陆地生态系统环境控制实验的研究方法及技术体系

生物及生态系统与环境变化间的反馈关系及其过程机制是生态学研究的重要内容。不同类型的生物环境因素控制实验以及大尺度的联网野外控制实验被认为是认识生态系统响应和适应环境变化过程机制、精细定量表达的有效手段及认知过程的加速器。近年来发展了大型野外物理模拟实验装置网络(如ECOTRON)、生态系统分析与实验平台(AnaEE)、国际干旱实验研究网络(Drought Network)、氮沉降联合实验网络(Nutrient Network),以及基于各区域性生态观测实验站的联网控制实验(如USA-ILTER)。发展大陆尺度联网实验研究平台事业正日益受到学术界的重视,将会在认知生态系统环境响应过程机制方面发挥更重要的作用。基于以上背景,本文综述了生态系统环境控制实验的研究方法和实验体系的发展,明确指出各种类型的生物环境控制实验需要形成联合协作体系,共同解决生态系统对环境变化的响应及适应的基本科学问题。目前的控制实验包括: 1) 实验室封闭装置内的生物生理生态学控制实验;2) 野外实验场的半开放部分环境要素控制实验;3) 近自然状态的野外环境控制实验;以及4) 基于野外生态站的联网控制实验。进而,本文还深入讨论了陆地生态系统的环境响应及适应过程机制实验系统设计的发展趋势,分析了基于大尺度自然环境梯度实验及生态站尺度的要素控制实验的优势,提出了整合两种实验技术、发展新一代的野外联网实验体系的科学设想,讨论了基于野外联网控制实验的研究体系,论证了研究生态系统对环境变化短期响应和长期适应的规律和机制、生态系统环境响应定量表达的技术途径。若本文提出的控制实验体系设计方案能够得以实施,必将大大促进我国乃至全球生态系统和环境变化科学的研究水平,对我国应对气候变化和生态环境建设具有重要的科学意义。     

黄病毒基因组非编码区的结构与功能研究进展

黄病毒科黄病毒属是由一组含单股正链RNA基因组的囊膜病毒组成,包括登革病毒、流行性乙型脑炎病毒、寨卡病毒、西尼罗病毒、黄热病病毒等,经由虫媒传播,可引起人类和动物的严重虫媒病毒病。黄病毒基因组由1个开放阅读框、5′非编码区和3′非编码区三部分组成。5′和3′非编码区含有病毒基因组复制所必需的启动元件;高度结构化的3′非编码区负责黄病毒亚基因组RNA的产生,从而有助于病毒逃避宿主免疫反应;此外3′非编码区还可作为疫苗研究的靶标。鉴于非编码区在黄病毒的蛋白翻译、基因组复制和免疫调节中发挥的重要作用,本文就黄病毒基因组非编码区的结构与功能最新研究进展作一简要综述。     

基于雪岭云杉树轮宽度重建过去339年天山中部巴音布鲁克地区夏季NDVI

归一化差异植被指数(NDVI)被广泛应用于植被研究的各个领域,但由于观测时长较短,难以满足长时间尺度的研究需要。基于巴音布鲁克地区雪岭云杉建立了树轮宽度年表(STD),计算年表和NDVI同气象观测数据的相关系数。结果表明:树轮宽度指数和NDVI均与同时段的气象数据具有显著相关。结合宽度年表与6—8月NDVI间的显著正相关(r=0.7,P＜0.01,n=38),使用回归模型重建了研究区过去339年的夏季(6—8月)NDVI变化序列,在1680—2018年,重建序列有4个高植被覆盖时段(1738—1765、1786—1798、1964—1973和2000—2018年)和5个低植被覆盖时段(1690—1714、1825—1834、1850—1880、1895—1920和1945—1955年)。重建结果也反映了天山中部水文气候。与周边重建的对比显示,当开都河径流量增加,且研究区处于较为潮湿的环境时,植被覆盖相对较高,反之植被覆盖偏低。重建序列的极值也捕捉了历史文献中一系列自然灾害。混合单粒子拉格朗日综合轨迹模型(HYSPLT)后向轨迹模型和风场分析表明,NDVI异常受到西风带来的降水影响。     

2016-2017年中国12-17岁儿童青少年能量及宏量营养素摄入状况

目的：分析2016—2017年中国12～17岁儿童青少年能量及宏量营养素摄入状况,为引导中国12~17岁儿童平衡膳食和合理营养提供科学依据。 方法：数据来源于2016—2017年中国儿童与乳母营养健康监测数据,采用多阶段分层随机抽样方法,在全国31省抽取275个监测点开展营养健康监测。膳食调查采用连续3 d 24 h膳食回顾法收集食物摄入信息,采用食物秤称重记录家庭或学校食堂连续3 d食用油和调味品的摄入量,依据《中国食物成分表》计算能量和三大宏量营养素的摄入量。结果：2016—2017年中国12～17岁儿童青少年膳食能量、碳水化合物、脂肪和蛋白质的平均每人日摄入量分别为1 995.0 kcal、253.8 g、84.5 g、61.4 g。碳水化合物、脂肪和蛋白质的供能比分别为50.6%、37.1%、12.3%。72.9%的儿童青少年脂肪供能比高于推荐值30%、48.0%的儿童青少年碳水化合物供能比低于推荐值50%、22.6%的儿童青少年蛋白质供能比低于推荐值10%。儿童青少年膳食脂肪来源于食用油、动物性食物和植物性食物的比例分别为43.9%、36.6%、19.6%。12～17岁儿童青少年平均每人日膳食能量、碳水化合物、脂肪和蛋白质的摄入量均随年龄的增长而增加,男生高于女生,能量、蛋白质和脂肪摄入量存在城乡差异,城市高于农村（P<0.01）。城市儿童青少年蛋白质供能比达到中国居民膳食宏量营养素可接受范围（AMDR）的比例高于农村（P<0.01）。结论：中国12～17岁儿童青少年每人日膳食能量基本满足,三大宏量营养素供能比不合理。能量、蛋白质和脂肪摄入量存在城乡差异,农村儿童脂肪供能比增幅过快亟待关注。     

既主内政, 又辖外交——以PHR为中心的基因网络调控植物-菌根真菌的共生

磷是植物生长发育必需的大量矿质营养元素, 但自然界大部分土壤都存在严重缺磷的问题。为了适应这一营养逆境, 植物演化出一系列低磷胁迫应答反应。通过改变基因的转录水平调控低磷胁迫应答反应, 而转录因子PHR1在调控植物对低磷胁迫的转录响应中起关键作用。此外, 大部分陆生植物还能与丛枝菌根真菌建立共生关系, 通过丛枝菌根真菌更有效地从土壤中获取磷元素。最近, 中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛研究组发现, 以PHR为中心的转录调控网络控制植物-丛枝菌根真菌共生的建立。因此, PHR不但在维持植物细胞自身的磷稳态中发挥作用, 而且参与植物与外界微生物的相互作用, 为植物有效地从环境中获得磷元素提供了另外一条途径。     

向本刊2020年度审稿专家致谢

《中国生物化学与分子生物学报》（以下称《学报》）一直秉承严格的同行评议制度,2020年度共有411位审稿专家为《学报》审稿,他们的辛勤工作保证了本刊的学术质量。有作者向我们反映,每次投稿,都能收到编辑部的建设性意见,使他们的科研工作做得更加完善,提高了文章的学术水平和写作质量,受益匪浅。近几年《学报》的投稿量在持续增加,2020年增加幅度更大,同时也加大了审稿专家的工作量。在此,编辑部谨向所有的审稿专家致以最诚挚的感谢！以下为审稿专家名单,其中审稿3篇以上、审稿认真的专家被评为优秀审稿专家。 《中国生物化学与分子生物学报》编辑部 2021年1月     

功能核酸概念的内涵与外延

对功能核酸概念的分析需要建立在对功能核酸研究的基础上,从内涵和外延两个方面来进行探析。从内涵来看,它是对具有特殊结构、执行特定生物功能的核酸分子的统称;从外延来看,它包括适体、核酸核酶、核糖开关、发光核酸、修饰核酸、功能核酸裁剪、核酸自组装、功能核酸纳米材料、核酸纳米酶、核酸药物、核酸补充剂以及DNA存储技术等。目前功能核酸已成功地应用于生物传感、生物成像、生物医学等诸多领域。对功能核酸这一概念进行了探讨,并尝试对其范畴、特点进行归纳总结,以期梳理和完善功能核酸的基本概念,促进该领域的进一步发展。     

响应面法优化飞龙掌血中总生物碱的提取工艺

以飞龙掌血（Toddalia asiatica（L.）Lam.）的根为实验材料,以总生物碱的含量为检测指标,应用响应面法对飞龙掌血中总生物碱的提取工艺进行了优化。结果显示,当提取条件为乙醇体积分数74.76%、料液比20∶1和提取时间32.87 min时,飞龙掌血提取物中总生物碱的理论含量值可达11.09 mg/g,总生物碱含量达到最高值。按照最佳提取工艺条件进行验证,3次平行实验的均值为（10.74 ±0.18）mg/g,与理论值差异较小,表明利用响应面法来优化飞龙掌血中总生物碱的最佳提取工艺模型拟合良好,具有一定实用价值。     

拟南芥转录因子HB22与CRY1相互作用研究

通过酵母双杂交的方法,从拟南芥转录因子库中筛选出了6个与CRY1相互作用的转录因子.为了测定其中的HB22与CRY1相互作用的强度,采用了ONPG与CPRG两种方法对其β-半乳糖苷酶活性进行了分析.结果显示在蓝光光强为50μmol/m2s,孵育时间为4 h的情况下,蓝光与暗处理情况下的β-半乳糖苷酶活性比值分别为1.668和2.18.进一步设置蓝光处理时间及光强梯度实验数据显示,在蓝光光强为50μmol/m2s孵育时间为3 h时,二者相互作用强度达到最高.说明HB22与CRY1的相互作用具有蓝光响应.对蓝光处理不同时间的野生型col-4与cry1缺失突变体的材料进行HB22基因的定量PCR分析,发现拟南芥cry1缺失突变体中该基因的表达量比野生型中高,在蓝光处理2 h时,缺失突变体中表达量为野生型中的6倍左右.说明CRY1可能介导蓝光抑制HB22基因表达.     

生物化学教学中采用案例教学法之案例设计与分析

案例教学法是被普遍采用的一种教学方式,将其应用于生物化学教学中,并用图解的形式给出案例的归纳与分析,使抽象难懂、错综复杂、生涩冷僻的教学内容变得直观明了。加深了学生对教学内容的理解,增强了课堂教学的趣味性与学生学习的主动性,同时提高了学生分析问题和解决问题的能力。