氮沉降和刈割条件下羊草光响应模型比较及响应特性

草地覆盖全球陆地面积的40%左右,在全球碳循环中发挥着重要作用。近年来,人类活动,如化石燃料燃烧和畜牧业的发展显著增加了氮在全球环境中的沉积。草地管理方式（如刈割）在介导氮沉降对草地植物的影响方面具有重要作用。因此,筛选合适的模型对光响应过程进行拟合并计算相关参数对研究植物光合特性具有重要意义。依托6种氮添加（NH₄NO₃）梯度和两种草原管理方式（刈割和不刈割）交互处理的野外控制实验,利用Li-6400便携式光合作用系统测定上述实验平台的优势种羊草（Leymus chinensis）的光合作用-光响应过程。采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、指数模型和直角双曲线修正模型4种光响应模型对羊草光响应曲线进行拟合,从参数拟合效果和模型拟合优度筛选氮添加和刈割条件下羊草的最佳拟合模型并分析羊草的光合特性。结果表明：指数模型对表观量子效率（α）、光饱和点（LSP）和最大净光合速率（P_nmax）具有较好的参数拟合效果,非直角双曲线模型的模型拟合优度最好。在所有处理中,羊草均未表现出明显的光抑制现象,具有一定的光合潜力和适应环境变化的能力。适度氮添加和刈割处理能提高羊草净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、P_nmax、α和LSP等,提升了羊草的光能利用率并拓宽了光强利用范围,但过度氮添加并不能进一步提高光合能力。综上,指数模型和非直角双曲线模型较适用于氮添加和刈割条件下羊草的光响应曲线拟合,施氮浓度为20 g N m^-2 a^-1并刈割是最有利于提高羊草光合能力的草原管理措施。探讨了不同氮添加浓度和刈割处理对优势种羊草的交互影响,从光合作用角度分析羊草的适应机制,将对未来全球氮沉降增加情况下的草地管理方案提供科学依据。     

厌氧氨氧化菌火山口结构

厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation, anammox)是微生物学、地质学和环境学领域的重要反应,厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonium-oxidizing bacteria, AnAOB)是厌氧氨氧化的驱动器,探明AnAOB的生物学性状对厌氧氨氧化的应用具有重要意义。火山口结构是AnAOB的标志性微观结构,也是AnAOB的重要识别特征。由于迄今没有获得AnAOB纯培养物,相关研究进展缓慢。本文对AnAOB及其所归属的浮霉状菌的火山口结构研究进展作了综述,探讨了火山口结构的形态特征、生理功能和生态意义,得出以下结论:(1) AnAOB的火山口结构均匀分布在细胞表面,其直径约5 nm;(2) AnAOB的火山口结构推测向外可连通细胞外膜和内膜,向内可与厌氧氨氧化体膜相连,对于物质转运及转化具有重要意义;(3)火山口结构具有遗传稳定性,其形成可能与鞭毛脱落相关;(4) AnAOB的火山口结构可能通过促进细胞物质交流、信息通讯等在维持其生态位稳定方面起作用。     

巴斯德毕赤酵母Orm1蛋白在细胞生长和内质网功能维持方面的功能

【目的】鉴定巴斯德毕赤酵母ORM1基因;研究ORM1基因缺失对毕赤酵母生长、内质网压力应答、细胞钙稳态调节和活性氧水平等方面的影响。【方法】利用生物信息学软件对毕赤酵母Orm1蛋白进行序列比对和分析;利用PCR介导的同源重组法构建orm1Δ缺失菌株,将回补质粒p IB1-ORM1转入orm1Δ菌株构建回补菌株;研究ORM1基因缺失对毕赤酵母生长的影响;以Fluo-3 AM染色法测定胞质钙含量;以DCFH-DA染色法分析胞内活性氧水平;以实时荧光定量PCR技术研究ORM1基因缺失对毕赤酵母非折叠蛋白应答、钙稳态和抗氧化系统基因表达的影响;使用试剂盒分析毕赤酵母抗氧化系统过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性及谷胱甘肽(GSH)的含量。【结果】在毕赤酵母基因组数据库中比对出酿酒酵母Orm1和Orm2的同源蛋白,并将该蛋白编码基因命名为ORM1;毕赤酵母ORM1基因缺失导致细胞生长受到明显抑制,对衣霉素引起的内质网压力敏感性增强,非折叠蛋白应答激活,细胞钙稳态紊乱,活性氧积累,抗氧化系统激活。【结论】由于非折叠蛋白应答、钙稳态调节、活性氧积累等均与内质网功能息息相关,因此,巴斯德毕赤酵母ORM1基因编码的Orm1蛋白在细胞生长及内质网正常功能的维持过程中发挥重要作用。     

述评典型阿舍利遗址的石器技术及其蕴含的古人类行为

近年来,有关中国含手斧石器工业的研究取得了一系列进展,但是,在更深层次的人群社会行为研究方面的相关工作较为薄弱。本文以肯尼亚Olorgesailie遗址、以色列Gesher Benot Ya‘aqov遗址和英国Boxgrove等典型遗址为例,对国外不同地区、不同阶段阿舍利遗址中有关古人类社会行为的研究案例进行介绍和评述。通过这些述评,一方面促进我们对手斧人群社会行为的深入理解和认识,另一方面,也为推动国内相关研究工作的开展提供有益的启示和借鉴。     

结构指导的玉米赤霉烯酮水解酶的热稳定性改造

玉米赤霉烯酮是世界上污染最为广泛的一种镰刀菌(Fusarium)毒素,严重危害牲畜以及人类的健康。来源于粉红螺旋聚孢霉(Clonostachys rosea)的玉米赤霉烯酮水解酶(zearalenone hydrolase,ZHD)能有效降解饲料中的玉米赤霉烯酮,然而饲料加工中的高温环境限制了该酶的应用。基于结构特征的理性设计可为酶的热稳定性改造提供指导。本研究首先基于蛋白质结构比对(multiple structure alignment, MSTA)筛选ZHD的结构灵活区,随后基于序列保守性打分以及构象自由能计算设计突变文库,得到基于136号和220号残基的9个单点突变设计。结果表明,9个突变体的热熔融温度(Tm)提高了0.4–5.6℃,其中S220R和S220W热稳定性表现最好,Tm分别提高了5.6℃和4.0℃,45℃下的热半失活时间分别延长了15.4倍和3.1倍,相对酶活分别为野生型的70.6%和57.3%。分子动力学模拟分析表明突变位点及附近区域的作用力得到了增强,突变体S220R和S220W的220-K130氢键成键概率分别增加了37.1%和19.3%、K130-D223盐桥成键概率分别增加了30.1%和12.5%,为ZHD热稳定性的提高作出了贡献。这项工作表明结合天然酶的结构比对、序列分析及自由能计算的热稳定性改造策略的可行性,并获得了热稳定性增强的ZHD变体,为ZHD在工业上的应用打下基础。     

电穿孔法转染293T细胞条件的优化

为筛选电穿孔转染人胚肾293T细胞的最优条件,将增强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因克隆至启动子p CMV前,获得的重组质粒在不同电压、质粒浓度和电击次数条件下电穿孔转染293T细胞,继而在倒置荧光显微镜下观察转染细胞,根据EGFP表达情况评价转染效率。结果表明400 V电压、45 mg质粒电穿孔转染293T细胞2次时转染效率达到44%,与脂质体转染效率(51%)无统计学差异。     

干旱胁迫下柳枝稷在露天矿区土壤中的种子萌发和生长特性

将能源植物用作矿区生态修复物种,对矿区的经济发展和生态环境具有重要意义。以能源植物柳枝稷为研究对象,通过盆栽试验,分析其在对照、轻度、中度以及重度干旱胁迫下柳枝稷幼苗在矿区土壤基质和非矿区土壤基质下的生长特性,并结合不同干旱胁迫下矿区土壤基质中种子萌发特征,揭示柳枝稷对干旱胁迫的响应机制和对矿区土壤的生态适应性。试验结果表明：(1)柳枝稷种子发芽总数、发芽率、发芽势以及发芽指数在轻度胁迫下达到最大值,活力指数在对照组最高,而在重度胁迫下,各项指标均达到最小值;种苗各生长指标在轻度胁迫下最小,幼苗根长和鲜重在重度胁迫下最高,芽长和芽重在其余三组胁迫下相差不大。(2)干旱胁迫使两种土壤基质下的柳枝稷株高降低,枯叶率增加,在对照、轻度胁迫和重度胁迫下能够保持叶片水分含量和分蘖数稳定;矿区土壤基质中,柳枝稷根体积在轻度胁迫下最大,中度胁迫下根长最长,重度胁迫下根数最多;根冠比随着干旱胁迫的加剧表现出先减后增的趋势,在轻度胁迫下最小,在重度胁迫下最大。(3)与非矿区土壤基质相比,柳枝稷在矿区土壤基质下根冠比更大,其余生长指标均更小;随着干旱胁迫的加剧,柳枝稷在矿区土壤基质下的株高、枯叶率、叶片相...     

厌氧氨氧化菌内含物——糖原颗粒

厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonium-oxidizing bacteria, AnAOB)是分类学上新近建立的细菌类群。由于生长缓慢,培养困难,迄今没有获得纯培物。与已知细菌类群相比,AnAOB具有诸多特异性细胞结构和功能。AnAOB是化能自养型细菌,但在其细胞内经常可见贮藏性的内含物——糖原颗粒。探讨这种糖原颗粒的性状与动态,可深化人们对AnAOB的认识。本文结合文献报道及前期研究基础,对厌氧氨氧化菌糖原颗粒的结构、代谢和功能特性进行了探讨,分析认为AnAOB糖原颗粒分布于核糖细胞质内,且处于多途径合成与多位点消耗的动态平衡中;此外,糖原颗粒具有提供能量、碳架和应激保护等能力,对逆境下AnAOB的生存具有重要意义。本综述可为厌氧氨氧化菌的深入研究和工程应用提供支撑。     

斧头湖水生植物多样性及群落演替研究

根据2009年调查结果,结合分析前人研究资料,研究了斧头湖水生植物多样性及其群落的变化。结果表明从1988—2009年近20年间斧头湖水生植物种类和优势种均发生一定程度的变化,一些对干扰较为敏感的种类如睡莲已经消失,原来的优势种如微齿眼子菜、密齿苦草和轮叶黑藻等变为亚优势种或伴生种;同时出现一些人工栽培外来水生植物。斧头湖水生植被由20世纪50年代的自然演替到目前阶段人为控制下的人工演替,群落演变剧烈,其水生植被覆盖面积、群丛数量和结构以及水生植被总生物量均变化明显,经历一个多(高)—少(低)—多(高)过程。研究表明围网养殖、刈割、引种等人为活动、水生植物生活史、繁殖策略以及水位波动等自然因素可能是引起斧头湖水生植被演变剧烈的主要原因。     

不同硝酸盐含量菠菜品种的生理差异分析

采用营养液栽培方式,以4个硝酸盐含量有显著差异的菠菜品种为材料,测定其生长指标（株高、主根长、株幅、柄长、干鲜重和叶面积）、光合色素（叶绿素a、b及类胡萝卜素）含量、光合作用参数(实际光化学量子产率、表观光合电子传递率、光化学猝灭系数、非光化学猝灭系数)、硝酸根吸收速率和硝酸还原酶活性等,研究不同硝酸盐含量基因型品种的生理差异。结果显示：（1）不同基因型菠菜叶片的硝酸盐含量始终存在着巨大差异,且硝酸盐含量与生物量之间没有明显的相关关系,在同样的栽培条件下,生物量大的品种并不代表其硝酸盐含量低。（2）高硝酸盐含量基因型菠菜品种的光合色素含量较低,光合作用效率较差,硝酸吸收速率较高,硝酸还原酶活性较低;而低硝酸盐含量基因型菠菜品种的光合色素含量较高,光合作用较强,硝酸吸收速率较低,硝酸还原酶活性较高。（3）低硝酸盐含量基因型品种SL 06 13的综合评价最好,可以作为选育低硝酸含量菠菜品种的材料。研究表明,菠菜硝酸盐含量的基因型差异产生的原因可能是受硝酸盐吸收和转运的共同影响。