放猪干扰对四川夹金山植物群落特征和生物量的影响

选择四川省夹金山针阔混交林,采用典型样地法调查、RDA二维排序分析高山高地植物群落的物种多样性与地上地下生产力的关系及两者对不同等级放猪干扰的响应,结果显示：（1）夹金山针阔混交林群落共有植物55科117属172种,乔木层、灌木层在各程度干扰下优势种变动较小,川滇长尾槭（Acer caudatum var.prattii）、箭竹（Fargesia spathacea）等始终占据首要地位,草本层优势种变化较大;（2）随干扰程度增加,一年生草本重要值升高,多年生草本重要值降低,其中适口性较强的禾草类植物重要值降低,且草本层地下与地上生物量比值明显降低;（3）乔灌草三层物种多样性水平在轻度干扰下最高,重度干扰下最低;（4） RDA结果分析显示,灌、草本层各物种多样指数（除Pielou均匀度指数外）与各层次生物量呈正相关,乔木层各多样性指数与灌木层地上地下生物量、枯落物量均呈正相关;（5）轻度干扰梯度下幼苗占比显著高于其他干扰梯度,I级下林内几乎未发现成活的乔木优势种幼树,群落更新能力最差。综上,建议将重度、较重度（Ⅱ级）干扰样地（即距养猪场2000 m范围内）的管理措施设置为禁牧或轮牧,重点维护川滇长尾槭、糙皮桦（Betula utilis）的幼树生长以促进更新。     

纤维二糖磷酸化酶和纤维寡糖磷酸化酶的研究与应用

自然界中一些厌氧的纤维素降解菌能够产生纤维二糖磷酸化酶(Cellobiose Phosphorylase,CBP)和纤维寡糖磷酸化酶(Cellodextrin phosphorylase,CDP)磷酸化裂解纤维二糖和纤维寡糖。CBP和CDP属于糖苷水解酶94家族(Glycoside Hydrolase Family 94,GH94),对β-1,4糖苷键高度专一。目前已广泛研究了不同来源的CBP和CDP的功能性质和催化机理,并通过蛋白质晶体结构分析揭示了二者采用不同聚合度纤维寡糖作为底物的结构基础。因CBP和CDP可催化独特的磷酸化裂解反应和逆向合成反应,已有多篇报道显示CBP和CDP在生产实践上的应用,主要在构建直接利用纤维寡糖的工程酵母菌、构建酶法纤维素转淀粉体系和酶法合成特殊糖类等3个方面。由于对CBP和CDP的持续关注,在此对二者的相关研究进行综述,并提出今后的研究重点。     

不同花色黄芩中dfr基因的克隆及时空表达分析

二氢黄酮醇-4-还原酶(Dihydroflavonol-4-reductase,Dfr)是类黄酮生物合成途径中调控花青素和原花青素合成的关键酶。为探究dfr基因在同一生态环境下不同花色黄芩中的差异,以白色、紫红色和紫色3种花色的黄芩花瓣cDNA为模板,基于同源克隆和RACE技术从中克隆得到3个完整的dfr基因全长序列,分别命名为Sbdfr1、Sbdfr2、Sbdfr3,并采用生物信息学软件对其相关结构进行分析。结果表明,3个Dfr蛋白均存在高度保守的NADPH结合位点和底物特异性结合位点。系统进化分析表明,三者与已知粘毛黄芩(GenBank登录号:ACV49882.1)聚为一簇,亲缘关系最近;关键结构域和3D模型分析发现3个Dfr蛋白表面催化活性区域均存在差异,其独特的结构特性为研究Dfr底物特异性提供了有利条件。qRT-PCR分析显示,dfr在3种花色黄芩盛花期除根外的其他组织中均有不同程度的表达;在花瓣发育进程中,dfr基因在白花和紫花黄芩中的表达量均呈上升趋势,在紫红花黄芩中的表达量先缓慢上升后下降,之后再迅速上升至最大值。研究结果为进一步深入探究Dfr底物选择性的机理及功能提供一定的理论基础,对阐明黄芩花色差异变化的分子机理具有重要的科学研究价值。     

关键酶基因转录水平对重组大肠杆菌合成NAD+的影响

[目的] 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide）是生物体内一种重要的辅因子,其细胞内含量对于NAD⁺依赖型氧化还原反应和有关生化合成代谢具有重要意义。为强化辅因子合成,本文通过不同诱导条件下关键酶基因转录水平与产物合成水平的相关性分析,利用增加正向关键酶基因拷贝数策略提高胞内氧化型辅酶NAD⁺的浓度。[方法] 以实验室前期构建的大肠杆菌NA016为出发菌株,分别从诱导温度、诱导剂浓度、诱导时机三个方面进行了诱导条件的优化,并利用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）技术对代谢改造中的有关过表达基因进行了转录水平分析,确定了NAD⁺含量与这些过表达基因转录水平之间的相关性,增加对NAD⁺合成代谢具有正向作用的基因拷贝数以进一步提高胞内NAD⁺水平。[结果] 通过诱导条件优化实验确定菌株NA016的最适诱导温度,在诱导时机为OD₆₀₀达到0.6时加入0.8 mmol/L的IPTG可使胞内NAD⁺含量提高35.37%;转录水平方面分析发现基因nadE和pncB的表达对NAD⁺的合成具有正向调节作用。进一步增加菌株NA016中关键酶基因nadE和pncB的拷贝数可使辅酶含量再次提高22.46%,最高可达41.66μmol/g DCW。[结论] 优化诱导条件和增加关键酶基因拷贝数可以提高氧化型辅酶NAD⁺的含量,这为促进大肠杆菌胞内NAD⁺合成的研究提供借鉴意义。     

新型靶向化合物——植物大麻素的生物合成途径及 研究进展

植物大麻素是具有生物活性的一系列萜类化合物的总称,被认为是大麻的专有成分。具有主要药理活性的植物大麻素为Δ~9-四氢大麻酚(Δ~9-tetrahydrocannabinol,Δ~9-THC)和大麻二酚(Cannabidiol,CBD),均以内源性大麻素受体为靶点,通过激活内源性大麻素系统而参与人体许多生理病理过程,具有广泛的治疗潜力。目前,Δ~9-THC、CBD及其类似物或组合制剂,已用于治疗癫痫、癌症化疗患者的呕吐、多发性硬化症痉挛和缓解神经性疼痛以及晚期癌症患者的疼痛。随着对Δ~9-THC和CBD应用价值的深度发掘和药用标准化制剂需求量增加,Δ~9-THC和CBD在制药工业中实现规模化生产迫在眉睫。通过综述近年来植物大麻素的药理学研究进展,植物大麻素生物合成途径和关键酶的作用机制以及制药工业中植物大麻素的生产策略,旨在探索利用合成生物学技术解决植物大麻素药源问题的潜力,为合成大麻素的微生物工程研发提供理论基础,促进药用大麻素的规模化生产。     

元宝枫花芽分化及花开放过程研究

为探明元宝枫花性别、交配系统及花芽分化过程,通过石蜡切片和连续解剖观察,对元宝枫花开放及花芽分化过程进行了研究。结果表明：(1)元宝枫花性别可分为雌能花和雄能花两种,雌能花花药不开裂,只表现雌性功能,而雄能花分Ⅰ型和Ⅱ型两种,花药均可产生成熟花粉并开裂散粉,只表现雄性功能。(2)元宝枫是较为少见的二重雌雄异型异熟树种,且交配系统有雄先型和雌先型两种;雄先型小花开放顺序为：雄能花→雌能花→雄能花,雌先型小花开放顺序为雌能花→雄能花→雄能花。(3)元宝枫花芽的形态分化期开始于7月上旬,花序和小花分化期为8月上旬,雄蕊和雌蕊分化开始于8月下旬,雌配子体发育晚于雄配子体。(4)元宝枫花性别分化的关键期为第二年的3月下旬至4月上旬。     

利用机载激光雷达技术估测东北林区典型针叶林的蓄积量

为了推广激光雷达技术在森林蓄积量估测计量方面的应用,本研究以东北林区云冷杉林、落叶松林、红松林和樟子松林4种典型针叶林为对象,基于机载激光雷达获取的点云数据提取特征变量,结合800块地面样地数据,采用逐步回归方法和偏最小二乘方法,建立4种针叶林的蓄积量模型。结果表明: 偏最小二乘法建立的模型精度优于逐步回归方法(ΔR²=0.05～0.15,ΔRRMSE=2.6%～4.2%);在参与建模的3类点云特征变量中,贡献最大的是点云高度变量(被选择26次),其他变量有一定的辅助作用(分别被选择12次和11次);使用偏最小二乘方法建立的林分蓄积量模型中,红松林(R²=0.79,RMSE=60.92,RRMSE=22.9%)和落叶松林(R²=0.76,RMSE=28.39,RRMSE=25.8%)的精度最高,云冷杉林(R²=0.81,RMSE=46.96,RRMSE=27.7%)次之,樟子松林(R²=0.50,RMSE=55.49,RRMSE=30.4%)的精度稍低。研究结果为东北林区4种典型针叶林蓄积量估测提供了一种有效的方法。     

红花降糖活性成分谱效关系研究

红花为菊科植物红花(Carthamus tinctorius L.)的干燥花,具有活血通经,散瘀止痛等功能。为研究其降糖活性成分及谱效关系,本文确定了红花降糖活性部位;建立了HPLC指纹图谱,通过对照品指认其中7个主要成分后,用灰色关联度法和正交偏最小二乘法分析,揭示了这7个共有峰协同发挥蛋白酪氨酸磷酸酯酶1B抑制作用,其中羟基红花黄色素A(HSYA,6号峰)和6-羟基山柰酚-3,6-二-O-葡萄糖基-7-O-葡萄糖苷(3号峰)是贡献最大的成分。含量测定显示10批红花中羟基红花黄色素A及山柰素的含量均在1.67%~1.94%和0.09%~0.12%之间,该研究为红花在糖尿病药物开发领域的应用提供了依据。     

种间互作网络的结构、生态系统功能及稳定性机制研究

生态群落中不同物种间发生多样化的相互作用, 形成了复杂的种间互作网络。复杂生态网络的结构如何影响群落的生态系统功能及稳定性是群落生态学的核心问题之一。种间互作直接影响到物质和能量在生态系统不同组分之间的流动和循环以及群落构建过程, 使得网络结构与生态系统功能和群落稳定性密切相关。在群落及生态系统水平上开展种间互作网络研究将为群落的构建机制、生物多样性维持、生态系统稳定性、物种协同进化和性状分化等领域提供新的视野。当前生物多样性及生态系统功能受到全球变化的极大影响, 研究种间互作网络的拓扑结构、构建机制、稳定性和生态功能也可为生物多样性的保护和管理提供依据。该文从网络结构、构建机制、网络结构和稳定性关系、种间互作对生态系统功能的影响等4个方面综述当前种间网络研究进展, 并提出在今后的研究中利用机器学习和多层网络等来探究环境变化对种间互作网络结构和功能的影响, 并实现理论和实证研究的有效整合。     

中国东部海岛黑松群落功能多样性的纬度变异及其影响因素

黑松(Pinus thunbergii)群落在中国东海和黄海海域的海岛广泛分布, 研究其功能多样性的纬度变化特征及其影响因素, 有助于揭示是否在高度隔离的片断化景观中, 同一植物群落类型的生物多样性也具有显著的纬度地带性特征。该研究调查和测定了中国东部海域跨越13个纬度的27个海岛60个黑松群落的物种组成和植物功能性状, 分析了生物因素(黑松优势度和物种多样性)与非生物因素(年平均气温、总太阳辐射和干旱指数)与黑松群落功能多样性的关系, 并利用广义线性回归和方差分解揭示了各影响因素对黑松群落功能多样性的相对影响。主要结果: 随纬度升高, 群落的黑松优势度和物种丰富度, 以及枝干性状和枝叶性状总体的功能丰富度、功能分散度、Rao二次熵均显著降低, 但叶片功能多样性无显著变化趋势。黑松优势度、物种多样性和气候综合解释了枝叶性状总体功能丰富度、分散度和Rao二次熵变异的63%、47%和39%, 枝干性状功能丰富度、分散度和Rao二次熵变异的56%、67%和53%, 对叶片性状功能多样性的综合解释度较低(21%-30%)。物种丰富度和辛普森多样性显著增加叶功能多样性, 香农-维纳多样性显著降低叶功能丰富度。干旱度显著增加枝叶性状总体和枝干功能多样性, 年平均气温显著降低枝干功能分散度和Rao二次熵。该结果表明, 中国东部海岛黑松群落的功能多样性具有明显的纬度格局, 气候因素和物种丰富度是决定黑松群落功能多样性纬度变异的重要因素。