基于生物信息学的致病菌特有基因预测及分析

目的:利用生物信息学方法对致病菌特有基因进行大规模预测,同时探讨致病菌特有基因与致病菌毒力之间的关系。方法:构建致病性细菌蛋白质序列数据库和非致病性细菌蛋白质序列数据库,利用同源性比对的方法(BlastP工具)对致病菌特有基因进行预测;同时从文献中提取与致病菌毒力紧密相关的毒力因子,构建具有代表性的毒力因子分析库,对预测的致病菌特有基因进行比较分析。结果:在致病菌780310个基因中,预测了致病菌特有基因79166个,约占致病菌总基因的10.15%;预测的致病菌特有基因包含了构建的毒力因子分析库中的大部分毒力基因。结论:预测的致病菌特有基因与致病菌毒力紧密相关,大大减少了进一步在致病菌基因组中鉴定毒力基因时整个基因组的数据量。     

营口市城市及村镇聚落增长与土地利用变化的模拟预测

基于辽宁省营口市1988、1992、1997、2000和2004年5期Landsat TM卫星遥感影像数据,利用城市增长和土地利用变化模拟模型SLEUTH模拟预测了6种预案（当前趋势预案、无保护预案、适当保护预案、管理增长预案、生态可持续预案和区域及城市规划预案）下2005—2030年营口市城市及农村聚落的增长和土地利用变化情况.结果表明：1988—2004年,营口市城市及村镇聚落的增长面积为14.93 km²;1997—2004年,研究区水域、园地、矿山、耕地等土地类型面积的变化较大.2005—2030年,生态可持续预案下,营口市城市及村镇聚落的面积将缓慢增长,较好地保护耕地、林地等资源,但在一定程度上将限制城市及村镇聚落的增长;无保护预案下研究区城市及农村聚落的增长速度最快,耕地流失面积较大;当前趋势预案下,耕地流失面积与无保护预案相近,但耕地流失的格局不同;适当保护预案和管理增长预案下,耕地的流失面积较小;区域与城市规划预案下,城市及村镇聚落增长主要分布在城市开发区和城市周边地区.利用不同预案下的SLEUTH模型可以模拟不同土地管理政策对城市及村镇聚落增长和土地利用变化的影响,对我国实施统筹城乡发展、建设社会主义新农村具有指导意义.     

黄土丘陵区旱地作物水分生态适应性系统评价

根据调查资料和田间试验结果,系统地分析了旱地不同作物生长发育与降水分布的时序关系、旱地作物水分潜在利用率和旱地主要作物水分供需平衡与错位特征,并利用水分生态适应性数学模型,对宁南黄土丘陵区主要作物的水分生态适应性进行了定量评价．结果表明,秋熟作物生长发育与降水分布耦合性较好,夏熟作物生长发育与降水分布耦合性较差．不同作物的降水潜在利用率存在差异。其基本规律是：多年生牧草>薯类作物>谷类作物;秋熟作物>夏熟作物．作物的水分满足率和生态适应性,秋熟作物优于夏熟作物,丰水年份优于干旱年份．旱地6种主要作物的水分生态适应性指数排序依次为：谷子>马铃薯>糜子>胡麻>豌豆>春小麦．     

抑制性整合野细胞的对比度响应函数研究

采用细胞外记录的方法,在单独刺激经典感受野(classical receptive field,CRF)或同时刺激CRF和感受野外区域(extra-receptive field,ERF)的情况下,测量了猫初级视觉皮层细胞的对比度响应函数。当刺激所用的中心和外周运动光栅的参数一致时,与仅刺激CRF相比,强的ERF抑制使对比度响应函数动态区增加,响应增益和对比度增益降低。当中心和外周光栅的方位相差90度时,与方位参数一致的情况相比,大部分细胞的ERF抑制减弱,对比度响应函数的动态区减小,对比度增益和响应增益增加;少数细胞的ERF对CRF的作用从抑制变为易化,其对比度响应函数的动态区与只刺激CRF相比还要小,而对比度增益和响应增益还要大。揭示了初级视觉皮层细胞的抑制型整合野在CRF和ERF图像的方位及对比度差异检测中的作用机制。     

微生物群落与土地荒漠化的相关性研究

新疆有大面积驱动因子不同的荒漠化土地,这为形成特殊的微生物生态系统及优势微 生物种群提供良好的环境条件.文章拟利用传统的微生物分离、培养方法和现代分子生物学 技术相结合来分析荒漠化区域中的微生物群落多样性、动态性,然后通过对比不同荒漠化区 域的微生物种群的动态变化,来揭示荒漠化和微生物种群动态变化的相关性,同时对新疆荒漠化区的微生物资源做较为深入的考察,从而更好地为工农业生产服务.     

长期施肥对黑土大豆根瘤菌群体结构和多样性的影响

为揭示长期施肥对黑土大豆根瘤菌群体结构和多样性的影响,采用BOX-PCR、IGS-PCR-RFLP和16S r DNA基因序列分析法,对分离自黑龙江省7种长期不同施肥处理的254株大豆根瘤菌进行了遗传多样性和系统发育分析,结合土壤理化性质分析了大豆根瘤菌群体结构和多样性与土壤因子间的关系。7种处理分别为不施肥(CK)、有机肥(OM)、单施氮肥(N1)、单施2倍氮肥(N2)、氮肥+有机肥(N1+OM)、氮肥磷肥混施(N1P1)和2倍氮肥磷肥混施(N2P2)。系统发育分析结果表明,所有供试菌株均为慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium),其中大部分菌株与日本慢生大豆根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum)相似性最高,少部分菌株与辽宁慢生大豆根瘤菌(Bradyrhizobium liaoningense)相似性最高。BOX-PCR聚类分析结果表明,供试菌株在70%相似性水平上分为15个群,在与施肥处理相关性分析中分为3个群体,分别对应于不施化肥处理(CK和OM)、化学氮肥处理(N1、N2、N1+OM)、氮肥磷肥处理(N1P1和N2P2)。典范对应分析结果表明,土壤p H、速效氮和速效磷与根瘤菌群体结构相关性极显著(P=0.002,0.004,0.002)。不同施肥措施下大豆根瘤菌的多样性有明显差异:N2P2处理的丰富度指数和Shannon-Wiener指数显著高于其他处理;OM处理的Simpson指数最高;N1和N2处理的3种多样性指数都显著低于其他处理。通径分析结果表明,p H、速效磷对多样性指数有较高的直接正效应;速效氮通过p H的间接负效应影响多样性指数。本研究表明,长期施用化肥改变了根瘤菌群体结构,单施氮肥减少大豆根瘤菌多样性,而氮肥磷肥混施则有助于提高大豆根瘤菌多样性。     

土族生物资源利用相关的传统知识多样性

生物资源利用相关的传统知识是对生物资源进行识别和利用的传统知识系统。随着现代生物技术的发展, 这类传统知识显示出其在科学、经济、文化乃至粮食安全战略方面的价值。本研究根据《生物多样性相关传统知识分类、调查与编目技术规定(试行)》, 对我国青海省土族聚集区的土族生物资源利用相关的传统知识进行了系统调查与编目, 并借鉴生物多样性测度方法, 创建了传统知识多样性指数计算方法, 对土族生物资源利用相关传统知识多样性进行分析。结果如下: (1)编目现存的土族生物资源利用相关的传统知识词条共424条; (2)土族传统知识的α多样性指数D_TK = 0.67, 表明其传统知识多样性较高; 土族传统知识的β_wtk多样性指数在不同的县域差异较大, 表明其在县域之间存在差异, 在空间上分布不连续、不均匀。本研究利用生物多样性指数验证了传统知识的定量研究方法, 说明传统知识多样性指数不仅可用于定量研究表征区域传统知识的多样性, 揭示不同空间区域内的分布特征, 还可为未来构建传统知识的定量研究体系提供重要的参考依据。     

人乳头瘤病毒L1基因与丹毒丝菌SpaA-N优势抗原表位序列的嵌合重组质粒构建及活性鉴定

为确定丹毒丝菌表面保护性抗原A的N-末端(SpaA-N)优势抗原表位,研发新型表位DNA嵌合疫苗,利用生物信息学软件对丹毒丝菌SpaA-N的优势B细胞抗原表位进行预测,以重叠PCR将优势表位插入人乳头瘤病毒16型的主要衣壳蛋白( HPV-16 LI) HI环结构的编码序列中,构建获得重组嵌合质粒pcDNA3-HPV-LI -△spaA.该重组质粒经体内、外瞬时特染后,RT-PCR均扩增获得了1 500 bp左右的目的片段.免疫印迹试验显示,体外转染嵌合质粒的细胞总蛋白能够与GST-SpaA-N重组蛋白免疫血清在56 kD处产生特异性结合.ELISA分析显示嵌合质粒可在小鼠体内产生差异显著的特异性抗体(P＜0.01),抗体滴度为1:1 000.此外,pcDNA3-HPV-L1-△spaA制备的抗血清至少可在1∶10稀释度条件下,介导外源补体对半数以上的菌体进行杀伤.该研究表明,获得的SpaA-N表位DNA嵌合疫苗具有免疫活性,为研发安全有效的丹毒丝菌新型DNA疫苗提供了一个新思路.     

利用三阶段葡萄糖添加策略减少乙酸合成并促进重组大肠杆菌生产L-苯丙氨酸

为了降低副产物乙酸的积累和提高L-苯丙氨酸的产量,分别优化了L-苯丙氨酸发酵的初始葡萄糖浓度和葡萄糖的指数流加策略.结果表明,20 g/L的初始葡萄糖浓度可以控制细胞的比生长速率低于临界值0.3 h-1,显著地降低了乙酸的积累,提高了L-苯丙氨酸的产量.采用预设比生长速率μ3* =0.4(h-1)进行葡萄糖的指数流加取得了实际最大比生长速率0.29 h-1,使细胞的比生长速率低于临界值,促进了L-苯丙氨酸的合成,最终获得L-苯丙氨酸的产量达48.45 g/L,比本实验室原有水平提高了37％.     

线虫区系分析指示土壤食物网结构和功能研究进展

土壤食物网结构复杂,功能众多,直接测定土壤食物网各功能群生物量并结合数学模型来推断土壤食物网结构和功能,工作量大且分析过程繁琐。线虫生态学的发展为土壤食物网的研究开辟了一条新的思路,即利用线虫区系分析来定性推断食物网的结构和功能。线虫作为土壤中数量最丰富的后生动物,占据着土壤食物网的中心位置,其物种多样性、食性多样性、生活史策略多样性、功能团多样性奠定了其作为土壤食物网结构和功能指示生物的生态学基础。线虫区系分析根据发展历史可以分为个体分类、生活史策略分类、功能团分类和代谢足迹分类四个时期,其中后两个时期主要用于推断土壤食物网结构和功能。基于功能团的线虫区系分析将线虫的食性和生活史策略结合起来,发展出一系列指数来判断土壤食物网的连通性、食物网链长度、外界养分投入情况、分解途径及对外界干扰的响应等。基于代谢足迹的线虫区系分析在功能团分析基础上,加入线虫能流分析,从而定性反映了土壤食物网功能的大小。两者在指示土壤食物网自下而上调节及对植物线虫控制等方面起着重要的作用。