耐辐射奇球菌DNA损伤响应开关蛋白PprI的研究进展

耐辐射奇球菌是迄今为止发现的最具辐射抗性的生物之一。其体内的Ppr I蛋白在整个DNA辐射损伤修复过程中起着必不可少的作用,ppr I作为一个细胞全局性的开关基因,协调控制DNA损伤响应与修复过程中众多细胞通路的基因表达。本文探讨了Ppr I在耐辐射奇球菌抗辐射和抗氧化中的生物学功能、相关结构功能以及对其他原核及真核生物抗逆性的影响,并展望了其潜在的生物学新功能与意义,旨在为进一步研究耐辐射奇球菌的辐射抗性机制提供理论依据。     

耐辐射奇球菌Deinococcus radiodurans中非编码RNA

耐辐射奇球菌(Deinococcus Radiodurans)对电离辐射、紫外线以及强氧化剂等方面具有惊人的抗性。非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)在参与转录调控、RNA的加工与修饰、mRNA的转录、蛋白质的运输与稳定性调节等方面具有非常明显的作用。本文通过概率上下文无关算法(Stochastic ContextFree Grammar,SCFG),对耐辐射奇球菌R1菌株的基因间序列进行相似二级结构预测,结果发现,在耐辐射奇球菌R1基因组的非编码区存在28个非编码RNA家族。其中IRE家族成员最多,其次是Histone3、tRNA和SECIS家族。所发现的DicF与ctRNA_pGA1t、mRNA等家族成员为细菌所特有。与其他生物比较分析结果显示,可以用这些非编码RNA来研究耐辐射奇球菌的生物学功能,并为进一步研究其DNA损伤与修复分子机制提供依据。     

阳离子对耐辐射奇球菌对放射性铯生物吸收的影响(英文)

耐辐射奇球菌能够耐受高剂量的辐射,促使人们考虑利用此特性进行放射性核素和有毒化学品的生物修复。但是,有关耐辐射奇球菌对放射性铯的生物吸收却未见报道。本文研究了耐辐射奇球菌对放射性铯的生物吸收及其他阳离子对其生物吸收的影响。在平衡状态时,耐辐射奇球菌对放射性铯的最大吸收量为2100kBq/kg(鲜重)。在供试的一价阳离子中,NH4+对其生物吸收的拮抗作用最强,但是只有当NH4+的浓度超过100mmol/L时,这种拮抗作用才比较明显。二价阳离子,如Ca2+和Pb2+也能降低耐辐射奇球菌对放射性铯的吸收。Al3+和Cr3+对耐辐射奇球菌具有较强的细胞毒性,当其浓度超过1mmol/L时,耐辐射奇球菌的生长就完全被抑制。     

耐辐射球菌清除活性氧自由基及对DNA的保护作用

用化学发光法分析了耐辐射球菌 (D .radiodurans)的两个菌株 (R1、KD830 1 )和大肠杆菌对超氧阴离子自由基、羟基自由基和过氧化氢的清除能力。通过羟基自由基诱导的DNA氧化损伤化学发光模型考察了耐辐射球菌细胞提取物对自由基氧化导致DNA氧化损伤的保护作用。结果表明 ,耐辐射球菌提取物能显著清除O-2·、H2 O2 和·OH ,清除能力明显高于大肠杆菌 ,并能有效地防止自由基所致DNA氧化损伤 ,表现出超强的抗氧化和耐辐射能力 ,这归因于耐辐射球菌中具有较高的抗氧化酶活性     

耐辐射奇球菌Mur蛋白保守功能位点的研究

为进一步明确耐辐射奇球菌中锰调蛋白Mur的具体结构与功能,采用序列比对分析和定点突变技术构建了耐辐射奇球菌的锰调蛋白Mur(DR0865)的3个保守氨基酸位点突变株,并分析3个点突变菌株的金属离子敏感性、Mn2+结合对功能的影响、外界胁迫耐受性及点突变蛋白的DNA体外结合活性。结果表明,3个定点突变H77A、H78A和H79A都是Mur蛋白重要的活性位点,对Mur调控细胞吸收外源性锰离子的功能起到决定性的作用,同时影响了Mur的Mn2+结合活性。凝胶迁移率实验表明H78与H79位点对Mur的DNA结合活性至关重要。本研究为探究耐辐射奇球菌的极端抗性和锰调蛋白的具体作用机制提供了重要的理论依据。     

耐辐射奇球菌同源重组修复机制研究新进展

耐辐射奇球菌是迄今为止人们发现的地球上最抗辐射的生物之一。本文根据本实验室和国内外关于该菌耐辐射的最新研究成果,以各个修复蛋白为线索,详细介绍了耐辐射奇球菌同源重组修复机制上取得的进展。     

奇球菌属的最新研究进展及其应用

奇球菌属(Deinococcus)是迄今为止发现的最具抗辐射能力的一类细菌,在环境治理上具有巨大的应用前景,其中的耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)还是研究DNA损伤修复和极端抗性应激机制的模式生物。本文介绍了奇球菌属最新的研究进展,对奇球菌属生理结构特点和抗性机制进行了讨论,并对其在生物技术上的应用前景进行了展望,以期为后续研究者们快速了解该属细菌及其在生产上的应用提供支撑。     

耐辐射球菌中priA类似基因突变对DNA修复和DNA转化的影响

DNA损伤很易阻断复制叉的前进。损伤DNA的修复以及接下来停止复制叉的重启动过程对细胞生存极为重要。依赖于PriA的复制重启动机制是细菌复制重启动的主要途径。为了解priA类似基因Dr2606在耐辐射球菌中的作用,并检测Dr2606在DNA修复中的作用,本研究用卡那霉素抗性基因代替Dr2606阅读框,构建了Dr2606缺失突变株,并对突变株进行UV和丝裂霉素处理,测定了Dr2606突变株的转化效率。Dr2606的突变导致菌体生长缓慢,细胞生存率急剧下降。意外的是,耐辐射球菌的DNA修复能力没有削弱。但突变株的转化效率大大削弱。这说明在耐辐射球菌中priA类似基因Dr2606对停止复制叉的重启动过程并不是必需的;耐辐射球菌不依赖于原点的复制重启动过程可能与其他细菌不同。     

不同利福平浓度压力下耐辐射球菌的自发突变率与突变谱研究

根据耐辐射球菌(Deinococcus radiodurans) rpoB基因的保守性,建立了rpoB/Rifr 突变分析系统。为研究不同利福平(rifampin, Rif)浓度对耐辐射球菌自发突变率和突变谱的影响,分别检测耐不同利福平浓度下辐射球菌的突变率。结果表明：在5μg/ml的利福平浓度下耐辐射球菌的突变率显著高于其在25和50μg/ml浓度下的突变率。随利福平浓度的不同而表现出的突变谱差异,表明在不同利福平浓度引起的活性自由氧(reactive oxygen species, ROS)压力下,耐辐射球菌可能使用不同抗突变的应对策略。在低利福平浓度下,耐辐射球菌重点修复碱基替换突变导致的DNA损伤。这可能是因为ROS的主要作用是导致DNA出现氧化性碱基损伤。     

耐辐射奇球菌中RNA解旋酶功能的初步研究

RNA解旋酶参与了细胞中RNA的代谢过程,因而研究RNA解旋酶的功能具有重要意义。耐辐射奇球菌(DR)对于电离辐射具有极强的耐受性,其基因组中编码了一个RNA解旋酶(DR1624)。为研究该RNA解旋酶的功能,利用同源重组方法在细胞内对编码该蛋白的基因进行了敲除,并比较了突变株与野生株在DNA损伤因子胁迫下的生存率。结果表明,dr1624的缺失导致耐辐射奇球菌的生长速率大幅度降低,且表现出明显的温度敏感性。37℃的生长温度能够部分恢复Δ1624突变株的生长表型,其可能是由于相对较高的温度有助于细胞中RNA二级结构的自然打开。Δ1624突变株对高剂量的H2O2胁迫(40 mmol·L~(-1))敏感,其生存率较野生型菌株R1下降了3个数量级。此外,为了更近一步了解该RNA解旋酶的功能,对其进行了同源建模,发现了潜在的核酸结合位点。综上所述,RNA解旋酶在耐辐射奇球菌的生长及其极端抗性中扮演了重要的角色,该研究结果为进一步探索RNA解旋酶的生物学功能奠定了基础。     

网络安全应急响应体系研究

计算机网络给人们生活带来开放与便利,但也因网络安全问题使人们受到困扰与遭受损失,而信息安全响应体系就是为降低这些危害而在保护体系之外建立的防范措施。     

植物对近地层高浓度臭氧响应的评价指标研究进展

近地层臭氧作为最重要的大气污染物之一,对植物形态特征、光合作用、生育期、物质生产与分配、抗氧化特性、生物量以及产量构成等都有显著负面影响,已成为当今世界研究者及公众关注的重要问题。目前由于人类活动和工业迅猛发展,近地层臭氧浓度正以每年0.3%~2%的速度增加,准确评估近地层浓度不断升高的臭氧对植物的影响具有重要意义。本文从浓度响应关系、剂量响应关系和通量响应关系3个方面综合评述了植物对近地层高浓度臭氧响应的评价方法及其国内外研究进展,同时对各评价方法的优缺点进行了总结比较,旨在为建立适合我国地域和农业特点的臭氧污染评价指标体系和方法提供科学依据。     

三元非结构肥效模型提高水稻施肥推荐的可靠性

【目的】针对三元二次多项式肥效模型的设定偏误和多重共线性危害导致建模成功率低的问题,研发三元非结构肥效模型,扩大模型适用性。【方法】在福建省平和县和仙游县选择了13个水稻氮磷钾田间肥效试验结果作为研究案例。田间试验均采用"3414"设计方案,即:1) N_0P_0K_0;2) N_0P_2K_2;3) N_1P_2K_2;4) N_2P_0K_2;5)N_2P_1K_2;6) N_2P_2K_2;7) N_2P_3K_2;8) N_2P_2K_0;9) N_2P_2K_1;10) N_2P_2K_3;11) N_3P_2K_2;12) N_1P_1K_2;13) N_1P_2K_1;14)N_2P_1K_1。其中,"2"水平为试验前当地氮磷钾推荐施肥量,"0"水平表示不施肥,"1"水平和"3"水平的施肥量分别为"2"水平的50%和150%。在一元非结构肥效模型基础上,利用氮磷钾田间肥效试验结果,在每个试验点分别构建了三元二次多项式肥效模型和三元非结构肥效模型。利用已有的668个水稻"3414"田间试验结果,比较验证了两种模型的拟合效果和推荐施肥量的可靠性。【结果】在构建的13个三元二次多项式肥效模型中,有2个模型的结果未达到统计显著水平,3个肥效模型属于非典型式,而构建的13个三元非结构肥效模型均得到了典型式。通过668个水稻氮磷钾田间肥效试验结果验证表明,三元二次多项式肥效模型未能通过显著性检验的比例达到30.1%,而三元非结构肥效模型未能通过的比例下降到23.4%。在推荐施肥量外推的非典型式中,三元二次多项式肥效模型的比例为4.0%,而三元非结构肥效模型则提高到30.7%。在系数符号不合理和无最高产量点的两种非典型式类型中,三元二次多项式肥效模型的比例分别达到32.3%和14.4%,而三元非结构肥效模型则分别降低到6.9%和0。三元二次多项式肥效模型的典型式比例仅为19.5%,而三元非结构肥效模型典型式比例则提高到39.1%,是前者的2.0倍,明显提高了田间试验结果的建模成功率。【结论】大样本田间试验充分证明,相比三元二次多项式肥效模型,采用三元非结构肥效模型进行早、中、晚稻推荐施肥,提高了建模的成功效率和模型的实用性,是可靠性更高的模型。     

Estimation of Optimum Nitrogen Fertilizer Rates in Winter Wheat in Humid Mediterranean Conditions,I: Selection of Yield and Protein Response Models

Nitrogen (N) fertilization management directly affects yield and grain protein content of soft red winter wheat, so there is a need to estimate the optimum N fertilizer dose needed to obtain the greatest yield and the desired protein content under a humid Mediterranean climate. The objective of this work was to select the best response models of wheat yield and protein content to applied N fertilizer. To fulfil this objective, 13 experiments were conducted in the years 2001, 2002, 2003, and 2004 in northern Spain where 0, 100, 140, 180, and 220 kg N ha^–1 were applied. The quadratic plateau model best described yield response to N fertilizer, with 182 kg N ha^–1 producing the maximum yield. The quadratic model was chosen for modeling protein response to N fertilization, and 176 kg N ha^–1 was the rate required for achieving protein contents greater than 125 g kg^–1.     

镉对不同品种水稻光合作用的影响

采用盆栽土培法,以对镉相对敏感的水稻品种YZX和相对耐受的品种XY-12为材料,通过对人工添加镉后（土壤中镉浓度达到5mg·kg^-1）水稻齐穂期叶片光合速率的测定,选用直角双曲线模型、非直角双曲线模型和叶子飘新模型对光响应曲线进行拟合,探究镉对不同品种水稻叶片光响应特征的影响,并对不同光响应模型进行比较。结果表明,镉处理后,两个水稻品种净光合速率均表现为降低;镉对两水稻品种光响应曲线参数的影响存在差异,内禀量子效率、最大净光合速率、光饱和点均受到镉的影响,较不添加镉的对照降低,而镉处理后水稻剑叶光补偿点却大大增加;镉促进了品种YZX的暗呼吸作用,但对品种XY-12却表现为抑制作用;总体上,品种XY-12对土壤中镉的耐受性强于YZX;3种模型模拟的光响应曲线均能较好地反映两品种叶片光合作用的光响应特征,但光响应参数与实测值存在差异,直角双曲线模型和非直角双曲线模型拟合的最大净光合速率（P_max）远大于实测值,并且光补偿点（LCP）和暗呼吸速率（Rd）与实测值相比存在较大差异,而采用传统的线性回归方法得到的光饱和点（LSP）却远低于实测值,叶子飘模型拟合的各项参数与实测值最为接近,并很好地弥补了其它模型的缺点。因此,该模型在反映水稻在镉毒害下叶片光合作用的光响应特征等方面具有较大优势。     

水分胁迫下黄瓜叶片光响应过程的模拟

以黄瓜品种"博新525"(Boxin525)为试材,设置4个土壤水分处理,即正常灌溉CK(土壤相对湿度为70%~80%)、轻度胁迫T1(土壤相对湿度为60%~70%)、中度胁迫T2(土壤相对湿度为50%~60%)、重度胁迫T3(土壤相对湿度为35%~45%),利用LI-6400便携式光合仪测定不同水分处理下黄瓜叶片的光响应曲线,采用直角双曲线、非直角双曲线、指数和叶子飘等4种光响应模型对黄瓜叶片光响应过程进行模拟,运用统计方法进行模拟效果评价,以探讨水分胁迫对黄瓜叶片光响应过程的影响。结果表明:(1)水分胁迫导致黄瓜叶片净光合速率(Pn)下降,当光合有效辐射PAR(photosynthetically active radiation)为800μmol·m~(-2)·s~(-1)时,T1、T2和T3处理叶片Pn分别比CK下降17.92%、26.49%和50.00%。实测与模拟的光响应曲线对水分胁迫的响应趋势一致,随着胁迫程度增加,Pn-PAR曲线变化幅度减小。(2)水分胁迫显著影响黄瓜叶片的光响应曲线参数。4种模型模拟的叶片初始量子效率均随胁迫加重呈先升高后降低的变化趋势;叶片暗呼吸速率以T2处理最高;4种模型计算的T1、T2和T3处理叶片光饱和点平均值较CK分别下降24.28%、31.99%和38.33%,叶片最大净光合速率平均值分别降低23.88%、33.19%和55.78%。(3)CK处理的黄瓜叶片光响应曲线模拟值偏离程度及光响应曲线参数的平均相对误差均最低,水分胁迫降低了黄瓜叶片光响应曲线的模拟效果。(4)4种模型模拟效果以叶子飘模型最佳,其后依次为指数模型、非直角双曲线模型、直角双曲线模型。研究认为水分胁迫显著影响黄瓜叶片的光响应过程,降低黄瓜叶片的光合能力。     

Potassium fertilizer recommendations and changes in potassium soil test values as influenced by additions of potassium

Abstract

The A and B horizons of 28 Delaware soils were incubated with 0, 200, 1000 and 2000 ug K/g of soil for one week, one, two and six months. Potassium soil test values were determined using the double acid extractant. The amount of K necessary to raise the soil test value one unit varied between five and 12 ug K/g of soil and was influenced by time of incubation, soil type, amount of K added and soil horizon. Correlation coefficients between the units of K necessary to raise the soil test values one unit and sand, silt and clay and cation exchange capacity are presented. Increasing soil test values to some predetermined point does not appear agronomically or economically sound for the Coastal plain soils of Delaware. Using this procedure to determine fertilizer K recommendations results in recommendations several fold higher than those recommendations which result from using field crop response to determine the amount of K fertilizer to be applied.     

Potassium uptake efficiency of two pear cultivars and leaf concentration at deficiency symptoms appears

Two pear cultivars (Meski Ahrech and Alexandrine) grown in pot culture under normal daylight conditions in a greenhouse were submitted to potassium deficiency treatments. The potassium-free treatment decreased leaf K concentration, relative water content, SPAD, and gas exchange comparatively to the control. “Alexandrine” appeared more sensitive to potassium deficiency due to the main decrease in stomatal conductance (gs), photosynthesis (A) and transpiration (E) compared to “Meski Ahrech” that reduced only carbon assimilation (A). After 42 days of treatments, leaf K concentration in “Alexandrine” was 0.75% DM compared to 1.15% DM in “Meski Ahrech”, which appeared to be more efficient in potassium uptake.     

车辆运动引起路面动力反应的研究

利用变分原理，研究分析了在车辆运动作用下，弹性Ｗ地基上的刚性路面的动力反应。讨论分析了路面位移的变化趋势并且对车辆的轮距、轴距、重量等参数对路面动力反应的影响进行了初步的探讨。该文的研究可为进一步的路面损伤研究提供理论依据     

The “shenandoah national park: Fish in sensitive habitats” (SNP: FISH) project. An integrated assessment of fish community responses to stream acidification

The Shenandoah National Park: Fish in Sensitive Habitats (SNP:FISH) project is a response to declining pH and acid neutralizing capacity in Shenandoah National Park (SNP) streams. SNP receives more atmospheric sulfate than any other USA national park, and pH had decreased to the point where early negative effects on fish were expected. SNP provides the opportunity to study the early stages of acidification effects on fish. Three different classes of geological formations yield streams with low-ANC (0 Eq/L), intermediate-ANC (60–100 Eq/L) or high-ANC (150–200 Eq/L) waters in SNP. This allows a comparison of responses across a water quality gradient in a small geographic area receiving similar deposition. Both chronic and episodic acidification occur in SNP streams. Biological effects are apparent in fish species richness, population density, condition factor, age, size, and bioassay survival. A primary project objective was to provide the necessary data for development and testing models for forecasting changes in fish communities resulting from changes in stream chemistry. Monitored variables include several which are predictive of acidification effects on SNP fish communities.