Bacillus sp.ZJS3基因组测序及砷胁迫下相关基因表达分析

【背景】环境中高毒性As³⁺的微生物氧化在砷的生物地球化学循环中起重要作用,具有潜在的应用价值。【目的】Bacillus sp.ZJS3菌株是本实验室前期分离鉴定的一株As³⁺耐受菌株,而且对多种重金属具有耐受性,期望进一步明确该菌株在As³⁺胁迫下菌体形态变化及应对砷胁迫的遗传基础,为As³⁺耐受细菌的研究提供基础数据。【方法】使用单分子实时测序（single-molecule real-time sequencing,SMRT）及Illumina测序技术对Bacillus sp.ZJS3菌株进行全基因组测序,对其基因进行功能注释和生物信息学分析,并结合绝对定量PCR技术对砷抗性及砷代谢相关基因进行分析。【结果】Bacillus sp.ZJS3菌株基因组大小为5.82 Mb,GC含量为35.9%,包含染色体1个、质粒3个、CDS数量为5 981个、tRNA 104个、sRNA 136个、rRNA 42个、串联重复序列173个、基因岛13个、转运蛋白1 023个、跨膜蛋白1 717个和双组分调控基因160个。NR、Swiss-Prot、Pfam、COG、GO和KEGG数据库分别可注释Bacillus sp.ZJS3菌株基因组中97.66%、69.30%、78.52%、65.49%、67.65%和43.87%的基因。绝对定量PCR结果表明,arsC基因在砷处理条件下显著高于对照组,而arsB基因在砷处理条件下显著低于对照组。【结论】Bacillus sp.ZJS3菌株在As³⁺胁迫下可能导致细胞分裂无法正常进行,进而影响细胞形态。基因组中aqpZ、arsA、arsB、arsC等基因的存在表明该菌株具有As³⁺外排和还原As⁵⁺的能力,phoUpstBACS的存在表明菌株可以吸收As⁵⁺,但菌株受到外界环境As³⁺胁迫时arsB表达水平降低。     

海拔高度对江油地区杉木人工林群落结构和物种多样性的影响

物种多样性是群落功能复杂性和稳定性的重要量度指标,海拔高度是影响物种多样性的重要因素。该实验采用典型样地法,在800~900m(低海拔)和1 100~1 200m(高海拔)2个海拔高度分别取4个20m×20m的样地,对江油地区的杉木人工林群落结构和物种多样性进行研究,采用物种丰富度指数(D)、Shannon-Wienner多样性指数(H)、Simpson优势度指数(H′)和均匀度指数(Jsw)来综合衡量不同海拔杉木人工林群落的物种多样性。结果表明:(1)组成江油杉木人工林的物种共计205种,分属66科177属;低海拔地区乔木7种,灌木54种,草本47种;高海拔地区乔木10种,灌木60种,草本41种。(2)低海拔和高海拔的木本植物组成无明显差异,草本层的物种组成有明显差异。(3)群落各层次的物种多样性指数在低海拔和高海拔都表现为:灌木层草本层乔木层,乔木层的各项指数最低;物种多样性指数随海拔升高在特定区间内表现出一定规律性,D、H和Jsw值总体上呈高海拔低海拔,H′则相反,表明高海拔杉木人工林物种多样性和物种在群落中分布的均匀度都有增加的趋势,这与高海拔受人为干扰较轻以及环境因子的变化等密切相关。     

山西省辛安泉泉域大型藻类的研究

1995~2003年间,对山西省辛安泉域的藻类植物进行了4次采集,共采得藻类植物标本71号,已鉴定出的大型藻类植物36种,隶属6门, 11科, 18属。其中,以绿藻门的种类最多,有4科8属19种;其次是蓝藻门,有2科5属11种;再次为黄藻门,有2科2属3种;排在最后的是红藻门,硅藻门和轮藻门,分别仅有1科1属1种。群落主要包括4类,即刚毛藻群落(Cladophora community),无隔藻群落(Vaucheria community),水绵-双星藻群落(Spirogyra-Zygnema community)和轮藻群落(Chara community)。     

鼎湖山南亚热带常绿阔叶林叶功能性状沿群落垂直层次的种内变异

探究功能性状沿着环境梯度如何变化一直以来是基于性状的群落生态学的核心问题之一。尽管功能性状存在种内和种间变异, 但种内变异沿环境梯度如何变化仍有待探究。本文以鼎湖山南亚热带常绿阔叶林1.44 ha塔吊样地内16个树种的2,820个个体为研究对象, 探究4种叶功能性状(比叶面积、叶干物质含量、叶厚度和叶面积)沿群落垂直层次的种内变异。首先, 利用随机效应线性模型量化塔吊样地内的种内变异和种间变异; 其次, 利用Kmeans函数将森林的垂直层次划分为灌木层、亚冠层和林冠层, 并通过构建回归模型探究叶功能性状在群落垂直层次中的种内变异格局。最后, 应用混合线性模型和单因素方差分析的方法探究叶功能性状沿垂直层次的种内变异是否具有物种依赖性。结果表明: 在局域群落中, 并非所有叶功能性状的种内变异都低于种间变异; 叶功能性状在不同垂直层次的种内变异格局存在显著差异, 且种内变异与垂直范围呈正相关; 叶功能性状的种内变异具有较强的物种依赖性, 因此树种差异相对于小环境解释了更多的性状变异; 此外, 不同叶功能性状的种内变异沿垂直层次的变化趋势并不一致。本研究发现种内变异对于物种共存具有重要作用。     

基于枝条木材密度分级的鼎湖山南亚热带常绿阔叶林树高曲线模型

如何便捷准确地测量树高一直是林学及群落生态学所关心的问题。由于木材密度与树木生长密切相关, 因此基于木材密度建立树高曲线模型能够为测量树高提供新的方法。本文以鼎湖山南亚热带常绿阔叶林1.44 ha塔吊样地内119个物种的4,032个个体为研究对象, 利用树高、胸径和木材密度数据来探究基于枝条木材密度分级的树高曲线模型。首先, 对个体进行随机抽样, 将其划分为建模样本(占总样本量的70%)和检验样本(占总样本量的30%), 并通过聚类分析将所有个体的木材密度划分为4级。其次, 基于建模样本利用常见的5种理论生长方程(Richards、Korf、Logistic、Gompertz和Weibull方程)对不同分级建立树高-胸径模型; 基于检验样本检验模型精度, 并确定各分级的最适模型。最后, 构建基于物种分类的树高曲线模型, 并比较其与木材密度分级模型的差异。结果表明: 基于木材密度分级的模型, 各分级小组检验样本的平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)最小值所对应的模型类型与建模样本结果一致, 确定Gompertz模型和Weibull模型为鼎湖山南亚热带常绿阔叶林最适树高模型类型。比较基于木材密度分级的模型与基于物种分类的模型, 发现二者的MAE、RMSE指数差异小。综上, 基于木材密度分级的树高曲线模型对树高估测精度高, 使用方便, 为树高预测提供了新方法, 可以更好服务森林调查等生产实践。     

酿酒酵母中双链RNA介导基因沉默技术研究GRE3基因表达抑制

RNA沉默技术作为探索基因功能的实验手段应用于多种生物.以编码酿酒酵母NADPH依赖型醛糖还原酶的GRE3基因为对象,检测酿酒酵母双链RNA介导的基因沉默效应.以pESC-LEU为骨架,构建重组质粒psiLENT-GRE3并用于转化酿酒酵母YPH499.用RT-PCR检测到诱导1 kb RNA双螺旋和136 bp loop结构引起的GRE3基因表达下调.结果表明,双链RNA介导的基因沉默技术,能够用作降低酿酒酵母某一特定基因表达水平的工具.并有助于理解芽殖酵母的RNA干扰现象.     

砒砂岩区不同立地类型人工油松林下草本种群生态位特征及其环境解释

黄土高原砒砂岩区是我国水土流失最为严重的地区之一,油松(Pinus tabuliformis)是该区水土保持与水源涵养的优势乔木。以几种不同立地类型人工油松林为对象,应用Levins生态位宽度指数、Pianka生态位重叠指数和冗余度分析(RDA),研究林下草本群落生态位特征及其与环境的相互响应。结果表明:所调查的150个油松林下草本样方中,共发现31种草本植物,隶属于11科24属,阳性旱生植物居多。不同立地类型人工油松林下草本群落生态位特征不同,生态位宽度指数及生态位重叠指数均表现阳坡大于阴坡,平坡好于斜缓坡,但整体指数均较小,表明物种对环境资源利用程度较低,种间竞争度不大,群落处于相对稳定状态。通过对比典范对应分析(CCA)及冗余度分析(RDA),RDA排序更能较好揭示生态位特征与环境因素的关系,得出乔灌层郁闭度、土壤有机质、土壤含水率和坡度是林下草本群落生态位特征各异的主导环境因子。     

基于流式细胞术的海菜花属植物基因组大小测定

利用改良的裂解液P1,以中国古代莲(Nelumbo nucifera Gaertn.Fruct.et Semin)为外标,采用流式细胞术(FCM)对海菜花属(Ottelia Pers.)6个代表性物种及3个存疑类群的基因组大小(C值)进行测定,并对海菜花属系统发育关系进行评估。结果显示:所测定的材料中,水菜花(Ottelia cordata(Wall.)Dandy)C值最小(6.759 pg),灌阳水车前(O.guanyangensis Z.Z.Li,S.Wu&Q.F.Wang)C值最大(12.929 pg);对基因组大小与该属系统发育树进行比较分析,结果发现该属植物基因组大小与系统发育关系具有一致性;对海菜花属3个存疑类群进行分子系统学研究,结果发现存疑类群与嵩明海菜花(Ottelia acuminata var.songmingensis Z.T.Jiang,H.Li&Z.L.Dao)及灌阳水车前的关系最近,而与水菜花的关系较远,这与基因组大小变异相一致。根据基因组大小进一步推测3个存疑类群很可能为二倍体。本研究结果可为海菜花属植物的系统学研究提供新资料,同时为该属植物基因组学研究提供基础数据。     

专业思政视角下的生物化学课程思政教学实践探索

课程思政是落实立德树人根本任务的重要举措。自2014年上海市最先开始实践探索至今，课程思政已成为高校课程建设的重要组成部分。2020年，教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》,强调“结合专业特点分类推进课程思政建设”。各门课程的思政教育应基于专业思政要求，服务于专业思政目标。在此背景下，医学院生物化学课程组教师以专业思政为导向。开展课程思政教育，突出医学人文素养的培养，以思政目标指导案例素材的整理、课时分配和开展方法；秉承以学生为中心的教育理念，采用线上线下混合式教学，将思政教育全面融入课前-课中-课后的教学全过程，结合讲授法、案例教学、探究式教学和讨论式教学等多元教学方法，实现思政教育“铺垫-实施-提升”的逐次递进；通过问题研讨、案例分析、课外任务等形式让学生充分参与教学过程，实现学生沉浸式和自主式学习，提高思政育人效果。问卷调查数据显示，大部分学生喜欢在课程中融入思政教育，对思政教育的育人效果普遍认同。但同时调查也反映出一些问题，例如学生对科研进展的认同度不高、对自学法的喜爱程度较低等，需要在今后教学中进行改进。总体而言，基于专业思政视角的生物化学课程思政教育，初步实现了专业技...     

杜仲叶中绿原酸提取工艺优化及分离制备

目的：优化绿原酸提取工艺，并进行单体制备。方法：在单因素试验基础上，以料液比、乙醇浓度和pH为影响因素，绿原酸提取收率为评价指标，依据中心组合法则，运用3因素3水平的响应曲面分析法优化提取工艺。以绿原酸提取液为原料，采用高压制备液相色谱法分离绿原酸。结果：最优提取工艺为料液比1∶10(g/mL)、乙醇浓度20%、pH 3.5、提取时间90 min、提取温度75℃，绿原酸的平均提取率为2.78%，模型预测值为2.94%。高压制备液相分离获得的绿原酸单体纯度大于98.75%，收率大于95.0%。结论：建立了一种简便高效的绿原酸提取分离工艺。