蛋白质组学技术在布鲁氏菌病研究中的应用及发展

布鲁氏菌病是由布鲁氏菌引起的重大人畜共患病之一,给我国养殖业发展和公共安全带来严重危害。有效控制和逐步消灭布鲁氏菌病对于公共卫生安全和养殖业的发展具有重要意义。然而,由于布鲁氏菌为胞内寄生菌且结构复杂,其致病机制和相关毒力因子仍不十分清楚;加之我国现有的布鲁氏菌疫苗均为光滑型疫苗,其诱导产生的抗体与自然感染在临床诊断上存在着干扰,给种群净化带来严重困难。虽然已有许多研究通过多种技术尝试解决上述问题,但进展多较为缓慢。蛋白质组学作为研究蛋白质组成和变化规律的新兴学科,随着其研究手段的逐步发展和完善,通过蛋白质组学的手段揭示布鲁氏菌的致病机理、免疫机制等的研究逐渐增多,对于解决布鲁氏菌带来的上述问题提供了崭新的思路。本文结合实验室自身研究,主要从蛋白质组学对布鲁氏菌特异性蛋白的挖掘和对鉴别诊断的意义等方面做一简要阐述。     

黄河三角洲潮间带不同类型湿地景观格局变化与趋势预测

以1979—2013年7期卫星遥感影像(Landsat TM)为数据源,结合野外实地调查,通过建立黄河三角洲潮间带湿地数据库,探讨不同类型湿地的景观格局以及自然与人为因素对景观格局变化的影响,并基于Markov模型对未来20年三角洲潮间带不同类型湿地的景观格局进行了趋势预测。结果表明,三角洲的潮间带湿地面积在1979—2013年间整体呈先降低后增加变化。其中,1979—2010年的湿地面积持续减少,由1050.28 km~2减少为575.39 km~2,减少率为45.22%;2010—2013年的湿地面积略有增加,由575.39 km~2增加为596.17 km~2,增长率为0.36%。1979—2013年,潮间带主要湿地景观类型随距海远近均呈明显带状分布,但芦苇湿地面积呈明显降低趋势(减少273.53 km~2,减少率为79.68%),盐田养殖池面积呈显著增加趋势(增长12.04km~2,增长率为1584.21%),而光滩、碱蓬湿地、碱蓬-柽柳湿地和柽柳-芦苇湿地等其它类型湿地面积整体均呈波动减少趋势。未来20年,潮间带湿地面积整体将呈降低趋势,其值将由2010年的575.39 km~2减少为2030年的546.98 km~2,减少率为6.60%。芦苇湿地面积将继续减少(减少30.16 km~2,减少率为24.12%),盐田养殖池面积将持续增长(增加3.71 km~2,增长率为38.61%),而光滩、碱蓬湿地、碱蓬-柽柳湿地和柽柳-芦苇湿地等其它类型湿地面积均将呈小幅波动变化。研究发现,尽管自然与人为驱动力的双重作用决定了1979—2013年间潮间带的湿地景观格局及其动态变化,但黄河年输沙量(x_1)、区域GDP(x_2)和水产品产量(x_3)对潮间带湿地面积变化(y)的影响更为重要(y=733.192+35.317 x_1-0.005 x_2-4.085 x_3,P=0.00010.05),其对过去30多年间潮间带湿地面积变化的解释贡献高达76.7%。随着黄河三角洲高效生态经济区国家战略的实施,为实现潮间带区域的可持续发展,潮间带湿地的保护与生态保育应给予特别重视。     

生防放线菌Ahn75的荧光标记及其在水稻中的定殖

【背景】目前gfp标记基因已成为研究靶标微生物与宿主之间互作的一种重要工具。利用gfp基因标记生防菌株,可以对生防菌株的生存及定殖能力进行有效追踪。【目的】对生防放线菌Ahn75进行荧光标记,探讨其在水稻中的定殖规律,为研究Ahn75的稻瘟病防治机制奠定基础。【方法】首先通过电激转化将含绿色荧光标记基因(gfp)的质粒pIJ8655导入大肠杆菌ET12567中,然后采用接合转移的方法将gfp整合到Ahn75基因组上;通过平板对峙试验检验Ahn75-GFP在标记绿色荧光后对稻瘟病病原菌的抑菌活性;采用喷施孢子液的方式将带荧光标记的Ahn75-GFP定殖水稻,并利用荧光显微镜观察生防菌在水稻中的定殖情况;对定殖水稻中的内生菌进行重分离,探究菌株在水稻组织中的分布规律。【结果】PCR扩增和荧光观察表明,绿色荧光标记基因成功整合到生防放线菌Ahn75中。通过平板对峙试验,发现Ahn75-GFP对稻瘟病病原菌抑菌活性与原始菌株没有显著差别。在荧光显微镜下,可以观察到Ahn75-GFP能稳定定殖于水稻的根、茎、叶等组织中,而水稻内生菌重分离试验表明该菌株在茎中的定殖力最强。【结论】获得一株绿色荧光标记生防菌株Ahn75-GFP,结果显示该菌株定殖水稻效果良好,这对于研究Ahn75的稻瘟病防治具有重要意义。     

微生物亚硝酸盐还原酶的研究进展

亚硝酸盐还原酶(Nitrite reductase,简称NiR,EC1.7.2.1)是催化亚硝酸盐(Nitrite,简称NIT)还原的一类酶,可降解NIT为NO或NH3,是自然界氮循环过程的关键酶。本文详细阐述亚硝酸盐还原酶的分类、结构特点、催化机制以及现阶段的应用领域,为深入研究亚硝酸还原酶提供参考。     

1980-2010年北京市农用地碳储量对土地利用变化的响应

分析北京市农用地碳储量对土地利用变化的响应,对快速城市化和工业化区域及全国农用地低碳利用调控具有重要意义。利用1980年第二次土壤普查数据与2010年测土配方施肥项目成果土壤数据核算北京市农用地表层土壤碳储量,利用生物量遥感信息（NDVI）模型反演林地、草地植被碳储量,对北京市土地利用变化造成的农用地碳储量变化进行研究,结果表明：1）1980-2010年,北京市农用地碳储量由75.29 Tg-C增至81.13Tg-C,增加5.83 Tg-C,其中,土壤碳储量减少7.51 Tg-C,植被碳储量增加13.34 Tg-C;2）30年间,北京市农用地面积减少14.11×10⁴ hm²,其中,耕地流失最为显著,主要去向为建设用地和林地,林地面积略有增加;3）北京市用地类型保持不变的农用地土壤碳储量减少297.63×10⁴ t,植被碳储量增加1095.21×10⁴ t,共计增加797.58×10⁴ t,其中,用地类型保持不变的耕地、林地碳储量增加,草地碳储量减少;4）30年间,土地利用类型转化使北京市农用地土壤碳储量减少75.71×10⁴ t,植被碳储量增加212.49×10⁴ t,共计增加136.78×10⁴ t,其他用地类型转为林地使碳储量增加,有利于碳汇的形成,林地转出为其他用地类型均会造成一定碳排放;5）平原造林、退耕还林等工程有利于增加北京市农用地固碳量。未来北京市可通过控制农用地面积减少量,优化农用地内部结构,降低用地类型间的转换频率以提高农用地碳储量。研究可为其他区域及全国在快速城市化工业化过程中提升农用地碳储量提供一定参考。     

基于绿色GDP和生态足迹的江西省生态效率动态变化研究

生态效率是循环经济与可持续发展的有效测度,其测度方法一直是相关研究领域的热点和难点。鉴于绿色GDP能反映出剔除资源损耗和生态环境影响的国民经济净收益,生态足迹则更能全面地衡量经济发展中消耗的各种物质、能源以及带来的环境影响,基于WBCSD提出的生态效率定义及核算方法,创新性地从绿色GDP和生态足迹的视角改进生态效率度量模型,并以江西省为研究对象,对其2000—2015年间的生态效率变化轨迹及成因进行衡量与分析。结果表明:(1)2000—2015年江西省单位面积生态足迹的绿色GDP即生态效率总体呈上升趋势,15年来提升了4.57倍,与此同时,绿色GDP、生态足迹也呈上升趋势,但绿色GDP的增速明显高于生态足迹的增速;(2)江西省绿色GDP占总的GDP的比例处于不规则波动状态,平均为84.61%,其中自然资源损耗价值、环境退化损失价值和资源环境改善效益也呈不规则波动,三者皆呈现出先上升后下降的趋势,其中自然资源损耗对绿色GDP的影响较为显著;(3)江西省生态足迹不断增加,总生态足迹15年来增加了83.6%,年平均增长率为4.26%,从生态足迹构成来看,各土地利用类型生态足迹均呈波动上升趋势,其中牧草地足迹增长最为显著;(4)江西省生态足迹的主要类型是牧草地足迹、耕地足迹和化石能源用地足迹,其中牧草地足迹比重最大,并且保持波动上升趋势,其次是耕地和化石能源用地足迹,但两者比重均呈小幅下降趋势。从生态效率度量模型的创新性、适应性和生态效率的提高途径等方面进行了详细的探讨。     

东部草原露天矿区粘土改良模拟研究

以我国东部草原露天矿区粘土为研究对象,采用盆栽试验方法,以粘土与表土和沙土混合物为培养基质,三叶草(Trifolium repens Linn)为供试植物,研究不同比例下三叶草生物量、养分吸收量、土壤理化和生物学性状的差异,为寻找最佳配比提供依据。结果表明:不同混合比例显著影响三叶草生物量,粘土+表土(1∶1、1∶2和1∶3)生物量最高(26.5—40.0 g/盆),平均为31.2 g/盆,粘土+沙土(1∶1、1∶2和1∶3)次之(14.9—20.3 g/盆),平均为18.9 g/盆,粘土、沙土和表土平均分别是9.0、5.4 g/盆和41.7 g/盆,同样地,粘土+表土混合基质上三叶草氮吸收量平均为1071 mg/盆,分别是粘土+沙土、粘土和沙土氮吸收量660、321 mg/盆和190 mg/盆的1.62、3.34倍和5.64倍,磷和钾吸收量具有相似变化规律,这与三叶草根直径、根长、根表面积和根尖数有显著关联性;粘土和表土与粘土和沙土混合基质的容重和最大持水量分别显著下降7.4%—21.5%和24.5%—71.8%,饱和入渗率、孔隙度和标准化平均重量直径分别显著增加26.9%—96.3%、45%—218%和34%—72%;全氮、有机质、速效磷、速效钾、饱和电导率显著增加23.0%—88.3%、25.1%—146%、44.0%—91.5%、70.3%—114.8%和3.5%—59.3%;磷酸酶、脲酶、蔗糖酶、硝酸还原酶和固氮酶活性显著提高45.5%—105%、65.2%—172.3%、160%—252%、53.4%—62.7%和197%—374%;真菌、细菌和放线菌数量增幅为119%—142%、93.5%—107%和83%—147%。相关性分析表明,生物量与土壤理化性状、酶活性和微生物数量呈显著或极显著正相关,表现为粘土+表土=表土粘土+沙土粘土沙土。因此,表土或沙土均能改良粘土性状,其中粘土和表土1∶2配比效果最优。     

凝集素在食源致病菌快速检测中应用的研究进展

凝集素是一类具有独特糖专一性、能够与糖非共价可逆结合的蛋白质。食源致病菌表面存在大量糖蛋白分子,凝集素因能够与其发生高亲和力的结合,被广泛应用于食源致病菌的快速检测中。凝集素作为识别分子用于食源致病菌的分离与检测,能够改善检测新方法的实用性、消除食品基质的干扰、缩短样品的处理时间、提高检测的灵敏度。本文介绍了凝集素的基本信息及其糖特异性识别机制,并对凝集素在食源致病菌快速检测领域的应用进展进行了综述。     

遗传绝对距离差异显著性检验方法

G regorius提出的用于比较等位基因差异的遗传绝对距离方法可用来比较两个种群或群落的差异,也可比较两个样地是否来自相同的总体。该方法由于能够给出两个分布的具体差异量而在林分直径分布比较中得到广泛应用。在分析G regorius遗传绝对距离应用于群落结构比较的可能性的基础上,提出了该遗传绝对距离的差异显著判别标准,当两个分布的差异dxy≥dα=dm ax.(1-1/k).-0.2 ln(α/2)时,差异显著。为检验所提出的判别差异显著性方法的有效性,特给出了40个模拟林分的直径分布并用K-S检验进行了验证,结果表明所提出的方法与K-S检验的符合率达100%。研究还指出,遗传绝对距离方法可有效进行群落结构比较,它既可进行直径分布检验也可对物种的相似性做出判定,自然也可以用于等位基因的分析。结合研究提出的差异显著性检验方法,从而使度量结构差异量和判断此差异量显著与否的林分结构分析与比较一体化。     

北京市三个功能区空气微生物中值直径及粒径分布特征

空气中微生物对人类健康的危害除了与微生物的种类和浓度有关外,还与微生物粒子的大小密切相关,并且不同粒径的空气微生物对人们健康影响的作用机理不同。通过定点试验调查,运用国产安德森生物粒子取样器着重研究北京市3个功能区(文教区-中国科学院生态环境研究中心所在区域、交通干线-西直门和公园绿地-北京植物园)空气微生物的中值直径和粒径分布。结果表明,不同功能区空气微生物的粒径分布相同,空气细菌,真菌与放线菌的粒径分布各不相同。空气细菌粒径呈偏态分布,空气真菌呈对数正态分布,空气放线菌的分布特征与空气真菌相反,主要分布在>8.2μm和<2.0μm级中。不同属真菌的粒径分布也不相同,枝孢属、青霉属和曲霉属呈对数正态分布,链格孢属和无孢菌为偏态分布。空气细菌的中值直径明显大于空气真菌和放线菌。交通干线和公园绿地空气细菌和真菌粒子中值直径明显大于文教区,放线菌粒子中值直径交通干线明显高于文教区和公园绿地。空气微生物中值直径在一年各月中没有明显的变化规律。