铜绿假单胞菌表面(氧化)低密度脂蛋白配体的研究

【背景】研究发现铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)与(氧化)低密度脂蛋白(Low density lipoprotein,LDL/oxidized low density lipoprotein,ox LDL)具有特异性相互作用,有报道证实P. aeruginosa表达的Rah U蛋白可以与LDL/ox LDL特异性结合。【目的】验证Rah U蛋白是否是P.aeruginosa表面主要的LDL/ox LDL配体。【方法】大肠杆菌表达Rah U蛋白(r Rah U),ELISA验证r Rah U与LDL/ox LDL的相互作用。利用同源重组的方法构建RahU基因缺失突变株(ΔRahU菌株)作为阴性对照菌株,制备小鼠抗r Rah U抗体,经WesternBlot及ELISA分别检测抗r Rah U抗体与P.aeruginosa野生型菌株膜蛋白中RahU蛋白及菌体表面RahU蛋白的结合。通过ELISA方法对P. aeruginosa野生型菌株及ΔRahU菌株与LDL/ox LDL的结合差异进行比较,并对不同蛋白酶水解ΔRahU菌体表面蛋白后ΔRahU菌株与LDL/ox LDL结合能力的差异进行比较。【结果】经ELISA验证rRahU与LDL/oxLDL存在特异性结合。Western Blot及ELISA方法证实小鼠抗rRahU抗体可以与P. aeruginosa野生型菌株膜蛋白中RahU蛋白及菌体表面RahU蛋白特异性结合,而不与ΔRahU菌株相互作用。P.aeruginosa野生型菌株及ΔRahU菌株与LDL/oxLDL结合能力无显著差异,且蛋白酶水解后ΔRahU菌株与LDL/oxLDL的结合能力相近。【结论】RahU蛋白是P. aeruginosa表面的LDL/oxLDL配体之一,但不是唯一的配体。     

CRISPR/Cas基因编辑系统在原核微生物细胞工厂构建中的开发与应用

随着能源和环境问题的日益突出,化学品以及燃料的合成方式正逐渐由传统的化学法合成转变为以细菌为基础的生物炼制过程,其中最关键问题是需要开发出合适的基因工程工具用于构建相应的产品生产菌株。成簇的规律间隔短回文重复序列(Clusteredregularlyinterspacedshortpalindromic repeats,CRISPR)/CRISPR相关蛋白(CRISPR-associated proteins,Cas)系统是一种存在于细菌和古细菌中的免疫系统,能够用于抵御病毒和外源质粒的入侵,近年来被开发成为一种高效、便捷、精确的基因编辑工具,显示出巨大的应用潜力。本文立足于CRISPR/Cas系统的原理与最新分类,结合实例综述了CRISPR/Cas基因编辑系统在原核微生物细胞工厂构建中的建立与优化策略,以及主要的应用方向,并探讨该系统所面临的主要问题并提出了一些可行的解决方案。     

1989—2019年西北地区干燥度指数时空变化及其对气候因子的响应

基于西北地区143个气象站点的气象数据,采用FAO-56 Penman-Monteith公式计算潜在蒸发量,并结合降水量计算西北地区1989—2019年干燥度指数(AI),采用Mann-Kendall趋势分析、小波分析、偏微分方程等方法来揭示其变化趋势、变化周期和气候因子对AI的贡献率。结果表明: 1989—2019年,西北地区AI整体呈不显著的减小趋势,其中,青海呈显著减小趋势,新疆呈不显著的上升趋势;研究区AI在2010年发生了突变,AI变化存在1个17年的主周期。西北地区AI呈现出由东南部向中部、西北部向中部增加的空间格局。西北地区AI变化的倾向率为-1.267·(10 a)^-1,其中,甘肃、宁夏、陕西、青海和新疆AI变化的倾向率分别为-1.17、-0.41、-0.49、-1.77和-2.73·(10 a)^-1。青海小灶火、新疆库尔勒、阿克苏和吐鲁番地区干旱风险发生的可能性较高。降水量和实际水汽压是影响甘肃、宁夏、青海、陕西AI变化的主要气侯因子,影响新疆AI变化的主要气侯因子为潜在蒸散、太阳辐射和平均气温。     

氧敏感蛋白空间晶体生长的研究

为适应固氮酶蛋白等厌氧蛋白质空间晶体生长的要求,应在地面用简易而适用的厌氧加样装置以优化这类蛋白的结晶条件。用塑料袋或简易箱代替固氮酶实验室常用的笨重厌氧箱,获得了缺失nifZ因氮菌（Azotobacter vinelandii Lipmann）突变种的MoFe蛋白和含锰固氮培养基中生物的UW3的MnFe蛋白晶体,并在远离固氮酶实验室的地方,使用由小仪器塑料袋和急求用的氩气袋组成的更轻便的厌氧装置,用坐滴法也能使这两种蛋白结晶出来。结果表明,利用上述简易厌氧装置有望达到以上2种厌氧蛋白空间晶体生长的要求。     

Ceramide Inhibits Cell Proliferation through Akt/PKB Inactivation and Decreases Melanin Synthesis in Mel‐Ab Cells

Ceramide is a bioactive sphingolipid that mediates a variety of cell functions. However, the effects of ceramide on cell growth and the melanogenesis of melanocytes are not known. In the present study, we investigated the actions of cell‐permeable ceramide and its possible role in the signaling pathway of a spontaneously immortalized mouse melanocyte cell line, Mel‐Ab. Our results show that C₂‐ceramide inhibits DNA synthesis in Mel‐Ab cells and G361 human melanoma cells in a dose‐dependent manner. Cell cycle analysis confirmed the inhibition of DNA synthesis by a reduction in the S phase. To investigate the ceramide signaling pathway, we studied whether C₂‐ceramide is able to influence extracellular signal‐regulated kinase (ERK) and/or Akt/protein kinase B (PKB) activation. We demonstrated that phosphorylated Akt/PKB is decreased by C₂‐ceramide, whereas phosphorylated ERK was only slightly affected. Therefore, the C₂‐ceramide‐induced inactivation of Akt/PKB may be closely related to the reduced cell proliferation of Mel‐Ab cells. Furthermore, we assessed the effects of C₂‐ceramide on the pigmentation of Mel‐Ab cells. The results obtained showed that the melanin content of cells was significantly reduced by C₂‐ceramide at concentrations in the range of 1–10 μM, and that the pigmentation‐inhibiting effect of C₂‐ceramide is much greater than that of kojic acid at 1–100 μM. In addition, we found that the activity of tyrosinase is reduced by C₂‐ceramide treatment. Our results demonstrate that C₂‐ceramide reduces the pigmentation of Mel‐Ab cells by inhibiting tyrosinase activity.     

北京城市与西北远郊地表臭氧浓度梯度移动监测研究

北京城市与区域臭氧浓度逐年升高,对自然生态系统已经构成影响。但地表臭氧在北京城市与远郊梯度空间上的连续递变特征机制尚不清楚。采用移动监测车,搭载臭氧分析仪,选择夏季典型臭氧污染天气,以北京教学植物园为对照点,从北京城市中心向西北远郊方向,多点位连续测定地表臭氧浓度。通过分析臭氧浓度和采样点周围归一化植被指数(NDVI)的关系以及典型臭氧污染情况下的天气形势和气团轨迹,探讨北京城市和区域臭氧浓度连续空间变化特征及机制。结果表明:(1)北京西北山区森林区域臭氧浓度显著高于"城市区域",约为城市区域的2.00倍。十三陵是地表臭氧浓度的分界点,从十三陵开始臭氧浓度陡然升高,在西北山区方向保持在高水平。空间上从高到低的顺序是西北山区(254.68μg/m~3)对照点教学植物园(220.89μg/m~3)城市支路(162.84μg/m~3)城市快速路和高速路(103.24μg/m~3);(2)植被分布影响臭氧空间格局。在相同时间范围内,臭氧浓度和NDVI正相关,随NDVI增加臭氧浓度呈Logistic增长;(3)西北山区地表臭氧空间变异系数为0.11,城市支路上平均为0.28,城市快速路上为0.26,高速公路上为0.36。山区地表臭氧浓度的空间变异系数最小,高速公路最大,城市快速路、城市支路空间变异较大;(4)大范围均压场、高压后部、低压前部等稳定型天气型易造成南向弱气流,能够把空气污染物输送到西北远郊,但本研究中监测到的西北山区高浓度臭氧并非当天从城区输送而来。北京城市与区域臭氧格局与植被的关系及成因需要深入研究。     

芒草种植对土壤细菌群落结构和功能的影响

芒草作为第二代能源植物的代表,其生长过程中根际土壤细菌群落的结构与功能尚不清楚.本研究以种植5年的芒草(湘杂芒1号)为研究对象,选取裸地作为对照,采用16S rRNA基因Miseq测序技术研究其细菌群落组成,同时采用PICRUSt功能预测分析其功能.结果表明: 芒草根际细菌由变形菌门、酸杆菌门、放线菌门、绿弯菌门、拟杆菌门和芽单胞菌门等23个门、231个属的细菌组成,表现出群落组成的丰富性.细菌群落分析表明,种植湘杂芒1号改变了根际细菌群落结构,其细菌群落多样性低于裸地对照.PICRUSt功能预测分析表明,湘杂芒1号根际细菌主要涉及氨基酸运输和代谢、细胞壁/细胞膜/膜结构的生物合成、信号转导机制等24个基因功能家族,表现出功能上的丰富性,并有22个基因功能家族预测基因相对丰度高于裸地,表明种植湘杂芒1号提高了根际细菌功能.对氮、磷循环相关基因进行分析表明,种植湘杂芒1号改变了土壤氮、磷代谢能力.     

植菌昆虫与其共生真菌协同进化分子机制

昆虫菌业（fungiculture）是一种类似于人类种植业的昆虫种植体系,包括种植、耕作、收获和营养依赖4个过程,可分为高级的社会性昆虫如切叶蚂蚁、白蚁等和低级的非社会性昆虫如食菌小蠹虫、卷叶象甲、蜥蜴甲虫、树蜂等,它们均能种植并取食真菌。近年来随着组学及微生物组技术的发展,植菌昆虫与其共生真菌协同进化的分子机制研究方面取得了重要进展。系统发育分析阐明了植菌昆虫的起源与进化历程,并显示出与共生真菌系统发育的一致性;共生真菌细胞核数量也从双核增加到最多17个核,而染色体倍型也从单倍体增加为二倍体甚至多倍体;组学分析则揭示了植菌昆虫与其共生真菌在精氨酸、碳水化合物、木质素及几丁质合成或降解等方面显示出了高度的协同进化。本文系统综述了植菌昆虫及其共生真菌的系统进化、核进化及基因组进化进展,并探讨这种协同进化机制的生物学意义。     

蝉虫草样品的分级萃取与化学成分分析

利用索氏萃取技术,依次采用石油醚、乙酸乙酯、丙酮、无水乙醇和甲醇等5种溶剂对蝉虫草纯粉进行分级萃取,运用傅里叶变换红外光谱分析法和气相色谱-质谱联用技术对5级萃取物进行分析鉴定。傅里叶变换红外光谱分析显示萃取物中含有与烯烃类、羧酸类、酯类、醇类和酮类等化合物相关的C-H、C=O、C-O和C=C等官能团。气相色谱-质谱联用技术共鉴定出有机小分子化合物34种,以酯类和脂肪酸类为主,多为碳链长度为15-20的长链脂肪酸及对应的酯,其中十八碳不饱和脂肪酸相对含量高达28.95%;分别存在于两种或以上萃取物中的有机化合物共有11种;仅存于石油醚萃取物中的化合物6种,乙酸乙酯萃取物中3种,丙酮萃取物中2种,无水乙醇萃取物中6种,甲醇萃取物中6种。在一定极性范围内,利用溶剂的极性梯度变化,可实现蝉虫草中活性物质的按极性梯度分离;采用分级萃取技术可有效分离蝉虫草中部分化学成分。鉴定结果充实了蝉虫草中化合物的种类资源,为蝉虫草中活性物质谱图库的完善、构效关系的建立及蝉虫草产品的利用开发提供支撑。     

遮荫对‘保佳红’桃树叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线的影响

以3年生桃品种‘保佳红’为试材,于不同生育时期采用人工遮阴的方法,在叶片生长的不同时期分别设置100%(CK)、80%、60%、40%和20% 自然光照的5个光照强度处理,利用快速叶绿素荧光诱导动力学曲线分析技术,研究了不同光强对桃树叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线及其参数的影响。结果表明：（1）桃树各生长时期的叶片最大荧光值均随着光照强度的减弱而依次升高。（2）在PSⅡ能量分配比率方面,遮阴下的叶片提高了用于电子传递的量子比率(φ_Eo),降低了用于热耗散的的量子比率(φ_Do)。（3）在PSⅡ反应中心活性方面,遮阴使得单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)、捕获的光能(TRo/RC)、用于传递电子的能量(ETo/RC)和用于热耗散的能量(DIo/RC)均下降。（4）各时期不同光强处理的最大光化学效率F_v/F_m均在中午时段出现下降,且光照强度越大,降幅越大,说明桃叶在中午会出现强光抑制。研究认为：在遮阴条件下,桃叶天线色素吸收和捕获的光能减少,PSⅡ反应中心活性降低,但其可以通过增加能量在电子传递方面的分配比率来提高对光能的利用。