花椒窄吉丁气味结合蛋白AzanOBP3与其寄主挥发物的分子对接

为明确花椒窄吉丁Agrilus zanthoxylumi气味结合蛋白AzanOBP3与其寄主花椒Zanthoxylum bungeanum主要气味挥发物的结合模式及结合能力,利用Signal P 5.0和ProParam Tool-ExPASy软件对AzanOBP3的基本理化性质进行生物信息学分析,采用Swiss-Model对AzanOBP3序列进行同源建模,通过SAVES 5.0软件中Verify-3D、ERRAT以及ProCheck模块评价模型,应用AutoDock Tool 1.5.6软件对AzanOBP3模型和46种主要寄主挥发物进行分子对接分析。结果显示,花椒窄吉丁气味结合蛋白AzanOBP3同源建模所得模型质量较好,其Verify-3D、ERRAT以及ProCheck得分均符合同源建模要求。AzanOBP3与46种花椒气味挥发物主要以氢键、疏水作用和范德华力相结合,其中, 13种链状配体与AzanOBP3的结合能力总体上弱于33种环状配体,链状配体中的芳樟醇和环状配体中的荜澄茄油烯与AzanOBP3表现出较好的结合能力,自由结合能分别为-5.2 kJ/mol和-6.6 kJ/mol。最终筛选出4种链状配体（乙酸芳樟酯、芳樟醇、乙酸香叶酯和别罗勒烯）和10种环状配体（乙酸松油酯、β-石竹烯、葎草烯、3-蒈烯、荜澄茄油烯、右旋大根香叶烯、β-榄香烯、乙酸叶醇酯、可巴烯和倍半水芹烯）可与AzanOBP3稳定结合。表明花椒窄吉丁气味结合蛋白AzanOBP3能与寄主植物花椒的多种挥发性物质结合,推测AzanOBP3可能在其寻找寄主与取食行为中发挥着重要作用。     

新型2-烷氧基取代苯甲酸香叶酯类蚜虫报警信息素类似物的设计、合成及生物活性

为了发现结构新颖的蚜虫行为控制剂,以课题组发现的高活性化合物 3e (2-羟基-3-甲氧基苯甲酸香叶酯)为先导,利用活性亚结构拼接的方法,设计合成了15个未见文献报道的新型2-烷氧基取代苯甲酸香叶酯类蚜虫报警信息素(E)-β-farnesene (EβF)衍生物,其结构经过核磁共振氢谱(1H NMR)、红外光谱(IR)和高分辨质谱(HRMS)的确证。蚜虫驱避活性测定结果表明,部分目标化合物在5 μg剂量下对豌豆蚜Acyrthosiphon pisum表现出不同程度的驱避活性,其中化合物 6i 活性最高,驱避率达到60.9%,与先导化合物 3e 的活性没有显著性差异。靶标蛋白结合实验证明,部分目标化合物与气味结合蛋白ApisOBP9具有较好的结合活性,尤其是化合物 6i 与ApisOBP9的结合常数达到(4.92±0.18) μmol/L。进一步的分子对接结果表明, 6i 与靶标ApisOBP9具有较好的结合作用力,能很好地结合到靶标蛋白的活性位点,其结合模式和先导化合物相似。本研究对后续化合物的结构优化具有重要参考价值。     

绿盲蝽气味结合蛋白AlucOBP33配体结合特性

本文研究了绿盲蝽气味结合蛋白AlucOBP33的配体结合特性，以期明确其在绿盲蝽化学感受过程中的生理功能。基于前期绿盲蝽触角转录组测序数据，筛选获得候选气味结合蛋白AlucOBP33。三维结构预测显示，AlucOBP33由6个α螺旋构成，包含3对保守的半胱氨酸，属于classic OBPs。室内对AlucOBP33基因进行了克隆和重组表达，采用荧光竞争结合试验研究了重组AlucOBP33蛋白与潜在的73种挥发性气味及13种味觉化合物的结合特性。结果显示，AlucOBP33重组蛋白能够分别与2种醇类、4种酮类、1种酯类、1种醛类和1种烯烃类的挥发性气味以及4种非挥发性化合物结合，推测AlucOBP33在绿盲蝽嗅觉感受和味觉识别过程中发挥双重功能。     

禾谷缢管蚜气味降解酶鉴定及其与关键信息化学物质的分子对接

为探究禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi气味降解酶(odorant degrading enzyme,ODE)与关键信息化学物质的作用模式,从其触角转录组中筛选属于ODE的细胞色素P450与谷胱甘肽-S-转移酶,利用IQ-tree 2.1.1软件构建进化树;根据FPKM值筛选出高表达蛋白,用SWISS-MODEL软件进行同源建模;并应用AutoDock软件与寄主植物挥发性气味和信息素进行分子对接。结果表明,筛选获得禾谷缢管蚜细胞色素P450基因30个,谷胱甘肽-S-转移酶基因10个,且40个基因均有完整的开放阅读框;根据FPKM值筛选出9个在禾谷缢管蚜触角表达量较高的基因,其中同源建模成功的有5个;同一蛋白与不同气味分子结合时,结合能有差异;结构相似的气味分子与不同蛋白结合时,结合位点与结合能相似。表明与气味结合蛋白相比较,禾谷缢管蚜ODE对气味分子的选择特异性较低。     

反枝苋乙酰乳酸合成酶与烟嘧磺隆分子结合模式分析及抗性位点预测

为研究反枝苋对乙酰乳酸合成酶 (ALS) 抑制剂的抗性机制，本研究根据反枝苋的ALS氨基酸序列，利用同源模建的方法构建了其三维结构，并采用分子对接和分子动力学模拟的方法预测了反枝苋ALS与烟嘧磺隆分子的结合模式。根据结合模式对已报道的Pro 197和Trp 574等位点突变产生抗性的原因进行了分析。结果发现:Pro 197和Trp 574等位点的残基与烟嘧磺隆分子之间存在重要的疏水作用和π-π作用等其他相互作用，或该位点的残基具有特殊结构影响着通道形状。分析表明，ALS与烟嘧磺隆之间的氢键、疏水作用等非共价相互作用以及通道形状的改变都有可能影响二者结合稳定性，从而使杂草产生抗性。基于此结论，本研究预测Val 196、Met 200、Phe 206和Lys 256突变同样可能使杂草对ALS抑制剂敏感度发生变化。本研究利用计算机模拟技术分析了ALS抗性机制，为反抗性除草剂的分子设计提供了指导。     

茶翅蝽非典型气味受体基因的克隆及其生物信息学特征和组织特异性表达分析

为明确茶翅蝽Halyomorpha halys的非典型气味受体（odorant receptor co-receptor，Orco）基因的生物信息学特征和组织特异性表达谱，采用Trizol法提取茶翅蝽成虫触角的总RNA，利用RTPCR技术克隆其Orco基因，使用生物信息学软件对茶翅蝽Orco蛋白进行跨膜区域预测、结构分析和系统发育分析，并采用实时荧光定量PCR技术测定Orco的组织表达谱。结果表明，克隆获得茶翅蝽Orco基因并命名为Hhal Orco，该基因的开放阅读框全长1 428 bp，编码475个氨基酸。Hhal Orco蛋白的二级结构中，α螺旋占34.11%，无规则卷曲占36.84%，延伸链占29.05%；其分子质量为53.49 kD，等电点为6.16，无信号肽，是非分泌蛋白；有7个跨膜区，是疏水性蛋白，疏水性系数的平均值为0.297；预测的Hhal Orco蛋白为对称亚基构成的同源四聚体。系统进化分析发现，Hhal Orco与同为半翅目的荔蝽Tessaratoma papillosa亲缘关系最近。qPCR检测结果显示，Hhal Orco基因主要在雌雄成虫的触角中表达，在成虫的头、胸、腹、足中仅有微量表达。     

昆虫嗅觉信号神经传递途径的研究进展

嗅觉在昆虫生命活动中起着至关重要的作用,当昆虫触角感受到环境中气味分子后,这些气味分子运载的信息在感觉神经元中转换成电生理信号,经过一系列的神经传递过程传递至高级中枢进行信息处理.昆虫是研究嗅觉系统功能与发育的重要模式生物之一.本文对气味结合蛋白、嗅觉受体和触角神经叶等方面的研究进展进行了综述.     

腰果角盲蝽气味结合蛋白基因HtheOBP3的克隆及组织表达分析

为明确腰果角盲蝽Helopeltis theivora气味结合蛋白3(odorant binding protein 3,OBP3)功能及其嗅觉感受机制，利用PCR技术结合c DNA末端快速扩增（rapid amplification of c DNA ends,RACE）技术克隆其cDNA全长序列，利用多个生物信息学软件对其进行序列分析，并通过实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR,qPCR)技术检测其在腰果角盲蝽成虫不同组织中的表达量。结果显示，腰果角盲蝽HtheOBP3基因（GenBank登录号为QHI06949）开放阅读框为474 bp，编码157个氨基酸残基，预测蛋白分子量约为17.15 kD，等电点为5.14，无信号肽和跨膜结构，蛋白氨基酸序列中具有6个保守半胱氨酸残基和性信息素结合蛋白-普通气味结合蛋白（pheromone binding protein-general odorant binding protein,PBP-GOBP）家族的保守结构域。HtheOBP3蛋白具有6个α-螺旋和3对二硫键，其中5个α-螺旋形成1个结合口袋。腰...     

泡桐丛枝植原体Sec分泌蛋白转运系统3个亚基基因的克隆及蛋白特性分析

采用PCR方法扩增Sec分泌蛋白转运系统3个亚基基因,并进行了生物信息学分析。通过SWISS MODEL同源建模与3D PSSM折叠子识别法构建蛋白质的三维结构,并通过PROCHECK程序验证构建的三维结构的可靠性。首次从泡桐丛枝(PaWB)植原体基因组中分离出Sec分泌蛋白转运系统3个亚基基因,各基因全长依次为2 508、1 242 bp和411 bp,分别编码835、204个及136个氨基酸的蛋白。SecA、SecY和SecE均为脂溶性稳定蛋白,SecA无明显跨膜区,SecY和SecE分别含有10个和3个明显的疏水跨膜区。二级结构主要为螺旋,其次为折叠和无规则卷曲,没有转角。构建的三维结构符合立体化学原则。泡桐丛枝(PaWB)植原体中存在的Sec分泌蛋白转运系统作为最主要的运输途径,可能直接转运菌体蛋白如毒素等直接到寄主细胞质中或介体昆虫细胞中,引起寄主病症。研究植原体的Sec蛋白转运系统对于了解植原体的致病机理及预防这类病害的发生提供了理论依据。     

分子对接阐明草甘膦与水稻醛酮还原酶(OsALR2)的作用及OsALR2的表达纯化

草甘膦是一种广谱高效的有机磷类除草剂, 因其对水稻等禾本科作物缺乏选择性, 导致其在水稻田中的应用受到限制。杂草中醛酮还原酶(aldo-keto reductase, AKR)具有降解小分子农药草甘膦的功能, 但是水稻响应草甘膦的作用机制未知。本文通过生物信息学分析、分子对接研究草甘膦与其在水稻中的靶标AKR蛋白OsALR2的互作机制。采用TMHMM 2.0和DiANNA 1.1 web server 等在线软件对 OsALR2 蛋白的跨膜特性和二硫键含量等生物学特性进行了分析, 结果表明OsALR2分子量为 35 kD, 等电点为 5.89; OsALR2不是膜蛋白, 但是含有3组二硫键。使用AlphaFold 预测OsALR2 蛋白的三级结构, 并利用Auto Dock Vina将草甘膦与OsALR2进行分子对接, 结果显示, 最低结合能为 -13.4 kcal/mol, 草甘膦与OsALR2的结合主要通过氢键作用。通过Ramachandran图, ERRAT和Verify 3D证明对接获得的三维结构是合理的。进一步通过分子克隆技术构建重组表达载体 pET-32a-OsALR2 并进行原核表达, 结果显示OsALR2主要以包涵体的形式表达, 对包涵体进行变复性后, 蛋白表现出酶活性且蛋白结构有较好的均一性。本文的研究结果助于阐明草甘膦与水稻蛋白互作的分子机制, 为研发抗草甘膦水稻新品种和新型小分子农药提供理论指导。     

环境条件变化下汾河水库沉积物中重金属形态分布特征及潜在生态风险评价

对汾河水库沉积物中重金属的污染特征和潜在生态风险评价结果表明:汾河水库沉积物中Cd含量为11.42±2.84mg/kg,高于中国湖泊底泥重金属含量背景值。沉积物中Cd的单项潜在生态风险系数远大于其它重金属,高达2346.57,具有极强的生态危害性;而Zn、Cr和Cu只显示出轻微的生态危害性,故Cd是导致汾河水库沉积物中重金属的潜在生态风险增强的主要贡献者。室内模拟沉积物经历好氧和厌氧等环境条件下,并用EDTA铵盐溶液单一提取法和BCR连续提取法分别研究了汾河水库沉积物中Cd、Zn、Cr和Cu等重金属的形态分布特征;结果表明:在好氧条件下,Cd的形态分布特征变化最为明显,具有潜在环境效应的Cd含量所占总量的比例上升至52.15%;用EDTA单一提取法测定结果表明:生物有效态Cd含量占总量的比例(B/T)在好氧处置后最高,达30.37%;上述试验结果进一步证明了沉积物中Cd具有强烈的潜在生态风险和较高的生物有效性。     

兰州市采暖期气态污染物排放总量控制的研究

本文根据长时间平衡单箱型模式原理 ,结合兰州市城区特有的地形及气候背景 ,利用 1 989年和 2 0 0 0年兰州市采暖期大气污染源调查资料 ,对兰州市城区采暖期SO2 、NO2 允许排放量进行了模式预测 ,并和实际排放量进行了比较 ,结果表明 :通过近十年的环境治理 ,全城区SO2 削减率从 30 .5 %下降到 1 4.6% ;城关区由 2 3.5 %下降到 6.2 % ;西固区由 5 7.7%下降到 48.1 %。NO2 削减率呈上升趋势 ,全城区削减率由 9.2 %上升到了 38.9% ,特别是西固区由60 .8%上升到 73.3% ,说明兰州市除了要继续削减SO2 排放量外 ,还要加大对NO2 的治理措施。     

塔里木河下游胡杨对水分条件变化的响应

通过对塔里木河下游应急输水河畔胡杨样枝的年轮分析,结果表明:第3次应急输水后,喀尔达依断面胡杨的横向响应范围达到离河1 000 m;应急输水后不同断面、不同离河距离,地下水埋深梯度、过水时间梯度随着离河道和大西海子水库距离增加,胡杨生长量减少;输水量大的年份胡杨生长量明显大于输水量少的年份,在相同输水量和输水时间前提下,春秋季持续输水对胡杨生长恢复效果要优于夏秋季输水;在持续输水后,胡杨生长量增长幅度减小,其大小逐步趋于近似.     

塔里木河中下游农户能流分析及生态经济分形特征

能流分析和分形理论是农业生态经济系统定性研究和定量分析的重要手段之一。把农户作为“分形元” ,以尉犁县兴平乡达西村 4 0个农户为研究对象 ,在绿洲农业生态系统能流分析基础上 ,对不同经营类型农户的生态经济特征进行分形研究 ,结果表明 :(1) 5类农户从总体上都显现生产经营结构单调 ,能量利用和转化链条短 ;牲畜养殖是唯一的次级生产系统 ,能量转化率低 ,增效不明显。 (2 )农田亚系统是农户生产力的主体 ,棉花生产现在和今后若干年内仍将是农户的支柱产业。 (3)基于农户分析的生态效益和经济效益之间没有相关关系 ;生态效益高 ,并不意味着经济效益也高 ,反之亦然。农户生产系统总体的生态经济协调发展水平不高。     

塔里木河下游绿色走廊特点及衰败成因分析

近50年来塔木河上中游的水土开发活动，使得下游地区的来水骤减并中断有近30年的历史，从而引发了下游绿色走廓的逐步走向衰败、土地荒漠化趋势加剧等生态环境恶化问题。本文在前人研究成果基础上，综合分析了塔河下游绿色走廓发生、发展的特殊性和特点，认为绿色走廓衰败主要有5个主要因素：绿色走廓自然生命过程的衰退；新生幼林发生和发育原生机制的中断；土壤盐分的累积和增加；水分条件持续恶化；人类开垦荒地、滥伐、滥控等行为。通过成因分析认为，只有充分考虑到下游绿色走廓的特点及其衰败的原因，才能从根本上解决下游绿色走廓衰败的问题。     

苦瓜枯萎病病残体上病菌的存活力及其传病作用

在土表、田边草丛和室内纸盒中的病残体上越冬的苦瓜枯萎病菌（Fusarium oxysporum f. sp. momordicae Sun ＆ Huang）,次年均有传病作用;在稻田水中和稻田泥下5~10 cm处的病菌,3 个月内失去传病力;菜土地下5~10 cm处的病菌,经6~12个月也相继失去传病力,菜地土表和田边草丛中的则需12~18个月失去存活力。木霉可加速病残体上病菌的死亡。     

不同激素对银柴胡细胞生长及营养成分消耗的影响

采用液体培养基悬浮培养的方法,研究4种不同激素培养基对银柴胡悬浮细胞的生长特性及营养物质的代谢规律的影响,结果表明:当培养到16 d时,M4处理(MS 6-BA 0.5 mg/L 2,4-D0.5 mg/L NAA 0.5mg/L)的细胞鲜重、干重、细胞数目均明显高于其他处理;而M4处理的可溶性糖的含量在16 d时处于最低水平;M4处理的电导率在整个培养过程中均高于其他处理;培养到4 d时各处理的磷已消耗60%以上,表明磷是银柴胡细胞生长的限制性因子;硝态氮的吸收主要集中在4 d以后。     

平贝母鳞茎腐烂病病原菌鉴定和药剂筛选

为明确平贝母Fritillaria ussuriensis鳞茎腐烂病的病原菌及其防治, 对病原菌进行分离?致病性测定, 通过形态学特征?ITS rDNA?β-tubulin及EF-1α基因序列分析确定其病原为尖孢镰刀菌Fusarium oxysporum和芳香镰刀菌F.redolens?通过菌丝生长速率法, 对病原菌进行了室内药剂筛选, 表明8种药剂中25%多菌灵可湿性粉剂和43%戊唑醇悬浮剂对病原菌有更好的抑制作用, 处理第6天, EC50均不超过0.7 mg/L?对两种病原菌防效最好的药剂是戊唑醇, EC50分别为0.107?0.169 mg/L?这两种药剂可以选择应用于平贝母生产来防治茎腐病?     

环青海湖区沙漠化综合治理规划研究

环青海湖区沙漠化土地总面积 16 95 .12km2 ,根据其分布特点分为潜在沙漠化土地、正在发展中的沙漠化土地、强烈发展中的沙漠化土地和严重沙漠化土地 4个等级。研究了沙漠化发展趋势、防沙治沙和生态环境建设的规划 ,针对环青海湖区沙漠化危害特点提出了防治原则和目标、综合防治方案、防治工程和效益分析。