中国科学院清原森林生态系统观测研究站塔群平台的功能和应用

森林生态系统结构与生态服务功能关系是森林生态学和林学的永恒研究主题。受传统森林调查方法及技术手段的限制,对复杂地形下森林生态系统结构和功能的监测及二者关系的研究面临诸多挑战。在中国科学院野外站网络重点科技基础设施建设项目的支持下,中国科学院清原森林生态系统观测研究站在独立流域内建成了以观测塔群(三座观测塔覆盖各自子流域代表性森林类型)为主体,集激光雷达(LiDAR)、通量仪器、水文站网、固定标准地和数据中心为综合体的“次生林生态系统塔群激光雷达监测平台”(简称塔群平台)。塔群平台采用激光雷达扫描获取森林点云数据,描述森林生态系统的全息三维结构;依托独立流域/子流域内的通量监测系统、水文监测站网和通量源区内的长期固定标准地,可保证碳-水过程观测的可靠性,并用于验证复杂地形下的通量监测技术与方法,揭示森林生态水文与碳交换过程,准确估算森林生态系统主体生态服务功能(水源涵养和固碳)。所有“塔-站”数据通过无线网络实时汇集于数据中心,便于数据监视、管理与共享。此外,塔群平台将侧重研究森林生态系统结构量化的新方法和新指标,探索复杂地形森林生态系统中H₂O/CO₂/痕量气体通量观测的理论与方法,为阐明森林结构与功能的关系、服务于森林生态系统管理提供基础数据。     

油菜对3种作物种子萌发和幼苗生长的化感作用

油菜是我国重要的绿肥作物,除增加土壤肥力外,对后茬作物也有一定的化感作用。本文研究了不同浓度油菜浸提液(0.025、0.05和0.1 g·mL^-1)对3种作物(燕麦、玉米和向日葵)种子萌发、幼苗生长及生理生化的影响。结果表明: 油菜浸提液对3种作物种子发芽率的影响不显著,但对燕麦有“低促高抑”的趋势,对向日葵有抑制的趋势。油菜浸提液高浓度处理对燕麦幼苗根和茎长、玉米幼苗茎长以及向日葵幼苗根长起抑制作用,低浓度处理对玉米幼苗根茎长起促进作用。燕麦和向日葵幼苗在浸提液浓度为0.05 g·mL^-1时蛋白质含量最大,玉米在0.025 g·mL^-1时蛋白质含量最大,显著高于对照。3个浓度下,向日葵脯氨酸含量均显著降低,玉米脯氨酸含量在浓度为0.05 g·mL^-1时显著高于对照。玉米过氧化物酶(POD)活性在浸提液浓度为0.05 g·mL^-1时最大,向日葵POD活性在浓度为0.025 g·mL^-1时最大,与对照有显著差异,其余浓度处理与对照无显著差异。油菜浸提液浓度为0.025 g·mL^-1时显著降低了燕麦超氧化物歧化酶(SOD)活性,3种作物幼苗过氧化氢酶(CAT)活性与对照均无显著差异。加入油菜浸提液后,向日葵幼苗丙二醛(MDA)含量在浓度为0.1 g·mL^-1时显著增加,玉米幼苗MDA含量在不同浓度处理下均显著低于对照。综合分析,油菜浸提液对向日葵的化感抑制作用最强,其次为玉米、燕麦。     

化龙山七筋姑种内二倍体与四倍体表型分化分析

七筋姑(Clintonia udensis Trautv. et Mey.)属百合科(Liliaceae)七筋姑属(Clintonia Raf.),多年生草本,具有二倍体(2n=14)和四倍体(4n=28)两种倍性。在陕西化龙山地区,二倍体主要分布在南坡海拔2 450 m处,四倍体主要生长在北坡海拔1 900 m左右,成为研究种内多倍体分化的理想材料。该研究从七筋姑营养和繁殖系统出发,研究其不同倍性的表型分化,揭示不同倍性的生态适应特征,为阐明七筋姑种内多倍体的演化提供线索。研究表明：(1)在根、茎、叶、花、果实、种子的11个性状中,二倍体的果实体积性状最为稳定(CV=0.02),叶长性状遗传多样性最高(CV=0.85);四倍体中果实体积性状也最为稳定(CV=0.06),而花数量性状多样性最高(CV=0.42)。(2)四倍体的果实体积平均值明显高于二倍体,但种子数量平均值显著少于二倍体,果实体积和种子体积性状在不同倍性间的分化占比最高(V_st=0.69)。(3)四倍体营养器官表型性状的遗传变异丰富度低于二倍体,其平均变异系数(CV=0.16)小于二倍体的变异系数(CV=0.44);在繁殖系统表型性状中,四倍体的遗传变异丰富度高于二倍体,平均变异系数(CV=0.30)大于二倍体(CV=0.26)。(4)显著性分析表明,二倍体与四倍体表型性状差异显著(P<0.05),而繁殖系统性状在不同倍性间无显著差异(P>0.05);PCA分析同样显示二倍体与四倍体间存在明显差异。四倍体显著的表型差异是对低海拔环境长期适应的结果。     

宫颈病变患者阴道微生态与高危型HPV感染及宫颈癌相关增殖基因表达的相关性

目的探讨宫颈病变患者阴道微生态与高危型HPV感染及宫颈癌相关增殖基因表达的相关性。方法选择2018年1月至2019年1月间在我院确诊为原发性宫颈癌的患者50例作为宫颈癌组,在我院诊断为宫颈糜烂的患者78例作为宫颈糜烂组,同期在我院进行体检的健康女性100例作为正常对照组。对比3组研究对象的阴道微生态失调率、高危型HPV感染率以及宫颈癌组、宫颈糜烂组患者宫颈病灶组织中宫颈癌相关增殖基因(Prdx4、Nek2、Fhit、BLCAP)mRNA表达量的差异。采用Pearson检验分析宫颈癌患者阴道微生态失调率与高危型HPV感染及宫颈癌相关增殖基因表达的相关性。结果宫颈癌组、宫颈糜烂组患者的阴道微生态失调率、高危型HPV感染率高于正常对照组,其中宫颈癌组患者这两项指标水平高于宫颈糜烂组(均P0.05)。宫颈癌组患者宫颈病灶组织中Prdx4、Nek2 mRNA表达量高于宫颈糜烂组,Fhit、BLCAP mRNA表达量低于宫颈糜烂组(均P0.05)。相关性分析发现,宫颈癌患者阴道微生态失调率与高危型HPV感染率呈正相关,与癌基因(Prdx4、Nek2)mRNA表达量呈正相关,与抑癌基因(Fhit、BLCAP)mRNA表达量呈负相关(均P0.05)。结论宫颈癌患者阴道微生态失调率较高,可能与高危型HPV感染及癌细胞增殖旺盛密切相关。     

金山西部地区5~7岁儿童H.pylori感染调查及与胃蛋白酶原相关性分析

目的了解金山西部地区5~7岁健康儿童幽门螺杆菌(H.pylori)感染情况,并探讨其与胃蛋白酶原(PG)的相关性。方法选取2019年3-5月金山地区5~7岁健康儿童共464例,分析不同年龄及性别幼儿H.pylori感染、胃蛋白酶原Ⅰ(PGⅠ)、胃蛋白酶原Ⅱ(PGⅡ)水平以及PGⅠ/PGⅡ比值的差异,采用Spearman相关性分析H.pylori感染与PGⅠ、PGⅡ水平和PGⅠ/PGⅡ的相关性。结果5~7岁儿童H.pylori阳性率达11.96%,5岁组、6岁组、7岁组儿童H.pylori阳性率分别为10.07%、12.96%、13.73%,阳性率逐年升高。不同年龄和性别幼儿的PGⅠ、PGⅡ水平和PGⅠ/PGⅡ间差异有统计学意义(P<0.05)。H.pylori是否感染与PGⅠ/PGⅡ呈显著正相关,与PGⅠ/PGⅡ呈显著负相关(P<0.05)。结论本地区5~7岁儿童H.pylori感染率相对较低且有着自身的特点,而且H.pylori感染与血清PG水平的关系密切,未来应加强对幼儿H.pylori感染与血清PG 水平的监测及防治。     

老年慢性阻塞性肺疾病患者和坠积性肺炎患者肺内病原菌比较及感染影响因素分析

目的对比老年慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)患者和坠积性肺炎患者肺内一般病原菌和多重耐药菌的分布,同时分析COPD患者和坠积性肺炎患者多重耐药菌感染的影响因素。方法对入选COPD患者和坠积性肺炎患者下呼吸道痰标本进行培养和鉴定,对比两组患者病原菌以及多重耐药菌的检出率,同时比较两组患者性别、年龄、住院时间、糖尿病病史、有创机械通气治疗和留置尿管等因素对多重耐药菌感染的影响。结果 COPD患者革兰阴性菌的检出率(48.39%)显著低于坠积性肺炎患者(66.13%),COPD患者真菌的检出率(11.06%)显著高于坠积性肺炎患者(2.42%)。两组患者检出的多重耐药菌均以产超广谱β-内酰胺酶肠杆菌科细菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌和多重耐药/泛耐药铜绿假单胞菌为主。COPD患者中感染多重耐药菌患者的年龄和住院时间显著高于非感染患者;坠积性肺炎患者中感染多重耐药菌患者的住院时间、机械通气治疗率和留置尿管使用率显著高于非感染患者。结论影响老年COPD患者和坠积性肺炎患者多重耐药菌感染的因素有区别,应有针对性地应用抗生素以减少多重耐药菌的感染。     

DNA methylation and demethylation link the properties of mesenchymal stem cells: Regeneration and immunomodulation

Mesenchymal stem cells (MSCs) are a heterogeneous population that can be isolated from various tissues, including bone marrow, adipose tissue, umbilical cord blood, and craniofacial tissue. MSCs have attracted increasingly more attention over the years due to their regenerative capacity and function in immunomodulation. The foundation of tissue regeneration is the potential of cells to differentiate into multiple cell lineages and give rise to multiple tissue types. In addition,the immunoregulatory function of MSCs has provided insights into therapeutic treatments for immune-mediated diseases. DNA methylation and demethylation are important epigenetic mechanisms that have been shown to modulate embryonic stem cell maintenance, proliferation, differentiation and apoptosis by activating or suppressing a number of genes. In most studies, DNA hypermethylation is associated with gene suppression, while hypomethylation or demethylation is associated with gene activation. The dynamic balance of DNA methylation and demethylation is required for normal mammalian development and inhibits the onset of abnormal phenotypes. However, the exact role of DNA methylation and demethylation in MSC-based tissue regeneration and immunomodulation requires further investigation. In this review, we discuss how DNA methylation and demethylation function in multi-lineage cell differentiation and immunomodulation of MSCs based on previously published work. Furthermore, we discuss the implications of the role of DNA methylation and demethylation in MSCs for the treatment of metabolic or immune-related diseases.     

基于焦磷酸测序技术建立基因编辑水稻检测方法

基因编辑技术发展迅速,但对应的检测方法较少。为寻找创建基因编辑作物适用的检测方法,以 PL3 基因编辑水稻编辑位点为靶标,有效设计了焦磷酸测序的扩增引物及测序引物,并进行有效性检测,分别利用Sequence to Analyze等程序以及SNP和AQ两种模式完成了对PL3 基因的定性和定量检测试验,建立了 PL3 基因编辑水稻编辑位点焦磷酸测序检测方法。结果表明,基于焦磷酸测序技术可以通过检测编辑位点从而将基因编辑型水稻与野生型水稻进行区分。与常规的转基因检测方法相比,该检测方法具有较好的准确性、高效性及高灵敏度等优点,在基因编辑型水稻编辑位点定性和定量检测分析方面具有很好的应用前景。     

全球变化格局下重要传粉昆虫大蜜蜂的潜在适生区变化

【目的】当前全球气候变化、土地利用改变、人类活动加剧等正威胁着传粉昆虫的多样性及分布;蜜蜂是生态系统中重要的传粉昆虫类群,对气候、环境变化响应敏感。本研究以重要的传粉昆虫大蜜蜂Apis dorsata为对象,探讨全球变化格局下其潜在适生区变化以及影响其分布的关键因子。【方法】通过文献、馆藏和野外调查系统收集了全球范围内大蜜蜂的物种分布数据,使用13个环境变量通过MaxEnt模型模拟了大蜜蜂当前的潜在适生区;使用9个气候变量并结合公共地球系统模型(CCSM4)模拟了大蜜蜂过去、当前和未来的潜在适生区。【结果】AUC比率显示MaxEnt模型对大蜜蜂的潜在适生区模拟具有较高的准确性,模拟结果表明大蜜蜂的中高潜在适生区主要分布在南亚和东南亚湿润的热带雨林、热带季节性雨林和低地雨林。人类影响、温度季节性变化、等温性、最冷季均温和海拔是影响大蜜蜂潜在适生区的5个最主要因子;在人类影响下大蜜蜂的潜在适生区向山区和连片的湿润常绿森林区收缩,中高潜在适生区显著减少且呈破碎化趋势。基于9个气候变量和CCSM4气候模型对过去、当前和未来的模拟结果显示：在过去的末次冰盛期,东南亚地区可能是大蜜蜂的避难所;在未来,广布于热带地区的大蜜蜂适生区与当前的相近,且部分地区适生指数升高。【结论】基于气候的模拟结果显示大蜜蜂能积极应对未来气候变暖,但随人类活动的加剧及全球气候变化,大蜜蜂仍然面临较大的威胁,需要加强其在南亚和东南亚的中高潜在适生区的重视和保护。