植物反转录转座子及其在功能基因组学中的应用

高等植物中的反转录转座子是构成植物基因组的重要成分之一.它分病毒家族和非病毒家族两类,病毒家族包括反转录病毒和类似于反转录病毒的非病毒转座子,病毒家族中的反转录转座子可再细分为Ty3-gypsy类和Ty1-copia类;非病毒家族可细分为LINE类和SINE类.正常情况下大部分反转录转座子不具有活性,某些生物或非生物因素胁迫可激活部分反转录转座子转座.反转录转座子自身编码反转录酶进行转录,以"拷贝-粘贴"的转座模式导致基因组扩增和进化.具有活性的反转录转座子通过插入产生新的突变,可作为一种基因标签技术,应用于功能基因组学研究,并成为研究植物基因功能和表达的重要技术平台.本文综述了近几年来在植物反转录转座子方面的研究进展,主要包括植物反转录转座子的结构、特征、活性及其对基因组的影响和它们在功能基因组学中的应用.     

Characteristics and partitioning of ozone dry deposition measured by eddy-covariance technology in a winter wheat field

Aims Anthropogenic pollutants cause an increase in ground-level ozone concentration, which is a known threat to plant growth and yield and has been extensively observed worldwide. Since ozone is only slightly soluble in water, it is deposited mainly through dry deposition in terrestrial ecosystem. The object of this study was to analyze the characteristics of ozone dry deposition and to estimate the contribution of stomatal and non-stomatal ozone deposition pathways to total ozone deposition in a winter wheat field.Methods The research site was a winter wheat (Triticum aestivum) field located in Yongfeng experimental station of Nanjing University of Information Science & Technology. The data used in this study were collected from March 16, 2016 to May 30, 2016. We observed ozone dry deposition with an eddy-covariance system. This system mainly included a 3D sonic anemometer, an open-path infrared absorption spectrometer, a fast-response ozone chemiluminescent analyzer and a slow-response ozone monitor. We simultaneously measured meteorological data including solar radiation (SR), air temperature (T), air relativity humidity (RH), wind speed, net radiation, and rainfall. All raw data were recorded with data-logger and averaged every 30 min.Important findings Half hourly means of ozone concentrations (C_O3), ozone flux (F_O3) and ozone dry deposition velocity (V_d) in the winter wheat field were 32.9 nL·L^-1, -5.09 nmol·m^-2·s^-1, 0.39 cm·s^-1, and the ranges of them were 16-58 nL·L^-1, -2.9- -11.7 nmol·m^-2·s^-1, 0.17-0.63 cm·s^-1, respectively. F_O3 and C_O3/V_d were found to be mismatched with phase peaks occurring at different time intervals. The ecosystem was more effective on ozone dry deposition, under conditions of moderate to high SR (SR ≥ 400 W·m^-2), moderate T and humility (T = 18 °C and RH > 40%). The relationship between V_dmax and SR was this function (y = 1.06 -exp (-0.0094 - x)). V_dmax increased with SR When SR < 400 W·m^-2, and V_dmax reached its maximum when SR =400 W·m^-2. V_dmax maintained its maximum when SR ≥ 400 W·m^-2. The relationship between V_dmax and T was “bell” curve (y = 1.06 - (x - 18)²/169). V_dmax reached its maximum when T = 18 °C. V_dmax decreased with RH when RH < 40 % (y = 0.030x - 0.106). The variation of V_d might uncertainty when RH was high. There was a liner positive relationship between friction velocity (u*) and V_d, but this relationship was not significant. The mean day-to-day and daytime contributions of stomatal and non-stomatal ozone deposition pathway to total ozone deposition were 32%, 68% and 42%, 58%, respectively, during the whole experimental period.     

交互保护对干酪乳杆菌ATCC 393~(TM)存活的影响

【目的】以干酪乳杆菌典型株ATCC 393TM(Lactobacillus casei ATCC 393TM)为实验菌株,研究其在多重胁迫环境下的交互保护应答机制。【方法】比较不同亚适应条件(热、H2O2、酸、胆盐)处理后菌体细胞在热致死条件(60℃)及氧致死条件H2O2(5mmol/L)下的存活率变化,并集中考察了最佳亚适应条件-酸适应的不同处理方式对细胞交互保护存活率、胞内pH以及脂肪酸含量的影响。【结果】交互保护对干酪乳杆菌ATCC393生理活性的影响因亚适应及致死条件而异:酸胁迫预适应能够显著提高细胞的交互胁迫抗性,其中,盐酸预适应的交互保护效果优于乳酸,其预适应引发的生理应答效应使细胞在应对热致死和氧致死胁迫时存活率分别提高了305倍和173倍;进一步的研究表明,酸预适应提高细胞存活率的作用机制可能与其能够显著改善胁迫环境下的胞内pH和细胞膜脂肪酸不饱和度相关。【结论】盐酸预适应对干酪乳杆菌典型株ATCC393的交互保护作用最为显著,并能够维持胁迫条件下细胞生理状态的相对稳定,本研究将有助于进一步解析干酪乳杆菌在对抗不同胁迫环境的过程中生理应答机制间的相互作用关系。     

单细胞技术进展及其在植物研究中的应用

多细胞生物体的生存依赖于不同类型细胞特异性的功能分工,不同类型的细胞尽管基因组相同,但有其独特的发育过程和应对环境变化的能力。生物学的一大挑战就是揭示基因如何在正确的位置、正确的时间表达到正确的水平,最近出现了很多通过细胞类型特异性方法研究单细胞组学的工具,这些新技术使我们能通过空前分辨率,理解多细胞生物体内不同类型的单个细胞基因表达特点及其适应环境变化的机制。单细胞样品的获取一直是单细胞研究的一大技术瓶颈,因此本文将以如何获得起始材料为重点,探讨单细胞研究的样品标记、单细胞分离及获取、组学数据分析和结果验证等技术方法及其在植物研究中的应用。     

黄土高原典型区水土保持技术评估与需求分析——以安塞为例

黄土高原是我国乃至全球水土流失治理的重点地区,经过40多年的治理,积累了种类多样的水土保持技术,对遏制和缓解水土流失和生态退化起到了良好作用。目前由于缺乏对具体治理需求的考量,从而影响水土保持技术效果的发挥,故技术评估和需求分析是选择适宜可行生态治理技术的重要环节。选择安塞纸坊沟流域和南沟流域的4个自然村为研究区,通过实地调研、利益相关者问卷调查和地理空间分析,旨在辨识并评估现有水土保持技术,识别技术需求,构建指标体系分析其立地适宜性和社会-经济可行性。研究结果表明,农户主要应用3类12项技术,工程类和生物类技术应用居多,生物类中地埂植物带和农业类技术应用较少;目前应用的水土保持技术整体效果较好,专家认为12项技术中工程类的梯田和淤地坝、生物类的地埂植物带综合表现最好,农户对梯田和水平沟、鱼鳞坑整地等坡面治理技术的效果评分高于专家,对淤地坝、谷坊等沟道治理技术以及集雨水窖和保护性耕作技术的效果评分低于专家,农户更关注技术的经济效益;技术存在的问题表现在梯田和治沟造地配套措施不完善,淤地坝、谷坊和水窖缺少修缮维护;识别出的技术需求分为3类,即新技术、改良技术和配套技术;纸坊沟流域的两个村立地条件更适宜人工造林种草,南沟流域的两个村更适宜天然封育,由社会-经济可行性分析可知,峙崾崄农户需要更多梯田种植果树及其配套技术,纸坊沟需要更多梯田种植作物或大棚蔬菜瓜果,大南沟需要造地后的配套技术,杏树窑需要造地种植作物及道路等配套基础设施。该研究是对黄土高原水土保持技术进行评估和需求分析的重要尝试,为生态治理决策提供参考。     

水土保持技术对农业产业-资源系统的耦合路径分析

水土保持技术通过对农业产业-资源系统的作用过程影响系统的耦合效果,这一过程及效果成为农户选择水土保持技术的关键点。为此,运用结构方程模型,以典型流域—县南沟流域为对象,通过对2017年130户农户调研资料的分析,揭示其作用过程和耦合路径,结果表明:水土保持技术与生态环境、农业资源、农业产业形成了一个新的耦合系统,水土保持技术对生态环境的改良和农业资源量的增加具有促进作用,对农业产业的发展具有抑制作用。但其(现阶段)作用强度较弱,(水土保持技术对三者的路径系数分别为0.13、0.08、-0.02);这是由于县南沟流域基本完成了规模化治理,故水土保持技术对农业产业-资源系统的影响的弱强度是基于水土流失治理及治理措施有效发挥基础之上的弱强度,同时隐含了现有的水土保持技术体系已不能完全满足新时代背景下生态文明建设与经济发展的需求,需要围绕水土保持内涵经营过程,以生态功能的提升为主线,筛选、集成、研发水土保持技术,形成可适化水土保持技术体系。     

基于同位素标记相对和绝对定量技术研究耐铬(VI)菌株CM01的蛋白定量组学

【背景】六价铬[Cr(VI)]作为一种高毒性的重金属污染物,用微生物学方法还原Cr(VI)既经济又环保。【目的】探究耐铬菌株CM01中与耐受或还原铬Cr(VI)有关的蛋白或基因,从分子水平上阐述其耐铬Cr(VI)机制。【方法】运用同位素标记相对和绝对定量技术(isobarictagsforrelativeand absolute quantitation techniques,iTRAQ)分析耐铬菌株CM01在有无铬Cr(VI)胁迫下的蛋白表达差异。运用RT-qPCR技术验证4种与代谢途径有关的上调蛋白的m RNA表达量。运用紫外分光光度计测定细胞表面疏水性。【结果】共鉴定到2 570个蛋白,其中存在显著差异的蛋白数为646个,上调蛋白数量343个,下调蛋白数量303个。CM01中的Fe/Mn超氧化物歧化酶、甜菜碱醛脱氢酶、磷酸戊糖途径、磷酸肌醇代谢途径、氨基酸代谢共同参与了菌株对于外源性Cr(VI)的响应机制。RT-qPCR实验结果表明,与代谢途径有关的4种蛋白其基因转录水平和蛋白水平一致。对照组CM01的细胞表面疏水性高于实验组。【结论】初步探索了耐铬菌的Cr(VI)响应机制,为利用微生物治理环境污染提供了理论支持和新的研究思路。     

国家重点生态功能区转移支付改善县域生态环境质量效应评估

国家重点生态功能区转移支付已成为中国乃至全球最大的政府生态保护补偿项目,其资金使用对地方生态环境保护的作用尤为值得关注。为解决既有研究在研究对象和数据采用上的不足,基于包含全国区县、省级和陕西县域等多尺度数据,采用分组平均值及其变化率、统计相关性检验等评估方法,通过不同批次享受政策的县域及不同生态功能区类型县域的对比,对国家重点生态功能区转移支付在自然生态、大气、水环境3个方面的生态环境效益进行了多维度评估。研究结果表明：（1）2011-2017年,转移支付县域在生态质量上趋于稳定,部分生态类型特征的指标有向好趋势,案例和省级分析表明,转移支付与湿地覆盖率存在显著的正相关,该政策对县域生态质量的稳定和提升起到了一定积极作用。（2）2015-2018年,转移支付政策县域PM_2.5、SO₂、NO₂平均浓度均呈下降趋势,大气环境改善较为显著,其中PM_2.5浓度下降尤为明显且在防风固沙型生态功能区县域降幅最大。NO₂浓度的下降幅度较小。（3）转移支付县域的水环境各项指标在2012-2018年波动较大,总体看水环境质量有轻微改善,不同时间享受政策县域的改善效果有所差异,2016年新增的政策县域水环境质量改善更为显著。评估结论表明,国家重点生态功能区转移支付对县域生态环境质量产生了一定积极影响,其中对大气环境质量改善最为明显,对生态和水质的改善存在较大提升空间。     

用抗体稳定活性蛋白质的研究进展

蛋白质类药物在体内的半衰期短,主要原因是体内蛋白酶降解。利用抗体稳定活性蛋白质是一种较有前途的解决方法。本文介绍该方法的理论基础,以及随着抗体技术的进展（血清多克隆抗体→单克隆抗体→基因工程抗体）而提出的新的研究策略,这将为抗体稳定活性蛋白质开辟一条新的途径。     

地下水硝酸类氮污染的修复技术

近年来,以氮化合物为代表的各种化学物质对地下水和土壤的污染,已引起了人们的广泛关注,硝酸类氮污染的地下饮用水,已严重地危害了人们的健康。在国外,硝酸类氮和亚硝酸类氮自来水水质标准的浓度及ＷＨＯ的标准,分别限制在Ｎ113ｍｇ·Ｌ-1和10ｍｇ·Ｌ-1以下。我国采用20ｍｇ·Ｌ-1为基准值。饮用水中含有的大量硝酸性氮化物对健康的主要影响是引起高铁血红蛋白血症和高癌症发病率。地下水中硝酸类氮浓度上升的原因,主要与酸雨和污水中的氮化物向地下渗透,所施氮肥和家畜排泄物中含氮成分在土壤硝化作用形成硝酸类化合物有关。在我国,硝酸类…