High-resolution nonlinear optical imaging of live cells by second harmonic generation

By adapting a laser scanning microscope with a titanium sapphire femtosecond pulsed laser and transmission optics, we are able to produce live cell images based on the nonlinear optical phenomenon of second harmonic generation (SHG). Second harmonic imaging (SHIM) is an ideal method for probing membranes of living cells because it offers the high resolution of nonlinear optical microscopy with the potential for near-total avoidance of photobleaching and phototoxicity. The technique has been implemented on three cell lines labeled with membrane-staining dyes that have large nonlinear optical coefficients. The images can be obtained within physiologically relevant time scales. Both achiral and chiral dyes were used to compare image formation for the case of single- and double-leaflet staining, and it was found that chirality plays a significant role in the mechanism of contrast generation. It is also shown that SHIM is highly sensitive to membrane potential, with a depolarization of 25 mV resulting in an approximately twofold loss of signal intensity.     

外源基因表达造成的群体感应细菌生存压力的建模分析

外源基因的表达及其对细菌种群的影响对于群体感应系统和合成生物学产业的研究具有重要意义。然而,人们对于表达外源蛋白的细菌本身的行为模式仍然知之甚少。为了研究菌落生长和外源基因表达的过程究竟受到哪些因素的影响,文中测量了受Lux类受体调控的外源基因在N-酰基高丝氨酸内酯 (N-acyl homoserine lactone,N-AHL) 信号分子诱导下的表达,并模拟了其对细菌种群动态的影响。文中建立了一个假设性的数学模型,对信号分子诱导表达下细菌种群生长受影响的现象进行了分析。先前的研究通常将细菌种群生长受群体感应系统影响的现象归咎于合成群体感应信号分子的消耗与N-AHL信号分子的毒性,文中提供了对于这种生存压力的另一种可能的解释。     

3D-QSAR studies of checkpoint kinase 1 inhibitors based on molecular docking and CoMFA

Three-dimensional quantitative structure–activity relationship (3D-QSAR) studies were performed on a series of substituted 1,4-dihydroindeno[1,2-c]pyrazoles inhibitors, using molecular docking and comparative molecular field analysis (CoMFA). The docking results from GOLD 3.0.1 provide a reliable conformational alignment scheme for the 3D-QSAR model. Based on the docking conformations and alignments, highly predictive CoMFA model was built with cross-validated q ² value of 0.534 and non-cross-validated partial least-squares analysis with the optimum components of six showed a conventional r ² value of 0.911. The predictive ability of this model was validated by the testing set with a conventional r ² value of 0.812. Based on the docking and CoMFA, we have identified some key features of the 1,4-dihydroindeno[1,2-c]pyrazoles derivatives that are responsible for checkpoint kinase 1 inhibitory activity. The analyses may be used to design more potent 1,4-dihydroindeno[1,2-c]pyrazoles derivatives and predict their activity prior to synthesis.     

与链霉菌发育分化有关的启动子——PTH4的调控研究

依赖于天蓝色链霉菌分化关键基因——whiG的发育调控启动子(P_TH4)所控制的下游基因被克隆了,用双脱氧链终止法进行了双链测序.结果表明在1597bp的DNA片段中含有一个完整的开读框架(ORF).在计算机的蛋白文库比较中未找到与该基因产物同源的已知蛋白,可能是一个新的蛋白产物.用基因破坏的策略初步研究了该基因的生物学功能,发现该基因的破坏影响了放线紫红素的产生,即与天蓝色链霉菌放线紫红素的生物合成有关.这进一步证明启动子——P_TH4在链霉菌分化中的多级调控作用.     

链霉菌分化调控启动子——PTH4和PTH270的体内转录研究

天蓝色链霉菌分化调控启动子P_TH4和P_TH270被分别亚克隆到链霉菌启动子探针载体pIJ4083后,构建的重组质粒被命名为pIJ4470和pIJ4471.当pIJ4470和pIJ4471转化天蓝色链霉菌的白色分化阻断突变株(C85,C70,C71,C17和C119)后,通过pIJ4083上儿茶酚加氧酶报告基因的表达可知启动子的活性.从构建的重组菌株中进行了总RNA的提取.用同位素标记P_TH4和P_TH270的5’-端制备成了探针,以不同来源的RNA为模板与制备的探针分别进行了DNA-RNA杂交.S1 mapping的结果表明,来自C85/pIJ4470,C85/pIJ4471,C70/pIJ4470,C70/pIJ4471及C17/pIJ4470,C17/pIJ4471菌株的RNA杂交后都给出了较强的阳性杂交信号,而来自C71/pIJ4470,C71/pIJ4471菌株的RNA杂交未出现阳性信号,来自C119/pIJ4470与C119/pIJ4471菌株的RNA杂交后有弱的信号.上述结果表明启动子P_TH4和P_TH270的转录依赖于链霉菌分化关键基因whiG,部分依赖于分化基因whiH,而不依赖于分化基因whiA,whiB及whiI.     

Identification of the cardiac and circulating form of atriopeptin in rabbit

Analysis of peptides purified from high and low molecular weight fractions of rabbit atrial extracts indicates that the sequence of the first 30 residues of rabbit atriopeptigen exhibits 80% homology with the rat peptide, and that the low molecular weight rabbit peptide (28 residues) is identical to rat atriopeptin 28 (AP 28). The effects of infused 1-deaminoarginine8-vasopressin (dAVP) and phenylephrine, volume expansion, and water immersion on AP release into the circulation of the rabbit was studied. Neither dAVP, nor water immersion elevated right atrial pressure (RAP) or plasma AP levels in the anesthetized rabbits. Phenylephrine induced a sustained increase in systemic blood pressure and right atrial pressure which was accompanied by elevated plasma AP immunoreactivity which appeared to be identical to rat AP-28 on HPLC. There is obviously a preferential conservation of the AP sequence, since the C-terminal peptide is exactly the same in rabbit, rat and mouse and differs from human, dog, cow and pig only by the single substitution of an isoleucine for a methionine residue.     

北京地区红隼的迁徙路线和活动区域

红隼(Falco tinnunculus)被列为国家二级重点保护野生动物,是能同时适应农村和城市环境的小型猛禽,对维持城市生态系统稳定具有重要意义。2022年4月至7月,为在北京救助的7只红隼佩戴了卫星追踪器,追踪其活动轨迹,依据追踪的动物活动位点数据,采用净平方位移-时间曲线依次对各红隼的迁徙模式进行了判别,深入分析了迁徙红隼的迁徙时间、距离和路线等,并采用核心密度法分别计算了迁徙及留居型红隼95%及50%活动区面积。研究结果表明,在北京地区红隼的迁徙模式为部分迁徙,追踪的7只红隼个体(N01 ~ N07)中,4只为留鸟,1只为迁徙鸟,2只居留类型无法准确判断。N01为迁徙红隼,其度夏地和越冬地分别在内蒙古锡林郭勒盟和河北廊坊,此红隼秋季迁徙速度明显高于春季,其春季迁徙距离551 km,历时25 d,平均迁徙速度为22 km/d,而秋季迁徙距离412 km,历时2 d,平均迁徙速度为203 km/d,河北承德滦平县是其春季迁徙的重要中途停歇地。不同红隼个体间95%及50%活动区面积均存在较大差异,迁徙红隼N01 95%、50%活动区面积在度夏区分别为93.10 km²、17.50 km²,在越冬区分别为7.03 km²、0.99 km²;留居型红隼95%、50%活动区面积均值分别为1 165.34 km²、178.71 km²(n = 4),其中最大95%、50%活动区面积分别为4 320.26 km²(N02)、648.22 km²(N02),最小95%、50%活动区面积分别为2.80 km²(N03)、0.29 km²(N03)。本研究揭示了北京地区红隼的迁徙模式、迁徙路线、重要停歇地及活动区状况,为红隼的针对性保护和管理提供了科学依据。     

湖南沅江鼎城段河蚬的性别组成与精子形态特征

本研究以湖南沅江鼎城段河蚬(Corbicula fluminea)为研究对象,在进一步验证该群体性别组成的基础上,分析壳长组成与性别比例之间关系,探讨该群体雄性、雌性和雌雄同体之间关系;同时以单鞭毛精子为参照,分析比较双鞭毛精子的形态特征,以期为我国河蚬的性别发生及生殖适应策略研究提供基础资料。结果显示：沅江鼎城段河蚬(n = 770)雄性、雌性和雌雄同体最小性成熟壳长分别为2.92 mm、5.66 mm和5.30 mm。697只性成熟河蚬中雄性、雌性和雌雄同体的比例近似1︰1︰6。雌雄同体的平均壳长[(22.55 ± 0.33)mm,n = 517]显著大于雄性[(20.44 ± 1.03)mm,n = 95]和雌性[(19.79 ± 0.99)mm,n = 85](P < 0.05),但雄性与雌性的平均壳长之间差异不显著(P > 0.05)。河蚬可以产生单鞭毛和双鞭毛两种类型的精子,单鞭毛精子头长范围4.93 ~ 21.79 μm,平均值(14.27 ± 0.82)μm(n = 30),双鞭毛精子头长范围10.29 ~ 22.04 μm,平均值(15.62 ± 0.62)μm(n = 26)。单、双鞭毛精子头长差异不显著(P > 0.05)。双鞭毛精子(n = 26)长尾的平均长度[(38.07 ± 1.44)μm]显著大于其短尾[(31.08 ± 1.60)μm]和单鞭毛精子(n = 30)尾部长度[(30.15 ± 1.75)μm](P < 0.01),但其短尾与单鞭毛精子的尾部平均长度之间无显著性差异(P > 0.05)。结果表明：湖南沅江鼎城段河蚬为雄性先熟,且可能存在雄性和(或)雌性向雌雄同体转换现象。河蚬具有单鞭毛型和双鞭毛型2种类型的精子,且双鞭毛精子的2个尾部不等长。同域共存河蚬的单鞭毛与双鞭毛精子在运动及受精能力方面的差异值得深入研究。     

全球啄木鸟濒危格局及研究现状

啄木鸟科物种作为初级洞巢者与蛀干害虫控制者,对森林高度依赖,是森林生态系统重要的伞护种和环境指示物种。自20世纪以来,由于全球范围的栖息地丧失和片段化,啄木鸟科物种的森林生境急剧萎缩,威胁着该类群物种的生存和繁衍。为探究啄木鸟科动物濒危情况和研究现状,本研究利用世界自然保护联盟濒危物种红色名录(IUCN Red List)和国际鸟盟(BirdLife International)在线数据库,检索并整理出1988年到2023年以下内容：(1)全球啄木鸟的物种数、濒危等级及其变化情况;(2)各大洲的啄木鸟物种数及其受威胁物种的比例;(3)啄木鸟的主要威胁因素;(4)通过Google学术搜索等方式检索并统计啄木鸟相关文章的研究内容。结果显示：(1)目前现存254种啄木鸟,33年间全球受威胁啄木鸟由7种增加至18种,受威胁物种数占当年已命名啄木鸟物种数的比例由3.4%上升至7.0%。(2)亚洲、南美洲和北美洲各分布了83种、93种和56种啄木鸟,受威胁物种占比分别为12.0%、6.4%、5.3%。非洲和欧洲分别分布了36种和11种啄木鸟,当前没有受威胁物种。(3)农业和生物资源利用以及放牧是啄木鸟的主要威胁因素。(4)共检索到研究啄木鸟的有关文章1 024篇,研究覆盖了140种啄木鸟,其中,文章数最多的物种是红顶啄木鸟(Leuconotopicus borealis)(162篇)。研究主要集中在巢相关特征(129篇)、生境选择特征(122篇)、取食行为(112篇)、繁殖行为(99篇)和种群状况(66篇)等基础生态学内容。这些研究为啄木鸟生物学、生态学积累了一定的基础,但物种覆盖程度还远远不够。在生物多样性急剧丧失的大背景下,亟需开展更为广泛和深入的研究。本研究对全球啄木鸟的濒危格局与研究现状进行了全面的分析,以期为后续啄木鸟的研究与保护工作提供参考。     

栗背短脚鹎的种群分化与遗传多样性

栗背短脚鹎(Hemixos castanonotus)是我国南方山区常见的杂食性鸟类。为探明其遗传多样性及分化现状,采用线粒体Cyt b基因和7个核基因非编码区片段作为分子标记,对分布于广东、广西、海南、贵州和江西五省(自治区)的栗背短脚鹎11个地理种群进行了遗传分化及遗传多样性研究。基于所获得的Cyt b基因866 bp和7个核基因内含子序列6 808 bp进行分析。结果显示,在Cyt b基因中,共检测到37个单倍型,共享单倍型占单倍型总数的35.6%,推测这些共享单倍型可能属于祖先单倍型。分子方差分析结果显示,遗传变异主要来源于种群内部(79.77%)。Tajima’s D和Fu’s Fs中性检验分析结果均支持栗背短脚鹎种群可能曾经历过种群扩张现象。基于7个核基因内含子联合序列的贝叶斯天际线(BSP)分析,推断其种群在大约5.3 ~ 3.7百万年前(Mya)和约0.7 ~ 0.3百万年前(Mya)发生过扩张。基于Cyt b基因的贝叶斯系统发育分析,11个地理种群共分为两支,一支为海南猴猕岭地理种群,属指名亚种(H. c. castanonotus),其他10个地理种群聚为另一支,属H. c. canipennis亚种,并且后者尚未形成显著的地理结构,单倍型网络图分析也获得相似的结果。本研究所用分子数据基本支持两个亚种的分化,对于存在争议的广西南部分布的指名亚种,其分子数据与形态学亚种归属不一致,有待更深入研究。