盐生荒漠地表水热与二氧化碳通量的季节变化及驱动因素

以古尔班通古特沙漠南缘原始盐生荒漠为对象,利用涡度相关法,对原始盐生荒漠地表水热、二氧化碳通量进行了连续观测,对通量的季节变化、浅层土壤水分条件改变对盐生荒漠植物群落水汽、二氧化碳通量以及水分利用效率的影响进行了系统的分析.结果表明:净辐射通量、潜热通量和二氧化碳通量都具有明显的季节变化趋势,而显热通量的季节变化不明显.在有效能量的分配上,显热通量是有效能量的主要输出项.在降水影响期和非影响期,二氧化碳通量没有明显的变化;而在非降水影响期潜热通量明显降低,表明土壤水分处于亏缺状态,但二氧化碳通量并没有降低的趋势,而与前期保持高度的一致性.以此可以推断,该荒漠盐生植物群落并不以降水为主要水分来源,降水后水汽通量和二氧化碳通量变化的不一致性是该原始盐生荒漠独特植物特征决定的.降水影响期原始盐生荒漠植物群落的水分利用效率低于非影响期,是由于降水后土壤蒸发迅速增加,而植物蒸腾与光合并未随之增加造成的.     

基于激光雷达数据的物种分布模拟:以美国加州内华达山脉南部区域食鱼貂分布模拟为例

生态位模型通过拟合物种分布与环境变量之间的关系提供物种空间分布预测,在生物多样性研究中有广泛应用。激光雷达(LiDAR)是一种新兴的主动遥感技术,已被大量应用于森林三维结构信息的提取,但其在物种分布模拟的应用研究比较缺乏。本研究以美国加州内华达山脉南部地区的食鱼貂(Martes pennanti)的分布模拟为例,探索Li DAR技术在物种分布模拟中的有效性。生态位模型采用5种传统多类分类器,包括神经网络、广义线性模型、广义可加模型、最大熵模型和多元自适应回归样条模型,并使用正样本–背景学习(presence and background learning,PBL)算法进行模型校正;同时对这5种模型使用加权平均进行模型集成,作为第6个模型。此外,一类最大熵模型也被用于模拟该物种的空间分布。模型的连续输出和二值输出分别使用AUC(area under the receiver operating characteristic curve)以及基于正样本–背景数据的评价指标F_(pb)进行评价。结果表明,仅考虑气候因子(温度和降水)时,7个模型的AUC和F_(pb)平均值分别为0.779和1.077;当考虑Li DAR变量(冠层容重、枝下高、叶面积指数、高程、坡度等)后,AUC和F_(pb)分别为0.800和1.106。该研究表明,Li DAR数据能够提高食鱼貂空间分布的预测精度,在物种分布模拟方面存在一定的应用价值。     

甘蔗联合固氮的研究进展及应用潜力

在农业生产中,化学氮肥的投入大幅度增加了粮食产量,然而过量或不合理的施肥措施对农业生态环境造成了严重破坏。因此,挖掘植物自身的生物学特性,寻求其他有效的氮素来源,对农业减肥增效至关重要。其中,植物与微生物之间的生物固氮作用,能为宿主提供大量的清洁氮源,在农业生产中发挥着不可替代的作用。本文以甘蔗为代表,综述了植物联合固氮的研究进展和应用潜力,包括联合固氮作用的提出、联合固氮菌的筛选、侵染机制及功能研究,并总结了联合固氮复合菌在甘蔗生产中的应用,以期为作物养分高效的品种改良及推动生物固氮作用在农业生产中的实践提供理论依据和参考。     

酿酒酵母酚类抑制物耐受性脂质组学研究

通过脂质组学分析方法从细胞膜磷脂分布方面探究适应进化酿酒酵母酚酸耐受性机制。主要利用高效液相色谱-质谱(LC-MS)对酚酸胁迫下适应进化菌株和原始菌株脂质成分检测并进行统计学比较分析。检测出565种脂质代谢物,包含细胞膜磷脂185种。相比初始菌株,适应进化菌株细胞膜中磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)和磷脂酰肌醇(PI)类磷脂分子相对含量增加,含有长链(C32-C36)和双不饱和脂酰链的磷脂分子含量增加。统计学分析表明显著性差异磷脂分子主要为含有长链不饱和脂酰链的PC和PE类磷脂分子。推测适应进化菌株通过膜磷脂重塑提高细胞膜完整性,对酚类抑制物起到选择性屏障作用,从而保持细胞活性。     

拟南芥过氧化物酶序列与功能的生物信息学分析

植物过氧化物酶(POD)属于多基因家族,不仅是植物体内清除活性氧自由基的重要酶类之一,而且参与多种生理生化过程,在维系植物生长发育过程中发挥重要的作用。采用生物信息学方法对拟南芥过氧化物酶家族的73个基因编码的蛋白质序列的结构和功能进行了分析,其中包含氨基酸的数量、等电点、跨膜结构域、信号肽、二级结构组成及磷酸化位点等,并用Mega4.0软件构建了去除信号肽前后的系统进化树,旨在了解其结构特征。对已经进行功能研究的成员进行结构分析,以此来揭示结构与功能之间的联系,为植物抵御氧化胁迫方面研究提供理论基础。     

植物MicroRNA的特点与研究方法

MicroRNAs(miRNAs)是一类在植物、动物、单细胞藻类和病毒等中存在的具有调控基因表达作用的内源非编码小RNA(small RNAs).在植物中,miRNAs主要依靠与靶基因之间完全或近乎完全的互补配对切割靶基因或翻译抑制实现其调控功能.主要综述植物miRNA的特点,并介绍miRNA的获得方式、靶基因预测及验证方法.     

7种木本植物萌芽前后枝干光合特征变化

植物体碳收支中,茎秆木质组织内的CO₂同化——枝干光合是一个十分重要但经常被忽视的部分。本研究利用LI-6400XT便携式光合作用测量系统与特制光合叶室(P-Chamber)相结合的方法,原位监测了同一生境下7种木本植物萌芽前后枝干的光合特征,并比较了其与叶片水分利用效率的差异。结果显示：枝干光合能够抵消枝干呼吸释放CO₂的67.8%～122.5%,可有效减少植物体的碳损失;枝干光合为叶片总光合速率的2.9%～23.5%,并且枝干水分利用效率可高达叶片水分利用效率的12.5倍,研究表明,枝干光合维持植株个体碳平衡的作用不容忽视,预测未来气候变化背景下碳循环动态变化需要考虑枝干光合的贡献。     

酸性旱地红壤无机氮同化菌株筛选及其全基因组分析

微生物执行的无机氮同化作用可固定施入土壤后未被作物直接吸收的化学氮肥,有效减少化学氮肥损失、降低环境氮素污染风险。土壤无机氮同化作用不是由大量冗余微生物共同执行的,而是由一小部分功能微生物优先执行。【目的】对酸性旱地红壤中的优势无机氮同化细菌进行富集、菌株分离鉴定及全基因组测序,并明确菌株在土壤中的氮同化能力,为酸性土壤化学氮肥应用及其转化过程研究提供菌株资源和理论依据。【方法】在酸性旱地红壤中添加KNO3或(NH4)2SO4作为无机氮源,以葡萄糖作为碳源,在好氧条件下进行富集预培养,采用稀释分离法筛选出优势无机氮同化细菌菌株;将菌株回接至土壤中从而验证其无机氮同化能力,并通过全基因组测序分析菌株的氮素代谢途径及相关功能基因。【结果】酸性旱地红壤经富集预培养一周后,优势无机氮同化微生物的16S rRNA基因相对丰度从0.20%–0.94%增长至20.2%–30.2%;分离筛选后得到的3株优势无机氮同化细菌菌株,鉴定为伯克霍尔德氏菌(Burkholderia sp.)M6-3、索状芽孢杆菌(Bacillus funiculus)M2-4和节杆菌(Arthrobacter sp.)M7-15。灭菌土壤中菌株M6-3、M2-4和M7-15的无机氮同化速率分别为(1.28±0.61)、(0.17±0.07)和(0.16±0.02)mg/(kg·d)。氮素代谢通路分析显示,菌株M6-3具备更高效的氮同化代谢通路,其氮同化相关功能基因数量显著高于其他2株细菌。氮素代谢通路与功能活性结果均显示菌株Burkholderia sp.M6-3在酸性旱地红壤无机氮同化过程中占据优势。【结论】本研究证实在酸性旱地红壤无机氮同化过程中低丰度微生物类群发挥重要功能,并从菌株基因组水平上揭示了其无机氮同化代谢过程。上述结果可为酸性旱地红壤农业利用过程中化学氮肥应用及其转化过程研究提供菌株资源和理论依据。     

食管组织和外周血中代谢和DNA修复相关基因的表达谱分析

目的:研究代谢酶和DNA修复相关基因在食管组织和外周血中的表达谱.方法:收集93例淮安地区食管癌病例的食管癌旁正常组织和外周血,采用实时荧光定量RT-PCR方法定量分析食管正常组织和外周血中的代谢酶和修复酶共计11个基因的mRNA水平.结果:11个代谢酶和修复酶基因在食管组织和外周血的表达水平有明显差异,食管组织中GSTPI＞NQOI、MGMT＞hMLH1、hMSH2、hOGG1、XRCC1、XPD,XPA、CYP2E1＞MTHFR;在外周血中GSTP1＞hMLH1、hMSH2、XPA、MGMT＞hOGG1、NQO1、CYP2E1、XRCC1、XPD＞MTHFR.食管组织基因表达水平与外周血相应基因的表达之间未发现有统计学意义的直线相关关系.结论:代谢酶和修复酶基因在食管组织和外周血的表达谱相似,但基因表达水平有差异,本分析为这些基因的研究提供了基础数据的支持.外周血和食管组织在肿瘤易感性和肿瘤发生相关的生物标志物研究中具有不同的应用价值.     

盐芥miRNAs耐盐表达研究

以盐生植物盐芥为实验材料,选择经过Solexa测序筛选的盐芥tsa-miR172a和tsa-miR398b为目标基因,采用茎环的反转录PCR(stem-loop RT-PCR)方法分析其在盐芥根中的耐盐表达模式,以探讨盐芥miRNAs的stem-loop RT-PCR验证体系。结果显示,经过300mmol.L-1 NaCl处理72h后,与对照相比,盐芥根中的tsa-miR172a上调表达,tsa-miR398b下调表达。用stem-loop RT-PCR方法进行tsa-miR172a和tsa-miR398b扩增,对其电泳图进行光密度分析结果显示,盐胁迫处理与对照的比值分别为1.8和0.55,Solexa测序结果分别为2.00和0.44,说明两种方法所得结果基本一致。表明该研究建立了盐芥miRNAs的stem-loop RT-PCR验证体系:每个miRNA设计3个引物(miRNA stem-loop引物、miRNA正向引物和miRNA通用反向引物);扩增条件为94℃2min,94℃15s,55℃45s,23个循环。