植物根系分泌物在污染及沙化土壤修复中的应用现状与前景

近年来重金属污染等生态环境问题日益受到重视,而物理、化学修复方法存在的诸如成本高、二次污染等问题,使得利用植物、微生物等进行联合治理成为环境修复的重要手段。植物根系分泌物作为植物与土壤进行营养和信息交流的重要媒介,不但对植物的生长具有重要作用,其在污染及沙化土壤修复中作用的研究也得以广泛开展。本文对根系分泌物的组成、分泌机制进行了阐述,并对其在植物吸收重金属、化感作用、植物根系与根际微生物互作、改变土壤理化性质等过程中的作用及机理进行了总结。此外,本文还对利用根系分泌物和根际微生物在生态环境治理中的应用现状、面临的难题及未来的发展等进行了讨论。希望本文可为基于植物与微生物进行的环境修复技术的实际应用提供理论支撑。     

耕作方式对潮土土壤团聚体微生物群落结构的影响

为探究不同耕作方式对潮土土壤团聚体微生物群落结构和多样性的影响,采用磷脂脂肪酸(PLFA)法测定了土壤团聚体中微生物群落。试验设置4个耕作处理,分别为旋耕+秸秆还田(RT)、深耕+秸秆还田(DP)、深松+秸秆还田(SS)和免耕+秸秆还田(NT)。结果表明:与RT相比,DP处理显著提高了原状土壤和>5 mm粒级土壤团聚体中真菌PLFAs量和真菌/细菌,为真菌的繁殖提供了有利条件,有助于土壤有机质的贮存,提高了土壤生态系统的缓冲能力;提高了5～2 mm粒级土壤团聚体中细菌PLFAs量,降低了土壤革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌,改善了土壤营养状况;提高了<0.25 mm粒级土壤团聚体中微生物丰富度指数。总的来说,深耕+秸秆还田(DP)对土壤团聚体细菌和真菌生物量有一定的提高作用,并且在一定程度上改善了土壤团聚体微生物群落结构,有利于增加土壤固碳能力和保持土壤微生物多样性。冗余分析结果表明,土壤团聚体总PLFAs量、细菌、革兰氏阴性菌和放线菌PLFAs量与土壤有机碳相关性较强,革兰氏阳性菌PLFAs量与总氮相关性较强。各处理较大粒级土壤团聚体微生物群落主要受碳氮比、含水量、pH值和团聚体质量分数的影响,较小粒级土壤团聚体微生物群落则主要受土壤有机碳和总氮的影响。     

大尺度陆地生态系统动态变化与空间变异的过程模型及模拟系统

当代生态系统科学研究更加关注区域生态环境及生态系统状态变化的监测、评估、预测、预警及生态环境可持续管理。在深入理解陆地生态系统的要素、过程、功能、格局及其相互作用机理基础上,发展生态系统定量化描述方法和数值模拟技术,集成构建大陆尺度的“多过程耦合-多技术集成-多目标应用”的陆地生态系统数值模拟器已成为生态系统与全球变化及其资源、环境和灾害效应科学研究的重要科技任务。本研究围绕宏观生态系统模拟分析方法问题,在回顾陆地生态系统模型研究现状和发展趋势的基础上,深入讨论开发大尺度陆地生态系统动态变化和空间变异及其资源环境效应模拟系统的理念,以及模拟系统的功能定位、结构设计等基本问题,为构造中国陆地生态系统数值模拟器提供参考。     

贵州省宽阔水国家级自然保护区草本植物区系及物种多样性研究

该研究以宽阔水国家级自然保护区野生草本植物为研究对象,依据不同生境类型共选取10个样地进行调查,分析草本植物物种组成、区系特点及物种多样性的变化规律,为保护区草本植物物种多样性研究提供基础资料。结果表明：(1)样地内共有草本植物58科183属277种(含种下分类单位),以菊科(Asteraceae)、唇形科(Lamiaceae)、禾本科(Poaceae)和荨麻科(Urticaceae)为优势科;以凤仙花属(Impatiens)、堇菜属(Viola)、蓼属(Persicaria)和冷水花属(Pilea)为优势属。(2)在分布区类型中,科的热带分布成分最多,这与保护区所处的中亚热带植被环境的特点相吻合,属的温带地理分布比重最大(61.69%),但温带分布属内含种数较少,均以单种属为主,相反热带分布属的种数较多,并且属级在区系性质的分析中和科级相比更为敏感和可靠;由科和属的性质递变来看,热带性与温带性成分相互渗透,有较明显的过渡特征,属级的地理分布反映出保护区草本植物区系属于亚热带向暖温带过渡分布的性质。(3)各样地中草本植物群落组成有较大的差异,不同样地草本植物群落的α多样性指数与丰富度指数的变化格局不完全一致,但总体变化趋势是一致的,均在样地7的草本植物群落中达到峰值;相异性系数和Cody指数变化格局较为一致,总体呈现上升的趋势;样地8中草本植物多样性指数偏低,受人为干扰因素影响较大。     

黄芪汤对延缓C离子辐射致大鼠肾组织细胞凋亡的影响及相关机制

目的: 探讨黄芪汤抑制¹²C⁶⁺离子辐射脑模型鼠肾组织细胞凋亡的分子保护机制。方法: 50只SPF级Wistar大鼠随机分为正常对照组,单纯辐射模型组,黄芪汤(高、中、低剂量)组。正常对照组和单纯辐射模型组给予等体积生理盐水灌胃10 ml/(kg·d),黄芪汤治疗组分别灌胃给予黄芪汤18、9、4.5 g/(kg·d),连续给药2周。7 d后除正常对照组外,其余各组大鼠脑组织给予4Gy ¹²C⁶⁺离子束单次照射,辐射后第7日处死各组大鼠。HE染色法观察大鼠肾脏的病理形态变化,ELISA法检测大鼠血清IL-6的含量,实时荧光定量PCR法测定大鼠肾脏Bcl-2、Bax和Caspase-3的基因表达,免疫组化法检测大鼠肾脏Bcl-2、Bax、Caspase-3和NF-κB的蛋白表达。结果: 与正常对照组比较,单纯辐射模型组体重和肾脏指数均显著降低,血清IL-6的含量显著升高,肾脏Bcl-2的基因表达和蛋白表达均显著降低,Bax和Caspase-3的基因表达和蛋白表达均显著升高,NF-κB的蛋白表达也显著升高(P＜ 0.01),单纯辐射组肾小球系膜细胞明显增生,肾小管间质血管明显扩张充血,肾小管管腔狭窄、不规则。与单纯辐射模型组相比,黄芪汤高剂量组体重和肾脏指数均明显升高,黄芪汤各干预组肾脏Bcl-2的基因表达和蛋白表达均显著升高(P＜0.05或P＜0.01);而黄芪汤中、高剂量组Bax和Caspase-3的蛋白表达均显著降低,各干预组血清IL-6的含量显著降低,肾脏Bax和Caspase-3的基因表达均显著降低,肾脏NF-κB的蛋白表达显著下降(P＜0.05或P＜0.01),黄芪汤高剂量组可见肾小球系膜细胞增生情况明显改善,肾小管轮廓清晰。结论: 黄芪汤对¹²C⁶⁺离子辐射脑模型鼠的肾损伤具有一定的防护作用,其作用机制可能与调控Bcl-2/NF-κB信号通路有关。     

肥厚型心肌病患者运动血压反应异常的两类表现及其相关因素分析*

目的: 运动血压反应不足及运动后恢复期血压降低是肥厚型心肌病（HCM）患者常见的异常表现,本研究的目的是分析HCM患者这两类异常血压反应表现的相关因素及其与心肺运动功能的关系。方法: 回顾性研究2018年4月至2020年1月期间在阜外医院功能检测中心行心肺运动试验（CPET）的HCM患者219例。111例行CPET的性别、年龄匹配的正常体检者作为正常对照组。比较正常对照组与HCM组的CPET运动血压反应。将HCM患者分为运动血压反应正常组及运动血压反应不足组,以及运动后血压正常组及运动后恢复期血压降低组,分别比较上述两类运动血压反应异常者的临床情况及CPET功能指标。结果: 与正常对照组相比,HCM患者运动血压反应不足（8.7%比1.8%,P=0.016）及运动后恢复期血压降低（6.8%比0.0%,P=0.003）的发生率显著升高。在HCM患者中,与运动血压反应正常者相比,运动血压反应不足的HCM患者更多合并冠心病（P=0.029）、肺动脉高压（P=0.002）及房颤/房扑（P=0.036）;与运动后血压正常者相比,运动后恢复期血压下降的HCM患者静息流出道压差（P=0.017）更高,合并流出道梗阻比例（P=0.015）、合并收缩期二尖瓣前移现象（P=0.022）及左室射血分数（P=0.043）更高。经过Logistic多元回归分析,运动血压反应不足的独立相关因素为冠心病（β=1.519,P=0.013）、肺动脉高压（β=2.292, P=0.000）。而运动后恢复期血压下降仅与左室流出道压差有独立的相关性（β=0.018, P=0.005）。运动血压反应不足的HCM患者峰值摄氧量（P=0.003）、峰值心率（P=0.014）及心率储备（P=0.003）更低,NT末端B型脑钠肽前体（P=0.019）及二氧化碳通气当量斜率（P=0.000）更高。运动后恢复期血压下降与各种心肺功能指标均无相关性。结论: HCM运动血压反应不足及运动后恢复期血压降低的发生率均较正常人群显著升高。HCM患者运动血压反应不足与合并冠心病和肺动脉高压有显著的独立相关性,而运动后血压下降仅与左室流出道压差独立相关。运动血压反应不足的HCM患者心肺运动功能降低,而运动后恢复期血压降低与心肺运动功能无显著相关性。     

中国树萝卜属(杜鹃花科)一新记录种——葡萄树萝卜

报道了采自云南省绿春县的杜鹃花科树萝卜属一中国新记录种,即葡萄树萝卜(Agapetes putaoensis Y. H. Tong & N. H. Xia)。葡萄树萝卜原记录产于缅甸东北部克钦邦葡萄地区。该研究对该种进行了描述,补充了该种发表时未曾描述的果实特征,并提供彩色图版以方便鉴别。凭证标本存放于中国科学院西双版纳热带植物园标本馆(HITBC)和中国医学科学院药用植物研究所云南分所标本馆(IMDY)。     

陕西长武玉米降水指数保险设计

天气指数保险能有效规避传统农业保险的弊端。本研究基于陕西长武长序列产量数据和气象数据,采用统计分析的方法进行种植面积、产量、单产、趋势产量、相对气象产量以及玉米生育期需供水的分析;采用基于损失的风险评估方法评价种植风险;采用基于Logistic模型的费率厘定方法进行纯费率厘定;根据降水指数和减产率的相关性,设计降水指数;采用投影寻踪的方法设计降水指数赔付方案。结果表明:长武玉米种植面积、产量、单产、趋势产量以及相对气象产量都呈现出增加趋势;生育期平均需水650 mm,降水434mm,亏缺216 mm;从4月下旬到8月下旬,玉米呈现出水分亏缺的状态,7月中旬抽雄期水分亏缺最多,为33.65 mm;9月出现微弱的水分盈余;1994、1995和1997年为减产年,减产率分别为14%、20%和44%,相应降水距平分别为-42.44%、-47.72%和-29.71%;玉米种植轻、中、重和巨灾的发生概率分别是7.49%、3.40%、1.43%和1%;玉米降水指数保险纯费率为2.92%;生育期内旬降水(阈值为40 mm)累积值指定为玉米降水指数,并以降水指数为变量进行分段赔付。本研究剖析了长武玉米种植状况和干旱灾害,并设计了玉米的降水指数保险产品,为长武玉米农业保险提供了新的选择,对解决农业保险目前的困境具有重要的意义。     

基于Web服务的流感病毒基因组自动化翻译注释系统

随着流感病毒基因组测序数据的急剧增加,深入挖掘流感病毒基因组大数据蕴含的生物学信息成为研究热点。基于中国流感病毒流行特征数据,建设一个集自动化、一体化和信息化的序列库系统,对于实现流感病毒基因组批量快速翻译、注释、存储、查询、分析具有重要的应用价值。本课题组通过集成一系列软件和工具包,并结合自主研发的其他功能,在底层维护的2个关键的参考数据集基础上另外追加了翻译注释信息最佳匹配的精细化筛选规则,构建具有流感病毒基因组信息存储、自动化翻译、蛋白序列精准注释、同源序列比对和进化树分析等功能的自动化系统。结果显示,通过Web端输入fasta格式的流感病毒基因序列,本系统可针对参考序列片段数据集(blastdb.fasta)进行Blast同源性检索,可以鉴定流感病毒的型别(A、B或C)、亚型和基因片段(1~8片段);在此基础上,通过查询数据库底层用于翻译、注释的基因片段参考数据集,可以获得一组肽段数据集,然后通过循环调用ProSplign软件对其进行预测。结合精细化的筛选准入规则,选出与输入序列匹配最好的翻译后产物,作为该输入序列的预测蛋白,输出为gbk,asn和fasta等通用格式的文件,给出序列长度、是否全长、病毒型别、亚型、片段等信息。基于以上工作,另外自主研发了系统其他的附加功能如进化树分析展示、基因组数据存储等功能,构建成基于Web服务的流感病毒基因组自动化翻译注释系统。本研究提示,系统高度集成系列软件以及自有的注释翻译数据库文件,实现从序列存储、翻译、注释到序列分析和展示的功能,可全面满足我国高通量基因检测数据共享化、本土化、一体化、自动化的需求。     

黄病毒基因组非编码区的结构与功能研究进展

黄病毒科黄病毒属是由一组含单股正链RNA基因组的囊膜病毒组成,包括登革病毒、流行性乙型脑炎病毒、寨卡病毒、西尼罗病毒、黄热病病毒等,经由虫媒传播,可引起人类和动物的严重虫媒病毒病。黄病毒基因组由1个开放阅读框、5′非编码区和3′非编码区三部分组成。5′和3′非编码区含有病毒基因组复制所必需的启动元件;高度结构化的3′非编码区负责黄病毒亚基因组RNA的产生,从而有助于病毒逃避宿主免疫反应;此外3′非编码区还可作为疫苗研究的靶标。鉴于非编码区在黄病毒的蛋白翻译、基因组复制和免疫调节中发挥的重要作用,本文就黄病毒基因组非编码区的结构与功能最新研究进展作一简要综述。