激光光漂恢复技术测定林蛙卵第一次卵裂前卵表面的运动

激光光漂恢复技术测定了异硫氰基荧光素标记的林蛀卵表面分子在第一次卵裂前的运动。发现固着在玻片上的剥离“细胞膜”的分子运动形式为扩散。扩散系数为(4.6±1.3)×10~(-12)cm~2/s,可动部份为15%。完整卵子上的分子运动形式为流动。细胞膜在不停地流动着。它可能起着协助细胞质运动的作用。细胞膜流动的速度随时间而异,卵裂前不久,在大多数的卵子上,出现两个流动较慢的谷,少数细胞只测到一个谷。这可能与光漂起始时间,光斑与未来分裂沟的距离,和卵子间的差异有关。也讨论了这种速度变化与表面收缩波的关系。     

厚壳贻贝whirlin类贝壳基质蛋白的重组表达与功能分析

贝壳历来是生物工程和材料学研究的重要对象。贝壳中的贝壳基质蛋白质在贝壳的形成与发育过程中具有重要的调控作用。Whirlin类蛋白质(Whirlin-like protein,WLP)是一种从厚壳贻贝(Mytilus coruscus)中鉴定的新型贝壳基质蛋白质。序列分析结果显示,该蛋白质含有PDZ(postsynaptic density/Discs large/Zonula occludens)结构域,而该结构域对贝壳生物矿化的影响目前尚无报道。为深入了解WLP在贝壳形成中对碳酸钙晶体的影响,在序列分析基础上,采用密码子优化结合原核重组表达,获得其重组表达产物后,开展了重组WLP对碳酸钙晶体形貌及晶型的影响研究,结晶速度抑制以及碳酸钙晶体结合分析。分析结果表明,重组WLP能诱导文石型碳酸钙晶体的形貌和方解石型碳酸钙晶体的晶型发生改变;同时重组WLP对碳酸钙晶体具有结合作用,且能抑制碳酸钙晶体的结晶速度。上述结果表明,WLP对贝壳的形成及发育具有重要影响,并可能在贝壳肌棱柱层的形成中发挥了重要作用。     

双管基因枪介导的基因瞬时表达技术在拟南芥中的应用

基因瞬时表达是植物中研究目标基因功能的常用手段。在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)中, 相比原生质体和农杆菌介导的基因异源表达技术, 利用粒子轰击进行基因瞬时表达一直鲜有报道。其主要原因是拟南芥叶型相对较小、基因枪操作相对烦琐以及基因表达效率差异较大。该研究通过优化双管基因枪系统, 在营养生长旺盛的拟南芥莲座叶中实现GFP和GUS基因高效表达。同时, 通过GUS报告基因明确了坏死诱导因子BAX、Avh238和ATR13/Rpp13激发拟南芥细胞坏死的表型。但在本氏烟(Nicotiana benthamiana)中明显诱导细胞坏死的Avrblb1/RB基因对, 在拟南芥中却丧失了诱导细胞坏死的活性。由于双管基因枪系统每次轰击时设置平行对照, 可有效降低转化实验中的样本变异度, 为拟南芥及其突变体研究中准确评价基因功能和高通量筛选目标基因提供新的技术参考。     

四川省自然保护区时空分布与影响因素

自然保护区是为保护具有代表性的生态系统和濒危动植物而划分的特定区域,在涵养水土,防风固沙、净化空气、保护生物多样性等方面发挥着重要作用。四川省有自然保护区166处,类型丰富多样,是中国自然保护地体系的重要组成部分,其保护对象涵盖珍稀动植物,保护功能涉及物种、水源和生态环境,与国家地质公园、湿地公园、森林公园等共同维系着中国西南地区,乃至青藏高原东缘的生态系统。因此,研究四川省自然保护区的空间分布格局及其影响因素具有重要的价值和意义。运用地理空间分析方法对1963-2018年间四川省自然保护区的空间分布和影响因素进行了研究。研究发现:①四川省自然保护区空间分布的总体特征以集聚为主,呈现集聚-随机-集聚的变化特征,且前期变化幅度大,后期变化幅度小,总体发展明显分为1963-1998年的单核形成与发展阶段和1998-2018年的双核阶段;②四川省自然保护区主要分布在成都平原向川西高原的过渡区域,其均衡度类型在时间上表现出由"差距悬殊"到"差距较大"的演变特征;③四川省自然保护区的重心活动范围相对较小,基本稳定在阿坝州南部。标准差椭圆的长短半轴和面积均变化强烈,总体呈现出大幅度的增长,空间分布由南-北向演变为东北-西南向;④自然保护区受到自然因素和社会因素的双重影响,高密度区域分布在地势适中、气候温和、河流众多、土壤肥沃、人口稀少的阿坝州南部与东部地区。未来,四川省生态功能建设应该立足国家公园、自然保护区和自然公园的特点、分布状况,对自然保护区分布较少的川西北、川东北和川南部分地区进行优化布局,以加强这些地区的生态功能建设。同时,探索自然保护区的发展模式,实现自然保护区与周边区域社会经济的协调发展。     

Functional RelBE-Family Toxin-Antitoxin Pairs Affect Biofilm Maturation and Intestine Colonization in Vibrio cholerae

Toxin–antitoxin (TA) systems are small genetic elements that typically encode a stable toxin and its labile antitoxin. These cognate pairs are abundant in prokaryotes and have been shown to regulate various cellular functions. Vibrio cholerae, a human pathogen that is the causative agent of cholera, harbors at least thirteen TA loci. While functional HigBA, ParDE have been shown to stabilize plasmids and Phd/Doc to mediate cell death in V. cholerae, the function of seven RelBE-family TA systems is not understood. In this study we investigated the function of the RelBE TA systems in V. cholerae physiology and found that six of the seven relBE loci encoded functional toxins in E. coli. Deletion analyses of each relBE locus indicate that RelBE systems are involved in biofilm formation and reactive oxygen species (ROS) resistance. Interestingly, all seven relBE loci are induced under the standard virulence induction conditions and two of the relBE mutants displayed a colonization defect, which was not due to an effect on virulence gene expression. Although further studies are needed to characterize the mechanism of action, our study reveals that RelBE systems are important for V. cholerae physiology.     

基于集合经验模态分解去趋势的水分利用效率对气候变化响应的高程分异——以“21世纪海上丝绸之路”沿线省份为例

水分利用效率(WUE)是表征陆地碳-水循环耦合关系的重要指标，但其对气候变化响应的高程分异仍不清楚。通过集合经验模态分解(EEMD)去趋势和偏相关方法，以"21世纪海上丝绸之路"沿线省份为研究区，揭示WUE对气候变化的响应及其随高程的分异。研究结果表明：(1)研究区内WUE多年均值由中心向南北递减。不同植被类型的WUE多年均值由高到低依次为：常绿针叶林、混交林、常绿阔叶林、稀树灌木草地、耕地和城市建设用地。(2)51.11%的区域表现出均温与WUE的正相关；而81.46%地区表明温差的扩大会使得WUE增加；有近一半的研究区表明最高温的升高有利于提高WUE，而最低温的作用则相反；有67.99%的区域表明降水增多反而会导致WUE的减少。(3)在大多数土地覆盖类型，日温差和最低温主要与WUE呈正相关，而最高温和降水主要与WUE呈负相关。在常绿针叶林、耕地和城市建设用地，日均温与WUE呈负相关。在其他三种植被类型下则呈正相关。(4)在低海拔地区，均温与WUE呈负相关而在中高海拔地区则转变为正相关关系。而最高温则正好相反。降水与WUE的负相关关系系数随高度的增加而不断加强，而温差和最低温与WUE的正相关关系也随高度的增加而剧烈波动增强。     

气候变化和人类活动对中国北方旱区植被变绿的定量贡献

气候变化和大规模的生态恢复使中国北方旱区植被发生了显著变化，量化气候变化和人类活动对植被动态的相对贡献，对于旱区生态系统管理和应对未来气候变化具有重要意义。目前，中国北方旱区植被变化影响因素的时间动态（2000年大规模生态恢复工程实施前后）和空间异质性（沿干旱梯度）仍需进一步的定量研究。基于多源数据，采用趋势分析、偏相关分析和随机森林模型等方法，分析了1981-2018年中国北方旱区气候和植被的时空变化规律，量化了2000年前后气候变化和人类活动对植被动态的相对贡献并分析其在干旱梯度上的空间差异性。结果表明：（1）1981-2018年期间，中国北方旱区的叶面积指数（LAI）平均增加速率为（0.0037±0.0443） a^-1，且增加速率沿干旱梯度增大。2000年前仅10.46%（P<0.05）的地区显著变绿，而2000年后达到36.84%，且植被变绿主要归因于非树木植被。（2）2000年后降水对植被变绿的正效应在不同干旱梯度均增加，而在半干旱区和亚湿润干旱区，温度对植被变绿由正向促进转为负向抑制，而辐射在干旱区由负效应转向正效应。（3）2000年前后，气候变化均主导着植被的动态，贡献率分别为96.07%和73.72%，人类活动的贡献在2000年后进一步增强（从3.93%增加到26.28%），且沿着干旱梯度而增加，其中人类活动对植被变绿的贡献在半干旱地区增加最显著（+0.0289 m² m^-2 a^-1，P<0.05）。研究结果可为未来气候变化下中国北方旱区的植被恢复和可持续发展提供科学依据。