米槁幼苗光合作用及光响应曲线模拟对干旱胁迫的响应

为阐明米槁光合作用对干旱胁迫的响应规律与适应机制,以一年生米槁幼苗为研究对象,进行盆栽试验研究设置3种不同土壤含水量梯度,利用Li-6400便携式光合作用系统测定干旱胁迫下的光合生理指标及光响应过程,光响应曲线模拟采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、指数模型和直角双曲线修正模型进行拟合并对比,以期选出适用于干旱环境下的光响应模型。结果表明(1)光响应曲线模型对干旱胁迫下米槁幼苗的光合作用拟合中直角双曲线、非直角双曲线和指数模型适用于低光合有效辐射(PAR),但拟合光响应参数与实测值相差大,只有直角双曲线修正模型能够很好的拟合各个处理且拟合参数比较精确米槁幼苗。(2)光合作用的表观量子效率(Φ)小于一般植物的光合量子效率,则其对弱光的光能利用效率相对较低。(3)在较强的光合有效辐射条件下,严重干旱胁迫下的米槁净光合速率P_n显著下降,出现了明显的光抑制现象;中度胁迫下净光合速率(P_n)、最大净光合速率(P_(nmax))、光补偿点(LSP)最大,米槁具有较宽的抗旱适应范围,有一定的抗旱性;严重胁迫下P_n、P_(nmax)、LSP降低,蒸腾速率(T_r)与气孔导度(G_s)下降幅度更大,但仍具有较高的水分利用效率(WUE),米槁在严重的干旱胁迫下光合机构受到一定的损伤,但自身可以通过生理调节来积极适应不良环境,减少光合机构伤害。(4)综合来看,在人工管理或种植米槁时,为了适应米槁生长发育,建议土壤含水量保持在23.05%到14.92%之间。     

发酵透明质酸寡糖兽疫链球菌工程菌株的构建

透明质酸(HA)广泛应用于医学、化妆品、食品等领域。HA的生物活性取决于其分子量(M_w)。透明质酸寡糖由于具有重要的生理活性与特殊生理功能,在医药领域具有重要的应用前景。兽疫链球菌因其发酵周期短、生产强度较强的特点,在商业生产HA上具有广泛的应用。为了高效发酵合成透明质酸寡糖和解决发酵过程的溶氧问题,文中通过在兽疫链球菌WSH-24中过表达透明质酸合酶HasA以及优化表达水蛭来源的透明质酸酶LHAase。重组菌株摇瓶发酵24h,透明质酸寡糖积累至0.97g/L,比野生菌提高了182.0%。在3L发酵罐中发酵24 h,透明质酸寡糖生产强度为294.2 mg/(L·h),HA积累至7.06 g/L,比野生菌的罐上水平提高了112.4%。文中所构建的发酵合成透明质酸寡糖的兽疫链球菌重组菌株具有重要的应用前景。     

三种常绿阔叶树光系统Ⅱ在低温胁迫下的光抑制及恢复

冬季低温胁迫对亚热带常绿阔叶树光合活性的主要影响之一,体现在光合机构的低温光抑制。为了阐明冬季低温胁迫下常绿阔叶树光系统Ⅱ的光抑制程度及光保护机制,该文研究了冬季自然低温胁迫(零下低温冻害和零上低温寒害)对红叶石楠、枇杷和猴樟三种亚热带常绿阔叶树光合机构光系统Ⅱ(PSⅡ)光抑制的影响以及春季气温回暖后的恢复情况。结果表明:冻害和寒害低温胁迫使猴樟的PSⅡ活性显著降低,PSⅡ受到较严重的光抑制,低温胁迫解除后PSⅡ活性未能完全恢复。红叶石楠PSⅡ活性下降程度和光抑制程度最轻,春季PSⅡ活性显著上升,光抑制显著下降。枇杷PSⅡ活性和光抑制程度介于猴樟和红叶石楠之间。低温胁迫下红叶石楠的非光化学猝灭(NPQ)接近常温水平; 枇杷的NPQ略有降低,春季恢复正常; 猴樟NPQ最低,春季低温解除后仍不能完全恢复。此外,三种常绿阔叶树在冬季低温胁迫和春季恢复时期的NPQ与PSⅡ的光抑制程度存在显著的负相关关系。综合以上结果分析表明,冬季低温对红叶石楠PSⅡ影响不大,对枇杷有一定影响但春季气温回暖后可以及时恢复,对猴樟PSⅡ有显著的光抑制且恢复过程较慢,同时NPQ对保护常绿阔叶树PSⅡ免受冬季低温光抑制有重要的贡献。     

镉胁迫对紫花苜蓿幼苗生理特性和镉富集的影响

以"甘农三号"紫花苜蓿幼苗为材料,在水培条件下,探究了在10 d内不同浓度(0～2.0 mmol·L^-1)镉(Cd)胁迫对其根长、茎长、生物量、叶绿素和丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性、Cd富集及其亚细胞分布的影响。结果表明:低浓度(0.125 mmol·L^-1) Cd能促进幼苗根和茎的生长,增加叶片叶绿素含量,较高浓度(0.5～2.0 mmol·L^-1) Cd显著抑制幼苗根和茎的生长,叶绿素及生物量显著降低; Cd胁迫使MDA含量显著增加,而SOD和POD活性显著增强,其中Cd胁迫浓度为0.5mmol·L^-1时,SOD和POD活性达到最大值,这可能是植物对环境胁迫的一种应激保护反应; Cd在各亚细胞组分中的含量依次为细胞壁>细胞质>线粒体>叶绿体,且均随Cd胁迫浓度的升高而增加。当Cd胁迫浓度为0.125 mmol·L^-1时,水培10 d的紫花苜蓿幼苗单株地上部对Cd的净化率最高可达0.214%,而整盆植株在单位体积内对Cd的净化率最高可达15.5%;当Cd胁迫浓度为2.0 mmol·L^-1时,紫花苜蓿幼苗地上部Cd含量达89.36μg·g-1。这些结果表明紫花苜蓿对Cd具有很强的富集能力,虽未达到Cd超富集植物的临界标准,但从植株生物量、耐Cd能力、富集Cd量及对Cd的净化率等方面综合考虑,紫花苜蓿在Cd污染土壤的植物修复中具备良好的应用价值。     

磁性纳米材料的生物医学应用进展

以四氧化三铁为代表的医用磁性纳米材料具有独特的磁学性能、表面易功能化、良好的生物学相容性等特点,在纳米医学相关领域展现出巨大的应用前景,特别是近年来它作为可介导外场的智能材料,在材料设计和生物医学应用方面均取得了突破性的进展.鉴于此,本文围绕磁性氧化铁纳米材料的生物医学应用,着重介绍近年来其在磁共振影像探针、磁热和磁力效应的生物医学应用、诊疗一体化以及纳米酶催化等领域的研究进展,并对磁性纳米材料在生物医学领域未来的发展方向进行了展望.     

铁基纳米酶对鼠伤寒沙门菌生物被膜的影响

运用结晶紫染色定量法、生物被膜形态观察、生物被膜干重称量法、活菌定量计数法和细菌内活性氧检测法,评估氧化铁纳米酶和硫化铁纳米酶对鼠伤寒沙门菌生物被膜的影响及其机制.结果显示:鼠伤寒沙门菌S025株与这两类铁基纳米酶共孵育48h后,其生物被膜结晶紫染色吸光度值(A)、生物被膜厚度、生物被膜干重和活菌数量与未处理组相比均显著下降,活性氧水平显著上升,其中硫化铁纳米酶效果优于四氧化三铁纳米酶;在生物被膜形成后,加入铁基纳米酶处理0.5h、2h和12h,生物被膜结晶紫染色A值、生物被膜厚度、生物被膜干重和活菌数量与未处理组相比均显著下降,活性氧水平显著上升,硫化铁纳米酶效果同样优于四氧化三铁纳米酶.以上结果表明,铁基纳米酶通过调控鼠伤寒沙门菌胞内活性氧水平,不仅可以预防该菌的生物被膜形成,而且可以破坏已形成的生物被膜,本研究将有助于预防和治疗鼠伤寒沙门菌生物被膜引起的相关疾病.     

枯草芽孢杆菌全长引物酶的溶液结构研究

在细菌DNA复制中,DnaG引物酶合成RNA引物,然后合成的引物通过DNA聚合酶进行延伸. DnaG引物酶由3个结构域组成,N端锌结合结构域（zinc-binding domain,ZBD）、RNA聚合酶结构域（RNA polymerase domain,RPD）和C端解旋酶结合结构域（helicase binding domain,HBD）. 在合成引物的过程中,引物酶的3个结构域协同作用,缺一不可. 尽管引物酶3个结构域的结构均已有研究报道,但到目前为止,引物酶的全长结构尚不清楚. 我们在上海光源利用小角X射线散射技术研究了枯草芽孢杆菌全长引物酶的溶液结构,首次构建了全长引物酶结构模型. 我们发现,枯草芽孢杆菌引物酶在溶液中处于伸展状态,且ZBD和HBD结构域相对于RPD结构域呈现出连续的构象变化. 本文研究表明DnaG引物酶中的结构域重排可能有助于其在DNA复制中发挥功能.     

白菜PLD基因家族全基因组鉴定及对高温胁迫的响应

膜磷脂是产生胞内信号信使的重要来源,磷脂酶Ds(phospholipase D,PLDs)可以催化磷脂产生信号分子磷脂酸(phosphatidic acid, PA),从而响应不同胁迫信号。该研究利用生物信息学方法对白菜PLD基因家族的基因成员进行鉴定及结构域分析,并采用qRT PCR方法对不结球白菜的18个BrPLD基因的表达进行分析,以探讨不结球白菜的BrPLD基因家族对高温胁迫的响应机制。结果表明：(1)共鉴定到18个白菜PLD基因家族成员,其中有2个成员(BrPLD03和BrPLD09)的C2结构域被替换为PH/PX结构域,另有1个基因(BrPLD12)缺少了其N末端保守结构域,由信号肽代替。(2)根据编码蛋白结构域的不同,18个BrPLD基因分为3个亚类,分别为15个C2 BrPLD、2个PH/PX BrPLD和1个SP BrPLD;氨基酸理化性质分析发现,该基因家族编码蛋白多半为酸性蛋白;18个基因分布在除4号和7号之外的8条染色体,且呈现不均匀分布,并发现了BrPLDs蛋白Ca²⁺配位碱基的缺失。(3)qRT PCR检测发现,高温处理下不结球白菜的BrPLD基因的表达量发生明显变化,各基因在耐热和热敏品种中的表达具有差异。(4)对BrPLD基因家族不同功能顺式响应元件的预测发现,所有家族基因含有光应答有关的作用元件,9个基因含有与低温有关的顺式元件,10个基因含有调控干旱相关元件,18个基因均未预测到热胁迫相关顺式响应元件。     

不同林龄油茶人工林土壤酶化学计量及其影响因素

土壤酶化学计量比是揭示微生物生长代谢过程及评价土壤养分资源限制状况的重要指标。油茶是中国南方主要的木本油料作物,近年来愈来愈受关注,但鲜有从生态化学计量学的角度深入理解人工经济林的土壤微生物养分限制状况。本文以亚热带地区不同林龄油茶人工林土壤为研究对象,采用时空互代法在区域尺度上随机选取32个不同林龄油茶人工林并将其分为四个林龄组(9年幼龄林;9—20年近熟林;21—60年成熟林; 60年过熟林),通过测定土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)转化酶活性(β-葡糖苷酶(BG)、α-纤维素酶(CBH)、β-乙酰葡糖胺糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、酸性磷酸酶(AP))及土壤理化因子,探讨不同林龄油茶人工林土壤C、N、P转化酶化学计量特征及其与土壤理化因子的关系。结果表明:五种C、N、P转化酶活性均有随林龄增大而增加的趋势,且AP活性显著高于其它四种酶活性。相关分析结果表明,五种土壤C、N、P转化酶活性均与土壤有机碳和总氮显著相关,与土壤总磷和速效磷含量不相关。土壤酶化学计量比ln(CBH+BG)∶ln(NAG+LAP)、ln(CBH+BG)∶ln(AP)和ln(NAG+LAP)∶ln(AP)均随林龄增大而一定程度增加。亚热带区油茶人工林土壤酶C∶N∶P化学计量比为1∶1∶1.5,这与全球生态系统土壤酶C∶N∶P化学计量比1∶1∶1相偏离,表明亚热带地区油茶人工林土壤微生物生长受磷素限制。冗余分析(RDA)进一步揭示土壤有机碳含量是影响土壤酶活性和酶化学计量比的主要因子。因此,在油茶人工林经营管理中应考虑磷和外源碳的投入,提高土壤微生物酶活性,缓解油茶人工林生态系统的磷限制。研究结果可为亚热带区油茶人工林土壤养分管理和可持续利用提供基础理论支撑。