生物标志物及其在生态系统研究中的应用

生物标志物是环境和地质体中记载着原始生物母质分子结构信息的有机化合物, 其含量可以指征特定生物来源对天然有机质的相对贡献, 其组成和同位素信息还可以记录有机质的转化及环境信息。与传统元素及组分分析相比, 生物标志物为研究天然有机质的来源、动态变化和转化特征提供了具有高度专一性和灵敏度的工具, 因此, 近年来被广泛地应用于生态学和生物地球化学研究中。特别是, 与生态系统观测以及控制实验相结合, 生物标志物在揭示微生物的活性与碳源变化、土壤有机碳的稳定机制及其对全球变化的响应等方面显示了广阔的应用前景。近些年开发的生物标志物单体同位素分析也在生态系统碳氮周转与食物网研究等方面显示了巨大的研究潜力。基于此, 该文综述了生态系统研究中常用的生物标志物的种类、分析方法和应用方向, 总结了生物标志物研究目前存在的问题, 并对未来的研究方向进行了展望, 旨在为使用生物标志物的生态学和环境科学研究者提供参考。     

阿尔茨海默病生物标志物及其在新药研发中的应用

理想的生物标志物是实现阿尔茨海默病（AD）早期精确诊断和预测疾病发展的重要前提。新版AD 诊断标准从临床无症状期到 痴呆阶段的区分也有赖于生物标志物的应用。介绍目前临床应用的AD 生物标志物及其在药物研发中的应用,重点对AD 血液生物标志 物研究的现状和瓶颈进行综述。     

动物生物标志物在土壤污染生态学研究中的应用

应用陆栖无脊椎动物的生物标志物对土壤生态系统中污染物的暴露和效应进行评价日益受到重视,并取得了显著的研究进展,文中介绍了溶酶体、胁迫蛋白和金属硫蛋白(MTs)3种主要生物标志物,体腔细胞内溶酶体膜稳定性用中性红保持时间(NRR)进行检测;胁迫蛋白类多采其中的Hsp70和Hsp60;金属硫蛋白不同同分异构体的定量分析可用于反映不同的金属污染胁迫,对3种生物标志物机理、特性、检测实例以及在污染土壤生态毒理诊断中的应用前景进行了评述。     

情景分析及其在生态系统研究中的应用

生态系统是一种具有多稳态机制、自适应的复杂系统,其未来往往难以准确预测。情景分析方法针对影响系统的关键不确定性,通过对系统发展的几种可能性进行探索而构建一组不同的未来景象,改变现有心理模型,激发广泛参与,提高决策有效性。近年来,情景分析方法在生态系统研究中得到了越来越多的关注。本文阐述了情景及情景分析的概念及其发展,介绍了两种典型的情景分析步骤,分析了情景分析与传统生态预测方法的区别及其优越性,回顾了情景分析在生态系统研究中应用的经典案例,最后对情景分析其方法本身的发展和在生态系统中的应用进行了总结和展望。     

生物标志物在前列腺炎中的研究进展

前列腺炎是男性泌尿系统的常见疾病,由于前列腺炎存在病因和发病机制复杂,导致临床症状表现多种、药物治疗缺乏特异性和复发率较高等问题,因此前列腺炎的诊断、治疗和预后判断标准一直是临床关注的焦点。目前还没有诊断前列腺炎的"金标准",而生物标志物的检测有助于临床诊断、治疗和预后诊断,本文检索近年相关,对敏感性较高和特异性较好的一些前列腺炎生物标志物(细胞因子和趋化因子等)及今后研究的侧重点进行综述,从而为前列腺炎的诊断、分型治疗和预后观察提供依据。     

生物标志物在微生物鉴定和检测中的应用

分析化学技术的进步促进了分析微生物学的发展,开辟了微生物鉴定和检测的新途径。检测微生物中的某些生物标志物往往可以快速、准确地鉴定和检测微生物,在临床检验、环境监测、食品卫生和防生物恐怖中有广泛的应用前景。生物标志物的种类繁多,分析技术和方法多种多样,本文就其种类、应用和发展前景做一综述。     

蛋白质组学新技术及其在肿瘤标志物探索性研究中的应用

作为基因组研究的延伸,蛋白质组学已成为世界生命科学领域的一个极其活跃的部分,是功能基因组时代或后基因组时代的核心。近年来发展起来的几种蛋白质组学新技术克服了传统蛋白质组学技术的不足,有力推进了肿瘤标志物的探索性研究。尽管如此,我们仍应该强调对实验结果的验证,这一点在探索性研究中尤其重要,力求使结果更精确、可靠和有效。     

生物质谱及其在蛋白质组学研究中的应用

生物质谱是蛋白质组学研究必不可少的关键技术。近年来,生物质谱在鉴定通量、分辨率和灵敏度等方面均有质的飞跃,从而促进了蛋白质组研究各个领域的飞速发展。本文就生物质谱技术的原理、技术和仪器发展现状,及其在蛋白质组学研究中的应用进展作一简要的综述。     

microRNA在乳腺癌细胞中的功能研究及其作为乳腺癌生物标志物的评估

乳腺癌是一种由于细胞增殖失控而引发的严重危及人类尤其是女性生命的疾病。目前,寻找稳定有效、非侵入性的生物标志物来准确诊断乳腺癌,以及寻求新的治疗乳腺癌的方法显得至关重要。microRNA(miRNA)是一种内源性非编码小RNA,参与细胞内的多种生理过程,部分miRNA可以促进或抑制肿瘤的发生,具有诊断和治疗癌症的潜在价值。本文梳理了在乳腺癌中发挥作用的一些miRNA,并简述了这些miRNA如何参与乳腺癌的发生及发展,评估了其作为乳腺癌生物标志物的可靠性。     

阿尔茨海默症生物标志物在脑脊液和血液中的研究

阿尔茨海默症(Alzheimer's disease, AD)是一种常见的神经退行性疾病。因为疾病本身很难被治愈,因此早期预测诊断对AD的防治尤为重要。目前,痴呆前期AD的主要诊断方法是脑脊液生物标志物的检测和正电子发射式计算机断层扫描(PET),但是这两种诊断方法侵入性强,价格昂贵,不容易普及。而对血液中的AD相关标志物进行检测,可以使AD的诊断更为普及且更为方便。该文总结了目前AD主要的几种生物标志物,概述了它们在AD患者和正常个体脑脊液和血液中的变化,最后也讨论和分析了未来AD生物标志物在血液检测中可能遇到的挑战。     

土壤有机碳分组方法及其在农田生态系统研究中的应用

农田土壤有机碳成分复杂,活性有机碳对管理措施具有敏感性,而惰性有机碳具有固碳作用.碳分组技术主要包括物理技术、化学技术和生物学技术.物理分组的依据是密度、粒径大小和空间分布,可分离出有机碳的活性组分和惰性组分.化学分组基于土壤有机碳在各种提取剂中的溶解性、水解性和化学反应性从而分离出各种组分:溶解性有机碳是生物可代谢有机碳,包括有机酸、酚类和糖类等;酸水解方法可将有机碳分成活性和惰性成分;利用KMnO4模拟酶氧化可分离出活性碳和非活性碳.利用生物技术可测定出微生物生物量碳和潜在可矿化碳.在不同农田管理措施下,有机碳组分的化学组成和库容会发生不同变化,对土壤有机碳沉积速率产生不同影响.为了探明土壤有机碳组分与碳沉积之间的定性或定量关系,今后应该加强对各种分组方法的标准化研究,探索不同分组方法的整合应用,针对不同农田管理措施,总结出适合的有机碳分组方法或联合分组方法.     

灰色系统理论及其方法在森林生态系统研究中的应用

一、关子灰色系统理论自1982年,我国学者邓聚龙教授提出灰色系统理论以来,它在农业区划、粮食预测、灾变预测、生态系统开发与控制、水利、气象等方面已给人们带来了满意的结果,同时,理论方法自身也得到了不断的发展和完善。灰色系统理论,从发展来看,应是黑箱、灰箱到灰色系统。1945年,维纳的ClosedBox和艾什比的Black Box都是用来定义内部结构、特性、参数全部未知,只好从对象外部,从对象直接的直观的因果关系,输出、输     

DNA条形码及其在生物多样性研究中的应用

DNA条形码是利用生物体内标准的、有足够变异的、易扩增且相对较短的DNA片段对物种进行快速准确鉴定的技术。自2003年DNA条形码相关概念提出以来广受关注,国内外相继开展了DNA条形码及信息系统建设研究,为DNA条形码技术的发展提供了坚实的研究基础和生物信息学分析平台。DNA条形码技术弥补了传统分类学的不足,为生物多样性研究提供了新的思路和方法。本文介绍了DNA条形码的产生与发展过程,国内外DNA条形码技术与信息系统建设研究进展,重点阐述了DNA条形码技术在物种鉴定、濒危物种保护、隐存种发现、生物多样性评估等研究领域中的应用。最后结合DNA条形码技术目前存在的问题,对其在相关研究领域的应用前景进行了展望。     

水库生态系统特征研究及其在水库水质管理中的应用

水库是一种半人工半自然水体,兴建水库是人类调节自然水资源在时间和空间上分布的主要手段,水库生态系统受人类调节明显,具有独特的生态学特征,对近20a来国际水库生态系统的研究进行总结,概括水库生态系统的主要特征,阐述这些特征在水库中水质管理中的应用与实施方法,强调开展水库生态学研究在我国水资源可持续利用中的重要性和必要性。     

能量标签技术及其在红树林生态系统能流研究中的应用

传统上认为红树林输出的有机质产生巨大的能流,支持了巨大的河口和近岸水域生态系统的次级生产。但能量标签技术的研究结果却显示红树林输出的有机质的作用并没有如此巨大。用红树碎屑难消化特性来解释此现象,此外数学模型模拟分析发现潮汐的稀释作用也可以解释这种现象。但这两者都不能解释,在其他初级生产者稀少时,红树材输出的有机质可以被大量利用的现象。在有红树林的河口和近海岸水域生态系统中,藻类等非红树初级生产者具有比红树植物更高的初级生产力,而且更容易被动物获得和消化。可以认为是藻类等巨大初级生产力的竞争作用导致红树初级生产在消费者组织中很难被发现,如此上面提到的难题就能得到很好的解决。此外能量标签技术检测出的是红树的初级生产在消费者组织中的相对比率,不是绝对数量值,从此角度看,能量标签技术的结果与传统观点不是矛盾而是互相补充的关系。由此推测红树的初级生产应该还是被消费者所利用,只是它们在消费者初级营养来源组成中占的比例并不大,但其绝对数量并不少。这与传统观点认为的红树的初级生产被大量利用,支撑了具有巨大的次级生产稍有不同。此外,能量标签技术在红树林生态系统中的适用性尚未检验;计算食物组成的数学工具不是很完善;实验设计上考虑的不够全面;对定量研究有一定的影响。     

环境DNA及其在水生生态系统保护中的应用

环境DNA(environmental DNA,e DNA)是指可以从环境样品(如水、土壤、空气、冰芯等)中直接提取到的DNA片段总和。e DNA技术是在确定调查物种或种群的特异性基因识别片段的基础上,利用各种分子手段检测从环境介质中所提取e DNA包含识别片段的情况,进而确定取样环境中生物的分布状况,包括e DNA获取、e DNA分析和结果分析3个阶段,是近年来新出现的一种生物调查方法。与传统方法相比,e DNA技术具有灵敏度高、省时省力、对调查对象无损伤等优点,不要求调查者具有传统的生物识别及鉴定经验。目前e DNA技术已被应用于目标物种(如入侵物种、濒危物种及其他稀有物种)"有无"的检测、生物量的估测、水体生物多样性的调查等,在水生生态系统的保护中具有广泛的应用前景,但目前仅在少数发达国家展开应用,亟待进一步推广。目前研究者们所用的e DNA方法各不相同,有待对现有方法进行完善并建立技术标准;作为一种调查方法,其时间及空间精确度有待进一步评价;利用e DNA技术估测生物量的准确度还较低,建议首先提高对e DNA产生与降解动力学的认识,再进一步寻求提高其准确度的方法。     

生物电化学及其在环境监测中的应用

简要概述了生物电化学的研究领域,包括生物体系和生物界面模拟、生物分子的电化学、生物电催化、光合作用模拟和活组织电化学;总结了生物电化学传感器、生物芯片和生物电化学反应器在环境监测中的应用现状,并提出了其发展趋势,即不断向商品化方向发展,实现环境污染物的在线检测;利用基因技术,创造出检测能力更强的生物传感器和生物芯片;与其他精密分析仪器相结合,向多功能、集成化、智能化、微型化方向发展。     

生物能源产业生态系统的构建及其特征研究

生物能源产业在各国政府的大力扶持下得到迅速发展,但与此同时,伴随发展生物能源产业而来的经济、社会和环境等问题也不断浮出水面。本文对“生物能源产业生态系统”的系统框架进行构建,阐述“生物能源产业生态系统”的基本内涵,解析系统的组织形式及其边界,分析系统的构成,并进一步总结了系统所具有的主要特征,探讨系统所具有的各项功能。     

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

通量观测是定量描述土壤-植被-大气间物质循环和能量交换过程的基础。涡度相关技术作为直接测量植被冠层与大气间能量与物质交换通量的技术手段, 已经逐步发展成为国际通用的通量观测标准方法。随着涡度相关技术在全球碳水循环研究中的广泛应用, 长期连续的通量观测正在为准确评价生态系统碳固持能力、水分和能量平衡状况、生态系统对全球气候变化的反馈作用、区域和全球尺度模型的优化与验证、极端事件对生态系统结构与功能影响等方面的研究提供重要数据支撑和机制理解途径。通过站点尺度通量长期动态观测, 明确了不同气候区和植被类型生态系统碳水通量强度基线及其季节与年际变异特征。通过多站点联网观测, 在区域和全球尺度研究生态系统碳通量空间变异特征, 揭示了区域尺度上温度和降水对生态系统碳通量空间格局的生物地理学控制机制。该文概括地介绍了涡度相关技术的基本原理、假设与系统构成, 总结了涡度通量长期联网观测在陆地生态系统碳水通量研究中的主要应用, 并对通量研究发展前景进行了展望。