代谢网络定量分析研究进展

综述了代谢工程中代谢控制分析、代谢通量分析、生化系统理论、途径分析、控制论模型等定量分析方法的基本理论,以实例说明了这些方法的应用,并对代谢分析方法的发展进行了展望。     

CO2 flux dynamics and its limiting factors in the alpine shrub-meadow and steppe-meadow on the Qinghai-Xizang Plateau

高寒灌丛草甸和草甸均是青藏高原广泛分布的植被类型, 在生态系统碳通量和区域碳循环中具有极其重要的作用。然而迄今为止, 对其碳通量动态的时空变异还缺乏比较分析, 对碳通量的季节和年际变异的主导影响因子认识还不够清晰, 不利于深入理解生态系统碳通量格局及其形成机制。该研究选取位于青藏高原东部海北站高寒灌丛草甸和高原腹地当雄站高寒草原化草甸年降水量相近的5年(2004-2008年)的涡度相关CO₂通量连续观测数据, 对生态系统净初级生产力(NEP)及其组分, 包括总初级生产力(GPP)和生态系统呼吸的季节、年际动态及其影响因子进行了对比分析。结果表明: 灌丛草甸的CO₂通量无论是季节还是年际累积量均高于草原化草甸, 并且连续5年表现为“碳汇”, 平均每年NEP为70 g C·m ^-2·a ^-1, 高寒草原化草甸平均每年NEP为-5 g C·m ^-2·a ^-1, 几乎处于碳平衡状态, 但其源/汇动态极不稳定, 在2006年-88 g C·m ^-2·a ^-1的“碳源”至2008年54 g C·m ^-2·a ^-1的“碳汇”之间转换, 具有较大的变异性。这两种高寒生态系统源/汇动态的差异主要源于归一化植被指数(NDVI)的差异, 因为NDVI无论在年际水平还是季节水平都是NEP最直接的影响因子; 其次, 灌丛草甸还具有较高的碳利用效率(CUE, CUE = NEP/GPP), 而年降水量和NDVI是决定两生态系统CUE大小的关键因子。两地区除了CO₂通量大小的差异外, 其环境影响因子也有所不同。采用结构方程模型进行的通径分析表明, 灌丛草甸生长季节CO₂通量的主要限制因子是温度, NEP和GPP主要受气温控制, 随着气温升高而增加; 而草原化草甸的CO₂通量多以季节性干旱导致的水分限制为主, 其次才是气温的影响, 受二者的共同限制。此外, 两生态系统生长季节生态系统呼吸主要受GPP和5 cm土壤温度的直接影响, 其中GPP起主导作用, 非生长季节生态系统呼吸主要受5 cm土壤温度影响。该研究还表明, 水热因子的协调度是决定青藏高原高寒草地GPP和NEP的关键要素。     

GPC3对肝癌细胞糖酵解的调控作用研究

目的:探讨GPC3(glypican 3)在肝癌细胞糖酵解中的调控作用。方法:采用si RNA(small interfering RNA)干扰肝癌细胞中GPC3的表达后,采用q PCR(quantitative PCR)与Western blot实验检测肿瘤糖酵解关键调控分子Glut1(glucose transporter-1)、HK2(hexokinase 2)与LDH-A(Lactate Dehydrogenase A)的表达,通过检测培养液中葡萄糖的减少量分析GPC3对细胞葡萄糖摄取情况,通过检测培养液中乳酸含量与PH值分析GPC3对细胞乳酸产生的影响,通过检测细胞的氧耗速率,分析GPC3对线粒体氧化磷酸化功能的影响。结果:干扰肝癌细胞中GPC3的表达可抑制糖酵解关键调控分子Glut1、HK2与LDH-A表达,降低肝癌细胞葡萄糖摄取速率和细胞氧耗速率,且细胞培养液PH升高,乳酸产生减少。结论:肝癌细胞中GPC3高表达通过上调糖酵解关键调控分子Glut1、HK2与LDH-A表达而促进肝癌细胞糖酵解效应,同时抑制线粒体氧化磷酸化活性。这些结果进一步提示糖代谢重编程可能是GPC3促进肝癌增殖与转移的重要机制。     

花煤通量与气象要素的关系及其在预报小麦,玉米产量上的前景

应用花粉通量测定新技术,于１９９２－１９９４上在小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ Ｌ．）、玉米（Ｚｅａ ｍａｙｓ Ｌ．）传粉期间,应用库尔式收集仪收集和测定空气中的花粉,记录气象资料,进行统计分析,确定小麦、主米产量与它们最大传粉期空气中花粉浓度的相对应数据,根据这些数据,试图建立禹城实验区小麦和玉米产量预报图式。     

玉米农田水热通量动态与能量闭合分析

 基于锦州农田生态系统野外观测站玉米农田涡度相关系统近2年的水热通量观测数据，分析了玉米农田水热通量的日际、年际变化特征及其能量 平衡状况。结果表明： 1）玉米农田水热通量日变化与年变化均呈单峰型二次曲线，峰值出现在12∶00～13∶00左右，与净辐 射的日变化、年 变化同步，潜热通量最大可达到655 w•m^－2（出现在2004年7月8日1 3∶00），显热通量最大值大约为369 w•m^－2（出现在2004年5月31日13∶ 00）。2）玉米农田水热通量强度与局地的环境条件密切相关：显热通量与大气压的年变化呈负相关，潜热通量与气温年变化呈正相关。水热通 量受降水的影响较大，对降水的反应较敏感。其中，潜热通量(LE)不仅与降水的强度有关，而且随着降水的季节分布的不同而出现不同的响应 ，即使同样量级的降水在夜间与白天对LE的影响也是不同的。3）玉米农田通量观测呈现能量不闭合现象，主要原因可能是未包含0～5 cm土壤 热储量与冠层热储量，造成大约15.5%的能量损失。     

基于区域剖分算法的土壤碳通量空间采样策略

由于土壤碳通量在空间分布上具有很强的异质性,传统的采样方法难以对区域土壤碳通量进行精确估算,因此确定适当的采样策略对区域土壤碳通量的估算具有重要意义.本文提出一种逐点递增式采样的区域剖分部署策略(RDPG):设定初始采样点,使用改进的凸包插值算法构造Delaunay三角网,根据邻近已知采样点插值计算三角形各边垂直平分线的交点的离散度,选择离散度最大的点作为新增采样点.采用该方法对变异系数为0.42～0.59的仿真试验区域进行多次试验,结果表明:在相同试验条件下,RDPG布局策略能够获得比随机采样和均匀采样策略更高的区域土壤碳通量估算准确度.RDPG方法考虑了区域土壤碳通量的空间异质性,提高了区域土壤碳通量拟合精度.     

连续年龄序列桉树人工林凋落物量及养分通量

在福建漳州地区,对连续年龄序列(2、3、4、5、6年生)的尾巨桉(Eucalyptus grandis ×E.urophylla)人工林凋落物量及其养分通量进行了研究.结果表明:不同林龄(2、3、4、5和6年生)的年凋落物总量分别为2796.65、3098.10、4489.13、4200.72和3692.40 kg·hm-2,呈现先期增加,4年生后出现缓慢下降的趋势.各年龄段林分凋落物量均显示出明显的季节动态,其中3、4和6年生林分呈单峰型,前二者出现在6月,后者出现在4月;而2和5年生林分则出现2个峰值,前一个峰值出现在4月,后一峰值出现在6月.在凋落物的组成中,落叶占总凋落物量的84.86%～90.04%,其次分别为碎屑物(5.01%～6.70%)、落枝(2.95%～4.52%)、树皮(2.64%～3.62%)和落果(0.30%～0.55%).凋落物各组分中,主要养分元素含量大小顺序为N>Ca>K>Mg>P.各龄级桉树人工林凋落物中5种元素的年通量的大小顺序表现为:4年生(133.20 kg·hm-2)>5年生(124.98 kg·hm-2)>6年生(97.56 kg·hm-2)>3年生(90.51 kg·hm-2)>2年生(86.01 kg·hm-2).     

苹果密植园与间伐园树冠层内叶片光合潜力比较

通过对成龄苹果密植园和间伐园树冠不同层次和部位叶片光合潜力及辐射通量密度、叶片N含量和比叶重等指标的比较分析,研究了苹果园改造前后辐射能和氮素利用效率差异及其与产量品质的关系.结果表明：间伐显著改善了冠层内的辐射环境,间伐园冠层内的辐射分布明显比密植园均匀,相对辐射通量密度小于30%的无效光区接近0,而密植园冠层内的最低相对辐射通量密度为17%,在相对高度03以下均为无效光区;间伐园内冠层叶片的光合效率显著提高,间伐园树冠中、下部叶片的光合速率比密植园分别提高了78%和102%;叶片的最大羧化速率和最大电子传递速率也有较大幅度的提升.苹果园冠层叶片的光合效率与叶片N含量存在显著的相关关系,而叶片N含量又与辐射通量密度存在显著的相关关系,因此,可根据冠层叶片相对N含量的垂直分布间接和定量地判断叶片的光合效率或相对辐射通量密度的空间分布.     

干旱年份三江平原沼泽甲烷(CH4)排放及影响因子

为了研究淡水沼泽CH4排放的影响因子及其机制,在中国东北部的三江平原样地观测了CH4排放通量以及部分影响因子.结果表明,在2003年4～10月生长季内,毛果苔草沼泽CH4通量平均值为3.30 mg·m-2·h-1(最小值为0.65 mg·m-2·h-1,最大值为13.47 mg·m-2·h-1),低于小叶章沼泽化草甸CH4通量平均值4.91 mg·m-2·h-1(最小值为-0.12 mg·m-2·h-1,最大值为16.25 mg·m-2·h-1).在不同阶段,两种类型沼泽CH4通量有明显的变化,控制因子也不一样.4月份低温限制了CH4通量,两种类型沼泽差异很小.5～7月下旬,小叶章沼泽化草甸CH4通量显著高于毛果苔草沼泽CH4通量(P＜0.01),这种差异是由融冻作用造成的.8月份,植株密度和剖面中活性有机碳的浓度成为主要的影响因子,毛果苔草沼泽CH4通量比小叶章沼泽化草甸高.     

异源表达NADH选择性氧化酶提高光滑球拟酵母酵解速率及丙酮酸生产强度

摘要：【目的】为进一步提高光滑球拟酵母(Torulopsis glabrata)葡萄糖代谢速率及丙酮酸生产强度。【方法】将源于荚膜胞浆菌(Histoplasma capsulatum)的编码选择性氧化酶的AOX1基因过量表达于T. glabrata中,获得了一株线粒体内NADH氧化途径发生改变且胞内总NADH 氧化酶活性提高1.8倍的重组菌株AOX。【结果】与出发菌株CON比较,细胞浓度以及发酵周期降低了20.3%和10.7%,而平均比葡萄糖消耗速率和丙酮酸合成速率分别提高了34.7%和54.1%。其原因