低温胁迫下二倍体杂交种高山松光系统Ⅱ功能稳定性研究

以人工气候室内的高山松(Pinus densata)及其亲本油松(P.tabulaeformis)和云南松(P.yunnanensis)实生苗为材料,通过测定低温胁迫和恢复后其幼苗的快速叶绿素荧光诱导动力学(JIP-test)参数,分析高山松及其亲本的光系统Ⅱ(PSⅡ)功能稳定性以及对低温胁迫的响应差异,以探讨高山松适应高海拔低温环境的光合生理生态机制。结果表明:经过33 d的低温(12℃/5℃,昼/夜)处理后,高山松PSⅡ功能参数单位截面积吸收的能量(ABS/CSo)、捕获的能量(TRo/CSo)、电子传递的能量(ETo/CSo)、耗散的能量(DIo/CSo)、有活性反应中心的数量(RC/CSo),以及原初光化学反应的最大量子产额(φPo)、吸收光能用于QA-以后的电子传递的能量比例(φEo)、捕获光能用于QA-以后的电子传递的能量比例(Ψo)、光能利用能力参数(PIabs)、2 ms时相对可变荧光(VJ)、荧光上升的初始斜率(Mo)、荧光曲线与Fm所围面积(Area)、介于F0和Fm之间的相对面积(Sm)和QA氧化还原次数(N)均与处理前无显著差异;油松和云南松的φPo、φEo、Ψo、PIabs、Area与对照差异显著,云南松的VJ、Mo、Sm、N、ETo/CSo、DIo/CSo、ABS/CSo也与对照存在显著差异;温度恢复之后(25℃/18℃,昼/夜),这些荧光参数的恢复程度表现为高山松>油松>云南松。可见,低温胁迫显著影响了油松和云南松的光能传递和光能利用能力以及受体库大小,且云南松遭受伤害的程度高于油松,而高山松的PSⅡ功能及其稳定性在遭受低温胁迫时明显高于亲本油松和云南松,且胁迫解除后恢复程度高,从而使得高山松能够在高海拔低温环境中累积代谢所需的有机物,保证其正常的生长和发育。     

干旱胁迫和CO2浓度升高条件下白羊草的光合特征

采用盆栽控制试验,研究了黄土丘陵区乡土种白羊草在不同水分水平(80％ FC和40％ FC)和CO2浓度(375和750 μmol·m-2·s-1)处理下的光合生理变化特征.结果表明:干旱胁迫使白羊草的最大净光合速率(Pnmax)、表观量子效率(AQE)、气孔导度(gs)、蒸腾速率(Tt)、最大光化学效率(Fv/Fm)、潜在光化学效率(Fv/Fo)和光合色素含量降低,丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量升高.水分充足条件下,与正常大气CO2浓度相比,大气CO2浓度倍增下白羊草的PnmaxMDA和Pro含量无显著差异.干旱胁迫下,CO2浓度升高提高了白羊草的最大荧光(Fm)、Fv/Fm、Fv/Fo、叶绿素含量和AQE,Pnmax比正常CO2浓度下高23.3％,差异达到显著水平,而MDA和Pro含量均显著降低.CO2浓度升高对干旱胁迫引起的白羊草光合能力下降有一定的补偿作用,减轻了干旱胁迫对白羊草的伤害.     

高温胁迫下不同光强对‘赤霞珠’葡萄PSII活性及恢复的影响

本文研究了高温与不同光强结合处理对‘赤霞珠’葡萄叶片PSII活性及恢复的影响。结果表明,高温黑暗处理（40℃,0μmaol·m-2．s-1）导致叶片PSII最大光化学效率（Fv/Fm）、反应中心吸收的光能用于电子传递的量子产额（ψEo）与单位反应中心光能的传递（ETo/RC）降低明显,且无恢复趋势,K点相对荧光（Vk）、单位反应中心光能的吸收（ABS／RC）与捕获（TRo／RC）显著升高。高温弱光处理（40℃,200μmol·m-2．s-1）后的叶片PSII活性明显恢复,ETo／RC降低明显,TRo/RC无显著变化。高温强光（40℃,1600μmol·m-2．S-1）处理导致单位面积有活性反应中心数量（RC/CSm）抑制程度最大,恢复程度较低。实验结果说明,高温处理下黑暗对葡萄PSII功能活性及恢复均会造成抑制,而弱光可以显著缓解高温对葡萄叶片的胁迫作用,并促进PSII的恢复,强光导致胁迫下的PSII功能抑制最明显。     

高温干旱复合胁迫及复水对构树(Broussonetia papyrifera)幼苗光合特性和叶绿素荧光参数的影响

近年来,全球气温不断升高,亚热带部分地区夏季高温和临时性干旱现象日益显著,高温与干旱严重威胁着植物的生存与生长。本文通过设置不同的温度和土壤水分梯度,研究了高温与干旱复合胁迫及复水对构树幼苗光合特性和叶绿素荧光参数的影响。结果表明:高温干旱复合胁迫下,构树幼苗净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、最大荧光(Fm)、PSII最大原初光化学量子效率(Fv/Fm)呈现下降趋势,初始荧光(F0)呈上升趋势;复合胁迫对Pn、Gs、Tr的影响具有叠加效应;胞间CO2浓度(Ci)、Gs、Fm和Fv/Fm受温度影响显著(P0.05),Gs、Tr、F0受土壤水分影响显著(P0.05),而Pn和F0受温度和土壤水分双因素影响显著(P0.05);在25和33℃下,复水对胁迫具有一定的缓解作用,复水后光合特性和Fv/Fm有一定程度提升,对F0和Fm效果不明显。试验表明,复合胁迫对植物光合特性和叶绿素荧光参数的影响程度比单一胁迫大,且在一定温度范围内,复水对干旱胁迫具有缓解作用。     

高、低温胁迫对牡丹叶片PSⅡ功能和生理特性的影响

以牡丹‘肉芙蓉’离体叶片为试材,以25 ℃为对照,研究了强光(1400 μmol·m-2·s-1)下高温(40℃)和低温(15℃)处理对牡丹叶片PSⅡ光化学活性和生理特性的影响.结果表明:随处理时间的延长,各处理叶片的PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光量子效率(φPsⅡ)和光下开放的PSⅡ反应中心激发能捕获效率(Fv’/Fm’)均持续降低.暗恢复4h后,对照和15℃处理叶片的Fv/Fm基本上完全恢复,而40℃处理叶片仅恢复到处理前的75.5％,即使15 h后也不能完全恢复;强光下40℃处理使PSⅠ和PSⅡ间的激发能分配严重偏离平衡状态.强光下40 ℃处理抑制了超氧化物歧化酶活性,加剧了O2、H2O2、丙二醛的产生,导致叶绿素和可溶性蛋白含量不断下降.说明强光下40℃高温胁迫对牡丹叶片光合机构造成了不可逆的破坏,而15℃低温处理对其光合机构的影响相对较弱.     

不同胁迫处理对刺栲叶片叶绿素a荧光的影响

探讨了光强、温度和水分胁迫对刺栲(Castanopsis hystrix)体叶片叶绿素a荧光特征的影响,由此了解它的基本生物学特性。结果表明:(1)强光(1 300μmol.m-2.s-1左右)未胁迫时下降6.1%,表现轻微光抑制;(2)黑暗下低温(4℃,72 h)处理后电子传递速率下降较少(21.1%),初始荧光Fo保持稳定;与25℃对照相比,Fv/Fo和Fv/Fm无显著变化,表明黑暗下零上低温对PSⅡ潜在活性及光化学效率影响较小;(3)高温(40℃)胁迫显著影响了PSⅡ反应中心活性,ETR,Fv/Fm和Fv/Fo下降在处理2 h后达到极显著水平(p<0.01),Fo上升在处理4 h后也达到显著水平(p<0.05);(4)PEG诱导的水分胁迫严重影响了其光合机构活性,表现在无论与处理前比较、还是与耐旱种降真香(Acronychia pedunculata)的比较,其Fo上升和Fv/Fm、Fv/Fo下降都达到显著水平,表明其不耐干旱。     

舟山新木姜子(Neolitsea sericea)幼苗对不同盐胁迫的光合生理响应

为评价舟山新木姜子(Neolitsea sericea)的耐盐性, 对其在不同盐胁迫下的光合生理特性进行实验研究。以舟山新木姜子 2 年实生幼苗为试验材料进行盆栽实验, 通过添加不同浓度的 NaCl 溶液, 设置 4 个不同土壤盐分处理(土壤含盐量分别为 0、0.3%、0.6% 和 0.9%)。分别在第 10 d、20 d、30 d、40 d, 测定舟山新木姜子幼苗在不同处理条件下的叶片叶绿素含量(Chl)、净光合速率(P_n)和最大光化学效率(Fv/Fm)等指标。结果表明：在不同处理之间, 在相同的胁迫阶段, 叶片 Chl 无显著性差异(P>0.05);在各胁迫阶段, 随着土壤含盐量的增大,叶片 P_n、最大光合速率(P_nmax)和光饱和点(LSP)都呈现下降趋势。在轻度盐胁迫(0.3%)舟山新木姜子幼苗叶片 Fv/Fm 介于 0.74—0.78 之间, 与对照无显著性差异(P<0.05), 中度(0.6%)和重度盐胁迫(0.9%)最终都显著降低了叶片 Fv/Fm; 在胁迫初期, 0....     

高温胁迫下苋菜的叶绿素荧光特性

为了探明高温胁迫对苋菜(Amaranthus tricolor L.)光合过程的影响,用不同温度(25、30、35、40、45℃)处理苋菜植株1h后,随即测定了其叶绿素荧光动力学参数和快速光响应曲线特征参数的变化.结果表明:40℃以上高温胁迫下,苋菜叶片的光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在光化学效率(Fv/Fo)、最大光化学效率(Fv/Fm)下降;最大荧光(Fm)、光合电子传递速率(ETR)、PSⅡ实际光化学效率(Yield)、光化学淬灭系数(qP)也均有所下降;而初始荧光(F.)和非光化学淬灭系数(NPQ)在40℃以上高温胁迫下显著上升.叶绿素荧光快速光响应曲线测定结果表明,初始斜率α、最大相对电子传递速率ETRmax和半饱和光强Ik在40℃以上高温胁迫下有所下降.研究表明,40℃以上高温胁迫对苋菜的光能的吸收、转换、光合电子传递和强光耐受能力等均有一定的影响.     

高温干旱胁迫对辣椒热害指标及叶绿素荧光参数Fv/Fm的影响

本试验设定38℃和5%、10%、20%的聚乙二醇6 000溶液模拟高温干旱胁迫条件,对5个辣椒种质不同胁迫时间的失水率、热害指数以及叶绿素荧光参数Fv/Fm的变化进行研究,并运用上述指标对辣椒种质进行抗性评定。实验表明,随着高温时间的延长及PEG浓度的升高,辣椒的失水率、热害指数都呈现上升的趋势,而叶绿素荧光参数Fv/Fm则为下降的趋势,但在不同胁迫时间和浓度下,各种质呈现一定的差异,其中,当38℃高温和20%PEG处理36 h时,最大失水率为71.66%(SS-Ⅱa),最大热害指数为100%(HP),而Fv/Fm降幅最高的为31.15%(黄牛),通过生理指标的隶属度分析法和叶绿素荧光参数Fv/Fm降幅的排名得出NJ2C可用于抗(耐)高温干旱胁迫育种。     

5种松属树种光合功能及叶绿素快相荧光动力学特征比较

以松属5种代表树种日本五针松、华山松、白皮松、油松和赤松为研究对象,比较了它们针叶的形态特征、光合速率和叶绿素快相荧光动力学方面的异同.结果表明:5种松树的针叶形态特征存在显著差异,油松的针叶长度和密度最大;白皮松的叶绿素含量最高;但赤松的光合速率最大,日本五针松的光合速率最小.5种松树针叶的光合速率与气孔导度呈正相关.5种松树的叶绿素快速荧光诱导动力学曲线的差异主要表现在J相和I相.尽管5种松树光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率(Fv/Fm)、潜在光化学活性(Fv/Fo)以及到达最大荧光所需的时间(Tfm)差异不显著,但日本五针松的反应中心关闭净速率dV/dto和dVG/dto以及J相和I相的相对可变荧光强度(Vj和Vi)显著大于其他4种松树,能量分配比率Ψo、φEo、φRo显著低于其他4种松树.这可能与日本五针松的质体醌库大小(Sm)、质体醌库还原速率(Sm/Tfm)和质体醌A(QA)的周转次数(N)最小有关.日本五针松的性能指数PI(ABS/CSo/CSm)和光合驱动力(DF)均显著低于其他4种松树,而赤松PI和DF最高.其中PI(Cso)和PI(CSm)与5种松树的净光合速率呈显著正相关,可以作为评价松树光合能力的荧光指标.     

前体代谢工程提高红霉素产量的研究进展

红霉素是十四元大环内酯类抗生素,具有广泛的医药价值和巨大的新药开发潜力。红霉素的主要成分红霉素A由丙酰辅酶A和甲基丙二酰辅酶A作为前体通过聚酮合酶合成大环内酯骨架,再经羟基化、糖基化、甲基化等一系列修饰合成。根据红霉素A的生物合成路线,我们从前体喂养途径、糖基化和甲基化优化等方面,简要综述近年来利用前体代谢工程手段提高红霉素产量的研究进展。     

施氮量和土壤灭菌对根结线虫侵染番茄根系的影响

设施蔬菜生产中,根结线虫病害频繁发生,严重威胁了设施蔬菜生产的安全性和可持续性.为了探究氮肥施用量和土壤灭菌对根结线虫侵染番茄根系的影响,采用二因素(施氮量和土壤是否灭菌)二水平完全随机区组设计,进行盆栽试验.施氮量分别为100和300 mg·kg-1,采用γ射线对土壤灭菌或不灭菌.结果表明:未灭菌条件下,与高氮处理相比,低氮处理单位根长和单位根干重的根结数分别减少了42.5%和30.4%,地上部干重和根干重分别增加了43.9%和31.4%,氮素农学利用效率提高4.3倍;对土壤进行γ射线灭菌,有效地消除了根结线虫对番茄根系的侵染,地上部干重增加了31.8%;适当减少氮肥施用量能显著降低根结线虫对设施番茄根系的侵染,促进番茄生长,提高氮素农学利用效率.     

中国红树林与典型区红树林群落重心迁移特征及共性关系

随着社会和经济的发展,红树林重心以及群落内部空间结构可能发生变化与调整.利用重心模型方法可以构建转移距离及方向,探索红树林及群落的重心空间转移特征及分布格局.本研究通过采用近25年多源、多时相遥感数据,利用GIS和遥感技术,提取了中国红树林信息,以及典型保护区漳江口的白骨壤、秋茄、桐花树、卡开芦和短叶茳芏信息.利用重心模型方法,从全局到局部,分析了中国红树林和典型保护区漳江口红树林群落的重心迁移特征与共性关系.结果表明:(1)红树林重心在东北方向上存在明显偏离,这种偏离主要体现在经度上,东西方向上不均衡.红树林重心主要位于入海口,且指向河网密集、经济繁荣的地区.(2)红树林群落重心受东南方向的主导作用,并指向群落高聚集区.红树林群落逐渐向北部和东部蔓延,重心表现出向北集聚的趋势.(3)省级红树林与典型区红树林群落重心迁移共性特征具有一致性、折回性和层次性,主要特征如下:红树林及群落的重心转移方向与海岸潮间带走向基本一致,且两者的轨迹方向指向受到良好波浪掩护的港湾或河口湾内;省级红树林及典型区红树林群落的重心分别在2005年和2011年后发生了不同程度的折回现象;典型区群落重心迁移在一定程度上属于省级红树林重心迁移的放大形势,前者反映了局部的内部结构特征,后者反映了全局的整体特征.研究有助于相关部门提出保护措施和方案,使红树林均衡、稳定、持续生长.     

基于GIS与RS的漳江口红树林湿地生态系统健康评价

以漳江口红树林湿地为研究对象,选取2005、2011、2015及2017年Google Earth影像为基础数据源,基于土地覆盖数据构建红树林湿地生态系统健康评价指标体系,结合压力-状态-响应(PSR)模型及生态系统健康指数,探究红树林湿地生态系统健康状况的时空分异特征及影响因素.结果表明:(1) 2005-2017年漳江口红树林湿地生态系统健康状况呈恶化趋势,健康等级由亚健康转变为一般,其中压力、响应健康状况大幅下降,状态健康状况略微改善;(2) 2005-2017年研究区各子区域间健康状况存在明显差异,前阶段(2005-2011年)健康指数从大到小依次为西部>中部>东部>北部>南部,后阶段(2015-2017年)健康指数从大到小依次为东部>中部>西部>北部>南部;(3)海平面上升、互花米草入侵、水产养殖池与网箱养殖扩增及海堤建设等是研究区湿地生态系统健康恶化的主要原因,同时保护区的建设及多种保护措施的实施对湿地生态系统健康维持具有积极作用.     

动物活体内细胞光操控的研究进展

动物活体环境下单细胞的光操控对于研究细胞的结构和功能,细胞与组织之间的相互作用,以及细胞病变机理、血栓形成机制和肿瘤细胞迁移等生物医学问题具有重要意义。2013年,光镊技术首次应用于活体动物内单细胞的捕获和操控,开辟了活体动物内光学操控新领域。本文就该领域涉及的活体操控技术及近来取得的重要研究进展进行概述,简要分析了实现深度组织内细胞操控所遇到的技术瓶颈并讨论了解决方案。     

不同品种水稻秸秆的理化特性及酶解产糖的研究

本研究以不同品种水稻秸秆为原料,测定分析了三大主要组分纤维素、半纤维素和木质素含量及理化特性的差异,并分析对比了经碱预处理后酶解及直接酶解的产糖率差异。利用X-射线衍射仪测定分析了结晶度和晶粒尺寸的异同,红外光谱仪定性评估了特定基团的差异,扫描电镜观察分析了表面形态结构的差异。综合考虑理化特性和酶解产糖率结果,与a(常规水稻黄华占)相比,5种不同品种的超级杂交水稻秸秆中,b(杂交水稻Y两优1)、c(杂交水稻隆两优2010)和f(杂交水稻Y两优143)三个品种的秸秆材料比较适合作为酶解产糖的原材料。     

烟粉虱MEAM1隐种磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶基因克隆与表达分析

【目的】本研究旨在从烟粉虱Bemisia tabaci中东-小亚细亚1隐种(Middle East-Asia Minor 1, MEAM1)中克隆磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶(phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase, PHGPX)基因,鉴定其在烟粉虱不同发育阶段及吡虫啉处理不同时间后雌成虫体内的表达情况,明确其在烟粉虱应对外界环境压力中的功能。【方法】利用3′RACE克隆和测定烟粉虱MEAM1隐种内PHGPX基因的cDNA全长序列,并对其编码的氨基酸序列进行生物信息学分析;利用定量RT-PCR技术对该基因在烟粉虱MEAM1隐种不同发育阶段及吡虫啉处理不同时间后雌成虫体内的表达量进行分析。【结果】获得了烟粉虱MEAM1隐种两个磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶基因的全长cDNA序列,分别命名为BtB-PHGPX1(GenBank登录号:KY312116)和BtB-PHGPX2(GenBank登录号:KY312117)。序列分析表明,BtB-PHGPX1基因开放阅读框全长732 bp,编码243个氨基酸;BtB-PHGPX2基因开放阅读框全长567 bp,编码188个氨基酸。序列比对结果表明两基因的编码蛋白内均具有谷胱甘肽过氧化物酶保守的半胱氨酸、谷氨酰胺和色氨酸残基位点。BtB-PHGPX1在烟粉虱MEAM1隐种卵内表达量显著高于其在若虫、伪蛹、雌成虫和雄成虫内的表达量,BtB-PHGPX2在烟粉虱MEAM1隐种卵内的表达量显著低于其在若虫、伪蛹和雌成虫内的表达量(P<0.05)。BtB-PHGPX1和BtB-PHGPX2在雌成虫内的表达量均显著高于雄成虫内。吡虫啉处理雌成虫2 h时两基因的表达量均较对照显著提高(P<0.05),处理后5, 10和24 h时其表达量均较对照显著下降(P<0.01)。【结论】本研究克隆了烟粉虱MEAM1隐种两个PHGPX基因的序列全长,明确了其在不同发育阶段及吡虫啉处理不同时间后雌成虫体内的差异表达,推测PHGPX在烟粉虱抵御环境压力及杀虫剂胁迫时可能发挥着重要的防御作用。     

牛妊娠相关糖蛋白BoPAG1的制备及生物信息学分析

[目的]获得高效表达并且抗原性较好的Bo PAG1(bovin Pregnancy associated glycoproteins 1)蛋白,并分析其生物信息学功能。[方法]扩增荷斯坦奶牛Bo PAG1基因,并将其连接在表达载体p ET-30a,并转化至大肠杆菌(DE3)中表达,用SDS-PAGE和Western Blot检测其免疫学特性,采用生物信息学方法对Bo PAG1基因编码蛋白的蛋白修饰、结构、线性B细胞抗原表位进行预测分析。并对不同物种间的PAG1以及荷斯坦奶牛Bo PAG的氨基酸做同源性分析。[结果]成功克隆Bo PAG1基因并表达相应蛋白,大小与预期结果相符,预测Bo PAG1蛋白具有18个B细胞抗原表位,其N端具有15个氨基酸组成的信号肽,并且有4处N连接糖基化,不同物种间PAG1氨基酸的同源性为95. 1%～97. 9%,Bo PAG蛋白家族氨基酸的同源性为86. 4%～97. 2%。[结论]成功表达并纯化获得了Bo PAG1蛋白。Bo PAG1蛋白N连接糖基化有4处并且预测出18个B细胞抗原表位以及15个氨基酸组成的信号肽。不同物种间PAG1及Bo PAG蛋白家族同源性较高。为Bo PAG1蛋白抗体的制备和功能的研究提供了基础。     

新型2-喹诺酮类Polo样激酶1抑制剂的设计合成及分子对接研究

目的:设计合成新型2-喹诺酮类Polo样激酶1(Plk1)抑制剂。方法:以Plk1抑制剂ON 01910为先导化合物,利用生物电子等排原理设计一系列2-喹诺酮类衍生物,用Autodock软件将该类化合物与Plk1进行分子对接和虚拟筛选,计算结合自由能;以取代的氯(溴)苄为起始原料,先后经巯基乙酸取代、双氧水氧化、与(对甲氧基)苯胺酰化,再经环合、水解制得目标化合物。结果:设计的化合物大多数与Plk1的结合自由能均比ON 01910的低,结合强度高、稳定性好;合成了16个2-喹诺酮类衍生物,产物结构经1H-NMR确证。结论:所得化合物中有15个为新化合物,化合物的结构设计科学合理,虚拟筛选结果良好,为后续实体筛选和化合物结构优化提供了理论依据和参考。