综述与专论: 低功率光照疗法对机体免疫应答的影响

最近几年,采用红至红外波长(600～1 100 nm)的低功率光照(low-dose light,LDL)疗法对组织代谢系统、神经系统、血液循环系统和免疫系统等方面的调节效应已经引起了广泛关注．同时,生物能学和光生物学基础研究的发展推动了低功率光照在疾病治疗领域的革新．有报道指出,巨噬细胞、肥大细胞、中性粒细胞和淋巴细胞等免疫细胞能响应低功率光照,产生细胞因子和保护性的蛋白质分子来缓解一些疾病的进程．因此,本文将从分子、细胞和组织水平对低功率光照改善的一些疾病的免疫学现象及机制进行归纳总结．     

低功率He-Ne激光照射下细胞内活性氧自由基的产生和游离Ca^2＋浓度的研究

在临床应用中,低功率He-Ne激光(632.8 nm)能促进骨骼肌修复,加速创伤愈合,降低牙齿的超敏感性,减缓疼痛等.大量研究表明:低功率He-Ne激光能调节细胞的众多行为,如细胞增殖、分泌、迁移、粘附、蛋白质合成和基因表达等.但低功率He-Ne激光调节细胞行为的分子机制并未阐明,考察低功率He-Ne激光照射后细胞内活性氧自由基的产生水平和游离ca2 浓度是否会发生变化,通过激光扫描共聚焦显微镜,分别利用H:DCFDA和Fluo-3/AM这两种荧光探针,检测到经He-Ne激光照射后,肺腺癌细胞内活性氧自由基的水平上调以及游离Ca2 浓度增加.该研究为低功率He-Ne激光的生物光刺激效应提供了可能的分子机理.     

资源异质性环境中三种匍匐茎草本植物克隆内资源共享和分株功能特化

研究了3种来自中国北方林下、草地和碱化草甸匍匐茎型克隆草本植物绢毛匍匐委陵菜 (Potentilla reptans L. var. sericophylla Franch.)、鹅绒委陵菜 (P. anserina L.) 和金戴戴 (Halerpestes ruthenica (Jacq.) Qvcz.) 对由高光照低养分斑块和低光照高养分斑块组成的资源交互斑块性生境的适应性对策.当生长于高光照低养分条件下分株 (HL分株) 与生长于低光照高养分条件下分株 (LH分株) 之间的匍匐茎连接时, 3种克隆植物HL分株、LH分株以及整个分株对系统 (HL分株 + LH分株) 的生物量均得到显著提高.同时, LH分株根冠比显著增加, 而HL分株根冠比显著下降.这表明, 当互连分株置于由低光照高养分斑块和高光照低养分斑块组成的异质性环境中时, 3种植物克隆分株均发生了环境诱导的功能特化.克隆内资源共享以及克隆内不同分株的功能特化有利于整个分株系统对局部丰富资源的获取, 从而能够缓解资源交互斑块性生境对克隆植物的不利影响.     

资源异质性环境中三种匍匐茎草本植物克隆内资源共享和分株功能特化(英文)

研究了 3种来自中国北方林下、草地和碱化草甸匍匐茎型克隆草本植物绢毛匍匐委陵菜 (PotentillareptansL .var.sericophyllaFranch .)、鹅绒委陵菜 (P .anserinaL .)和金戴戴 (Halerpestesruthenica (Jacq .)Qvcz .)对由高光照低养分斑块和低光照高养分斑块组成的资源交互斑块性生境的适应性对策。当生长于高光照低养分条件下分株(HL分株 )与生长于低光照高养分条件下分株 (LH分株 )之间的匍匐茎连接时 ,3种克隆植物HL分株、LH分株以及整个分株对系统 (HL分株 LH分株 )的生物量均得到显著提高。同时 ,LH分株根冠比显著增加 ,而HL分株根冠比显著下降。这表明 ,当互连分株置于由低光照高养分斑块和高光照低养分斑块组成的异质性环境中时 ,3种植物克隆分株均发生了环境诱导的功能特化。克隆内资源共享以及克隆内不同分株的功能特化有利于整个分株系统对局部丰富资源的获取 ,从而能够缓解资源交互斑块性生境对克隆植物的不利影响     

不同光照水平下白酒草(Conyzajaponica)对氮、镁的差异性吸收

为了揭示氮和镁在不同光照水平下对植物的重要性,研究了一年生草本植物白酒草(Conyza japonica)在不同光照水平下对氮和镁的吸收策略,测定了水培白酒草植株在高( 168±3) μmol·m-2·s-1、中(66±1)μmol·m-2·s-1、低(23±2) μmol·m-2·s-1 3个光照水平下对培养液中的氮和镁的吸收.结果表明:光照水平显著影响了白酒草对氮、镁的吸收.氮和镁的吸收随光照水平的变化呈相反的趋势:随光照水平升高,白酒草每单位生物量对氮的吸收增加,对镁的吸收减少,差异显著(P＜0.05).培养结束时,叶片单位叶鲜重叶绿素含量随光照水平降低而增加,单位叶面积叶绿素含量则以中度光照水平下的叶片最高(P＜0.05).这表明,白酒草适应高光照水平,将会增加对氮的吸收和光合相关酶的合成,以提高光合电子传递效率和羧化效率;低光照水平下植物增加镁的吸收和叶绿素的合成,以加强对光能的捕获.不同光照水平下植物对氮、镁的差异性吸收,可能是光合作用适应于不同光照水平对氮、镁需求产生差异的结果.     

光照强度和肥力变化对垂穗披碱草生长的影响

在野外条件下,采用析因设计,对光照和肥力变化影响下垂穗披碱草的生长参数进行测定,评估垂穗披碱草对异质环境的适应特性。光照分为高光照(100%光照强度)、中度光照(43.5%光照强度)与低光照(6.74%光照强度);肥力分为施肥与不施肥。结果表明,垂穗披碱草在光照强度由高光照(100%)向中度光照(43.5%)变化情况下,地上生物量、分蘖数无变化,株高增大,光照强度减小到6.74%时,地上生物量、分蘖数、株高均减小。比叶面积(SLA)随光照强度的减弱而增加,相对生长率(RGR)随光照强度的减弱而减小,施肥对SLA和RGR无影响。根冠比在中度光照和低光照下各处理之间差异均不显著,高光照(100%)下增加肥力,根冠比增大。施肥时,叶分配随光照强度的减弱而增加,繁殖分配减小,不施肥时,叶分配与繁殖分配在高光照(100%)和中度光照(43.5%)下无差异,低光照(6.74%)下,叶分配增大,繁殖分配减小。施肥时茎分配在中度光照强度(43.5%)下最大,高光照强度(100%)下次之,低光照强度(6.74%)下最小,不施肥时,茎分配在高光照(100%)和中度光照(43.5%)下无差异,低光照(6.74%)下减小。研究表明:垂穗披碱草是一个光照耐受型物种,光照强度减小到全光照一半时仍可正常生长。在低光环境中,垂穗披碱草通过增加株高和大而薄的叶片,来适应环境,资源主要在叶分配、茎分配、繁殖分配之间进行了权衡。     

1995年离体生物学会议摘要

利用新抗病性分子的遗传工程 美国Demeter Biotechnologies, Ltd.的J.M. Jaynes报告,他们发现了一种新的、在对植物组织无毒性的浓度下可直接摧毁多种不同类型的细菌和真菌植物病原体的分子。这些以肽为基础的膜相互作用分子(肽基MIMs)在与水解酶结合使用时可协同杀死微生物。当将一些有效的MIMs导入一些植物品种     

膜耦联的关键分子junctophilin

junctophilin是目前公认的可兴奋细胞的胞膜与内(肌)质网耦联的分子基础.其可能的作用机制是以C端锚定在内(肌)质网上, 通过N端的MORN结构域(MORN motif)与细胞膜相互作用.目前已知该分子在哺乳动物中存在四种亚型,在骨骼肌和心肌分别以Jp-1和Jp-2为主. junctophilin的低表达会导致细胞膜与内(肌)质网脱耦联,从而使心肌和骨骼肌兴奋收缩耦联效率降低, 进而影响收缩能力.目前已发现junctophilin基因突变与心衰等疾病有关,因而junctophilin可能成为针对这些疾病的药物开发新靶点.     

不同光照和水分条件下鬼针草属入侵种与本地种生长、光合特征及表型可塑性的比较

为探讨鬼针草属(Bidens)入侵种的入侵性,利用同质园种植实验比较了该属入侵种三叶鬼针草(Bidens pilosa)和大狼耙草(B.frondosa)与本地种金盏银盘(B.biternata)和狼耙草(B.tripartita)在光照与水分交互作用下的形态、生长、生物量分配、光合特征及其表型可塑性的差异。结果表明:入侵种的株高和生物量在低光低水条件下与本地种相似,在有利的光照和水分条件(高光高水)下显著高于本地种,相对生长速率在高光条件下均高于本地种。入侵种在高光处理下增加了对地下部分的资源投入,在低光处理下增加了对叶的投入,且低光低水条件下比叶面积显著高于本地种。这些特性可能提高了入侵种对资源的捕获和利用能力,使其既能耐受不利的环境,又能在有利的条件下表现最大化。入侵种和本地种的形态、生长和光合生理等参数对水分变化的可塑性指数均较小,对光照变化的可塑性指数均较大。入侵种的多数变量对光照响应的可塑性指数大于本地种,较大的表型可塑性可能促进其成功入侵。另外,入侵种和本地种的光合生理参数无显著差异。相对于光合特征,形态、生长、生物量分配和表型可塑性等可能对鬼针草属入侵种的入侵性更为重要。     

HPD对人工膜的光敏作用

本文用ESB、荧光和冰冻断裂电子显微镜技术在分子水平上研究了血卟啉衍生物(HPD)作用于人工膜的光敏作用过程,损伤细胞膜的途径以及各种因素的影响.结果表明,HPD光敏作用与羟基·OH有关的动力学过程和靶分子密切相关.光照HPD的主要靶物质是不饱和分子,双键是其重要的进攻部位,由此导致脂质过氧化和膜的破坏.但这并不一定是引起膜损伤的唯一途径.HPD光敏作用也可破坏靶分子的空间排列或构象,从而导致膜结构的无序和损伤.牛血清白蛋白可以加强HPD的光敏作用.此外,HPD的光敏作用还受温度,光照时间、HPD和靶物质的浓度等因素的影响.     

褐潮——一种新型生态系统破坏性藻华

Aureococcus anophagefferens和Aureoumbra lagunensis隶属于棕鞭藻门(Ochrophyta)、海金藻纲(Pelagophyceae),在美国及南非的一些河口形成生态系统破坏性褐潮(brown tide)已经有20多年了,近年来在中国河北沿海发生的大规模褐潮也使中国成为世界上第3个受褐潮影响的国家。褐潮藻能够利用多种有机营养,在低光照及低营养条件下达到高生长速率,对贝类养殖产业、经济以及娱乐产业等造成严重的负面影响。本文总结了20多年来褐潮在全球的发生及其所造成的严重危害,对褐潮藻的形态结构、生理特征及分子遗传学,特别是促进褐潮形成及持续的关键蛋白的编码基因等研究作了简要介绍,并概括了国内褐潮的研究现状。在此基础上,展望今后褐潮的研究方向,以期为褐潮的研究、预警预报和生态学防治及其防灾减灾提供借鉴。     

动态分子网络的构建与分析

分子网络研究是从全局角度揭示生物系统的结构和功能的重要手段,现有的网络分析大部分是基于静态网络.实际上,在不同的环境条件、组织类型和疾病状态以及生长和分化的过程中,分子网络时刻都在发生变化.经过研究人员的努力,人们已经提出了一些可用于分析分子网络动态的生物信息学方法,如节点的动态性分类、动态蛋白质复合物的预测、条件特异子网的构建以及网络动态行为的模拟等.本文综述了动态分子网络的构建与分析方法.可以预见,动态网络分析将成为未来网络研究的标准模式.     

Apelin的生理与病理功能

多肽Apelin广泛存在于各种组织中,通过自分泌和旁分泌等信号途径发挥重要的生物学效应. 近年来,对Apelin的研究日益增多,发现其在心血管、神经、肾、肺等系统中均有非常重要的作用.同时,Apelin在体液平衡及肥胖的进程中也扮演了重要的角色.Apelin及其受体系统存在如此广泛,功能如此之多,暗示了其作为多个疾病进程中的关键因子.近期对Apelin功能的认识从系统、组织水平转向分子水平.随着研究的深入,Apelin有望成为治疗相关疾病的新的靶分子.本文对Apelin参与重要心血管疾病、神经疾病、肥胖症及关节炎等生理与病理过程做一综述.     

陕北黄土高原优势植物叶片解剖结构的生态适应性

以陕北黄土高原地区7种优势植物为材料,比较了它们沟间地和沟谷地植株叶片解剖结构的差异,以揭示该地区优势植物对干旱强光照环境的生态适应性.结果表明:(1)7种植物各自具有抵抗黄土高原干旱强光照环境的特殊解剖结构:白羊草(Bothriochloa ischaemum)叶上表皮具有发达的泡状细胞,叶内具有花环结构;长芒草(Stipa bungeana) 叶上表皮下陷形成气孔窝,表皮下具有2至多层的厚壁组织;猪毛蒿(Artemisia scoparia)叶具有贮水组织、分泌组织和环栅型叶肉细胞;铁杆蒿(Artemisia sacrorum)叶肉全特化为栅栏组织;茭蒿(Artemisia giraldii)具有双栅型叶肉细胞和分泌结构;达乌里胡枝子(Lespedeza daurica)叶具有发达的粘液细胞;杠柳(Periploca sepium)叶表皮具厚蜡质层.(2)与沟谷地植物叶片结构相比,干旱强光照的沟间地植物叶片厚度、叶上表皮角质层厚度、栅栏组织厚度、贮水组织厚度增加,上表皮细胞体积、韧皮部面积增大,而木质部面积、木质部面积/韧皮部面积缩小.(3)叶片变异系数可反映植物适应环境的潜在能力,7种植物综合变异系数由高到低依次为猪毛蒿、铁杆蒿、茭蒿、白羊草、达乌里胡枝子、长芒草、杠柳.潜在适应能力最强的猪毛蒿已成为陕北黄土高原地区植被生态恢复的先锋物种之一.     

青蛙光敏感松果体神经节细胞自发放电的昼夜节律变化

为了研究青蛙松果体的昼夜节律,本实验采用细胞外连续记录,研究了松果体内对光产生抑制反应的光敏神经节细胞放电的昼夜节律变化.结果表明(1)所有表现自发放电的细胞,其放电频率介于1-6Hz之间,脉冲发放特征有规则、不规则(或波动)和阵发等方式;(2)无论在持续黑暗(DD)、持续光照(LL)或在模拟自然光照周期(L-D-L)任何一种条件下所进行的昼夜连续记录都显示:有些细胞在白天放电频率低,在夜间放电增强;而另一些细胞则在整个记录过程中,其脉冲频率基本上保持不变.当用与昼夜光照颠倒的周期(D-L-D)作实验时,所有被检测的细胞都反映出夜间的放电活性受到了不同程度的抑制.     

不同光照和营养条件下两种不同寿命热带先锋种的对比研究

探讨了热带次生演替早期阶段短命先锋种山黄麻(Trema tomentosa)和长命先锋种中平树(Macaranga denticulata)在两种光照(4%和20%的全光照)和营养梯度(低肥和高肥)下,叶片和细根营养物质含量、非结构性碳水化合物含量、生物量分配模式以及形态结构特征的差异.结果表明:(1)两种先锋种叶片和细根氮、磷含量随着光照和营养的增强显著上升,并且山黄麻叶片和细根氮、磷含量要显著高于中平树.(2)山黄麻各器官淀粉和总非结构性碳水化合物(TNC)浓度在高光下低于中平树,但在低光下高于中平树.(3)山黄麻和中平树的叶片都是可溶性糖的主要存储器官,而淀粉和TNC则主要储存在根中,并且淀粉都是二者TNC库最主要的组成形态和成分.(4)山黄麻拥有更高的根生物量比、细根生物量比、根冠比、比叶面积、叶面积比、比细根长、比细根表面积及更小的细根直径等更强大的资源捕获能力的结构和生物量分配特征.总之,与长命先锋种中平树相比,短命先锋种山黄麻有着更适合快速生长的结构和生物量分配特征、更高的组织营养物质含量、更低的非结构性碳水化合物浓度,因而具有更高的生长速率,能够在次生演替的早期阶段占领统治地位,为以后的次生演替创造条件.     

损伤相关模式分子与慢性疾病

损伤相关模式分子是组织或细胞受到损伤、缺氧、应激等因素刺激后释放到细胞间隙或血液循环中的一类物质,可通过Toll样受体、RIG-1样受体或NOD样受体等模式识别受体,诱导自身免疫或免疫耐受,在关节炎、动脉粥样硬化、肿瘤、系统性红斑狼疮等疾病发生和发展过程中发挥重要作用.现已发现的损伤相关分子模式分子包括细胞内蛋白分子、非蛋白嘌呤类分子及其降解产物、细胞外基质降解产物和无引导序列免疫细胞因子如IL-1 和IL-18等.损伤相关模式分子的发现及其作用机制的阐明,将有助于阐明多种慢性炎症疾病的病理机制,为这些疾病的诊断和防治提供新的思路.本文综述了主要的损伤相关模式分子的概念、释放方式,及其与模式识别受体相互作用引起炎症反应和参与多种慢性疾病过程的机制.     

血小板环状 RNA研究进展

血小板环状RNA (platelet circular RNA, platelet circRNA)是一类在血小板中由RNA反向剪切封闭形成的环形RNA分子,具有结构稳定、丰度高以及细胞、组织特异性.血小板环状RNA可以参与细胞内RNA调控网络,与疾病的发生和发展密切相关,可能成为新型的生物标记物及治疗靶点.近年来,关于血小板环状RNA产生、调控、生物学特性、功能及其与疾病的关系等均取得了初步的研究进展.本文将对血小板环状RNA的研究进展予以综述.     

遮阴对闽楠一年生和三年生幼树叶绿素荧光特性及能量分配的影响

为探讨闽楠幼树对不同光环境的光合生理响应,本研究分析了不同光照条件(全光和88.3%遮光率)对闽楠1年生和3年生幼树叶绿素含量、叶绿素荧光参数、捕光色素分子内禀特性和光能分配的影响。结果表明:88.3%遮光率条件下生长的闽楠1年生和3年生幼树叶绿素a、叶绿素b、类葫芦卜素含量均显著大于全光照。遮阴导致闽楠1、3年生幼树初始荧光(Fo)、PSII最大光化学量子产量(Fv/Fm)和PSII有效光化学量子产量(Fv'/Fm')增加,光化学淬灭系数(qP)和非光化学淬灭系数(NPQ)下降。88.3%遮光率条件下生长的闽楠1年生和3年生幼树捕光色素分子有效光能吸收截面(σik')和天线热耗散(D)显著低于全光照,处于最低激发态的捕光色素分子数(Nk)和非光化学能量耗散(E)高于全光照。在全光照或88.3%遮光率条件下,闽楠1年生幼树叶绿素含量、类葫芦卜素含量、Fv/Fm、Fv'/Fm'、NPQ与3年生幼树无显著差异。在全光照条件下,闽楠1年生幼树qP、电子传递速率(ETR)、σik'、光化学耗散(P)显著小于3年生幼树,Nk和E高于3年生幼树。这说明闽楠1年生和3年生幼树适宜在遮阴条件下生长,全光照条件下会产生光抑制,闽楠3年生幼树对高光环境的抗性较1年生幼树强。     

我国在组织器官区域免疫特性与疾病领域的研究进展

对疾病高发组织器官的区域免疫特性了解不足限制了对相关疾病病理机制的阐释以及对新的治疗方案的探索.在国家自然科学基金重大研究计划"组织器官区域免疫特性与疾病"的资助下,近年来,我国科学家通过对肝、肠、肺、蜕膜等不同组织器官中新的免疫细胞亚群的发现以及分子调控网络的揭示,重新阐释了各组织器官的免疫属性并揭示了相关疾病的病理机制,有望促进新的诊断与治疗策略的发展.