海洋微生物裂解二甲基巯基丙酸内盐(DMSP)的酶促催化机制

二甲基巯基丙酸内盐(dimethylsulfoniopropionate,DMSP)是全球硫循环和碳循环的重要载体物质。海洋浮游植物、大型藻类和临海被子植物是DMSP的主要生产者。每年DMSP的产量可以达到1×10~9吨。在北大西洋表面的某些区域,DMSP的产量可以达到碳固定总量的10%。微生物介导的DMSP的裂解是全球硫循环和碳循环的重要步骤。目前,8种参与裂解DMSP的DMSP裂解酶已被报道。在已发现的8种DMSP裂解酶中,3种DMSP裂解酶的催化机制得到了研究和阐明。本文根据国内外研究成果,主要对DMSP裂解过程的酶促催化机制的研究进展进行综述,认为在今后工作中需要继续发现新的DMSP裂解酶,并进一步揭示海洋微生物裂解DMSP的分子机制。     

牛无角性状研究进展

角是牛科动物特有的组织结构,但是在现代化养殖中容易造成人员伤亡,而人为除角又会违背动物福利且浪费人力物力,因此牛无角性状引发了高度关注。综述了牛角的形态及发生规律、自然界中存在的天然无角及角畸形性状,归纳总结了导致无角和角畸形性状的基因突变,以及通过基因编辑技术培育无角牛的研究进展,并展望了牛角性状发生机制的研究方向。     

莲品种DNA指纹图谱的构建

为了克服单纯依据形态特性鉴定品种的局限性, 我们开展了莲品种DNA指纹图谱构建研究, 旨在对其品种的快速准确鉴定及专利权保护等起一定作用。本研究以圆明园保存的72个莲品种为实验材料, 用来自不同地点的1,409份野生莲(Nelumbo nucifera)和58份美洲黄莲(N. lutea)群体样本作遗传背景参照。从104对核微卫星引物(nSSR)中筛选出15对, 从17对叶绿体微卫星(cpSSR)引物中筛选出2对, 共17对引物作为72个莲品种DNA指纹鉴定的条码。15对nSSR引物共检测到94个等位基因(平均6.27个), 其中11个属于美洲黄莲, 65个属于野生莲, 18个不能区分; 多态信息含量(PIC)介于0.3899-0.8023之间 (平均0.5748)。2对cpSSR引物共检测到13个单倍型, 其中9个属于野生莲, 4个属于美洲黄莲。全部17对引物标记结果显示, 共有19个品种含有美洲黄莲遗传组分, 其中8个母系来源于美洲黄莲; 有36个品种(涉及12对引物)具有至少1个特有基因型; 最少8对引物组合可完全区分开68个品种。有2组共4个品种组内全部17对引物均不能区分。本研究通过核心引物组合法使68个莲品种获得特异性DNA指纹。推荐13对nSSR和2对cpSSR共15对引物作为莲品种鉴定的核心条码, 并建议将形态特征与DNA指纹相结合作为莲品种的鉴定标准。     

近红外荧光蛋白标记乳腺癌细胞外泌体的构建及鉴定

外泌体(Exosomes)是一种大小为30~100 nm的细胞外膜囊泡,与细胞的生物学功能及细胞间的信号传递有着密切的关系,尤其在癌症的诊断及治疗等领域发挥重要作用。为将外泌体更好地应用于乳腺癌肿瘤传递机制的研究,本文首先通过分子克隆手段将近红外荧光蛋白iRFP682基因和外泌体标记蛋白CD63基因克隆到含腺相关病毒(Adeno-associated virus,AAV)末端倒置重复序列(Inverted repeat terminal,ITR)的质粒载体上,构建融合表达近红外荧光蛋白和CD63蛋白的重组真核表达载体。然后再与辅助质粒共转染AAV-293细胞,包装重组腺相关病毒、纯化测量滴度后用于感染乳腺癌细胞,最后通过荧光筛选出稳定表达近红外荧光蛋白的乳腺癌细胞株。通过对乳腺癌稳定株的分离、纯化及鉴定,最终得到一个新型生物标记物：iRFP682标记的乳腺癌细胞来源的外泌体,为后续研究外泌体在乳腺癌肿瘤微环境中的分布及信号传递提供保障。     

典型阔叶林的物种多样性分布和环境解释

生物多样性的分布格局和形成机制一直是生态学研究的核心内容之一。大量的研究表明, 气候是影响物种分布的主要因素, 但是对不同气候带内的形成机制关注较少。作者沿不同气候带选择了山西庞泉沟、山西历山、河南龙峪湾、湖北神农架以及湖南八大公山等五个国家级自然保护区的典型阔叶林植物群落为研究对象, 分析了植物物种多样性的变化趋势及其与环境因子的关系。DCA 分析结果表明: 植物群落具有一定的区域性, 从暖温带的山西庞泉沟保护区依次向南到亚热带的湖南八大公山保护区, 植物物种多样性和丰富度均呈增加的趋势。CCA 和Partial Mantel Test分析都表明, 年均气温和年均降水量是影响不同气候带上植物分布的显著因子。此外, 影响暖温带庞泉沟和历山植物分布的环境因子还包括土壤碱解氮和速效磷, 影响亚热带神农架和八大公山的环境因子还包括土壤湿度、pH 和土壤硫。因 此, 不同气候带上水热分配不均以及土壤养分存在的差异是影响不同区域植物物种多样性分布的主要因素。     

中国南方喀斯特石漠化演替过程中土壤有机碳的响应及其影响因素分析

以中国南方典型喀斯特石漠化生态系统土壤为研究对象, 运用野外定点取样和实验室分析检测方法, 研究喀斯特石漠化生态系统土壤有机碳分布特征及其影响因素; 运用空间代替时间方法, 探讨石漠化演替过程中土壤有机碳的响应及其机制, 旨在为中国南方喀斯特森林生态保护和石漠化生态系统恢复重建提供理论支撑。结果表明: 1)喀斯特石漠化生态系统土壤有机碳含量较低, 三个研究区平均值分别为23.42、25.78 和26.03 g·kg–1; 2)不同等级石漠化环境土壤有机碳含量存在显著差异, 但土壤有机碳含量并不是随着石漠化程度增加而一直降低, 而是一个先降低后增加的趋势; 3)土壤有机碳与土壤特性有明显的相关性, 与土壤总氮、水解氮、速效钾、总孔隙度、自然含水量、毛管持水量、田间持水量和上层渗透性存在极显著地正相关, 与总磷、下层渗透性存在显著地正相关, 与容重存在极显著地负相关,而与pH、总钾、有效磷、土壤呼吸、毛管孔隙度、非毛管孔隙度无明显相关性; 4)土地覆被变化明显影响石漠化生态系统土壤有机碳含量, 而地貌的影响不明显。研究结果不仅对中国南方喀斯特森林生态保护和石漠化生态系统恢复重建具有重要的意义, 而且对应对全球变化碳循环的减源增汇同样具有重要的科学价值。     

化学除草剂对农田生态系统野生植物多样性的影响

农田生物多样性是全球生物多样性的重要组成部分, 除草剂的大量施用对其产生了严重影响。本文综述了化学除草剂对农田生态系统中野生植物多样性的影响, 并分析归纳了其影响机制。除草剂的施用会使敏感植物减少, 抗药性植物增多, 从而改变农田生态系统中的野生植物物种组成, 并使其趋同化, 降低遗传多样性和物种多样性, 以致植物功能群单一化, 群落稳定性下降。除草剂的主要影响机制是杀死植物或改变其生长代谢、抗性、繁殖等, 改变生境, 并与人为因素、环境因素等产生协同影响。不同种类的除草剂影响程度不同, 且不同物种间、不同群落间的响应也存在差异。我国化学除草剂使用量持续增长, 应加强除草剂对野生植物多样性的影响及其机制研究, 重视除草剂使用历史记录和野生植物的长期监测, 以及除草剂使用规范和相关政策法律研究, 更好地保护我国农田生态系统中的生物多样性。     

植物中的气体信号分子硫化氢：无香而立，其臭如兰

硫化氢（H₂S）一直被认为是一种有毒气体,作为第三种气体信号分子,H₂S在生物体中的生理功能逐渐被揭示。植物中H2S信号研究在不到10年时间已取得了长足进步。植物体内H2S的生成酶比动物细胞丰富,定位于细胞质、线粒体和叶绿体等多个亚细胞部位,表达具有时空性。目前,植物领域H₂S的功能研究主要采用药理学方法。随着研究的深入,遗传学证据不断加强。内源H₂S的研究手段也在不断进步,从亚甲基蓝间接测定,发展到气/液相色谱、荧光探针、活体电极等直接检测手段。植物中H₂S的生理功能研究主要集中在对干旱、重金属等环境非生物胁迫的缓解作用及机理,也有一些植物生长发育调控方面的报道。目前了解到,H₂S可通过与植物激素、其它气体信号分子、活性氧等相互作用以及蛋白质巯基化修饰等方式发挥生理功能。虽然植物气体信号的研究有其特殊性,也遇到很多困难,但是H₂S信号的广泛而特殊的生理功能是一个具有重要科学意义和应用前景的研究领域。     

气体信号分子硫化氢在植物中的生理功能及作用机制

硫化氢（hydrogen sulfide,H2S）是继一氧化氮（nitric oxide,NO）和一氧化碳（carbon monoxide,CO）之后发现的第3种气体信号分子,它能参与生物体内的多种生理生化过程并发挥特定功能。在动物体内,H2S能够调节血管及神经系统功能。植物也能通过产生内源H2S来提高对环境的适应能力,缓解多种逆境胁迫造成的损伤和毒害,参与特定的生理代谢过程,诸如参与气孔运动和延缓衰老等。本文从H2S产生和代谢途径、已发现的生理功能和信号转导机制等方面综述H2S在植物中的最新研究进展,同时也探讨了H2S与其它信号分子的相互作用以及H2S对蛋白质的修饰机制。     

高等植物局部生长素合成的生物学功能及其调控机制

局部生长素合成是目前植物生长素研究领域中的重要热点之一, 受内源发育信号和外界环境因子的时空调控。局部生长素合成在植物配子体发生、胚胎与果实发育、器官发生、向性生长和逆境响应中具有重要的生物学功能。该文在扼要介绍生长素局部合成与顶端合成、极性运输及其稳态之间互作的基础上, 重点介绍了近年来有关局部生长素合成的生物学功能及其调控机制的最新进展。