结构稳定性: 概念、方法和应用

群落内物种间相互作用的结构是高度组织化的。群落结构对多物种共存的影响机制是群落生态学的核心科学问题之一。目前生态学界在这一问题上存在多种不同的观点。一个可能的原因是, 由于环境因子的复杂性, 大部分研究忽略了环境因子对群落结构和物种共存的重要影响。在这一背景下, 近期发展起来的结构稳定性理论系统地联系了群落结构、环境因子和物种共存, 并在此基础上建立了一个和经验数据紧密结合的理论框架。本文首先简要回顾了当前关于群落结构研究的争鸣, 然后介绍了结构稳定性的理论框架和计算方法, 最后详细介绍了结构稳定性理论在不同生态群落和不同生态学问题中的应用。在全球气候变化的背景下, 结构稳定性理论提供了一种新的视角来理解群落层面的生物多样性维持机制。     

物种分布模型在大型真菌红色名录评估及保护中的应用: 以冬虫夏草为例

我国大型真菌资源丰富, 由于受气候变化和人类活动等的影响, 近年来很多物种受到不同程度的威胁, 亟待保护。红色名录评估是物种保护的第一步, 为有效保护我国大型真菌多样性, 2016年生态环境部和中国科学院联合启动中国大型真菌红色名录评估项目。合理的评估依赖于完善的物种地理分布、种群数量规模及其动态变化信息。大型真菌评估信息较少, 需要引入新的方法解决评估信息不足的问题。冬虫夏草(Ophiocordyceps sinensis)是一种重要的食药用菌, 具有较高的经济价值, 受到全世界的广泛关注, 评估信息相对充足, 此次被评为易危物种。利用物种分布模型对冬虫夏草未来分布区变化的预测在评估过程中发挥了重要作用。为了将物种分布模型分析方法引入大型真菌的受威胁等级评估, 本文以此前我们利用物种分布模型预测冬虫夏草的潜在分布区及其对气候变化响应的研究为例, 介绍了应用物种分布模型预测大型真菌的潜在分布区、未来气候变化情景下分布区变化趋势的方法和流程, 以及在应用中可能存在的问题和解决方案。通过本文的分析, 我们认为物种分布模型在大型真菌的红色名录评估和保护中具有重要的应用潜力, 值得推广应用。     

有机类肥料对土壤养分含量的影响

绿色、可持续是我国发展现代农业的必然要求,肥料投入是关键之一。基于有机肥培肥土壤、生态友好的优势,发展和推广有机肥已经成为我国农业生产的一项基本国策。我国有机肥来源广泛、种类繁多,农业生产条件千差万别。本文分析了我国有机肥产品种类及标准现状、理化性质差异、碳氮矿化特性差异及影响因素,评述了施用有机肥对提高耕地基础地力的作用。因来源、制作工艺不同,不同有机肥的有机碳组分含量、全氮和活性氮含量、碳氮比等基本性质差异明显,这四者是影响有机肥碳氮矿化率、碳氮矿化量、碱解氮释放量等碳氮供应特性的主要内在因素;加之土壤环境等外界因素的影响,不同有机肥表现出不同的养分供应特性。总体上,有机肥一方面对提高土壤有机质含量,尤其是活性有机质含量和碳库管理指数效果明显,另一方面可增加土壤氮磷钾养分容量,减少作物生长消耗带来的土壤养分亏损,促进土壤质量良性发展。今后,应加强有机肥在耕地培肥中的应用,并加强有机肥肥效理论的基础研究和安全高效有机肥新产品的开发,促进有机肥资源的高效循环利用,使其成为重要的农业资源。     

荒漠草原两种类型土壤的水分动态对比

基于2017—2018年的定位监测数据,分析了宁夏东部的盐池荒漠草原2种不同类型土壤(灰钙土和风沙土)的水分时空动态特征。结果表明: 2017和2018年生长季(5—10月),研究区降雨量分别为208.2和274.8 mm,降雨在各月份的分配差异较大。2018年除5月存在极端降雨事件(129.6 mm)外,其余各月降雨量均低于2017年。土壤水分变化的季节动态规律大致可以分为两个阶段:土壤水分补偿期(5月初至6月初)和土壤水分波动期(6月中旬至9月底)。0～20 cm土层土壤含水量在降雨后呈骤增骤减的脉冲式特点,深层土壤含水量较稳定。灰钙土土壤含水量随土层加深表现为“升-降-升”的变化,风沙土土壤含水量在0～60 cm土层出现井喷式增加,而后增加缓慢,但随着土层深度的增加土壤含水量逐渐增大。2017年,灰钙土全剖面(0～100 cm)土壤水分表现为积累型,风沙土表现为消耗型;2018年,两种类型的土壤水分在全剖面均表现为消耗型。两种土壤类型土壤水分的时间稳定性随土壤深度的增加而增强,灰钙土和风沙土全剖面的平均土壤含水量代表性土层分别为80～100和40～60 cm。2种类型土壤的土壤水分时空分布不同,风沙土受降水的影响高于灰钙土。降水会降低土壤水分的变异性,改变土壤水分的时间稳定性。     

阑尾切除术后切口感染患儿PCT、ESR和 CRP变化及切口脓液病原菌分析

目的研究阑尾切除术后切口感染患儿血清C-反应蛋白(CRP)、降钙素原(PCT)和红细胞沉降率(ESR)水平变化及切口脓液病原菌分布。方法选取2014年7月至2019年7月我院收治的100例阑尾切除术后切口感染患儿为观察组,对照组选取同期来我院进行体检的80例健康儿童。对比两组对象血清CRP、PCT和ESR水平,同时分析观察组患儿阑尾切除术后切口脓液病原菌的构成。结果观察组患儿血清CRP、PCT和ESR水平显著高于对照组(均P0.05)。送检的100例脓液及脓性分泌物标本中检出细菌51例,检出率为51.00%。共分离得到病原菌55株(其中有4例为2种细菌混合感染),病原菌种类共13种,其中革兰阴性菌39株(70.91%),革兰阳性菌16株(29.09%),主要病原菌为大肠埃希菌(49.09%)、肺炎克雷伯菌(10.91%)、金黄色葡萄球菌(9.09%)和铜绿假单胞菌(5.45%)。大肠埃希菌、肺炎克雷伯菌和铜绿假单胞菌对厄他培南、亚胺培南、美罗培南、哌拉西林/他唑巴坦、氨曲南较为敏感。结论阑尾切除术后切口感染患儿血清PCT、CRP和ESR水平较高,主要病原菌为大肠埃希菌。     

Differences in the chitinolytic activity of mammalian chitinases on soluble and insoluble substrates

Chitin is an abundant polysaccharide used by many organisms for structural rigidity and water repulsion. As such, the insoluble crystalline structure of chitin poses significant challenges for enzymatic degradation. Acidic mammalian chitinase, a processive glycosyl hydrolase, is the primary enzyme involved in the degradation of environmental chitin in mammalian lungs. Mutations to acidic mammalian chitinase have been associated with asthma, and genetic deletion in mice increases morbidity and mortality with age. We initially set out to reverse this phenotype by engineering hyperactive acidic mammalian chitinase variants. Using a screening approach with commercial fluorogenic substrates, we identified mutations with consistent increases in activity. To determine whether the activity increases observed were consistent with more biologically relevant chitin substrates, we developed new assays to quantify chitinase activity with insoluble chitin, and identified a one‐pot fluorogenic assay that is sufficiently sensitive to quantify changes to activity due to the addition or removal of a carbohydrate‐binding domain. We show that the activity increases from our directed evolution screen were lost when insoluble substrates were used. In contrast, naturally occurring gain‐of‐function mutations gave similar results with oligomeric and insoluble substrates. We also show that activity differences between acidic mammalian chitinase and chitotriosidase are reduced with insoluble substrate, suggesting that previously reported activity differences with oligomeric substrates may have been driven by differential substrate specificity. These results highlight the need for assays against physiological substrates when engineering metabolic enzymes, and provide a new one‐pot assay that may prove to be broadly applicable to engineering glycosyl hydrolases.     

蛋白质-RNA序列结构界面偏好性及用于对接打分统计势的构建

本文对来自PDB (Protein Data Bank)数据库的蛋白质-RNA复合物结构构建了非冗余非核糖体数据库(694个结构),并对此数据库统计了蛋白质和RNA序列及二级结构的界面偏好性.结果发现,蛋白质β折叠、3_(10)-helix和RNA未配对核苷酸,尤其是未配对中空间排列不规整的核苷酸,具有显著的界面偏好性.据此,对二级结构进行归类,建立了考虑序列和二级结构信息的60×12氨基酸-核苷酸成对偏好势,并将其作为打分函数用于蛋白质-RNA对接中近天然结构的筛选.结果表明,该60×12统计势的打分成功率为65.77%,优于考虑蛋白质或RNA二级结构信息的统计势,及我们小组之前在251个结构上构建的60×8~*统计势.该工作有助于加深对蛋白质-RNA特异性识别的理解,可推动复合物结构预测的进展.     

Syntaxin-1通过激活突触递质传递加速早期突触的形成

Syntaxin-1是一种多结构域蛋白,通过与synaptobrevin-2和SNAP-25形成SNARE复合体调节囊泡融合.然而,syntaxin-1在突触形成过程中是否发挥作用,目前尚不清楚.本研究显示syntaxin-1的表达水平与突触形成过程高度相关.Syntaxin-1的R151A和I155A突变影响其在突触形成中的促进作用,而Habc结构域或跨膜结构域在突触形成中无显著作用.结果表明,syntaxin-1通过激活突触囊泡释放来加速突触的形成.     

精准营养联合生长抑素对胃癌根治术患者的临床疗效

目的探讨生长抑素联合精准营养疗法对胃癌根治术患者术后营养指标水平和肠道菌群的影响。方法选取我院2017年10月至2019年1月收治并拟行胃癌根治术治疗的92例胃癌患者为研究对象,随机分为对照组(46例)和观察组(46例)。两组患者术后均给予常规处理。对照组患者同时给予生长抑素+常规肠外营养支持,观察组患者同时给予生长抑素+精准营养支持。于营养干预前后统计两组患者营养相关指标[体质量、血清白蛋白(ALB)、前白蛋白(PA)、淋巴细胞计数(LC)、肌酐(Ct)以及尿素氮(UN)]水平;对肠道菌群进行alpha分析,并计算肠杆菌、肠球菌、乳杆菌和双歧杆菌数量。结果营养干预前,两组患者营养相关指标水平以及肠道菌群相关指标水平之间差异无统计学意义(均P>0.05)。营养干预后,(1)观察组患者平均体质量以及血清ALB、PA、LC水平分别为(56.98±5.34)kg、(29.98±6.03)mg/L、(137.14±35.17)g/L、(1.15±0.26)×10⁹,对照组分别为(53.29±5.18)kg、(26.12±5.29)mg/L、(104.53±27.66)g/L、(0.82±0.18)×10⁹,两组之间差异有统计学意义(均P<0.05);(2)观察组患者肠道菌群Chao指数和Ace指数水平分别为(397.84±75.23)、(408.26±78.34),对照组分别为(362.13±66.23)、(371.19±70.09),两组之间差异有统计学意义(均P<0.05);(3)观察组患者肠道肠杆菌、肠球菌数量明显低于对照组,而乳杆菌、双歧杆菌数量明显高于对照组(均P<0.05)。结论胃癌根治术患者术后联合生长抑素和精准营养疗法能够显著改善患者的营养状况,保持肠道菌群丰度,平衡肠道菌群分布,值得临床研究和应用。