Long-term blue light exposure induces RGC-5 cell death in vitro: involvement of mitochondria-dependent apoptosis,oxidative stress,and MAPK signaling pathways

The mechanism of blue light-induced retinal ganglion cell (RGC) injury is poorly understood. In this study, we established a patented light-emitting diode-based system to study the effects of long-term blue light exposure under culture conditions on RGC-5 cells. Long-term blue light exposure significantly reduced cell viability in a time-dependent manner and induced apoptosis and necrosis in RGC-5 cells. Long-term blue light exposure marked an increase in the expression of Bax and active Caspase-3 (p17), which was accompanied by Bcl-2 down-regulation, and displayed features of the mitochondria-dependent apoptosis pathway. Blue light exposure also increased the generation of reactive oxygen species (ROS), and was a strong inducer of ROS-sensitive protein nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) and heme oxygenase-1 (HO-1) expression. Moreover, blue light exposure constitutively activated p38 mitogen-activated protein kinases and c-Jun NH2-terminal kinase (JNK), as well as induced the phosphorylation of extracellular signal-regulated kinase in the early phase, in blue light-exposed RGC-5 cells. The protein expression of c-jun and c-fos was further enhanced after RGC-5 cells were exposed to blue light. Taken together, these findings indicated that blue light induced RGC-5 cell line death in dependence upon exposure duration. The potential mechanisms for this phenomenon might be via activated mitochondria-dependent apoptosis, increased ROS production and protein expressions of Nrf2 and HO-1, and activated JNK/p38 MAPK signaling pathways.     

蓝藻伪空胞的特性及浮力调节机制

伪空胞为蓝藻在水体中提供浮力,使其获得适宜的生长条件,最终导致蓝藻水华暴发,了解伪空胞的特征对控制蓝藻水华暴发有重要意义。文章简要回顾了蓝藻伪空胞自1865年被Klebahn发现到1965年被正式命名的研究历程,目前已发现150多种原核生物中含有伪空胞;伪空胞是两末端呈圆锥状的中空圆柱体,伪空胞半径与临界压强遵循方程:Pc=275(r/nm)-1.67MPa;伪空胞气体含量可根据不同原理,利用Walsby伪空胞测定装置、压力浊度计和细胞流式仪测得。总结了伪空胞组成的化学特性,评述了伪空胞gvp基因丛结构功能和GvpA、GvpC的蛋白空间结构。GvpA是伪空胞合成的主要成分,gvpA在伪空胞内存在多个拷贝,其功能仍不清楚;GvpC由33个氨基酸重复单位组成,重复单位越多,伪空胞越不易破裂;概述了伪空胞3种浮力调节机制:镇重物的改变、伪空胞的合成、伪空胞的破裂;归纳了环境因子(光照、温度、氮、磷、钾)参与伪空胞浮力网络调控的途径。提出了目前伪空胞研究面临的困难和问题,对伪空胞的未来研究方向提出探索性的建议。     

云雾山铁杆蒿茎叶浸提液对封育草地四种优势植物的化感效应

为了揭示铁杆蒿群落在植被演替中的作用,通过研究铁杆蒿茎叶浸提液对铁杆蒿草地4种优势植物(百里香、大针茅、本氏针茅和赖草)的种子萌发及幼苗生长的干扰,结果表明:高浓度的铁杆蒿浸提液(甲醇浸提液和水浸提液)使得百里香、大针茅、本氏针茅和赖草的种子发芽指数降低,发芽率、芽长和根长低于对照,种子平均发芽时间延长达1.13-2.16 d。而低浓度浸提液(0.005 g/mL)使得百里香的发芽要高于对照11.63%(水浸提液)、15.12%(甲醇浸提液)。在幼苗生长期,铁杆蒿浸提液对4种受试植物幼苗芽和根的生长受到不同程度的抑制,不同浓度的浸提液对植物的化感作用强度不同,随浓度的增加,抑制作用越强,0.1 g/mL相对其他浓度有显著性差异;其中0.005 g/mL浸提液对本氏针茅和赖草的幼苗生长有促进作用,幼根生长高出对照19.00%、16.06%,水浸提液对幼芽促进了2.33%、9.06%,在0.1 g/mL浓度下,本氏针茅或大针茅的生长完全受到抑制,芽长和根长抑制率为100%;同一浓度下的不同浸提液对植物的抑制作用也不同,其中百里香对铁杆蒿浸提液的敏感度是最低的;甲醇浸提液的化感作用要强于水浸提液。在封育过程中,百里香群落向铁杆蒿群落的过渡,铁杆蒿的化感作用是该草地演替的一个重要影响因子。     

北京山地森林生态系统服务功能及其价值初步研究

从生态系统服务功能的概念入手,根据观测和研究资料,采用替代工程、市场价值等方法,从两个方面评价了北京山地森林生态系统服务功能的价值。结果表明,面积为4056.64km^2的北京山地森林生态系统的生态服务功能价值每年为167.78亿元,其中涵养水源价值搂91.67%亿元,净化水质价值为15.3亿元,保持土壤价值为2806.92万元,固碳制氧价值为2.24亿元,净化环境价值为48.65亿元,游憩价值为9074.98万元,林果品价值为8.73亿元。     

退化高寒草甸关键生态属性对多途径恢复措施的响应特征

高寒草甸是青藏高原的主体植被类型,但退化态势较为严峻,严重威胁青藏高原生态屏障的战略地位。退化高寒草甸的复健是世界性难题,治理效果也因退化状态、恢复措施及气候环境而异。以春季休牧、秋季休牧、畜群结构优化、减畜轮牧、围栏封育及翻耕改建等典型多途径恢复措施下的退化高寒草甸为对象,系统探讨主要生态要素和生态功能的响应特征及潜在过程。结果表明,典型恢复措施下退化高寒草甸的植被生产力、土壤有机碳密度及土壤饱和持水量等生态要素都得到一定程度的提升,而恢复效果与实施年限及恢复措施密切相关。围栏封育和翻耕改建下土壤有机碳密度及饱和持水量随恢复年限均表现为对数饱和型的响应特征,退化高寒草甸固碳持水功能的基本恢复年限约为6—10年。春季休牧、秋季休牧、畜群结构优化、减畜轮牧、围栏封育等放牧管理恢复措施应适用于轻度退化至重度退化的高寒草甸,而翻耕改建则是极度退化高寒草甸的适宜治理措施。由于多途径恢复措施的关注目标不同,今后研究应集中在恢复措施的组合优化和综合评价等方面。     

基于秸秆还田条件下的黄灌区稻旱轮作土壤硝态氮淋失特征研究

宁夏引黄灌区农田面源污染较为严重,区内大部分排水沟水质为劣Ⅴ类,其主要污染物硝态氮与铵态氮。设置常规施肥(CK)、常规施肥条件下施用4500kg/hm~2(T1,半量还田)和9000 kg/hm~2(T2,全量还田)秸秆3个处理。利用树脂芯法吸附10、20、30、60、90cm土层的硝态氮流失量。2009—2013年的试验结果表明:秸秆还田能够减少土壤30cm土层的硝态氮淋失。与对照硝态氮淋失量(15.76 kg/hm~2)相比,T1(13.76 kg/hm~2)与T2(13.74 kg/hm~2)均达到显著差异(P0.05),淋失量分别减少12.71%和12.84%,T1与T2没有达到显著差异。秸秆还田对土壤硝态氮淋失的影响效应主要体现在30cm土层处,10、20、60与90cm土层处的处理与对照都没有达到显著差异。秸秆还田提高了30cm土层的土壤有机质与土壤总氮,与对照(13.78 g/kg)相比,T1与T2土壤有机质分别提高0.89 g/kg和1.24 g/kg;试验结束后,对照、T1和T2的总氮是达到0.64、0.66和0.69 g/kg,与对照相比,处理分别提高了2.76%和6.83%。秸秆还田有助于作物增产,T1与T2的水稻平均增产9.24%和10.37%,小麦增产10.11%和11.51%。     

中国东部南北样带典型针叶林土壤酶活性分布格局

选取中国东部南北样带不同气候区(寒温带、温带和亚热带)的针叶林作为研究对象,分析了多酚氧化酶、过氧化物酶、几丁质酶以及β-葡萄糖苷酶活性的变化。结果表明,土壤溶解性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)含量从北到南依次减小,寒温带显著高于亚热带;土壤p H值在3个气候区差异显著,温带最高,亚热带最低。分解木质素的多酚氧化酶和过氧化物酶活性不存在显著性差异;而与氮循环密切相关的几丁质酶活性表现为温带显著高于寒温带和亚热带;与碳循环密切的β-葡萄糖苷酶活性在温带最高,并显著高于亚热带地区。逐步回归分析表明,土壤MBN与p H值影响土壤几丁质酶活性,而土壤β-葡萄糖苷酶活性主要受p H的控制。研究认为,在中国东部南北样带针叶林中,土壤几丁质酶和β-葡萄糖苷酶活性存在显著性差异,而p H与MBN可能是影响土壤酶活性的主要因素。     

不同营养模式下内蒙古沙漠小型盐湖卤虫种群特征与环境负载力

通过对桑根达莱淖尔卤虫的养殖实验与卵囊解剖,研究了内蒙古沙漠小型盐湖投饵、施肥与自然状态3种营养模式下卤虫的生境、种群动态、生殖特征,分析了环境对卤虫资源的负载力。结果表明:1在起始种群相同的情况下,不同营养模式对种群结构与密度有显著影响;2不同营养模式对个体生长速度影响存在差异,投饵对加快个体生长速度效果最明显,但在性成熟速度方面不同营养模式没有出现统计学显著差异;3不同营养模式对卤虫的怀卵量、卵生/卵胎生比例有显著影响;与空白组相比,投饵组平均怀卵量提高了35.52%—72.71%,施肥组提高了11.34%—26.15%;4卤虫资源的环境负载力为0.3—0.4 kg/m3,加以补充肥料,可提高到0.45 kg/m3,在投喂饲料的情况下可以达到0.5 kg/m3;5卤虫蛋白可开发量按环境负载力的1/3估计,对照组、施肥组和投饵组的相应年开发量分别为2.61—2.98 kg/m3、4.5—5.4 kg/m3和7.51—8.67 kg/m3,滞育卵产量分别为0.73、1.10 g/m3和1.17 g/m3。     

耐高浓度氨氮的异养硝化好氧反硝化菌株U1的鉴定及其脱氮特性

【背景】城市垃圾渗滤液是一种成分复杂的有机废水,含氮量高,如果未经处理直接排放到环境中会造成严重的环境污染。【目的】筛选可以耐受垃圾渗滤液中高浓度氨氮并高效去除污水中氮素的异养硝化好氧反硝化菌株,为解决垃圾渗滤液的氮素污染提供功能菌株。【方法】从垃圾渗滤液中筛选分离能耐受高氨氮浓度的菌株,通过测定各菌株的脱氮能力,筛选到一株脱氮能力最强的菌株,命名为U1,通过测定16S rRNA基因序列和生理生化特性确定该菌株为铜绿假单胞菌。进一步研究了菌株U1在不同初始氨氮浓度、碳源、转速、初始pH、碳氮比等单因素变量下的脱氮能力,并结合L₉（3⁴）正交试验研究了菌株U1的最佳脱氮条件。【结果】分离出一株铜绿假单胞菌并命名为U1。该菌株的最优脱氮条件为:初始氨氮浓度为1 000 mg/L,红糖和柠檬酸三钠的混合碳源,pH 6.0,C/N为10,转速为130 r/min,菌株U1的最大总氮去除率为64.37%,最大氨氮去除率为76.73%。对于总氮和氨氮含量分别是2 345 mg/L和1 473.8 mg/L的垃圾渗滤液,菌株U1最大总氮去除率为27.86%...