Study of the inhibition of cyclin-dependent kinases with roscovitine and indirubin-3′-oxime from molecular dynamics simulations

Molecular dynamics simulations were performed to elucidate the interactions of CDK2 and CDK5 complexes with three inhibitors: R-roscovitine, S-roscovitine, and indirubin-3′-oxime. The preference of the two complexes for R-roscovitine over the S enantiomer, as reported by the experiment, was also found by the simulations. More importantly, the simulations showed that the cause of the stronger affinity for the R enantiomer is the presence of an important hydrogen bond between R-roscovitine and the kinases not found with S-roscovitine. The simulations also showed two amino acid mutations in the active site of CDK5/R-roscovitine that favor binding-enhanced electrostatic contributions, making the inhibitor more effective for CDK5 than for CDK2. This suggests that the effectiveness of roscovitine-like inhibitors can be improved by enhancing their electrostatic interaction with the kinases. Finally, molecular mechanics–Possion–Boltzmann/surface area calculations of the CDK5/indirubin-3′-oxime system in both water-excluded and water-included environments gave significantly different electrostatic contributions to the binding. The simulations detected the displacement of a water molecule in the active site of the water-included CDK/indirubin-3′-oxime system. This resulted in a more conserved binding pattern than the water-excluded structure. Hence, in the design of new indirubin-like inhibitors, it is important to include the water molecule in the analysis. Figure Hydrogen bonding networks at the active sites of both CDK5/R-roscotivine (light grey) and CDK2/R-roscovitine (black).     

喀斯特常绿落叶阔叶林个体死亡对空间格局及种间关联性的影响

树木死亡作为森林生态系统中一个重要的生态学过程,研究其如何影响物种的空间分布格局及种间关联性,可以为揭示树木死亡机制及群落动态变化规律提供重要参考。本研究根据木论25 hm²喀斯特常绿落叶阔叶林动态监测样地两次木本植物调查数据,采用点格局分析方法,分析了树木死亡前后空间格局和种间关系的变化。结果表明: 样地内个体死亡前后主要表现为聚集分布,但死亡后聚集分布的物种比例较死亡前略微下降,小尺度上呈现随机分布的物种比例有所增加,个体的死亡呈非随机性死亡。在物种水平上,13个优势种的死树和活树之间在0～30 m各尺度上呈显著正关联,表明样地内优势物种个体之间种内和种间竞争作用不激烈;树木死亡前后种间关联性主要为正关联,且大部分物种种间关系在死亡前后并未发生变化,表明群落已发展到相对稳定的阶段;死亡后,在1～30 m尺度上表现为正关联的物种对比例有所增加,负关联和无关联的物种对在大部分尺度上有所减少,说明个体死亡发生后,各个物种之间的竞争压力在一定程度上有所缓解。     

秦岭皇冠优势灌木苦糖果的空间分布格局及种内种间关联

以秦岭皇冠暖温性落叶阔叶林25 hm²森林样地中的优势灌木苦糖果为对象,研究了苦糖果不同径级个体的空间分布格局以及种内种间关系。结果表明: 苦糖果径级结构呈现出下宽上窄的金字塔型,小径级植株数量最多,更新状态较好,处于稳定增长阶段,有利于群落更新和演替。以Ripley's K函数为基础,采用单变量和双变量成对相关函数,在3个零模型(完全空间随机模型、异质泊松模型和先决条件模型)的处理下,树种整体和不同径级以聚集分布为主,且聚集程度随研究尺度的加大而逐渐减小,逐渐趋向随机分布。受到生境异质性、扩散限制、负密度制约等影响,种内不同径级个体之间以正关联为主,但也有一定程度的无关联,未出现负关联的情况。种间关系较为复杂,既有无关联,也有正关联和负关联,但以负关联和无关联为主。     

街谷绿化消减机动车排放污染物的研究方法与进展

随着街道两侧建筑群向高密度、高层化发展,传统“树越多越好”的绿化模式在应对城市街谷空气污染时是否适用受到广泛关注。明晰街谷绿化植物特征及其种植设计模式对机动车排放污染物消减的调控机理是发挥其提升街谷空气品质的重要前提。本文通过对近年国内外相关文献的梳理,比较分析了现场观测、风洞试验和数值模拟3种研究方法的适用性及局限性,详细剖析了行道树、绿篱两类绿化模式对街谷空气污染物扩散与沉降的影响机制,提出了一套面向空气质量提升的街谷绿化适应性设计工作框架。最后,分别从典型街谷绿化设计图示语言研制、街谷空气污染暴露评估技术指南编制、计算机流体力学模型中街谷绿化效应物理过程参数化方案优化等方面进行探讨,以期为后续研究提供思路和借鉴。     

基于生态安全格局的上海国土空间生态修复关键区域识别与修复策略

新时期国土空间生态修复被赋予维护区域生态安全、提升区域生态系统质量和稳定性、提供优质生态产品的重任。从生态安全角度准确判定国土空间待修复关键区域,是其首要事项,也是科学开展生态修复的关键和难题。本研究基于主流生态安全格局构建理论和方法,以上海市为研究区域,集成运用形态学空间格局分析方法和InVEST模型识别生态源地,利用电路理论提取生态廊道、生态“夹点”和障碍点,综合判定待修复关键区域,并提出针对性修复策略。结果表明: 上海市生态源地主要分布在长江入海口、崇明岛、杭州湾沿岸及淀山湖区域,约占研究区面积的17.9%;源间关键廊道共计103条;待修复关键区域包括12处生态“夹点”和54处生态障碍点,主要分布在生态源地与生态廊道接壤处以及生态廊道与生态廊道的交点或拐点处;根据待修复关键区域典型问题及其土地利用状况,提出生态景观重塑、重要廊道贯通和生态岸线保护修复3类修复策略分区及其可能的工程措施建议。本研究结果可为上海市编制国土空间生态修复规划,以及全国其他地区构建相近尺度生态安全格局、开展系统性生态修复工作提供参考。     

古尔班通古特沙漠固定沙丘上白梭梭和梭梭的空间分布及种间关联性

为了探讨沙漠中固沙灌木种群共存和演替机制, 本文基于古尔班通古特沙漠东南缘固定沙丘上白梭梭(Haloxylon persicum)和梭梭(H. ammodendron)种群的地理位置和生长发育阶段信息(幼株、营养株、生殖株和死株), 采用点格局分析方法(g(r)函数)及Monte-Carlo随机模拟检验和零模型选取的方法, 分析了固沙灌木白梭梭和梭梭种群不同生长发育阶段在0-20 m尺度内的空间分布格局及种间关联性。结果表明: (1)两个种群在研究尺度范围内呈聚集分布, 随着尺度的增大, 其聚集强度逐渐减弱; (2)两个种群整体上呈负关联关系, 尺度越大负关联关系越显著; (3)白梭梭种群生长发育阶段相差越大, 个体间正关联关系越显著; 梭梭种群生长发育阶段越接近, 个体间正关联关系越显著; (4)两个种群中龄级较大的个体(如营养株、生殖株和死株)会对对方种群中龄级较小的幼株产生一定的抑制作用; 同时, 随着两个种群中个体的成长, 双方受到的抑制作用逐渐减弱, 主要表现为正关联和无关联。总体而言, 古尔班通古特沙漠固定沙丘白梭梭和梭梭种群的分布格局整体上为聚集分布, 随龄级增加聚集性减弱, 受生境异质性和扩散限制的影响明显。种间关系多为负相关, 种内不同生长发育阶段之间均为正关联关系。     

微生物相互作用中的空间自组织

微生物在全球生态系统中占据着重要地位, 其中一个重要的研究领域是微生物与环境(包括无机环境与生物环境)之间的相互作用。在生态相互作用过程中, 微生物常常通过自组织形成特定的空间模式。微生物的空间模式在种群稳定性、群落动态变化以及维持合作行为方面具有重要作用。本文中, 我们梳理了当下对微生物空间自组织及其所形成的空间模式的研究内容, 首先介绍什么是空间自组织, 再根据生态相互作用类型对自组织的空间模式进行描述, 其中重点讨论合作与竞争中的空间模式, 接着关注微生物空间自组织的过程, 最后我们指出空间自组织对整个群体的结构和功能稳定具有重要意义。研究微生物种群间相互作用中的空间模式, 有助于探索维持合作行为的新机制, 进而为微生物共生系统的构建提供新的理解。     

南京老山秤锤树空间分布格局及种间关联性

以南京老山1 hm 2样地秤锤树(Sinojackia xylocarpa)天然种群为研究对象,运用成对g(r)函数,选择完全随机模型、异质泊松模型与先决条件零模型,分析秤锤树种群结构和空间分布格局及其空间关联性,从空间格局角度来深入认识其种群结构和分布格局及形成该格局可能存在的机制并提出保护建议。结果表明:(1)秤锤树天然种群中小径个体数量占优,属于增长型种群。(2)种内空间分布研究中,基于完全随机模型分析,秤锤树种群在尺度0~26 m时为聚集分布,尺度29~30 m时为均匀分布;基于异质泊松模型分析,秤锤树种群在0~23 m时为聚集分布,尺度27~30 m时为均匀分布。秤锤树空间分布表现为由聚集分布向均匀分布变化。(3)主要种间关联性研究中,秤锤树与朴树(Celtis sinensis)的种间关联性表现为小尺度下负关联,随着空间尺度的增加变为正关联。秤锤树与黄连木(Pistacia chinensis)和秤锤树与三角槭(Acer buergerianum)的种间关联性大致相同,基本为大尺度下正关联,偶尔出现负关联和无关联。上述结果表明,秤锤树种群更新状况良好,种群空间分布以聚集分布为主,其主要受种间竞争、扩散限制与密度制约的影响。基于种群现状开展就地保护与适当干扰其生存群落,是濒危物种秤锤树的科学有效的保护措施。     

商代前期中原地区多品种农作物种植制度的初探：以河南新郑望京楼遗址为例

农业经济的发展是华夏文明形成的最重要的前提条件之一,郑洛地区作为夏商王朝建都和统治的核心区域,其农业经济发展状况一直是学术界研究的重点问题。相关研究表明,多品种农作物种植制度在龙山时期中原地区的出现,在华夏文明的形成过程中可能起到了至关重要的作用。为了探索这一种植制度在商代前期中原地区的具体实践情况,本文选取河南新郑望京楼遗址夏商时期（二里头文化和二里岗文化时期）29例先民肢骨和23例先民肋骨进行C、N稳定同位素分析。结果表明,先民骨胶原的δ¹³C值变化范围为-18.1‰~7.0‰,平均值为-9.5‰±2.1‰（n=52）,δ¹⁵N值变化范围为7.3‰~10.5‰,平均值为8.9‰±0.7‰（n=52）,先民仍以C₄类食物（粟黍）为主,但是也包含少量C₃类（水稻、小麦或大豆）食物,证明中原地区自龙山时代出现的多品种农作物种植制度,在商代得以延续,但是粟作农业的主导地位,始终未发生明显变化,这可能与中原地区长期以来的旱作农业经济模式习惯有关。