光驱动二氧化碳转化系统的构建、优化与应用

利用光能驱动二氧化碳(carbon dioxide, CO₂)还原生产化学品对于缓解环境压力、解决能源危机具有重要意义。光捕获、光电转化和CO₂固定等作为影响光合作用效率的关键因素,同时也制约着CO₂的资源化利用效率。为了解决上述问题,本文从生物化学与代谢工程相结合的角度,系统总结了光驱动杂合系统的构建、优化与应用,并从酶杂合系统、生物杂合系统以及杂合系统应用3个方面分析了光驱动CO₂还原合成化学品的最新研究进展。在酶杂合系统方面,采用的策略主要有提升酶催化活性、增强酶稳定性等;在生物杂合系统方面,采用的方法主要包括增强生物捕光能力、优化还原力供应以及改善能量再生等;在杂合系统应用方面,主要阐述了光驱动CO₂还原生产一碳含能化合物、生物燃料以及生物食品等。最后,从纳米材料(包括有机材料和无机材料)和生物催化剂(包括酶和微生物)两个方面,展望了人工光合系统的进一步发展方向。     

缺刻缘绿藻磷脂酶A2(PLA2)的基因特征与功能

为进一步鉴定磷脂酶A2(PLA2)在缺刻缘绿藻(Myrmecia incisa)油脂合成过程中的具体功能,研究利用RACE技术从缺刻缘绿藻H4301中克隆到pla2基因(Mipla2)的cDNA序列全长,共1082 bp。该全长包含180 bp的5′-非翻译区(UTR), 464 bp的3′-UTR和438 bp的开放阅读框(ORF),编码1个由145个氨基酸组成的蛋白。其基因全长为1594 bp,含有3个内含子和4个外显子。多序列比对结果显示, MiPLA2具有保守的Ca²⁺结合基序和催化活性基序。系统演化分析结果显示MiPLA2属于植物s PLA2-XIA家族。利用同源重组技术构建了pET32aMipla2原核表达载体,经过诱导和纯化,得到了分子量大小为31.36 kD的重组MiPLA2蛋白。体外酶促反应的产物经薄层层析分析显示,重组表达的MiPLA2具有催化磷脂酰胆碱(PC)水解成溶血磷脂酰胆碱(LPC)的功能。研究结果有助于解析花生四烯酸被优先用于三酰甘油(TAG)合成的途径与机理,为通过pla2基因的遗传改造提高该藻油脂产率的应用研究奠定了基础。     

集约高产过程中土壤有机质动态初探

集约高产过程中土壤有机质动态初探崔玉亭,韩纯儒（北京农业大学,１０００９４）ＤｙｎａｍｉｃｓｏｆＳｏｉｌＯｒｇａｎｉｃＭａｔｔｅｒ（ＳＯＭ）ｉｎｔｈｅＰｒｏｃｅｓｓｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＩｎｔｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ￥．ＣｕｉＹｕｔｉｎｇ;ＨａｎＣｈｕｎｒｕ（ＢｅｉｊｉｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ,１０００９４）．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｃｏｌｏｇｙ,１９９３,１２（２）：３７—３８．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ,ｔｈｅｂａｌａｎｃｅｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒ（ＳＯＭ）ｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｉｎｔｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎＣｈａｎｇｚｈｏｕｒｅｇｉｏｎｉｓｓｔｕｄｉｅｄａｎｄａｍｅｄｉｕｍ－ａｎｄｌｏｎｇ－ｔｅｒｍｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｉｔｓｄｙｎａｍｉｃｓｉｓｍａｄｅ。Ｔｈｅｒｅ－ｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｄｕｒｉｎｇｔｈｉｓｐｒｏｃｅｓｓ,ｔｈｅｂａｌａｎｃｅｏｆＳＯＭｉｓｇｅｔｔｉｎｇｂｅｔｔｅｒ,ａｎｄａｆｔｅｒａｍｅｄｉｕｍｏｒｌｏｎｇｐｅ－ｒｉｏｄ（ｅ．ｇ,１０—２０ｙｅａｔｓ）,ｔｈｅＳＯＭｃｏｎｔｅｎｔｃａｎｇｅｔｔ     

浸润垄作稻田土壤生态系统的研究

浸润垄作稻田土壤生态系统的研究魏朝富,高明,车福才,邓春（西南农业大学土化系重庆６３０７１６）ＡＳｔｕｄｙｏｎＩｎｆｉｌｔｒａｔｅｄ－ＲｉｄｇｅｄＰａｄｄｙＳｏｉｌＥｃｏｓｙｓｔｅｍ￥．ＷｅｉＣｈａｏｆｕ;ＧａｏＭｉｎｇ,ＣｈｅＦｕｃｈａｉ;ＤｅｎｇＣｈｕｎ（ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＡｇｒｉｃｕｌｌｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ,）．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｃｏｌｏｇｙ,１９９３,１２（３）：２６－３０;Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅａｌｓｗｉｃｈａｎｉｎｆｉｌｔｒａｔｅｄ－ｒｉｄｇｅｄｐａｄｄｙｓｏｉｌｅｃｏｓｙｓｔｅｍｗｈｉｃｈｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｂｙｒｉｄｇｉｎｇａｎｄｃｏｎ－ｔｉｎｕｏｕｓｆｕｒｒｏｗｉｎｆｉＩｔｒａｔｉＯｎｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ,ＣｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｌｅｖｅｌｉｎｆｉＩｔｒａｔｅｄｐａｄｄｙｓｏｉｌｅｃｏｓｙｓｔｅｍ,ｔｈｉｓｅｃｏｓｙｓ－ｔｅｍｈａｓｃｏｅｘｉｓｔｅｄｇａｓ－ｌｉｑｕｉｄ,ｇａｓ－ｓｏｌｉｄａｎｄｌｉｑｕｉｄ－ｓｏｌｉｄｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ,ｅｎｌａｒｇｅｓｓｏｉｌｓｕｒｆａｃｅｂｙ３８％ａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｓｃｕＩｔｉｖａｔｅｄｌａｙｅｒｂｙ５－１０ｃｍ．     

黄土丘陵区代表性乔灌草植物凋落物关键代谢产物释放的室内模拟研究

凋落物源代谢产物在植物-土壤系统中发挥着重要生态作用,该研究以黄土丘陵区刺槐、油松、沙棘、狗尾草和达乌里胡枝子等5种代表性乔灌草植物的凋落物为研究对象,以土壤混水振荡沉淀后收集上清液的方式提取客土微生物,通过均匀喷施上清液对凋落物进行接种,并在室温(25℃)恒湿(凋落物持水率维持在约100%)条件下进行室内分解模拟,研究该过程中7种代谢产物的降解和释放特征,以期更深入地理解凋落物分解过程及其可能的后续生态学效应,为林草生态系统管理提供依据。结果显示：(1)150 d的分解过程中,5种凋落物的木质素均呈分解前期(0～60 d)少部分降解(<30%)、后期趋于停滞的趋势;水溶性酚、凝缩单宁和黄酮呈分解前期(0～30 d)快速释放大部分(>80%)、后期显著减缓的趋势;萜类呈持续释放、甚至在试验后期明显加速的趋势;可溶性糖和氨基酸的释放均呈现在短时间内快速释放、随后缓慢释放的趋势。总体而言,除木质素呈慢速降解状态外,其他代谢产物均呈超速释放状态。(2)7种代谢产物的年降解或释放速率总体均呈现沙棘和刺槐凋落物显著高于达乌里胡枝子、狗尾草和油松凋落物的规律(P<0.05)。(3...     

黄土高原的土壤水分利用与生态环境的关系

黄土高原的土壤水分利用与生态环境的关系韩仕峰,黄旭（中国科学院西北水土保持研究所,陕西杨陵７１２１００）（水利部西北水土保持研究所,陕西杨陵７１２１００）ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐＢｅｔｗｅｅｎＳｏｉｌＷａｔｅｒＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｔｈｅＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ￥ＨａｎＳｈｉｆｅｎｇ;ＨｕａｎｇＸｕ（ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｏｉｌａｎｄＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｅａｔｉｏｎ,ＡｃａｄｅｍｉａＳｉｎｉｃａ,Ｙａｎｇｌｉｎｇ,ＳｈａａｎｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅ７１２１００）．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｃｏｌｏｇｙ,１９９３,１２（１）：２５－２８。Ｉｔ＇ｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｂｙｔｈｅａｕｔｈｏｒｓｔｈａｔｔｈｅｒｅａｒｅｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｗａｔｅｒｒｅｓｏｕｒｃｅｓｉｎｔｈｅＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ：１．ｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆａｄｅｆｉｎｉｔｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｄｒｙｓｏｉｌｌａｙｅｒｄｕｅｔｏｉｎｔｅｎｓｉｖｅｗａｔｅｒａｂｓｏｒｐ－ｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ     

桑树磷脂酶MaPLA1-2D亚型4个基因的克隆与胁迫应答分析

磷脂酶(phospholipase)是一类在植物生长发育和胁迫应答中起重要调控作用的磷脂水解酶,也是一类重要的信号转导酶。而磷脂酶A1(PLA1)在植物应答生物胁迫和非生物胁迫中的功能研究鲜见报道。研究从桑树(Morus alba L.)中克隆了磷脂酶PLA1的1个亚型MaPLA1-2D基因,对其进行了序列分析、组织表达、胁迫诱导表达和蛋白亚细胞定位分析。结果表明,桑树PLA1-2D亚型基因包括4个成员,命名为MaPLA1-2D.1~MaPLA1-2D.4。4个基因在桑树根和叶中高水平表达,蛋白亚细胞定位在叶绿体。序列和进化分析表明MaPLA1-2D基因4个成员与拟南芥AtDAD1基因的保守结构域序列具有较高相似度且进化关系紧密。MaPLA1-2D基因4个成员的启动子含有多种胁迫应答顺式元件和激素响应元件;胁迫诱导表达模式分析表明MaPLA1-2D基因表达受干旱和脱落酸处理显著诱导。以上结果说明,MaPLA1-2D基因与拟南芥DAD同源,可能在桑树非生物胁迫应答中发挥重要功能。     

晋北典型针叶人工林叶功能性状特征及其与土壤因子的关系

为了解释植物叶片的资源分配特征及其与土壤因子间的适应策略,该研究以黄土高原东北缘山西省大同市新荣区油松、樟子松人工纯林及其柠条混交林为对象,采用样方法采集样木树冠中部生长良好的轮生枝中东西南北4个方向的枝条,并在每个枝条上选择里、中、外3处有代表性的当年生叶和多年生叶;采用 “S”形采样法在每个样方内选取9个取样点,用土钻采集各样点0～20 cm土壤样品;测定分析不同造林模式下油松、樟子松异龄叶功能性状特征、土壤理化性质以及二者的关系,为人工林培育及经营提供理论支撑。结果表明：(1)不同造林模式下油松及樟子松叶功能性状的差异集中在化学计量之间;随着叶龄增长,油松、樟子松均表现出干物质含量上升,氮磷含量下降的特征。(2)土壤全磷、全氮含量分别是油松当年及多年生叶的主要解释因子,土壤全磷与当年生叶碳氮比、有机碳、碳磷比均呈显著正相关关系,与全氮、叶面积及叶干物质含量呈显著负相关关系,土壤全氮与多年生叶全磷含量呈正相关关系,与叶有机碳、碳磷比、碳氮比则呈显著负相关关系。(3)樟子松当年生叶功能性状的关键土壤因子是土壤容重、全磷含量,其与叶碳氮磷的比值、干物质含量、碳含量呈正相关关系,而与氮磷含量呈负相关关系;多年生叶功能性状的关键土壤因子是土壤容重、含水量、pH,其与叶氮磷含量呈正相关关系,与碳含量、干物质含量、比叶面积等呈负相关关系。(4)油松及樟子松纯林的叶功能性状更易向关键土壤因子含量更高的方向偏移,说明与柠条混交可有效分异叶片生长对主要土壤因子的集中需求,但混交造林模式下林木长势有所衰弱;结合研究区资源匮乏现状,林木种植密度较大,竞争加剧了生存压力导致林木生长受限。     

大叶杨干旱和水淹胁迫的转录组分析

大叶杨（Populus lasiocarpa）是中国特有的杨属物种,干旱和水淹是影响大叶杨生长和分布范围的两个关键因子。AP2/ERF转录因子家族在植物响应非生物胁迫中发挥重要作用。本研究采用转录组测序、生物信息学分析手段并结合分子实验验证初步鉴定了参与大叶杨干旱和水淹胁迫响应的关键基因。研究结果显示：（1）在大叶杨中分别鉴定到3,986/385个响应干旱/水淹胁迫的差异表达基因,其中包括237个同时响应干旱和水淹胁迫的差异表达基因。（2）在大叶杨中共鉴定到205个AP2/ERF家族成员,系统发育分析表明其在大叶杨中主要分为5个亚家族,并显著富集于差异表达基因中。（3）筛选部分胁迫前后差异表达的PlAP2/ERF基因进行qRT-PCR实验,经证实这些基因在大叶杨受到干旱/水淹胁迫时均可被诱导表达。综上,大叶杨在水淹胁迫下的差异表达基因数量明显少于干旱胁迫,AP2/ERF基因家族的部分基因参与到大叶杨干旱/水淹胁迫的应激表达过程。