转录组测序揭示翼盖蕨(Didymochlaena trancatula)的全基因组复制历史

全基因组复制在动植物中普遍存在, 被认为是促进物种进化的重要动力之一。作为蕨类植物的单种科物种, 翼盖蕨(Didymochlaena trancatula)是真水龙骨类I的基部类群, 在蕨类中具有独特的演化地位。本研究基于高通量测序, 通过同义替换率(Ks)分析、相对定年分析揭示翼盖蕨的全基因组复制发生情况。Ks分析表明, 翼盖蕨至少经历了两次全基因组复制事件, 其中一次发生于59-62 million years ago (Mya), 另一次发生于90-94 Mya, 这两次全基因组复制事件分别和白垩纪第三纪的Cretaceous-Tertiary (C-T)大灭绝事件以及翼盖蕨的物种分化时间相吻合。进一步对两次全基因组复制保留的基因进行功能注释和富集分析, 结果显示与转录及代谢调控相关的基因优势被保留。翼盖蕨的全基因组复制事件可能促进了该物种的分化及其对极端环境的适应性。     

川西亚高山森林土壤呼吸和微生物生物量碳氮对施氮的响应

随着全球大气氮沉降的明显增加,将有可能显著影响我国西部地区受氮限制的亚高山森林生态系统。土壤微生物是生态系统的重要组成部分,是土壤物质循环和能量流动的重要参与者。由于生态系统类型、土壤养分、氮沉降背景值等的差异,土壤呼吸和土壤生物量碳氮对施氮的响应存在许多不确定性。而施氮会不会促进亚高山森林生态系统中土壤呼吸和微生物对土壤碳氮的固定?基于此假设,选择了川西60年生的四川红杉(Larix mastersiana)亚高山针叶林为研究对象,通过4个水平的土壤施氮控制试验(CK:0 g m~(-2) a~(-1)、N1:2 g m~(-2)a~(-1)、N2:5 g m~(-2) a~(-1)、N3:10 g m~(-2)a~(-1)),监测了土壤呼吸及土壤微生物生物量碳氮在一个生长季的动态情况。结果表明:施氮对土壤呼吸各指标和土壤微生物碳氮都有极显著的影响,施氮能促进土壤全呼吸、自养呼吸、异养呼吸通量和土壤微生物生物量碳氮的增长,施氮使土壤呼吸通量提高了11%—15%,土壤微生物量碳提高了5%—9%,土壤微生物量氮提高了23%—34%。在中氮水平下(5 g m~(-2) a~(-1))对土壤呼吸的促进最显著。相关分析发现,土壤呼吸与微生物生物量碳氮和微生物代谢商极呈显著正相关,微生物量碳氮与土壤温度呈极显著的正相关,与土壤湿度呈极显著负相关。通过一般线性回归拟合土壤呼吸速率与土壤10 cm温湿度的关系,发现土壤呼吸速率与土壤温度呈极显著的正相关,与土壤湿度极显著负相关(P0.001),中氮水平下土壤温度敏感性系数Q_(10)值(7.10)明显高于对照(4.26)。     

施氮和减水对中亚热带壳斗科三种幼树生物量及其分配的影响

土壤氮素和土壤含水量是森林生态系统中限制植物生长的重要因子。为探讨常绿阔叶树种对模拟氮沉降增加和降水减少的响应,以同质园中自然生长的壳斗科(Fagaceae)丝栗栲(Castanopsis fargesii)、大叶青冈(Cyclobalanopsis jensenniana)和麻栎(Quercus acutissima)五年生幼树为对象,比较了对照(CK)、施氮(+N,施氮60 kg hm~(-2) a~(-1))、减水(-W,减少自然降水的50%)以及施氮和减水(+N-W,施氮60 kg hm~(-2) a~(-1)和减少自然降水的50%)对总生物量、各器官生物量及其生物量分配的影响。研究表明:(1)施氮显著增加了三种幼树的总生物量及各器官生物量(P0.05)。(2)减水未引起三种幼树的总生物量及各器官生物量的显著下降(P0.05)。(3)除麻栎树叶生物量、树枝生物量外,施氮和减水交互作用对三种幼树总生物量及各器官生物量没有明显影响(P0.05)。(4)施氮显著提高了丝栗栲幼树的干重比、大叶青冈幼树的干重比和枝重比(P0.05),降低了大叶青冈的叶重比和根重比(P0.05)。(5)减水导致丝栗栲幼树和麻栎幼树的根重比、麻栎幼树的根冠比显著增加(P0.05),引起丝栗栲幼树的枝重比、麻栎幼树的叶重比、枝重比和干重比显著降低(P0.05)。(6)施氮和减水交互作用显著提高了丝栗栲幼树的根重比(P0.05),降低了麻栎幼树的干重比(P0.05)。     

不同形态和水平的氮添加对内蒙古草甸草原土壤净氮矿化潜力的影响

由全球变化和工农业生产引发的大气氮沉降增加已经对生态系统结构和功能产生了不可忽视的影响, 但是氮沉降的组成成分存在多种形态, 不同形态的氮对生态系统的结构与功能的影响是否有差异目前还不清楚。因此, 该研究选择内蒙古草甸草原开展不同形态和不同水平的外源氮添加试验, 每年添加5种不同形态的氮肥, 包括: 尿素、碳酸氢铵、硝酸铵、硫酸铵、缓释尿素, 添加量分别为: 0 (N0)、2 (N2)、5 (N5)、10 (N10)、20 (N20)及50 (N50) g·m ^-2·a ^-1, 均为纯氮添加量。通过野外原位取土、室内控制温度和水分(25 ℃和60%田间持水量)的培养试验测定土壤净氮矿化(mg·kg ^-1·h ^-1)潜力、土壤微生物呼吸(μg·g ^-1·h ^-1)潜力、土壤微生物生物量碳(氮)(mg·kg ^-1)的潜力以及土壤碳(g·kg ^-1)、氮(g·kg ^-1)、磷(g·kg ^-1)含量等指标, 研究添加不同形态和不同水平的氮对土壤净氮矿化潜力的影响。试验结果表明: (1)短期内不同形态、不同水平的氮添加改变了土壤中无机氮的含量、铵态氮和硝态氮的累积量, 并且表现出铵态氮肥的促进作用比硝态氮肥更加显著, 铵态氮的累积显著提高了土壤净氮矿化潜力, 短期铵态氮和硝态氮的累积可增加微生物和植物对有效氮的快速固持; (2)不同形态、不同水平氮添加导致土壤微生物活性发生改变, 包括土壤微生物生物量碳(MBC)含量、微生物生物量氮(MBN)含量及其碳氮比(MBC:MBN), 并且在低水平氮添加下显著增强土壤微生物的呼吸速率, 高水平氮添加显著降低微生物呼吸速率和呼吸熵; (3)不同形态、不同水平氮添加短期内对土壤含水量、土壤有机碳含量、土壤全磷含量、土壤全氮含量无显著影响, 但是高水平氮添加不仅提高了速效磷的含量, 而且导致土壤迅速酸化。室内培养净氮矿化潜力的结果进一步验证了内蒙古草甸草原受氮限制, 添加中低水平的氮可以通过提高土壤微生物的活性而增加该地区草原土壤的净氮矿化潜力, 从而提高草地生产力。     

天蓝色链霉菌海藻糖合酶的异源表达、活性分析及重组菌全细胞转化合成海藻糖的条件优化

从天蓝色链霉菌Streptomyces coelicolor克隆得到海藻糖合酶基因 (ScTreS),在大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3) 中进行了异源表达,通过 Ni-NTA 亲和柱对表达产物进行分离纯化得到纯酶,经 SDS-PAGE 测定其分子量约为62.3 kDa。研究其酶学性质发现该酶最适温度35 ℃;最适pH 7.0,对酸性条件比较敏感。通过同源建模和序列比对分析,对该基因进行定点突变。突变酶K246A比酶活比野生酶提高了1.43倍,突变酶A165T相对提高了1.39倍,海藻糖转化率分别提高了14%和10%。利用突变体重组菌K246A进行全细胞转化优化海藻糖的合成条件并放大进行5 L罐发酵,结果表明：在麦芽糖浓度300 g/L、初始反应温度和pH分别为35 ℃和7.0的条件下,转化率最高达到71.3%,产量为213.93 g/L;当底物浓度增加到700 g/L时,海藻糖产量仍可达到465.98 g/L。     

稳定性铵态氮肥在黑土和褐土中的氮素转化特征

以稳定性氯化铵为氮源,采用室内培养的方法,研究0.20、0.50、1.00 g N·kg^-1干土3种浓度的稳定性铵态氮肥在黑土、褐土中的氮素转化特征.结果表明: 在褐土中,随着氯化铵添加量的增加,土壤中发生硝化作用的时间逐渐推迟,添加0.20、0.50 g N·kg^-1干土处理开始发生明显硝化反应的时间分别为第3、7天,在高浓度氮量(1.00 g N·kg^-1干土)添加下硝化作用受到明显抑制;在黑土中,各浓度氮量添加处理开始发生硝化反应的时间相同,均为第3天,且随着添加量的增加,硝化作用潜势逐渐减弱.只加铵态氮肥的处理中,添加0.20 g N·kg^-1干土的氯化铵氮肥在褐土和黑土中的硝化反应时间分别可维持3周和2周左右;添加0.50 g N·kg^-1干土的氯化铵氮肥在褐土和黑土中的硝化反应时间分别可维持4周和3周左右.与单施氯化铵相比,黑土和褐土在0.20、0.50 g N·kg^-1干土添加浓度下,按纯氮量的1.0%添加3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)、4.0%添加二氰二胺(DCD)均能显著抑制硝化作用,降低硝态氮的含量,抑制硝化作用潜势.综上,在褐土中,随着氯化铵添加浓度增加,土壤硝化作用受到抑制效果大于黑土.在0.20、0.50 g N·kg^-1干土外源铵态氮时,添加抑制剂可以显著抑制铵态氮的硝化作用.因此室内硝化抑制剂培养试验时,建议铵态氮添加量不超过1.00 g N·kg^-1干土,以0.50 g N·kg^-1干土效果最好.     

蚕豆萎蔫病毒2号板蓝根分离株全基因组序列测定与分析

板蓝根(Isatidis Radix)病毒病害的发生已对其产量和品质造成了严重影响。因此,建立一套灵敏、快速、有效的板蓝根病毒病害检测手段十分重要。本研究利用双链RNA(double-stranded RNA,dsRNA)和非序列依赖PCR扩增(sequence-independent amplification,SIA)等技术对感病板蓝根进行鉴定,确定其被蚕豆萎蔫病毒2号(Broad bean wilt virus 2, BBWV2)所侵染。为明确BBWV2板蓝根分离物(BBWV2-IR)的进化关系,对其全基因组进行序列扩增与分析,获得其RNA1序列全长为5 955 bp,RNA2序列全长为3 602 bp,分别编码由1 870和1 064个氨基酸组成的多聚蛋白质。序列比对发现,BBWV2-IR RNA1与BBWV2-Am分离物的同源性最高,RNA2与BBWV2-SN分离物的同源性最高。全基因组变异情况分析表明,BBWV2-IR RNA1和RNA2分别与其同源性最高的株系存在多个氨基酸变异位点。系统进化分析表明,BBWV2-IR RNA1与BBWV2-Am RNA1聚为一簇,RNA2与BBWV2-SN RNA2聚为一簇,亲缘性最近。本研究获得了BBWV2板蓝根分离株的全基因组序列,并明确其在进化过程中的地位和区域变化情况,为进一步研究BBWV2-IR致病性变异提供一定的理论基础。     

脂肪酶表面展示技术

脂肪酶是一种广泛应用的水解酶类.脂肪酶的表面展示技术不仅是脂肪酶蛋白质工程中一种有效的高通量筛选方法,而且展示的脂肪酶与自由酶相比具备更高的温度稳定性、有机溶剂稳定性等优点,其作为全细胞催化剂与传统的固定化脂肪酶相比也具备诸多优点.脂肪酶表面展示的宿主包括噬菌体、细菌以及酵母等,将分别介绍这三种宿主中脂肪酶表面展示的概况及其作为高通量筛选和全细胞等方面的应用.     

丁酸、全反式维甲酸对肺腺癌细胞株A549β-连环素、c-myc表达的影响

目的:观察多种浓度丁酸、全反式维甲酸以及联合应用对肺腺癌细胞株A549β-连环素(β-catenin)及c-myc基因表达的影响。方法:用免疫组化法检测β-连环素(β-catenin)及c-myc基因表达情况。结果:经BA、ATRA处理72h后A549细胞β-cat、c-myc的AOD值降低,β-cat、c-myc蛋白阳性细胞比例减小,并呈剂量依赖性,其中BA和ATRA联合处理后较等浓度单药BA、ATRA作用更为显著。β-cat与c-myc的AOD值之间、β-cat与c-myc阳性细胞比例之间均分别呈正相关。结论:BA对肺腺癌A549细胞具有与ATRA相近的降低肺腺癌A549细胞β-cat、c-myc蛋白表达水平作用,并呈浓度依赖性,BA和ATRA联合应用具有良好的协同增效作用;BA、ATRA可能通过作用肺腺癌A549细胞Wnt信号通路影响细胞增殖。     

5-Aza-CdR对人胃癌细胞株生物学行为及RASSFlA mRNA表达的影响

观察不同浓度的5-氮-2′-脱氧胞苷(5-Aza-CdR)对人胃癌细胞株BGC-823、SGC-7901、MKN-28生长及RASSF1A mRNA表达的影响。方法:分别以0．4μmol/L、1．6μmol/L、6．4μmol/L、25．6μmol/L、102．4μmol/L浓度的5-Aza-CdR处理人胃癌细胞株BGC-823、SGC-7901、MKN-28,MTT比色法测定72h时间段的吸光度值、计算抑制率,流式细胞仪检测5-Aza-CdR对胃癌细胞株生长周期及凋亡的影响,RT-PCR检测5-Aza-CdR处理前、后抑癌基因RASSF1A mRNA的表达。结果:5-Aza-CdR抑制体外培养人胃癌细胞株BGC-823、SGC-7901、MKN-28生长,呈浓度依赖性;5-Aza-CdR能有效诱导BGC-823、SGC-7901、MKN-28细胞凋亡;RT-PCR检测人胃癌细胞株SGC-7901、MKN-28无RASSF1A mRNA表达,经5-Aza-CdR处理后基因重新表达, BGC-823处理前后RASSF1A mRNA均有表达。结论:新型抑癌基因RASSF1A与胃癌的发生相关,5-Aza-CdR能抑制胃癌细胞株的增殖,并促进凋亡,其机制可能与RASSF1A基因的重新表达有关。