生态系统的多稳态与突变

许多生态系统可能在短时间内发生难以预料的状态突变, 其中一些生态系统突变的机理可以用多稳态理论进行解释。近年来生态系统的多稳态和突变现象及其机理吸引了研究者和管理者的广泛关注。本文重点对生态系统多稳态的理论基础、识别方法及稳态转换发生的早期预警信号进行综述, 并基于典型生态系统过程对现实世界中可能观测到的稳态转换进行实例分析, 最后对多稳态概念框架和理论应用中的潜在争议进行讨论, 以期为非线性生态系统动态的理论研究、管理实践和生物多样性保护等提供参考。     

铽(Ⅲ)离子及其复合物:从发光特性到传感应用

稀土元素也称镧系元素,因其独特的发光性质和配位性质,其发光复合物被广泛研究于生物技术领域。其中稀土铽(Ⅲ)离子复合物因具有优异的光谱特性,关于其研究呈现出快速的发展趋势。主要从其发光特性的角度出发,探讨了其发光机理,并对铽(Ⅲ)离子与不同有机化合物结合形成的发光铽配合物以及铽(Ⅲ)离子及其配合物与不同纳米材料形成的复合物进行了分类综述。此外,还详细地阐述了铽离子及其复合物在荧光探针、生物传感器、药物递送、细胞成像、癌症治疗等相关领域的应用。最后,对其今后发展趋势和潜在的研究价值进行了展望。     

新一代遥感技术助力生态系统生态学研究

随着气候变化和人类活动的加剧, 生态系统正处于剧烈变化中, 生态学家需要从更大的时空尺度去理解生态系统过程和变化规律, 应对全球变化带来的威胁和挑战。传统地面调查方法主要获取的是样方尺度、离散的数据, 难以满足大尺度生态系统研究对数据时空连续性的要求。相比于传统地面调查方法, 遥感技术具有实时获取、重复监测以及多时空尺度的特点, 弥补了传统地面调查方法空间观测尺度有限的缺点。遥感通过分析电磁波信息从而识别地物属性和特征, 反演生态系统组成、能量流动和物质循环过程中的关键要素, 已逐渐成为生态学研究中必不可少的数据来源。近年来, 随着激光雷达、日光诱导叶绿素荧光等新型遥感技术以及无人机、背包等近地面遥感平台的发展, 个人化、定制化的近地面遥感观测逐渐成熟, 新一代遥感技术正在推动遥感信息“二维向三维”的转变, 为传统样地观测与卫星遥感之间搭建了尺度推绎桥梁, 这也给生态系统生态学带来了新的机遇, 推动生态系统生态学向多尺度、多过程、多学科、多途径发展。因此, 该文从生态系统生态学角度出发, 重点关注陆地生态系统中生物组分, 并分别从生态系统类型、结构、功能和生物多样性等方面, 结合作者在实际研究工作中的主要成果和该领域国际前沿动态, 阐述遥感技术在生态系统生态学中的研究现状并指出我国生态系统遥感监测领域发展方向及亟待解决的问题。     

高危型人乳头瘤病毒感染与宫颈癌中miR-218表达的关系

目的观察高危型人乳头瘤病毒(HPV)感染与宫颈癌中miR-218表达的关系。方法收集2015年6月至2018年12月我院手术切除的宫颈癌组织并检测高危型HPV感染情况和miR-218表达量。培养HPV16阳性的SiHa细胞株并进行分组,阴性对照(NC)组转染NC模拟物、miR-218组转染miR-218模拟物,检测两组细胞凋亡率、B淋巴细胞瘤-2基因(Bcl-2)、Bcl-2相关x蛋白(Bax)、Bcl-2相互作用细胞死亡介导因子(Bim)、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(Caspase)-9、Caspase-3的mRNA表达量及凋亡通路分子c-Jun氨基末端激酶(JNK)、c-Jun基因(c-Jun)、磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)、蛋白激酶B(AKT)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的蛋白表达量。结果高危型HPV阳性的宫颈癌组织中miR-218表达量减少。转染24 h后,miR-218组细胞凋亡率、细胞中Bax、Bim、Caspase-9、Caspase-3的mRNA表达量及JNK、c-Jun的蛋白表达量均明显高于NC组,而细胞中Bcl-2的mRNA表达量及PI3K、AKT、mTOR的蛋白表达量均低于NC组,差异均有统计学意义(均P<0.05)。结论miR-218在高危型HPV感染的宫颈癌组织中表达减少。增加miR-218的表达能够促进HPV感染宫颈癌细胞的凋亡。该调控作用与JNK/c-Jun通路的激活及PI3K/AKT/mTOR通路的抑制有关。     

微小RNAs在肝癌中的作用机制及相关应用研究进展

微小RNAs(miRNAs)是一类内源性小型非编码RNA,可通过调控靶基因表达参与大多数生物学过程。近年来,miRNAs在肝癌发生发展进程中相关作用机制的研究逐渐深入,miRNAs作为其中关键调控因子和主要参与者,已成为肝癌早期诊断、靶向治疗和预后评估中的一个关键靶标。本文着重强调miRNAs在肝癌发生发展、多重耐药性中的作用以及作为肝癌潜在治疗靶点的价值,并就miRNAs在肝癌中的功能、分子作用通路以及应用三方面的相关研究进展进行综述。     

甘草抗动脉粥样硬化机制的网络药理学研究

利用网络药理学方法探讨甘草在抗动脉粥样硬化中的分子机制。本研究利用中医药系统药理学数据库和分析平台(traditional Chinese medicine systems pharmacology database and analysis platform,TCMSP)分析甘草中的有效活性成分,并获得有效成分的作用靶点。通过Cytoscape软件构建可视化靶点互相作用网络,对网络中的关键靶点进行基因本体(GO)富集分析和KEGG通路富集分析。结果显示甘草中40种有效活性成分的预测靶点共97个,47个靶点与动脉粥样硬化(AS)相关,其中18个是血管保护药物和脂质修饰药物的作用靶点,表明甘草可作为调控AS发展的药物。基于97个预测靶点的GO富集分析,发现甘草可参与多种生物学过程,尤其是应对外源性刺激,以及参与细胞凋亡等过程。通过构建甘草靶点与AS疾病靶点相互作用网络(PPI),确定了AKT1、MAPK3、MAPK1、JUN和CASP3等关键靶点,并对关键靶点进行KEGG富集分析,结果表明甘草主要影响调控细胞增殖、生存以及凋亡的细胞信号转导相关通路,并激活先天免疫相关信号通路,调节炎性细胞因子释放,从而发挥抗动脉粥样硬化作用。甘草具有多成分、多靶点、多途径的作用特点,主要通过PI3K-AKT信号途径、MAPK信号途径、NOD样受体信号通路调控细胞增殖和凋亡,同时发挥免疫调控作用,从而影响动脉粥样硬化的发展,由此可见,甘草可作为动脉粥样硬化疾病治疗的候选中草药。     

马铃薯甲虫结节性硬化复合物基因LdTSC1和LdTSC2基因的克隆及功能分析

【目的】通过RNAi技术明确马铃薯甲虫TOR上游的关键信号集成节点及类胰岛素信号通道下游基因结节性硬化复合物TSC1和TSC2的功能。旨在为探明马铃薯甲虫类胰岛素信号转导提供更多理论支持。【方法】在NCBI(美国国家生物技术信息中心)获取马铃薯甲虫LdTSC1/2序列,分别利用多重序列比对和系统发育分析确定该基因的完整性和系统发育关系;采用喂食幼虫dsRNA的方法,观察该基因的调低对马铃薯甲虫幼虫生长发育、糖脂代谢的影响。【结果】克隆得到马铃薯甲虫TSC1编码蛋白的氨基酸序列与鞘翅目白蜡窄吉丁直系同源蛋白的氨基酸序列的自展一致度为100%,聚为一支;TSC2编码蛋白的氨基酸序列与鞘翅目白蜡窄吉丁和赤拟谷盗的同源蛋白氨基酸序列的自展一致度为100%,聚为一支。通过分别喂食2龄幼虫LdTSC1/2的dsRNA能有效降低靶标基因的表达量,幼虫出现体重减轻,化蛹率和羽化率显著下降,葡萄糖的吸收转化效率降低,海藻糖含量升高和甘油三酯均减少。【结论】下调2龄幼虫LdTSC1/2的表达量,导致试虫出现抑制了糖脂代谢、脂肪体减少、体重减轻以及发育延迟;结果表明LdTSC1/2调控了马铃薯甲虫幼虫的糖脂代谢过程,显著影响幼虫化蛹和蜕皮过程。     

叶黄素循环和D1蛋白周转在毛竹叶片光保护中的作用

利用叶绿素荧光技术,对强光胁迫下以及叶黄素循环抑制剂-二硫苏糖醇(DTT)和D1蛋白合成抑制剂-硫酸链霉素(SM)处理后毛竹(Phyllostachys edulis (Carr.) Lehaie)的光抑制特征进行研究。结果显示:在夏季中午强光或人为强光胁迫下,毛竹叶片最大光化学效率Fv/Fm均显著降低;在下午光强减弱或黑暗、弱光条件下,Fv/Fm可有效恢复。DTT和SM均可抑制毛竹叶片非光化学淬灭(NPQ),且DTT效果明显优于SM。另外,在强光下,DTT和SM处理均能使毛竹叶片Fv/Fm、实际光化学效率Y(Ⅱ)和光化学淬灭qP等荧光参数下降幅度增大。研究结果表明毛竹叶片具有完善的光破坏防御机制,NPQ与叶黄素循环和D1蛋白周转紧密关联,在叶片光保护机制中具有重要作用。     

慢病毒介导的c-Myc启动子结合蛋白1过表达对结肠癌HCT116细胞增殖与凋亡的影响及其机制研究

目的探讨慢病毒介导的c-Myc启动子结合蛋白1(MBP-1)过表达对结肠癌HCT116细胞增殖和凋亡的影响及其机制。方法将体外培养的HCT116细胞分为以下3组:空白对照组,细胞未做任何处理;空载感染组,空载体对照慢病毒(LV-GFP)感染HCT116细胞;MBP-1过表达慢病毒组(MBP-1组),MBP-1过表达的重组慢病毒(LV-MBP-1-GFP)感染HCT116细胞。RT-PCR检测各组细胞中MBP-1 mRNA的表达,CCK-8实验检测细胞的增殖能力,流式细胞仪检测细胞的周期变化,Western blot检测细胞中MBP-1、NF-κB p65、c-Myc、CyclinD1及细胞凋亡相关蛋白Bcl-2、Bax、cleaved caspase-3的表达。三组间比较采用单因素方差分析,方差齐性采用F检验,若方差齐则组间比较采用LSD检验,若方差不齐则组间比较采用Dunnett检验。结果与空载感染组比较,MBP-1组在MBP-1 mRNA(1.02±0.15比4.56±1.03)、蛋白表达水平(0.18±0.01比0.72±0.10)、S期百分比[(39.12±2.18)﹪比(45.64±3.21)﹪]、G2/M期的百分比[(14.81±1.02)﹪比(23.16±2.12)﹪]、细胞中Bax蛋白(0.55±0.10比0.76±0.11)、cleaved caspase-3蛋白(0.45±0.08比0.81±0.11)表达水平均升高,差异具有统计学意义(P均<0.001),而细胞48 h OD值(0.58±0.08比0.43±0.03)、72 h OD值(1.10±0.13比0.52±0.09)、细胞G0/G1期的百分比[(46.06±1.89)﹪比(31.36±2.02)﹪]、细胞中Bcl-2蛋白(0.52±0.10比0.23±0.02)、NF-κB p65蛋白(0.61±0.13比0.16±0.03)、c-Myc蛋白(0.79±0.15比0.43±0.05)、CyclinD1蛋白(0.62±0.09比0.32±0.01)的表达水平均降低,差异具有统计学意义(P均<0.001);空白对照组和空载感染组之间各指标差异无统计学意义(P>0.05)。结论MBP-1过表达可抑制HCT116细胞增殖及诱导细胞周期阻滞于S期,其作用机制可能与抑制NF-κB信号通路活化有关。     

耐除草剂玉米G1105E-823C定性检测方法

转基因耐除草剂玉米G1105E-823C是经过改造的转mG2-aroA基因耐草甘膦玉米新品系,具有更高的草甘膦耐受性,目前已完成生产性试验,具有重要的产业化应用前景。但目前尚无针对G1105E-823C的转化体特异性检测方法的相关报道,这十分不利于对该品系的检测及监管。基于此,以G1105E-823C转化体特异性序列为靶标,建立了转基因耐除草剂玉米G1105E-823C的普通PCR和实时荧光PCR定性检测方法。结果表明,2种方法均能检测出转基因耐除草剂玉米G1105E-823C转化体成分,且具有较高的特异性。普通PCR检测方法检出限达0.1%,实时荧光PCR检测方法检出限达0.05%。研究建立的2种定性检测方法为转基因耐除草剂玉米G1105E-823C的精准检测提供了新的技术手段,可为农业转基因监管提供技术支撑。