机制是放牧生态学研究的核心问题。该研究以内蒙古锡林郭勒盟苏尼特右旗荒漠草原的长期放牧控制实验为平台, 从既有草地植物多样性和动物偏食性两个层面系统地研究了荒漠草地植物多样性对草食动物采食的响应机制。结果显示: 1)荒漠草地植物对草食动物采食呈现4种响应模式: 放牧“隐没种”、放牧“敏感种”、放牧“无感种”、“绝对优势种”; 2)在群落尺度上, 物种多样性指数随放牧强度增加而减少, 与不放牧小区相比, 重度放牧(HG)与适度放牧(MG)小区植物多样性均下降, 且这一规律同样适用于功能群多样性, 灌木半灌木这一功能群内物种多样性对放牧干扰较敏感; 3)在草地既有植物的基础上, 以不放牧小区为参考系, 草食动物对植物功能群偏食性的排序为: 一二年生草本(AB) >多年生杂类草(PF) >灌木半灌木(SS) >多年生禾草(PG), 且偏食性物种主要分布于AB和PF中; 4)植物多样性与动物偏食性基本呈显著负相关关系(p < 0.05)。     

放牧对短花针茅荒漠草原植物多样性的影响

放牧干扰对草原植物多样性影响机制是放牧生态学研究的核心问题。以内蒙古锡林郭勒盟苏尼特右旗的短花针茅荒漠草原的长期放牧控制实验为平台,系统研究了放牧调控下植物多样性随组织尺度转换的影响,为荒漠草原植物多样性尺度推绎提供理论基础。结果显示:1)现存草地物种数未放牧最高,适度放牧次之,重度放牧最低,差异体现在多年生杂类草和一年生草本2个功能群上,且各功能群的权重基本不受放牧强度影响;2)群落尺度,放牧强度没有显著影响丰富度指数,未放牧小区的植物Simpson生态优势度指数、Shannon-Wiener物种多样性指数与Pielou均匀度指数大于适度放牧小区,显著大于重度放牧小区(P0.05);功能群尺度,多年生禾草与一年生草本的多样性指数对放牧无显著响应,多年生杂类草的多样性指数未放牧小区最高,适度放牧小区次之。3)Godron群落稳定性指数显示,适度放牧的小区稳定性高于未放牧小区和重度放牧小区。研究表明,放牧强度的上升使短花针茅荒漠草原不同组织尺度植物多样性降低,但群落稳定性结果显示适度放牧的草地表现出了更高的稳定性,植物多样性与稳定性的权衡将是合理制定区域科学放牧强度的重要途径。