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。     

中国植被分类系统修订方案

为了推动《中国植被志》研编工作, 该文回顾了中国植被分类系统的发展过程和主要阶段性成果, 提出了作为《中国植被志》研编技术框架组成部分的中国植被分类系统修订方案, 对各植被型组及各植被型进行了简单定义和描述, 并针对中国植被分类系统若干问题, 特别就中国植被分类系统总体框架、混交林的界定以及土壤在植被分类中的重要性等问题进行了讨论。1960年侯学煜在《中国的植被》中首次提出了中国植被分类的原则和系统, 1980年出版的《中国植被》制定了分类等级和划分依据等更加完善的系统, 之后《中国植被及其地理格局——中华人民共和国1:1 000 000植被图说明书》和《中国植物区系与植被地理》以及很多省区的植被专著对该系统进行过修订。2017年宋永昌在《植被生态学》中提出了一个分类等级单位调整的方案。本次提出的中国植被分类系统修订方案基本沿用《中国植被》的植被分类原则、分类单位及系统, 采用“植物群落学-生态学”分类原则, 主要以植物群落特征及其与环境的关系作为分类依据, 包含三级主要分类单位, 即植被型(高级单位)、群系(中级单位)和群丛(低级单位); 在三个主要分类单位之上分别增加辅助单位植被型组、群系组和群丛组, 在植被型和群系之下主要根据群落的生态差异和实际需要可再增加植被亚型或亚群系。修订方案包含了森林、灌丛、草本植被(草地)、荒漠、高山冻原与稀疏植被、沼泽与水生植被(湿地)、农业植被、城市植被和无植被地段9个植被型组, 划分为48个植被型(含30个自然植被型、12个农业植被型、5个城市植被型和无植被地段)。自然植被中有23个植被型进一步划分出了81个植被亚型。     

铁皮石斛花总RNA提取方法的比较研究

为筛选铁皮石斛(Dendrobiumofficinale)花总RNA提取方法,对8种提取方法进行了比较研究,包括改良CTAB-LiCl法(M1)、改良CTAB-异丙醇法(M2)、改良SDS-LiCl法(M3)、改良SDS-异丙醇法(M4)、多糖多酚植物RNA提取试剂盒法(M5)、柱式植物RNAout 2.0试剂盒法(M6)、RNAprep Pure多糖多酚植物总RNA提取试剂盒法(M7)和Biospin多糖多酚植物总RNA提取试剂盒法(M8)。结果表明,以M4和M5提取的总RNA带型清晰,完整性好,A260 nm/A280 nm为1.8～2.0,A260 nm/A230 nm大于2.0,RNA产率分别为(159.45±1.45)和(170.84±3.53)μg/g。利用M4、M5提取霍山石斛、金钗石斛、鼓槌石斛和美花石斛花的总RNA,样品的完整性、浓度和纯度均符合质量要求。以M4、M5提取的铁皮石斛总RNA为模板,扩增Actin基因片段,扩增产物大小与预期一致且条带单一。这说明M4、M5方法操作简便,结果重复性好,能够较好地提取石斛属植物花的总RNA。     

番茄转录因子基因SlWRKY6的克隆与原核表达分析

该研究基于番茄基因组数据库SGN(Sol Genomic Network)信息,利用RT PCR从栽培番茄‘M82’(Solanum lycopersicum)中成功克隆到番茄SlWRKY6基因(登录号：Solyc02g080890),通过qRT PCR方法和原核表达初步验证其生物学功能。结果表明：(1)生物信息学分析显示,番茄SlWRKY6基因ORF全长1 653 bp,编码550个氨基酸,其蛋白结构含有1个WRKYGQK保守结构域和C₂H₂锌指结构域,属于IIb类;其基因启动子上游1 500 bp含有多个激素响应元件和非生物胁迫响应元件。(2)进化树分析显示,SlWRKY6与潘那利番茄SpWRKY31 X1(NP_001352691.1)的相似性最高,且定位于细胞核内。(3)qRT PCR结果显示,SlWRKY6基因在番茄根、茎、叶中均有表达,在叶中的表达量最高,且受盐和干旱诱导表达。(4)SDS PAGE及Western blot结果显示,pET 30a SlWRKY6重组蛋白的大小约66 kDa,与预期大小一致。(5)原核表达分析显示,重组菌E. coli BL21∷pET 30a SlWRKY6在不同浓度盐(NaCl)和干旱(Mannitol)胁迫下生长速度显著低于对照菌E. coli BL21∷pET 30a,且在400 mmol/L NaCl、800 mmol/L甘露醇胁迫条件下最为显著;滴板实验初步验证SlWRKY6转录因子能提高重组菌E. coli BL21∷pET 30a SlWRKY6在ABA和pH 9(NaOH)胁迫的耐受性;在400 mmol/L NaCl、pH 5(HCl)、800 mmol/L甘露醇胁迫条件下耐受能力降低。研究表明,SlWRKY6转录因子可能通过参与ABA途径来响应非生物胁迫。     

冠层结构对梨叶片光合特性及果实品质的影响

冠层结构是影响果树生长发育及丰产优质的重要因素。该研究以20年生‘玉露香’梨大冠分层树形为对照(CK),以冠层整形修剪后的3、4和5个主枝的开心树形为处理(分别记为OCC_(3b)、OCC_(4b)和OCC_(5b)),测定了冠层截获的光合有效辐射、叶片的气体交换、叶绿素荧光和果实品质特性,探讨不同冠层结构内光环境的变化对梨树叶片光合特性及果实品质的影响,探讨果树的光合调控和结实规律,为西北黄土高原产区果树的标准化整形修剪提供理论依据。结果表明:(1)OCC_(3b)、OCC_(4b)和OCC_(5b)的冠层不同方位和不同时刻截获的光合有效辐射(PAR)均高于CK。与CK和OCC_(5b)相比,OCC_(3b)和OCC_(4b)叶片光响应的最大净光合速率(P_(nmax))和羧化效率(CE)显著提高。(2)在强光胁迫下,开心树形叶片光呼吸速率(P_r)占总光合速率(P_g)的比例(P_r/P_g)和非光化学淬灭(NPQ)中可恢复组分r(qE)提高,同时不可恢复组分r(qI)降低。(3)OCC_(3b)和OCC_(4b)比OCC_(5b)和CK的单果重、果面红晕面积、果皮花青苷含量、可溶性固形物含量和可溶性总糖含量均显著提高,而可滴定酸含量显著降低。(4)PAR与果面着色面积和果皮花青苷含量呈极显著正相关关系,P_(nmax)与单果重呈极显著正相关关系,而PAR和P_(nmax)均与可滴定酸呈极显著负相关关系。研究发现,OCC_(3b)和OCC_(4b)的梨树冠层内可截获更多的光能,叶片光合能力更强,遭遇强光胁迫时能够通过更高效的热耗散和光呼吸进行自我保护,而且开心形树冠结构还能显著提升果实品质。     

豚鹿MHC-DOA基因克隆及其外显子2遗传多样性研究

主要组织相容性复合物(MHC)在脊椎动物的免疫系统中起着重要的作用,MHC-DOA基因是MHCⅡ类的非经典基因,其外显子2多态性丰富。豚鹿Axis porcinus是我国极度濒危的动物。本研究以成都动物园圈养的38头豚鹿为研究对象,提取豚鹿血液总RNA,反转录合成cDNA为模板,利用PCR方法克隆到豚鹿MHC-DOA序列;同时利用PCR方法扩增38头豚鹿的MHC-DOA基因外显子2基因并测序,再进行多态性分析。结果显示:豚鹿MHC-DOA基因开放阅读框长753 bp,编码250个氨基酸残基;蛋白质同源性分析表明,豚鹿MHC-DOA基因与东欧马鹿Cervus elaphus hippelaphus的同源性最高(98.4%);38头豚鹿的MHC-DOA外显子2共有10种单倍型,整体遗传多样性水平中等;MHC-DOA外显子2部分序列中发生了核苷酸的缺失和插入,进而引起DOA蛋白序列发生改变。豚鹿MHC-DOA多态性的研究对豚鹿种群遗传结构调查、遗传资源的保护具有重要意义。     

有机物料还田对双季稻田土壤有机碳及其活性组分的影响

有机物料还田是提升农田土壤有机碳、培肥土壤的重要措施。为探讨不同有机物料的还田效果,采用室外培养方法,研究了在等碳输入条件下,施用水稻秸秆、紫云英、生物有机肥、猪粪和水稻秸秆生物炭对洞庭湖双季稻区潮土有机碳和活性有机碳组分含量的影响。结果表明: 经过180 d的培养试验,与不施用有机物料相比,施用有机物料提高了土壤活性有机碳含量。生物有机肥、猪粪和水稻秸秆生物炭处理分别使土壤有机碳含量显著提升了26.1%、9.7%和30.7%,水稻秸秆和紫云英对土壤有机碳含量的提升效应在试验期间并不显著。水稻秸秆和紫云英还田更有利于土壤可溶性有机碳和微生物生物量碳的积累,猪粪更有利于土壤可溶性有机碳的积累,生物有机肥更有利于土壤微生物生物量碳和易氧化有机碳的积累,水稻秸秆生物炭则更有利于土壤微生物生物量碳和轻组有机碳的积累。与水稻秸秆还田相比,紫云英、生物有机肥、猪粪和水稻秸秆生物炭还田使土壤碳库管理指数分别提高了31.8%、111.6%、62.2%和50.7%。从土壤固碳和土壤碳库管理指数来看,生物有机肥、猪粪和水稻秸秆生物炭的还田效果优于水稻秸秆和紫云英还田。     

高危型人乳头瘤病毒感染与宫颈癌中miR-218表达的关系

目的观察高危型人乳头瘤病毒(HPV)感染与宫颈癌中miR-218表达的关系。方法收集2015年6月至2018年12月我院手术切除的宫颈癌组织并检测高危型HPV感染情况和miR-218表达量。培养HPV16阳性的SiHa细胞株并进行分组,阴性对照(NC)组转染NC模拟物、miR-218组转染miR-218模拟物,检测两组细胞凋亡率、B淋巴细胞瘤-2基因(Bcl-2)、Bcl-2相关x蛋白(Bax)、Bcl-2相互作用细胞死亡介导因子(Bim)、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(Caspase)-9、Caspase-3的mRNA表达量及凋亡通路分子c-Jun氨基末端激酶(JNK)、c-Jun基因(c-Jun)、磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)、蛋白激酶B(AKT)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的蛋白表达量。结果高危型HPV阳性的宫颈癌组织中miR-218表达量减少。转染24 h后,miR-218组细胞凋亡率、细胞中Bax、Bim、Caspase-9、Caspase-3的mRNA表达量及JNK、c-Jun的蛋白表达量均明显高于NC组,而细胞中Bcl-2的mRNA表达量及PI3K、AKT、mTOR的蛋白表达量均低于NC组,差异均有统计学意义(均P<0.05)。结论miR-218在高危型HPV感染的宫颈癌组织中表达减少。增加miR-218的表达能够促进HPV感染宫颈癌细胞的凋亡。该调控作用与JNK/c-Jun通路的激活及PI3K/AKT/mTOR通路的抑制有关。     

乳果糖联合双歧杆菌三联活菌胶囊在轻微性肝性脑病患者中的应用效果

目的探讨乳果糖联合双歧杆菌三联活菌胶囊在轻微性肝性脑病(MHE)患者中的应用效果。方法选择2015年1月至2019年4月在我院消化科住院就诊的94例MHE患者为研究对象,随机分为观察组和对照组各47例。两组患者均予基础治疗。观察组患者在基础治疗上加用双歧杆菌三联活菌胶囊(630 mg/次,2次/d,温开水送服)联合乳果糖口服液(20 mL/次,3次/d,口服)治疗,连用8周。对照组患者单用乳果糖口服液治疗,剂量、用法及疗程同观察组。观察两组患者治疗前后血氨、血清内毒素(ET)、数字连接试验(NCT)时间和数字符号实验(DST)评分及肠道菌群数量的变化,并比较肝性脑病(HE)的转变率。结果治疗8周后,两组患者血氨、ET和NCT时间均较治疗前明显下降,DST评分较治疗前明显上升,且观察组变化幅度大于对照组(均P0.05)。治疗8周后,两组患者肠道双歧杆菌和乳杆菌数量较治疗前显著增加,大肠埃希菌数量较治疗前显著减少,且观察组变化幅度大于对照组(均P0.05)。治疗后观察组患者HE的转变率为8.51%(4/47),明显低于对照组的23.40%(11/47),差异有统计学意义(χ~2=3.89,P=0.049)。结论乳果糖联合双歧杆菌三联活菌胶囊能显著改善MHE患者智力测验结果,降低HE转化率,其作用机制可能与其能纠正患者肠道菌群紊乱,降低血氨水平,控制内毒素血症相关。     

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。