耐辐射的产黑色素酵母状真菌

从1945年7月美国第一次核试验至今,全世界已进行了几千次的核试验,对周边环境造成了不同程度的污染,对人类及其生存环境造成了极大危害。而耐辐射微生物因其惊人的耐辐射能力,以及特殊的生命现象和生理机制,使其不仅成为研究生命起源、物种进化等理论科学的重要材料,而且也在环境工程、人类健康、生物技术等方面具有极大的应用前景,从而成为世界各国竞相发掘的重要资源。     

UV-B辐射对蚕豆叶片气孔运动的间接效应与NO和H2O2有关

0.2 W.m-2的UV-B辐射不仅能诱导整体蚕豆叶片气孔导度和开度的显著降低,而且能明显降低蚕豆叶肉光合活性,但该强度的UV-B辐射却不能明显影响离体表皮条的气孔开度.说明0.2W.m-2的UV-B主要通过间接途径调控了蚕豆叶片气孔运动.借助药理学试验和激光扫描共聚焦显微镜技术,进一步对该间接效应过程中是否有NO和H2O2的参与进行了探讨.结果显示:NO专一性清除剂cPT IO和一氧化氮合酶(NO S)抑制剂L-NAM E均能有效地抑制UV-B辐射诱导的叶片气孔关闭和保卫细胞内源NO水平的升高;H2O2清除剂抗坏血酸(A SC)和过氧化氢酶(CAT)也能有效地逆转UV-B辐射诱导的气孔关闭和保卫细胞内源H2O2含量的升高.另外,外源NO或H2O2处理也能有效地诱导叶片气孔关闭.结果说明0.2W.m-2的UV-B辐射对蚕豆叶片气孔关闭的间接诱导与NO和H2O2有关.     

辐射诱导小鼠淋巴瘤细胞凋亡涉及NADPH氧化酶的活性

用60Coγ射线对小鼠淋巴瘤细胞3SB(p53 / )和1B1C4(p53-/-)进行照射处理。观察了辐射后细胞形态学变化,结果发现,3SB对γ射线诱导的凋亡非常敏感,而1B1C4细胞对辐射具有抗性。DNA片断化试验和藻红B染色试验的结果也证实这一点。进一步分析了凋亡信号途径上的caspase-3和p53。在3SB细胞中,检测到激活的caspase-3并发现p53的表达随辐射剂量的增加而增高。比较了两种细胞中caspase-3mRNA的表达,但未见差异。对两种细胞中的NADPH氧化酶活性的测定结果表明,凋亡的3SB细胞中的NADPH氧化酶活性增高。因此,在电离辐射诱导细胞凋亡的过程中,NADPH氧化酶参与了上游信号的转导。     

离子注入对微生物细胞的刻蚀与对DNA的损伤及修复

以耐辐射异常球菌为试材,以E. coli 为对照,用显微扫描电镜和3H-TdR标记,研究了离子注入对微生物细胞的刻蚀与对DNA的损伤及其修复。结果表明,注入离子对细胞存在着刻蚀损伤;中性蔗糖梯度密度离心沉降分析证明, 大剂量下离子注入可直接导致DNA损伤,并观察到在对应的存活率峰值注入剂量下,D. radiodurans修复损伤DNA的能力比E. coli 强,还证明了细胞经不同时间温育后,损伤的DNA分子得到了部分修复。 Abstract：　The direct action of N+implantationin on D. radioduransand E. coliwas investigated by SEM, and their cells were labeled with 3H-TdR, which were implanted by 20keV N+after incubation 18hours, then the DNA of lysed cells was subjected to the neutral sucrose gradient(5%～20%) ultra-centrifugation sedimentation analysis. The results showed that N+implantation exerted direct action on two kinds of microorganisms; the momentum transfer and energy deposition of implantation ions produced the direct etching damage on cells, and repair DNA efficiency of D.radiodurans was higher than that of E. coli. Meanwhile, the damaged DNA incomplete repairing was observed. When incubation was continued up to 6 hours, the rejoined DNA molecules broke again. The repair of damaged DNA could be inhibited by 200μg/ml chloramphenicol. This suggested that DNA damage was serious by ion implantation and damaged DNA repair of cells need continuously synthesizing repair enzyme.     

钝顶螺旋藻形态、生长及光合作用对不同波段太阳辐射的响应

为探讨中不同波段的光合有效辐射对钝顶螺旋藻(Arthrospira platensis)形态、生长及光合作用的影响,实验将钝顶螺旋藻D-0083藻液转入带塞的石英管中, 石英管水平置于阳光下并在其上覆盖不同的截止型和带通型滤光片, 以使藻丝接受不同波段的太阳辐射; 并检测其生长、形态与光合活动的变化。结果发现: 所有波段 (320500、395700、510700和610700 nm) 光合有效辐射下的藻丝均螺旋变紧且生物量增加。其中以包含少量紫外辐射A (Ultraviolet-A)的蓝光波段 (320500 nm)和红光波段(600700 nm) 对藻丝形态变化、生长及光合速率的诱发效率较高。在320500、395700、510700和 610700 nm波段上的单位能量光照引起钝顶螺旋藻螺距变化的效率分别为0.070、0.015、0.021、0.045 m/(Wm2)。 波段320500 nm虽然会轻微抑制钝顶螺旋藻D-0083的有效光化学效率(Fv'/Fm')、电子传递速率(ETR)和藻蓝蛋白的荧光发射, 但是却能够有效诱导其藻丝变紧促进生长。此外, 钝顶螺旋藻D-0083的藻丝变紧程度、比生长速率变化与不同波段太阳辐射下藻丝体的光合性能相一致。该研究表明任何波段的光合有效辐射都能使螺旋藻藻丝螺旋变紧并引发生长和光合作用, 其中以蓝光和红光的效率最高。     

大气向下长波辐射参数化模型在长白山地区的适用性

利用中国科学院长白山森林生态系统定位站的近地面气象观测数据,分析评价了目前被广泛使用的8个晴天与8个云天大气长波辐射参数化模型的模拟性能.结果表明:晴天时Satterlund模型最适用,其偏差(BIAS)与均方根误差(RMSE)分别是-23.34和28.55W·m-2;系数校正后,虽然其参数值变化不大,但其模拟效果有很大提高,BIAS与RMSE分别降低为-6.33和18.08 W·m-2;云天时Jacobs模型最准确,BIAS和RMSE只有0.38和29.29W·m-2.对模型中大气发射率的敏感性分析表明,大气发射率对水汽压的变化最敏感,对温度的变化不敏感.应用优选模型(晴天和云天)得到的模拟值与观测值的日变化趋势基本一致,但在云量发生突变的节点上模拟效果不太理想.     

烟蚜热激蛋白基因MpHsp70的克隆及在UV-B胁迫下的表达分析

【目的】为探讨烟蚜Myzus persicae适应UV-B胁迫的分子机制。【方法】采用RT-PCR和RACE技术克隆了烟蚜热激蛋白基因Hsp70的全长,利用生物信息学方法分析了其特征;采用实时荧光定量PCR检测了不同时长(0,15,30,60,90和120 min) UV-B胁迫下烟蚜成虫中该基因的相对表达量。【结果】克隆获得烟蚜Hsp70基因并命名为MpHsp70(GenBank登录号:MF509827),该基因全长为2 221 bp,开放阅读框(ORF) 1 965 bp,编码654个氨基酸,蛋白相对分子量为71. 41kD,等电点(p I)为5. 34,末端高度保守序列EEVD显示该蛋白属于胞质热激蛋白。系统进化关系分析表明,MpHsp70与多种昆虫的Hsp70的同源性较高,表现出Hsp70基因的高度保守性。实时荧光定量PCR分析表明,随着UV-B照射时间的延长,烟蚜成虫体内MpHsp70基因的表达量先上升后下降,当照射时间为30 min时表达量最大。【结论】烟蚜MpHsp70基因可以响应UV-B的胁迫,它可能在烟蚜适应UV-B胁迫过程中起到重要作用。     

UV-B辐射方向对白三叶克隆整合的影响

增强UV-B辐射会对植物生长和生理生化过程产生有害效应。克隆植物中,相连的克隆分株对经常共享资源和激素,然而鲜有关于异质性UV-B辐射下UV-B辐射方向对克隆整合的影响及克隆植物形态结构变化的报道。模拟同质(克隆分株片段均处于自然背景辐射)和异质(克隆分株一端处于自然背景辐射,另一端处于补加的UV-B辐射)UV-B辐射,以克隆植物白三叶为材料,进行连接和隔断处理,研究UV-B辐射方向对克隆整合强度变化、叶片形态结构特化及生理可塑性的影响。结果表明:异质性UV-B辐射下,15N同位素标记端保留的15N百分比高于同质UV-B辐射处理,转移到无标记相连端的15N含量则降低,紫外辐射处理和同位素标记是否处于同一分株端对结果无显著性影响,说明克隆植物白三叶生理整合存在但整合强度降低,辐射方向与克隆整合强度无关;隔断处理组气孔长度增加,栅栏组织增厚,但连接处理组却无此变化,表明生理整合在白三叶叶片形态结构特化中发挥作用。UV-B辐射下,最小荧光、电子传递速率及光化学淬灭系数降低但非光化学淬灭系数升高,而生理整合却使结果相反;叶绿素和紫外吸收物可在异质性UV-B辐射相连的两端运输分享。以上均表明异质UV-B辐射环境中,UV-B辐射胁迫端克隆分株通过生理整合从非胁迫端获益,并以此提高胁迫环境中克隆植物对资源的利用效率。     

茉莉酸对小麦幼苗UV-B抗性的生理学效应研究

以小麦品种‘西农88’(Triticum aestivum L.,cv.Xinong 88)为材料,研究了外源施加不同浓度茉莉酸(1、2.5、5、10 mmol/L)对UV-B辐射(1.5 kJ·m-2·d-1)下小麦幼苗光合色素、抗氧化酶、丙二醛、游离脯氨酸、紫外吸收物、花青素、根系活力等生理指标以及对其生长的影响,探讨了茉莉酸在UV-B辐射胁迫中的可能作用及其作用机制.研究结果表明,外源茉莉酸对小麦幼苗生理指标产生显著影响,并且表现出浓度效应,其中较低浓度的茉莉酸(1 mmol/L和2.5 mmol/L)能明显提高小麦幼苗的UV-B抗性.表现为低浓度茉莉酸显著提高UV-B辐射下小麦幼苗叶片中的总叶绿素含量、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性.并且外源施加的茉莉酸还能够增加小麦幼苗的游离脯氨酸含量,降低脂质过氧化水平,提高花青素含量,增强根系活力.可见,茉莉酸通过提高小麦幼苗的抗氧化酶活性,增加渗透调节物含量以及保护性色素含量,从而缓解膜脂过氧化程度和提高防御物质含量,进而增强植物抵抗UV-B辐射胁迫的能力,保证小麦幼苗正常生长.     

米糠多糖的提取及其抗UVB辐射研究

建立了米糠多糖的提取工艺,荧光法研究头发光损伤,并用色氨酸的荧光分析方法研究了微波浸提法得到的米糠粗多糖RBPa,RBPb应用到头发中的抗UVB辐射效果.将米糠粗多糖-吐温-80模拟发胶喷洒到头发上,自然干燥,置于紫外灯下照射.头发样品以5.5 mol/L氢氧化钠在110℃下水解20 h,在pH 10.5的磷酸二氢钠-氢氧化钠缓冲液中,激发波长为280 nm、发射波长为360 nm处测定色氨酸的荧光强度变化,加有多糖保护的头发较对照样品中色氨酸的受破坏量降低.表明米糠多糖具有一定的抗紫外辐射效果.