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真核细胞DNA复制的多层级调控

生物化学与生物物理进展 2024年第10期 2717-2729页

作者：张丁峥嵘刘阳刘栩豪胡家志北京大学生命科学学院北大-清华生命科学联合中心

DNA复制是生命体最基础的代谢过程。在人细胞中，数千个DNA复制源在染色质环境下被同时激活，共同起始DNA复制过程并完成基因组的拷贝。复制过程有组织地进行，既受到染色质环境的约束和调控，还需协调与其他DNA代谢事件的关系，以保证... 详细信息

DNA复制是生命体最基础的代谢过程。在人细胞中，数千个DNA复制源在染色质环境下被同时激活，共同起始DNA复制过程并完成基因组的拷贝。复制过程有组织地进行，既受到染色质环境的约束和调控，还需协调与其他DNA代谢事件的关系，以保证基因组DNA和表观遗传信息准确且稳定地继承。随着研究技术的发展和研究数据的积累，系统性、整体性地研究真核细胞，尤其是哺乳动物细胞，在复杂染色质环境下的DNA复制是未来的研究趋势。本文将从多个角度总结真核DNA复制在染色质环境中的多层级调控模式，期望为今后的研究带来启示。

关键词： DNA复制染色质环境多层级调控

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花粉管细胞壁原子力显微镜观测制样方法优化

植物学报 2024年第5期59卷 783-791页

作者：覃思颖罗燕张禾胡君廖菊够北京大学生命科学学院北京大学现代农学院云南大学生态与环境学院

原子力显微技术是研究植物细胞壁超微结构与力学性质的重要表征手段,良好的样品制备是获得可靠数据的前提。花粉管作为微米级别的植物样品,是研究细胞壁结构与功能的典型实验材料,但是制样过程中活性生理状态下的花粉管与基底黏附不牢固... 详细信息

原子力显微技术是研究植物细胞壁超微结构与力学性质的重要表征手段,良好的样品制备是获得可靠数据的前提。花粉管作为微米级别的植物样品,是研究细胞壁结构与功能的典型实验材料,但是制样过程中活性生理状态下的花粉管与基底黏附不牢固,难以获得活性生理状态下的花粉管原子力显微镜观测数据。该文以烟草(Nicotiana tabacum)花粉管为材料,对花粉管原子力显微样品制备和观测方法进行优化,采用固体培养基薄层作为花粉管与基底之间的黏附剂,花粉管在萌发和生长的同时完成与基底的黏附。与常规的干燥-复水法相比,优化的液下黏附法,可在液体环境下直接观测,无需经过干燥处理,避免了干燥-复水过程对花粉管造成的形貌皱缩与力学性质改变,能够获得活性生理状态下花粉管细胞壁原位的高分辨率原子力显微镜观测数据。该方法可应用于不同种属及不同尺寸花粉管的原子力显微镜观测。

关键词：原子力显微镜花粉管细胞壁原位力学性质

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实验教学用植物活体荧光影像系统的研制

北京大学学报（自然科学版） 2024年第1期60卷 127-132页

作者：王璠璘贺新强王东辉北京大学生物学国家级实验教学示范中心蛋白质与植物基因研究国家重点实验室北京大学生命科学学院北京100871

通过植物培养及拍摄系统的开发,研制低成本的植物活体荧光影像系统。该系统采用双层箱体结构设计,分为恒温光照培养系统和荧光记录系统两部分,可以为植物生长发育提供所需的生命支撑功能,还能实时获取植物生长发育过程中的关键图像,包... 详细信息

通过植物培养及拍摄系统的开发,研制低成本的植物活体荧光影像系统。该系统采用双层箱体结构设计,分为恒温光照培养系统和荧光记录系统两部分,可以为植物生长发育提供所需的生命支撑功能,还能实时获取植物生长发育过程中的关键图像,包括监控转基因植物发育过程中荧光信号的时空模式。利用该系统成功地对EGFP转基因烟草和拟南芥进行培养和实时观察。低廉的成本极大地扩展了该系统在实验教学中的运用,也为生命活动的观察和检测研究奠定基础。

关键词：仪器研制植物活体荧光影像系统植物培养实时显微记录仪植物培养箱

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DNA的导电性浅析

高分子学报 2024年第2期55卷 129-141页

作者：胡贝宁高灿董焕丽内蒙古大学生命科学学院中国科学院化学研究所北京分子科学国家研究中心

DNA是构成生命基础的最重要分子，DNA是否导电以及怎样导电，关系到我们对生命信号的传递、和对生命和生命现象的深入理解和揭示，以及可编程DNA分子电子学的发展，国际科技界一直高度关注，近二十年来也一直是研究的热点和难点.然而，... 详细信息

DNA是构成生命基础的最重要分子，DNA是否导电以及怎样导电，关系到我们对生命信号的传递、和对生命和生命现象的深入理解和揭示，以及可编程DNA分子电子学的发展，国际科技界一直高度关注，近二十年来也一直是研究的热点和难点.然而，DNA是一个复杂的体系，其导电性问题仍然不清楚，备受争议.本综述中，我们简述了DNA导电性问题的研究历史，分析了DNA导电性问题争议的主要原因，总结了DNA导电性研究中存在的主要问题，其主要归因于测量方法的多样性和DNA分子的复杂性.最后，对DNA导电性研究的未来发展方向进行了展望，DNA导电性在生命信号传递、生物传感器、分子电子学等领域具有巨大的应用潜力，其研究也将为生物科学和电子学的融合提供新思路.

关键词： DNA 导电性结构与性能关系电输运机理

郑州城市公园鸟类群落嵌套分布格局及其影响因素

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生物多样性 2024年第3期32卷 48-58页

作者：王鹏隋佳容丁欣瑶王伟中曹雪倩赵海鹏王彦平河南大学生命科学学院河南开封450004 西藏大学生态环境学院拉萨850000 武汉大学生命科学学院武汉430072 信阳生态研究院河南信阳464000 南京师范大学生命科学学院南京210023

为了探究郑州城市公园鸟类群落是否符合嵌套分布格局及其影响因素,本研究从中国观鸟记录中心收集了2019–2022年每年3–7月河南省郑州市15个城市公园的鸟类记录数据。使用WNODF(weighted nestedness metric based on overlap and decrea... 详细信息

为了探究郑州城市公园鸟类群落是否符合嵌套分布格局及其影响因素,本研究从中国观鸟记录中心收集了2019–2022年每年3–7月河南省郑州市15个城市公园的鸟类记录数据。使用WNODF(weighted nestedness metric based on overlap and decreasing fill)分别计算郑州城市公园全部鸟类、林鸟和水鸟群落的嵌套分布格局,采用Spearman偏相关检验分析了公园嵌套序列与公园特征参数(公园面积、隔离度、生境类型数量和建筑指数)的关系,以及物种嵌套序列与物种生态学特征(体长、地理分布范围、窝卵数和最小面积需求)的关系。WNODF分析结果显示,郑州城市公园全部鸟类、林鸟和水鸟群落均是显著嵌套的。Spearman偏相关分析结果显示,公园面积和最小面积需求与鸟类群落嵌套程度显著相关,生境地点矩阵分析结果显示为显著嵌套,建筑指数也会影响水鸟群落的嵌套分布格局,但随机放置模型结果显示城市公园鸟类不符合被动取样假说。因此,选择性灭绝与生境嵌套是郑州城市公园全部鸟类、林鸟和水鸟群落嵌套分布格局的主要驱动因素。研究结果表明,为了更好地保护郑州城市公园的鸟类多样性,应优先保护面积较大和生境类型多的公园,以及最小面积需求大的鸟类;同时由于水鸟与林鸟对城市化的反应不同,在制定保护策略时应区别对待。

关键词：鸟类嵌套分布格局选择性灭绝城市公园生境嵌套 WNODF

基于传感器标记的野生动物追踪技术在中国的应用现状与展望

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生物多样性 2024年第5期32卷 169-191页

作者：鲁彬悦李坤王晨溪李晟北京大学生命科学学院北京100871 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

对动物的标记、定位与追踪是研究其空间运动的重要途径。自20世纪80年代起,以动物个体佩戴的传感器为核心的野生动物追踪技术被引入我国,广泛用于野生动物行为与生态研究。为全面地了解中国野生动物追踪技术的应用现状,本研究系统检索了... 详细信息

对动物的标记、定位与追踪是研究其空间运动的重要途径。自20世纪80年代起,以动物个体佩戴的传感器为核心的野生动物追踪技术被引入我国,广泛用于野生动物行为与生态研究。为全面地了解中国野生动物追踪技术的应用现状,本研究系统检索了1970–2022年间在中国开展的野生动物追踪研究论文,统计并汇总了基于传感器的追踪技术类别、应用动物类群、研究领域及研究地点等信息。本研究共收集到论文519篇,涵盖了分属7纲32目的共计185个物种。动物追踪研究地点覆盖我国34个省(直辖市、自治区、特别行政区),其中最为集中的区域主要包括青藏高原东缘及周边山地、长江中下游区域、华东至华南沿海以及东北地区。所使用的技术类别包括5类:无线电遥测(RT)技术(占总研究数量的47.7%)、无线射频识别(RFID)技术(3.2%)、光敏全球定位传感器(GLS)技术(0.6%)、基于Argos系统(ASS)的卫星追踪技术(9.3%)、基于全球定位导航系统(GNSS)的卫星追踪技术(39.3%)。在各类技术中,甚高频(VHF)RT技术是我国使用历史较长、数量较大的技术;ASS和GNSS技术引入较晚,但增长迅速,其中GNSS技术在近5年来已经成为应用最多的技术。RT技术在大中型哺乳动物、小型哺乳动物、陆禽鸟类以及两栖、爬行动物追踪中应用最多,游禽与涉禽鸟类的追踪以GNSS技术为主,鱼类追踪研究中ASS技术应用较多,而无脊椎动物的追踪研究则主要使用RFID技术。不同的研究领域中所使用的技术类别存在差异,其中迁徙研究主要应用GNSS和ASS卫星追踪技术。本研究的结果表明,基于传感器的野生动物标记、定位与追踪技术在我国的应用规模正在快速扩大,标记动物数量、累积数据量快速增加。今后,中国的野生动物追踪研究应进一步扩展研究深度和广度,加强多学科合作与技术创新,倡导并推动数据共享与合作,并进一步推动国产追踪设备及技术的研发与完善,从而为我国野生动物生态研究与资源保护管理提供可靠的科学支持。

关键词：动物追踪无线电遥测卫星追踪野生动物监测运动生态学

菜粉蝶及其近缘种东方菜粉蝶全球潜在分布区预测

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生态学报 2024年第18期44卷 8185-8195页

作者：王瑛杨采青王丽丽张露张爱兵首都师范大学生命科学学院北京100048

重要农业害虫菜粉蝶(Pieris rapae)及其近缘种东方菜粉蝶(Pieris canidia)幼虫主要危害十字花科的多种蔬菜和油料作物,对农业粮食安全造成重大威胁。收集到菜粉蝶和东方菜粉蝶分布数据共计248393个,其中野外调查收集361个。基于上述现... 详细信息

重要农业害虫菜粉蝶(Pieris rapae)及其近缘种东方菜粉蝶(Pieris canidia)幼虫主要危害十字花科的多种蔬菜和油料作物,对农业粮食安全造成重大威胁。收集到菜粉蝶和东方菜粉蝶分布数据共计248393个,其中野外调查收集361个。基于上述现存分布点,利用6种物种分布模型算法对历史、当代和未来气候条件下两种粉蝶在全球的潜在分布区进行了预测。结果表明:(1)基于去除空间自相关后的6个气候变量构建的13种算法的模型预测结果中,有6种算法的模型评估指标的值高于随机状态(0.5)。(2)当代气候条件下,菜粉蝶的潜在分布区主要包括北美洲、南美洲南部、欧洲西部、中国东南部以及澳大利亚南部;东方菜粉蝶主要分布于南美洲北部和亚洲南部等地区。相比于东方菜粉蝶,菜粉蝶在3个时期的潜在分布区面积都要更大,但是东方菜粉蝶在未来气候条件下潜在分布区增加的面积将会更大,具有更高的潜在入侵概率。(3)相比于作为入侵生物的菜粉蝶,其近缘种东方菜粉蝶更能适应高温多雨的气候,面对未来全球变暖的趋势,东方菜粉蝶很有可能成为入侵物种,有必要对其未来气候条件下的潜在分布区,加强虫害监测和防控预报。研究对重要农业害虫菜粉蝶和东方菜粉蝶在不同气候条件下的潜在分布区进行预测和比较,为其防治提供理论依据。

关键词：菜粉蝶东方菜粉蝶潜在分布区预测物种分布模型(SDMs) 入侵昆虫

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绿带闭目天蛾和构月天蛾在海南岛及周边大陆的遗传分化

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生态学报 2024年第11期44卷 4904-4913页

作者：冯丹丹张雪杨采青李晶张爱兵首都师范大学生命科学学院北京100048

海南岛是与周边大陆存在地理隔离的大陆性岛屿,探索该岛屿与邻近大陆上生物的遗传分化有助于理解地理隔离对生物遗传分化的影响。在海南岛及其周边大陆15个地点采集两种鳞翅目天蛾科(Lepidoptera:Sphingidae)昆虫(绿带闭目天蛾Callambul... 详细信息

海南岛是与周边大陆存在地理隔离的大陆性岛屿,探索该岛屿与邻近大陆上生物的遗传分化有助于理解地理隔离对生物遗传分化的影响。在海南岛及其周边大陆15个地点采集两种鳞翅目天蛾科(Lepidoptera:Sphingidae)昆虫(绿带闭目天蛾Callambulyx rubricosa 88头和构月天蛾Parum colligata 57头),选择线粒体基因COI、Cytb和核基因EF-1α作为分子标记开展遗传多样性研究。基于COI-Cytb分析的结果表明,两物种的核苷酸多样性均较低(分别为0.00434和0.00818),且均在广东广西、越南和海南岛群体之间存在明显的谱系地理结构。两个物种在三个群体间均检测出低水平的基因流(Nm分别为0.09—1.22和0.18—0.57)和高水平的遗传分化(F_(ST)分别为0.29—0.84和0.47—0.73)。两个物种最高的遗传分化都发生在海南岛与大陆群体之间,且海南岛群体的单倍型数量少于周边大陆群体。Mantel检验结果表明遗传距离与地理距离之间存在显著正相关关系,中性检验结果表明两个物种均未经历显著的种群扩张。综上,研究认为绿带闭目天蛾(***)和构月天蛾(***)的海南岛群体与邻近大陆群体间的基因交流较少,遗传分化程度较高,推测地理隔离可能是其产生遗传分化的重要原因之一,这一结果将为海南岛生物多样性的保护提供宝贵的建议。

关键词：海南岛绿带闭目天蛾构月天蛾线粒体基因遗传多样性遗传分化

基于微流控芯片的体外血管网络模型的研究进展

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化学进展 2024年第6期36卷 840-850页

作者：王芳田赵亮郭广生汪夏燕北京工业大学环境安全与生物效应卓越中心化学与生命科学学院化学系北京100124 中央民族大学生命与环境科学学院北京100081

血管是人体维持器官特定功能和调节体内稳态的重要生理系统。随着组织工程技术和微流控技术的不断发展,基于微流控芯片技术的体外微血管系统已经成为生物医学工程领域重要的在体外重构血管模型的手段,为基础研究和转化医学研究提供了新... 详细信息

血管是人体维持器官特定功能和调节体内稳态的重要生理系统。随着组织工程技术和微流控技术的不断发展,基于微流控芯片技术的体外微血管系统已经成为生物医学工程领域重要的在体外重构血管模型的手段,为基础研究和转化医学研究提供了新的工具。微流控技术弥补了传统体外血管模型存在的缺陷,具有巨大的应用潜力。本综述中,我们总结和讨论了微流控体外血管模型的主要构建方法以及各种方法的异同点,为建立更加可靠的体外血管系统模型提供参考。我们也探讨了在这些体外微血管模型的构建过程中,微流控技术所起到的决定性作用和其独特的优势。

关键词：血管内皮细胞微生理系统微流控技术血管网络