电压钳控制电流钳的设计

研究证明,传统膜片钳放大器在电流钳模式下记录到的快速电压信号会存在失真,且造成失真的根本原因是由于膜片钳的探头电路设计.为了克服这些缺陷重新设计了一种探头,新探头电路不仅能像传统的电压跟随器一样测量瞬态电压,而且适用于传统的电压钳工作模式.此外,一种命名为电压钳控制的电流钳技术被应用来改进传统的膜片钳放大器.用可变的低通滤波器来调整电压钳模块的响应速度,从而在实现膜电位钳位的同时准确记录快速电压信号.桥平衡电路用来消除命令电流流过串联电阻时带来的电压误差.而传统膜片钳中的快电容补偿环节则被改进用来补偿电极分布电容和探头放大器输入电容并提高电流钳模式下系统的响应速度.细胞模型实验结果表明,改进后的膜片钳放大器能够满足电生理研究中快速电位变化测量的需要.     

豚鼠耳蜗离体外毛细胞的膜电位和离子电流

利用膜片钳技术对分离的豚鼠耳蜗外毛细胞(OHC)进行了研究,结果表明:(1)新分离的正常OHC呈柱状,胞膜先滑,胞核位于底部,静纤毛由顶端表皮板伸出,4小时内形态无明显变化.(2)全细胞电压钳记录结合通道阻断剂实验表明,OHC膜电流主要由电压依赖性钾离子流组成.(3)利用全细胞记录方式得到的OHC静息电位值为-26±9mV((?)±SD,n=10).     

电压钳控制的电流钳的电路设计

针对传统膜片钳系统在检测快速膜电位方面的局限性,提出一种新的膜片钳工作模式——电压钳控制的电流钳模式,并对这一工作模式的电路原理和设计做了详细介绍。电路测试结果表明,该工作模式能够在保持一定的稳态膜电位的同时,实现对细胞膜的电流钳位,并且检测出膜电位的快速变化成分,另外也具有快电容补偿的功能。技术参数能够满足电生理实验的需要。     

细胞-场效应管传感器及其应用

细胞膜电位是由细胞膜内外两侧离子浓度差所产生的电位差,包含静息电位和动作电位.电压钳和膜片钳是细胞膜电位检测和记录的主要技术,电压钳的电极和膜片钳的玻璃管对细胞膜有刺激,并且不能对细胞进行在线监测和记录.细胞-场效应管传感器是一种用细胞膜电位通过场效应管栅极控制漏源电流,从而感受细胞膜电位的新型器件,具有对细胞膜无刺激、在线、长时程、实时等特点,是细胞膜电位检测和记录的新技术,可广泛应用于科学研究、药物开发、医疗器械、检验检疫、环境保护、公共安全等领域.本文主要介绍这种传感器的结构、转移特性、等效电路、制备工艺以及动作电位记录、细胞生长实时监测、细胞外分泌监测、肿瘤标志物检测等方面的应用.     

细胞电生理技术在昆虫抗药性研究中的应用

害虫几乎对所有化学农药及Bt等生物农药都产生了抗性。离子通道是多种杀虫剂的作用靶,因此作为研究离子通道基本手段的电压钳与膜片钳技术在害虫抗性检测与抗性机理研究中越来越受到重视。该文综述了细胞电生理技术在害虫抗性机理、杀虫剂作用机理以及药物筛选中的应用。     

离子转运相关膜蛋白的几种研究方法

离子转运相关的膜蛋白包括离子通道（Ion channel）和转运蛋白（transporter）等。除了传统的电压钳位法和膜片钳技术外,利用酵母和拟南芥突变体的异源互补技术已成为当今研究离子转运相关膜蛋白及其基因的主要分子生物学手段。     

杀虫环对昆虫突触前膜钙通道的调制

用电生理油间隙、单纤维、电压钳位技术研究了杀虫环对黑胸大蠊中枢神经第Ⅵ神经节突触前膜钙通道的调制作用和钾通道的抑制作用.结果证明:(1)在电压钳位条件下,2×10~(-5)M杀虫环可抑制突触前膜的I_K和Ina,其兴奋性、突触后电位(EPSPs)也被抑制.(2)2×10~(-5)M杀虫环可调制突触前膜的钙通道,使Ica峰值降低.     

尖峰岭热带山地雨林生物量及碳库动态

利用从1983年以来, 2块固定样地清查数据(P8302, P9201)对尖峰岭热带山地雨林生物量和碳源汇大小进行估算, 并探讨该森林碳源汇大小与环境因子的关系. 结果表明, 基于林分生物量、主要树种各组分碳含量而估算的碳密度, P8302样地在(223.95±45.92)~ (254.85±48.86) Mg C/ha间变动, 平均为(243.35±47.64) Mg C/ha; 而P9201样地在(201.43± 29.38)~(229.16±39.2) Mg C/ha间变动, 平均为(214.17±32.42) Mg C/ha. 林分碳源汇的年际变化较大, 多年平均碳汇为(0.56±0.22) Mg C·ha⁻¹·a⁻¹, 与非洲和美洲热带森林的碳汇量((0.62± 0.23) Mg C·ha⁻¹·a⁻¹)相近, 表明尖峰岭热带雨林具有一定的碳汇能力. 碳源汇的大小与暴雨次数和干旱月份次数呈现二次曲线的变化趋势, 暴雨次数和干旱月份次数是尖峰岭热带山地雨林碳源汇大小的两个关键影响因子.     

缰核神经元阿片受体的分布特征

目的: 用膜片钳方法探索内侧缰核(MHb),外侧缰核(LHb)阿片受体的类型.方法: 急性分离出生后10～15 d的大鼠缰核神经元,用全细胞电压钳记录方式记录其K 通道电流.以DAGO(μ受体激动剂),DPDPE(σ受体激动剂)区分MHb,LHb分别含有的阿片受体类型.结果: 在缰核可记录到两种类型的K 通道,快(瞬时)整流 K 通道(IA)和慢(延时)整流 K 通道(IK).DAGO,DPDPE使两种类型的K 通道电流增加.结论: MHb有较高密度的σ受体的分布;LHb以μ受体类型分布为主.     

典型森林生态系统总辐射和光合有效辐射长期观测中的仪器性能衰变和数据校正

利用中国通量网( ChinaFLUX)4个森林台站(长白山、千烟洲、鼎湖山和西双版纳)2003-2008年总辐射和光合有效辐射(PAR)观测资料,研究了CNR1总辐射表和Li-190SB光量子仪在长期观测中可能出现的不确定性和仪器性能变化等问题.结果表明:98％以上的CNR1总辐射观测精度满足技术标准,但在西双版纳站,CNR1观测的总辐射(QCNR1)比高精度短波辐射仪CM11观测的总辐射(QCM11)平均低7％;虽然温度对CNR1观测的总辐射有一定影响,但其影响大都在仪器允许的精度范围内,在西双版纳站,CNR1除了受温度影响外,还受到热带雨林特有的季节性雾的影响;通过分析光合有效辐射数据(特别是其与总辐射比值)的长期变化发现,光量子仪Li-190SB的性能衰减较明显,平均年衰减率达4％左右,为了校正PAR仪器性能衰减产生的系统误差,本文尝试给出了PAR的后期补偿校正方法,该方法可基本消除由于野外长期使用所造成的Li-190SB性能衰减.     

气候条件对海滨锦葵（Kosteletzkya virginica）延迟自花传粉的影响

延迟自交被认为是一种生殖适应性,因为它保证了传粉者稀少情况下的种子生产,但当传粉者丰富时,又允许异交占优势。海滨锦葵花在传粉者不足或缺乏时能通过主动的柱头裂片弯曲运动成功实现延迟自花传粉。2002~2005年对江苏盐城滩涂海滨锦葵栽培群体花中发生延迟自花传粉花所占的百分比进行了观测,并于2005年对花内不同停止类型的柱头裂片比进行了调查,结果表明,2002 ~ 2005年间发生延迟自花传粉花所占百分比分别为13.50%±1.62%、14.39%±1.50%、1405%±1.82%和13.47%±1.51%,不同年份间并无显著差异 (F _(3, 189) = 6.128, P = 0.085 )。发生延迟自花传粉花所占百分比与气候条件有密切关系,不利天气(多云/雨) (22.11%±0.94%) 明显高于有利天气(晴天) (5.43%±0.43%) (F_(1, 189) = 8009.780, P < 0.001)。花内通过花部运动实现自花传粉而停止运动的柱头裂片比在有利天气(晴天)下(18.64%±1.61%)明显低于不利天气(多云/雨天) (70.58%±2.06%) (U = 0.000, W = 465.000, P <0.001)。海滨锦葵这种直接响应于影响传粉者环境之气候条件的延迟自花传粉策略为从个体或花水平上验证繁殖保障假说提供了可能。     

《植物生态学报》“ICT”最佳论文奖及其赞助单位介绍

《植物生态学报》年度最佳论文由《植物生态学报》编辑委员会经两次投票从每年度本刊发表的论文中评出,每年1篇,从1999年开始实行,具体操作方法是先由每一位编委会成员从每期中评出1篇,再由编委会从此6篇中投票选出1篇作为本年度的优秀论文(2/3以上的编委投票)。对获奖文章颁发证书,获选作者将获得一定的物质奖励(人民币4000元,并向文章每一位作者赠送下年度期刊1套),所需费用由澳大利亚ICT公司(ICT International Pty Ltd)赞助。 　　ICT公司长期从事植物、土壤与环境仪器的销售与开发,代销国外各种先进的专业仪器,并提供各种技术咨询与服务。ICT公司经营的主要业务有以下几个方面： 　　灌溉技术开发与应用　由Peter Cull博士结合土壤水分和植物生长状态的监测,开发成功一个农业灌溉管理软件(Windows中文版MPW),该系统通过动态监测土壤水分和农作物的水分进行合理的灌溉和生产管理,从而实现节水作物高产高效。 　　土壤监测仪器　主要有土壤含水测定仪器(503DR中子仪、Trase时域反射仪、MP406精密土壤水分探头);张力计;Guelph入渗仪;土壤水势仪(WP4、Aqualab、Wescor、Thermolink水势仪);土化参数测量仪器(盐桥、电导仪、反射式光度计)和各种土壤物理参数测量仪器等。 　　植物生理生态仪器　主要有光合作用测定系统(LCA-4、LCi)、叶绿素荧光仪、气孔计、AccuPAR冠层分析仪、植物压力室、植物液流计、叶面积仪、生长箱红外CO2气体分析仪等。 　　环境监测仪器　全自动气象站、数据采集器、水质分析仪(NOVA、U10)等。 　　ICT公司和很多国外仪器厂商有着广泛的联系和密切的合作,因此ICT公司自1995年进入中国之后,对于推动中国农学、林学、生态学、土壤学与环境科学的发展起了很大的促进作用。 　　关于ICT公司进一步的情况可以直接与其联系。ICT公司地址：北京市德外大街甲11号美江大厦303室,邮政编码　100088,联系人：陈耘、范春梅　电话：010-82082353　传真：010-82082341　E-mail:ictsales@ictchina.com 　附：第一轮评选推荐出的文章还有： 第一作者 卷(期) 起止页码 　　　　　　　　文　章　题　目 谢宗强 23(1) 1～7 中国特有植物银杉的频危原因及保护对策 夏汉平 23(4) 289～301 垃圾污水的植物毒性和植物净化效果之研究(英文) 高玉葆 23(3) 193～204 黑麦草叶内游离脯氨酸含量对于不同类型和强度的水分胁迫的生理生态响应(英文) 陈章和 23(2) 161～170 高CO２浓度下4种豆科乔木种子萌发和幼苗生长 董　鸣 23(4) 302～310 根茎禾草沙鞭的克隆基株及分株种群特征 　　对上述文章作者、编辑部也将赠送2000年期刊1套     

一种新型的脑电位分布处理仪

我们研制的BKC-1型脑电处理仪,也称为脑电地形图仪。它是一种新颖的脑电信息处理仪器,采用高档微机(有高精度A/D转换接口)、精密的AR参数模型和快速傅立叶变换(FFT)相结合的脑电波处理软件。可直接与现有的国内外各种类型的脑电仪连接,能对多种脑电信号进行数据采集和处理。脑电位分布处理仪原理框图如图1所示。它用电子计算机对脑电图(EEG)信号进行处理,将脑电图的曲线波形转化成二维的彩色图象。同普通脑电图信号相比,它     

不同年龄阶段马占相思( Acacia mangium)人工林营养元素的生物循环

对马占相思人工林6种营养元素(N、P、K、Ca、Mg、S)的含量、积累、分布和生物循环特点以及随林分年龄的变化趋势进行了研究。结果表明:(1)林木不同组分营养元素含量的大小次序为树叶＞干皮＞活枝＞枯枝或树根＞干材;各组分和凋落物中营养元素含量以N最高,其次是Ca或K,然后是S和Mg,P最低;林地土壤中,以K的含量最高,其次是Ca、Mg、N和P,S最低;随林龄的增加,0～40cm土壤N、P和S含量呈增加趋势;(2)4年、7年生和11年生林分营养元素总积累量分别为1022.08、1997.08和2633.45 kg•hm-2,其中乔木层营养元素贮存量依次占73.64%、82.39% 和83.65%,林下植被层依次占13.74%、8.74%和620%,地表现存凋落物层依次占12.62%、8.87%和10.16%;乔木层以N积累量最大,占总贮存量的53.90%～60.07%,P最小,仅占0.90%～1.23%;(3)马占相思林中不同组分营养元素积累量的分配随林龄的增长发生变化,由4年生以树叶和树枝占主导,逐渐转移到7年生和11年生以干材和树皮为主导;(4)林分营养元素年积累量依次为7年生(235.06 kg•hm-2•a-1)＞11年生(200.26 kg•hm-2•a-1)＞4年生(188.16kg•hm-2•a-1);林木各组分营养元素年积累量总的变化趋势为:树干＞树叶＞树枝＞根系＞树皮,同一组分各营养元素年积累量与各组分营养元素积累量变化顺序一致,即为N＞Ca＞K＞S＞M＞P;(5)林分营养元素年吸收量分别为382.35、432.04 kg•hm-2•a-1和403.15 kg•hm-2•a-1,年归还量分别为194.19、196.98 kg•hm-2•a-1和202.89 kg•hm-2•a-1,营养元素的循环系数分别为0.51、0.46和0.50,利用系数为0.51、0.26和0.18,周转期为3.88、8.35和10.86。可见,马占相思人工林早期营养元素利用率低,归还速率较快,林分生长到近熟期(11a)时营养元素的周转期较长,但其归还速率仍然较快,有利于林地地力的恢复、维持和提高。     

豚鼠耳蜗离体外毛细胞的膜电位和离子电流

利用膜片钳技术对分离的豚鼠耳蜗外毛细胞进行了研究,结果表明：（１）新分离的正常ＯＨＣ呈术状,胞膜光滑,胞核位于底部,静纤毛由顶端表皮板伸出,４小时内形态无明显变化。（２）全细胞电压钳记录结合通道阻断剂实验表明,ＯＨＣ膜电流主要由电压依赖性钾离子流组成。（３）利用全细胞记录方式得到的ＯＨＣ静息电位值为－２６±９ｍＶ．     

氨甲酰胆碱通过M2胆碱能受体对大鼠心肌细胞发挥正性肌力作用

为研究氨甲酰胆碱（carbachol,CCh）对大鼠心肌细胞的正性肌力作用机制,利用电压钳方法观察CCh对急性分离的单个大鼠心肌细胞L-型钙电流（足扎）和钠,钙交换电流（INa/Ca）的影响。细胞负载Fura-2／AM后,用离子成像系统测定场刺激下单个大鼠心肌细胞的钙瞬变和细胞缩短。结果表明,100ILmol／LCCh使正向INa/Ca从（1．18±0．57）pA／pF增加到（1．65±0．52）pA/pF（P〈O．01）,反向,INa/Ca从（1．11±0．49）pA/pF增加到（1．53±0．52）pA/pF（P〈O．01）,但不影响ICa,L。阿托品（非选择性M胆碱受体拮抗剂）和methoctramine（选择性M2胆碱受体拮抗剂）可阻断这种增加作用。100μmol／LCCh使钙瞬变从对照组的203．8±50．0增加到234．8±64.3,使细胞缩短从对照组的（3．00±0．67）μm增加到（3．55±1．21）μm。KB-R7943（选择性反向INa/Ca抑制剂）不影响钙瞬变和细胞缩短的基础水平,却完全阻断CCh引起的钙瞬变和细胞缩短的增加。尼卡地平（ICa,L抑制剂）抑制钙瞬变和细胞缩短。CCh在尼卡地平存在下仍可增加钙瞬变和细胞缩短值,提示其正性肌力作用是通过刺激钠,钙交换实现的。CCh不改变钙敏感性。阿托品和methoctramine阻断CCh的这种激动作用,说明CCh的正性肌力作用是通过M2受体实现的。以上结果提示,CCh对大鼠心肌细胞有正性肌力作用,这种作用是通过激动反向钠／钙交换实现,由M2受体介导。     

核糖体蛋白质在翻译层次上调节λN基因表达的机理

报道大肠杆菌核糖体蛋白质S1 2或L2 4突变体均可以在翻译层次上抑制λN基因表达 .为研究其机理 ,用DNA外切酶Ⅲ(DNAExoⅢ)对λN lacZ融合基因上的λN基因部分进行了 5′→ 3′的缺失 ,以期改变λN基因的TIR(Translationalinitiationregion)或编码区 .经DNA序列分析共得到 2 3种缺失的λN lacZ融合基因 .比较它们在野生型菌株与核糖体蛋白质突变体内的β 半乳糖苷酶活性的结果表明 :( 1 )核糖体蛋白质S1 2突变体可以影响 30S小亚基同λN基因的TIR识别与结合 ,从而不利于 30S起始复合物形成 ,降低了翻译起始效率 ;( 2 )λN基因的编码区也是造成它在S1 2突变体内表达下降的原因 ;( 3)核糖体蛋白质L2 4突变体抑制λN基因表达的原因与翻译起始和λN基因 5′端的编码区无关 ,而可能与其 3′端结构基因有关     

陕西红富士苹果矿质营养DRIS标准研究

通过对60个红富士苹果园叶片中N、P、K、Ca、Mg、Fe等6种元素含量的测定和统计分析表明,苹果产量和品质是叶片N、P、K、Ca、Mg、Fe等元素含量综合作用的结果;通过主因素分析,各因素对产量的影响顺序为产量(Y1)x3(K)>x2(P)>x1(N)>x4(Mg)>x5(Ca)>x6(Fe);对可溶性固形物浓度(Y2)的影响顺序为x4(Mg)>x3(K)>x6(Fe)>x1(N)>x5(Ca)>x2(P);对硬度(Y3)的影响顺序为x1(N)>x6(Fe)>x3(K)>x4(Mg)>x2(P)>x5(Ca);对>80%果面红色果占有率(Y4)的影响顺序为x3(K)>x2(P)>x1(N)>x4(Mg)>x5(Ca)>x6(Fe);对低产组(产量<22 500 kg/hm2)大量元素需肥强度影响最大的为K,占该组的53.4%,对中量元素需肥强度影响最大的为Ca和Mg,均占该组的40%;对高产组(产量≥22 500 kg/hm2)DRIS重要参数的表达式为N/K、P/N、K/P,Ca/Mg、Fe/Ca、Fe/Mg,N/K、Ca/K、Ca/N,K/P、Fe/P、Fe/K,Ca/K、Mg/K、Ca/Mg,根据试验结果制定出红富士苹果园N、P、K、Ca、Mg、Fe的DRIS适宜指数范围分别为-8.355～23.011、-13.784～22.078、-12.772～9.544、-2.114～11.532、-2.503～8.902、-4.617～5.291;各园的需肥顺序用图示法和指数法判断,其结果一致.     

Simulation of forest net primary production and the effects of fire disturbance in Northeast China

 森林净初级生产力(NPP)是衡量陆地碳源/汇的重要参数, 准确地估算森林生态系统的NPP, 同时通过引入干扰因子以期更加完整地描述生态学过程及其响应是目前森林生态系统碳循环研究的重点。因此, 该研究基于北方生态系统生产力(BEPS)模型, 结合遥感数据和气象数据等模拟2003年东北林区NPP; 将BEPS模型模拟的结果作为整合陆地生态系统碳收支(InTEC)模型的参考年数据, 模拟东北林区1901–2008年的NPP, 并在InTEC模型中加入林火干扰数据, 模拟大兴安岭地区1966–2008年的森林NPP。结果显示: 在1901年, 东北林区NPP平均值仅为278.8 g C·m^–2·a^–1, 到了1950年, NPP平均值增加到338.5 g C·m^–2·a^–1, 2008年NPP平均值进一步增加到378.4 g C·m^–2·a^–1。其中长白山地区的NPP平均值始终最高, 大兴安岭次之, 小兴安岭始终最低。到了2008年, 大、小兴安岭和长白山地区的NPP平均值都有较大涨幅, 其中涨幅最高的是长白山地区, 达到200–300 g C·m^–2·a^–1; 东北三省中, 黑龙江和吉林的NPP平均值和总量都比较高, 辽宁相对较低, 但相比于1901年的涨幅最高, 达到70%; 重大火灾(100–1000 hm²)对NPP的影响不是很大, 而特大火灾(>1 000 hm²)的影响比较大, 使NPP下降幅度达到10%左右, 其他火灾年份, NPP增长迅速并保持在较高水平; 对火灾面积在100 000 hm²以上的4个年份的NPP进行分析, 发现NPP平均值都大幅度下降, 其中1987年下降幅度最大, 为11%以上。     

基于扫描离子电导显微镜负反馈扫描控制技术的高分辨率膜片钳技术

细胞膜表面精细结构中的离子通道具有重要的生理功能。为了克服目前利用光学显微镜进行微电极定位的传统膜片钳技术分辨率的不足,本实验室将扫描离子电导显微镜技术(scanning ion conductance microscopy,SICM)与商用膜片钳技术相结合,构建了基于SICM负反馈扫描控制技术的高分辨率膜片钳技术。我们首先运用SICM负反馈技术控制纳米尺度玻璃微探针进行活体细胞表面的非接触扫描,获得细胞膜表面微结构的高分辨率成像,而后运用SICM负反馈控制技术操控该微探针在细胞膜表面非接触地移动并将其精确定位于扫描成像中感兴趣的膜表面纳米尺度微结构上方,最后利用该微探针作为膜片钳记录电极实现对此微结构的高分辨率电生理信号记录。为了检验该技术实现高分辨率离子通道记录的能力,分别在活体单层膜犬肾上皮(MDCK)细胞膜的微绒毛、细胞间的紧密连接等纳米尺度微结构上进行了细胞贴附式离子通道记录,结果显示MDCK细胞膜微绒毛的离子通道在钳制电压(pipette holding potential)为-100、-60、-40、0、+40、+60、+100mV条件下处于开放状态,而MDCK细胞间的紧密连接处在钳制电压为-100、-40、0、+40、+100mV条件下未检出有离子通道开放动作。结果提示,我们构建的高分辨率膜片钳技术实现了微探针的准确定位及特定纳米尺度微结构上的高分辨率膜片钳记录,为活体生物样品表面离子通道的空间分布及其功能研究提供了一种有效的工具。