降雨变化对高寒草甸不同植物功能群凋落物质量及其分解的影响

凋落物分解是生态系统物质循环的重要过程, 探究降雨变化对高寒草甸不同植物功能群凋落物分解的影响, 有助于了解高寒草甸物质循环对降雨变化的响应规律和机制。该研究设置减雨90% (Pr-90)、减雨50% (Pr-50)、减雨30% (Pr-30)、自然降雨(CK)和增雨50% (Pr+50) 5个降雨处理, 采用网袋分解法, 对青藏高原东部高寒草甸的3种植物功能群(禾本科、莎草科、杂类草)及群落凋落物的化学性质、质量损失和养分释放动态进行研究。结果表明: 1)减雨处理(Pr-90、Pr-50和Pr-30)显著增加禾本科凋落物的初始氮(N)含量, 显著降低碳氮比(C:N)和木质素氮比(木质素:N); 增雨处理(Pr+50)显著增加各类型凋落物初始磷(P)含量。2)根据Olson负指数模型拟合, 不同降雨处理下, 杂类草凋落物分解最快, 分解95%的时间为3.49-7.45年; 群落和莎草科次之, 分别为4.07-8.05和4.65-7.74年; 禾本科分解最慢, 为5.84-11.18年。3)极端减雨(Pr-90)抑制各类型凋落物分解, 适度降雨变化(Pr-50、Pr-30和Pr+50)抑制禾本科分解而对莎草科、杂类草和群落无显著影响, 仅增雨(Pr+50)明显促进杂类草分解。4)各类型凋落物C释放在减雨(Pr-90和Pr-30)下受到抑制, 增雨或减雨均促进禾本科N和P释放, 对于莎草科、杂类草和群落凋落物而言, Pr-30促进N释放, Pr-90抑制P释放, Pr+50促进P释放。5)结构方程模型(SEM)表明, 质量和养分残留率受降雨量的直接负效应, 也受凋落物初始C、N、P和木质素、纤维素、半纤维素含量的间接影响。综上所述, 高寒草甸凋落物质量损失及养分释放受凋落物类型和降雨量的共同影响。考虑到禾本科分解最慢且对降雨变化的响应最为敏感, 未来应关注气候变化尤其是极端减雨下禾本科的质量损失及养分释放对高寒草甸有机质输入及C、N、P循环的影响。     

6个品种樱花在北京地区的适应性研究

为丰富北京地区樱花种植品种,选择大渔樱(Cerasus×kanzakura ‘Tairyo-zakura’)、修善寺寒樱(Cerasus×kanzakura ‘Rubescens’)、阳春(C. spachiana ‘Yoshun’)、天之川(C. serrulata ‘Erecta’)、兰兰(C. serrulata ‘Ranran’)、红华(C. serrulata ‘Kouka’)等6个品种樱花进行实验性种植。在田间观测的基础上,测定低温胁迫下根系脱氢酶活性、枝条脯氨酸含量,高温胁迫下叶片的电导率、可溶性蛋白含量。结果表明,6个品种中,随着温度下降,6个品种樱花根系脱氢酶还原量、枝条脯氨酸含量均呈现先上升后下降的趋势。大渔樱、修善寺寒樱、兰兰在-10 ℃时脱氢酶活性与脯氨酸含量达到最大值,阳春、天之川、红华在-15 ℃脱氢酶活性与脯氨酸含量达到最大值。6个品种的叶片相对电导率,均随着温度的上升不断升高。而叶片可溶性蛋白含量变化趋势,品种间差异较大。阳春、天之川、红华在北京地区适应性良好,大渔樱、修善寺寒樱、兰兰可在小环境较好的区域栽植。     

受体相互作用蛋白质激酶3通过上调整合素β3促进骨关节炎相关病变

骨关节炎（osteoarthritis,OA）是最常见的慢性致残性关节疾患,目前尚无针对病因的有效治疗手段。程序性坏死在多种疾病中扮演关键角色,受体相互作用蛋白质激酶3（receptor-interacting protein kinase 3, RIP3）是程序性坏死进程的关键调控因子。有研究显示,RIP3在人与鼠骨关节炎退变软骨组织中表达水平显著上调,提示程序性坏死的发生,但RIP3在软骨中的具体病生理角色仍不明确。本研究拟对过表达RIP3前后的软骨细胞转录物组进行测序分析,探索RIP3在骨关节炎进程中发挥作用的具体机制。RNA测序结果显示,RIP3的过表达诱发软骨细胞中244个基因表达上调,277个表达下调。通过进一步构建基因间共表达作用网络,筛选出16个候选靶基因在mRNA水平进行验证,证实RIP3对磷脂酰肌醇3激酶调节亚单位5（phosphoinositide-3-kinase, regulatory subunit 5,Pik3r5）、整合素β3（integrin subunit beta 3,Itgb3）及成髓细胞瘤转录因子第2亚型（MYB proto-oncogene like 2,Mybl2）的表达上调作用最为显著。CCK-8以及乳酸脱氢酶活性检测结果表明,利用siRNA沉默Itgb3的表达可显著抑制RIP3诱发的软骨细胞活力下降及程序性坏死,同时也抑制了RIP3对软骨细胞中分解代谢相关基因Mmp1、Mmp13与Il6的表达上调作用,以及其对合成代谢相关基因Acan、Col2a1与Sox9的下调作用。本研究证实,RIP3通过上调软骨细胞中Itgb3的表达诱发软骨细胞坏死与软骨基质代谢紊乱,并最终导致软骨退变,为骨关节炎的临床治疗提供了新靶点,同时进一步明确了程序性坏死的病理生理学意义。     

生防菌株HG18基因组信息分析与抗菌功能基因挖掘

贝莱斯芽胞杆菌（Bacillus velezensis）HG18是1株低温生防菌株,能够分泌抗菌物质。为挖掘和利用其抗菌功能基因,服务农业生产,采用二、三代相结合测序技术,对其进行全基因组测序,获得菌株完整基因组序列。基因组全长4 461 844 bp,包含一个染色体和一个质粒,GC含量44.06%,编码4 643个基因,编码基因总长度3 893 994 bp,占基因组87.27%。发现6个几丁质降解相关基因,2个葡聚糖酶基因和1个壳聚糖酶基因,2个脂肽类抗菌物质芬芥素与表面活性素合成基因簇,2个细菌素subtilin和bacillolysin合成基因。研究为提高抗菌物质产量的菌株定向遗传改造以及植物抗病育种提供基因资源。     

基于生物膜干涉技术检测PDL1抗体与PDL1抗原的亲和力

生物膜干涉（biolayer interferometry,BLI）技术可对抗体与抗原的相互作用进行亲和力、动力学的全面分析。在抗体克隆筛选、动力学常数测定中对链霉亲和素（streptavidin,SA）生物传感器的需求量较大,但目前鲜有关于SA传感器重复利用的报道。基于BLI技术、再生SA生物传感器建立一种使用再生后的传感器检测PDL1抗体与PDL1抗原亲和力的方法。通过将生物素化的PDL1抗原偶联至SA生物传感器上,再与单链抗体、双价单链抗体、完整抗体和双特异性抗体这4类PDL1抗体结合,计算抗原抗体的亲和力常数,利用甘氨酸（10 mmol·L^-1,pH 1.7）再生SA传感器,再次进行分子间相互作用力分析。结果显示,重复性相对标准偏差（relative standard deviation,RSD）均值为6.87%,批间重复性RSD为0.82%,稳定性RSD均值为6.13%,说明运用甘氨酸再生后的SA生物传感器测分子间的亲和力数据可靠、重现性好、稳定性高,再生后的传感器可继续用于本样品的实时、无标记的抗原抗体相互作用力分析。BLI技术可节省检测成本,为SA传感器的重复利用提供理论依据。     

半乳糖凝集素‑3对骨关节炎成骨细胞矿化的作用研究

炎症反应以炎症因子为代表,是骨关节炎（osteoarthritis,OA）中软骨下骨发生病变的重要机制。炎症因子半乳糖凝集素?3（galectin?3,Gal?3）会引起软骨下骨OA样变,但机制尚不清楚。利用因膝关节OA行全膝关节置换患者的胫骨平台标本,培养成骨细胞。分别在正常氧和缺氧条件下用Gal?3处理成骨细胞后,检测骨钙素、ERRα和Sirtuin 1的表达情况。同时,给予矿化液培养的成骨细胞以Gal?3处理,28 d后使用茜素红染色检测成骨细胞矿化程度并进行定量分析。结果显示,Gal?3抑制成骨细胞骨钙素的表达,在缺氧条件下诱导ERRα和Sirtuin1的表达,在正常氧条件下Gal?3促进OA成骨细胞的矿化。正常氧条件下,Gal?3可以诱导OA成骨细胞的异常矿化,缺氧条件下Gal?3促进成骨,表明Gal?3在OA成骨细胞的矿化中扮演重要角色。     

蒙古黄芪病程相关蛋白AmPR-10于大肠杆菌不同载体的可溶性表达策略研究

蒙古黄芪病程相关蛋白（Astragalus membranaceus pathogenesis-related protein-10, AmPR-10）具有核酸酶活性,对黄芪生长发育及抗病机制具有重要意义。但从天然黄芪中提取蛋白质的传统方法成本较高,蛋白得率较少。研究首次利用大肠杆菌表达体系对AmPR-10进行可溶性外源表达,构建了3种重组子：①以pET28a为载体构建pET28a-AmPR-10;②以pET30a为载体构建pET30a-AmPR-10;③以pET30a为载体、大肠杆菌分子伴侣skp修饰构建pET30a-skp-AmPR-10。通过SDS-PAGE分析,目的蛋白可溶性表达量比较结果是：pET30a-skp-AmPR-10 > pET30a-AmPR-10 > pET28a-AmPR-10。由蛋白质三级结构模拟分析发现,载体pET-30a上的标签S-tag通过影响AmPR-10局部α螺旋构象而提高目标蛋白的可溶性表达,分子伴侣skp通过提高融合蛋白整体α螺旋比例进一步提升目标蛋白可溶性表达量。研究解决了目前从天然黄芪中提取蛋白操作复杂、提取量小的问题。同时,经测定,目的蛋白具有核酸酶活性,为外源AmPR-10相关活性研究提供了依据。     

不同青花椒品种挥发油成分的对比分析

青花椒产业近年来在南方地区发展迅速,而与品质相关的基础研究却较为滞后。本研究以市场上主要的八个青花椒品种为研究对象,采用水蒸气蒸馏法提取青花椒中的挥发油,结合气相色谱-质谱联用技术(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)分析挥发油成分并进行聚类分析。结果显示,八个青花椒品种挥发油含量差异较大,在八种青花椒中共鉴别出60种成分,占挥发油相对含量的99.76%～99.66%,其中有29种共有成分,占挥发油含量的96.64%～98.95%。这些共有成分主要为醇类和烯类,含量较高的为芳樟醇和柠檬烯。八个青花椒品种挥发油的主要挥发性成分相似但含量相差较大,多数非共有挥发性成分含量少于1%,根据共有挥发性成分含量的差异,将八个青花椒品种分为了两类。对不同青花椒品种挥发油成分及含量的分析,可为青花椒的品质评价、品种选育及开发利用提供参考。     

迁飞昆虫生物学参数反演及种类辨识分析

虫害严重威胁着我国的粮食安全,迁飞昆虫中有许多是农业害虫,其远距离迁飞是导致虫害异地暴发的重要原因.昆虫雷达是观测昆虫迁飞最有效的工具,在迁飞昆虫的监测和预警中发挥着越来越重要的作用,但传统昆虫雷达不能准确获取昆虫的各项生物学参数,因此无法实现昆虫种类的精确识别.随着雷达技术的创新和发展,通过昆虫雷达获得较为准确的昆虫生物学参数成为可能,为基于昆虫雷达实现迁飞昆虫个体种类辨识提供了依据.本文综述了从雷达回波中提取多频和极化散射参量,然后基于不同的电磁散射反演昆虫生物学参数的方法,并对比分析了基于不同方法的昆虫体重、体长、体宽和振翅频率的反演精度.最后基于生物学参数,采用5种机器学习算法以高精度实现了 23种迁飞昆虫的种类辨识,并分析了昆虫生物学参数的测量误差对迁飞昆虫种类辨识精度的影响,初步验证了利用雷达实现高精度迁飞昆虫种类辨识的可行性.     

西伯利亚蝗抗菌肽基因的克隆及表达特性研究

[目的]扩增西伯利亚蝗Gomphocerus sibiricus抗菌肽(attacin)基因,并对其进行生物信息学分析,同时分析西伯利亚蝗不同组织中抗菌肽基因的差异表达.[方法]基于RACE技术从西伯利亚蝗中克隆得到抗菌肽,利用生物信息学软件对西伯利亚蝗抗菌肽的一级结构、二级结构、三级结构、系统进化和亚细胞定位进行分析.采用实时荧光定量PCR技术检测了西伯利亚蝗抗菌肽基因在马氏管、中肠、后肠、脂肪体和唾液腺中的相对表达量.[结果]克隆获得的抗菌肽基因的开放阅读框为282 bp,编码93个氨基酸,其编码蛋白预测理论分子量为9.98 ku,等电点为9.26.抗菌肽氨基酸序列中存在信号肽序列.基因定量分析显示,抗菌肽基因在西伯利亚蝗的中肠中表达量最高.[结论]attacin在西伯利亚蝗成虫不同组织中差异表达,提示其消化道在防御病原微生物的入侵中起着重要的作用.