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脊椎动物染色体在序列和空间构象的演化

遗传 2025年第2期47卷 183-199页

作者：刘靖周琦浙江大学生命科学研究院生命系统稳态与保护教育部重点实验室杭州310058

染色体作为位于细胞核中的基本遗传物质单位,在真核生物的演化历史中经历了广泛和复杂变化,很多变化的模式和机制在各种包括癌症在内的疾病中拥有共性。但很长时间内生物学家只能局限于基于荧光原位杂交技术等分辨率比较低的研究手段。... 详细信息

染色体作为位于细胞核中的基本遗传物质单位,在真核生物的演化历史中经历了广泛和复杂变化,很多变化的模式和机制在各种包括癌症在内的疾病中拥有共性。但很长时间内生物学家只能局限于基于荧光原位杂交技术等分辨率比较低的研究手段。当前日新月异的高通量测序技术正在快速革新人们对不同物种、同一物种不同个体甚至是单个个体不同细胞水平染色体变化的认识。本文聚焦于脊椎动物的染色体演化,概述了染色体重排在物种形成中的作用,驱动染色体重排的分子机制,祖先染色体到现今染色体的演变模式,以及性染色体作为研究染色体演化的一般范式意义,最后讨论了合成生物学为染色体演化研究领域带来的新机遇和挑战,以期为理解和研究脊椎动物的染色体演化提供新的见解和参考。

关键词：染色体脊椎动物染色体重排性染色体

青藏高原东部高寒灌丛土壤养分有效性对增温的响应及其影响因素

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生态学报 2025年第1期45卷 42-52页

作者：刘美马志良绵阳师范学院生态安全与保护四川省重点实验室绵阳621000 西华师范大学生命科学学院西南野生动植物资源保护教育部重点实验室南充637009

高寒生态系统植物生长和土壤微生物生态过程受土壤氮、磷养分有效性的严重限制。全球气候变暖可显著改变青藏高原高寒生态系统植物群落生长与土壤微生物群落结构与活性,深刻改变土壤养分矿化与循环过程,进而影响土壤氮、磷养分有效性。... 详细信息

高寒生态系统植物生长和土壤微生物生态过程受土壤氮、磷养分有效性的严重限制。全球气候变暖可显著改变青藏高原高寒生态系统植物群落生长与土壤微生物群落结构与活性,深刻改变土壤养分矿化与循环过程,进而影响土壤氮、磷养分有效性。然而,我们对气候变暖如何影响青藏高原高寒灌丛土壤氮、磷养分有效性的认识还不够深入。为了揭示气候变暖对高寒灌丛土壤养分有效性的影响,以青藏高原东部典型的窄叶鲜卑花高寒灌丛生态系统为研究对象,探讨高寒灌丛生长季不同时期可溶性有机碳(DOC)、无机氮(DIN)和有效磷(AvP)含量与化学计量比的动态变化及其对增温的响应,并分析影响土壤养分有效性的主要环境因子。研究结果表明:高寒灌丛生长季土壤有效养分含量季节动态明显。土壤DOC含量表现出先降低后增加的趋势,在生长季中期达到最低值;土壤DIN含量、土壤铵态氮、硝态氮含量及土壤AvP含量在整个生长季均表现出增加的趋势,均在生长季末期达到最大值。增温没有显著改变高寒灌丛整个生长季空气温度,增温使整个生长季土壤温度显著提高1.3℃,同时使土壤水分显著降低2.2%。增温使高寒灌丛整个生长季土壤DOC和AvP含量分别显著增加3.5%—9.9%和4.8%—33.7%。然而,增温仅在生长季中期使土壤DIN含量显著增加17.5%,在生长季末期使土壤DIN含量显著降低21.8%;生长季末期土壤DIN含量降低主要源于土壤硝态氮含量降低;但增温对整个生长季土壤铵态氮含量没有显著影响。同时,增温使生长季末期土壤DOC:DIN比显著增加37.3%,使生长季中期土壤DOC:AvP比显著降低17.9%,使生长季中期和末期土壤DIN:AvP比显著降低12.2%—25.7%。冗余分析和Pearson相关分析表明,土壤温度、土壤水分、土壤微生物生物量碳含量和脲酶活性是影响高寒灌丛土壤养分有效性的主要因子,它们能解释土壤有效养分含量大部分变异。这些结果表明,未来全球气候变暖可通过提高土壤温度、促进土壤养分矿化过程,加速土壤有效养分转化与循环速率,从而显著影响土壤有效养分含量。以上结果可为深入认识气候变暖情景下青藏高原高寒灌丛土壤养分转化与循环过程提供基础数据,同时也可为青藏高原高寒灌丛生态系统可持续经营与管理提供科学参考。

关键词：增温高寒灌丛养分有效性养分矿化

3D培养在家畜卵母细胞及胚胎培养的研究现状与应用前景

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畜牧兽医学报 2025年

作者：闫瑞贾朝阳马静杨娟刘新峰陈强宁夏大学生命科学学院宁夏大学西部特色生物资源保护与利用教育部重点实验室

三维（3D）细胞培养技术能够准确地模拟细胞的实际微环境，并再现细胞间的相互作用，使细胞行为特性更接近于生物体内的生存状态。因此，3D细胞培养技术广泛应用于家畜卵母细胞和胚胎发育等方面的研究，在很大程度上提高了体外卵母细胞... 详细信息

三维（3D）细胞培养技术能够准确地模拟细胞的实际微环境，并再现细胞间的相互作用，使细胞行为特性更接近于生物体内的生存状态。因此，3D细胞培养技术广泛应用于家畜卵母细胞和胚胎发育等方面的研究，在很大程度上提高了体外卵母细胞和胚胎发育的质量，促进了研究结果的一致性和可靠性。本文通过材料、基质和方法3个方面论述了3D体外培养的发展，并基于细胞的生物学特性、培养条件、所使用的支架材料，细胞间的相互作用以及培养系统的设计总结了新的分类方法，即：细胞聚集系统、构建结构支架、构建仿生支架、与多学科交叉法(延伸)。在未来，通过对3D模型细胞培养技术的改进及优化，将为不同家畜卵母细胞体外培养和胚胎发育等方面的提供重要技术支持和新的可能性。

关键词：三维培养系统卵母细胞体外胚胎

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颠茄AbWRKY1基因的克隆与功能研究

农业生物技术学报 2025年第2期33卷 316-329页

作者：潘航穆德会杨嘉谭艾娟马炳南许国菊杨立航强玮贵州大学生命科学学院/农业生物工程研究院山地植物资源保护与种质创新教育部重点实验室

颠茄(Atropa belladonna)是《中国药典》收录的托品烷生物碱(tropane alkaloids, TAs)商业药源植物，WRKY转录因子可能调控TAs的生物合成。本研究对颠茄中WRKY转录因子基因家族进行了组织表达、系统进化和诱导表达分析，筛选出正调控TA... 详细信息

颠茄(Atropa belladonna)是《中国药典》收录的托品烷生物碱(tropane alkaloids, TAs)商业药源植物，WRKY转录因子可能调控TAs的生物合成。本研究对颠茄中WRKY转录因子基因家族进行了组织表达、系统进化和诱导表达分析，筛选出正调控TAs生物合成的基因AbWRKY1，并鉴定了其功能。AbWRKY1具有和TAs合成途径基因相同的组织和诱导表达特征，特异性地在颠茄不定根中表达，并且受到钙通道抑制剂维拉帕米(verapamil)的诱导。AbWRKY1和其他物种具有次生代谢调控功能的WRKY聚在同一簇。AbWRKY1蛋白包含326个氨基酸，定位于细胞核。酵母单杂交显示，AbWRKY1能够和莨菪碱6β-羟化酶(hyoscyamine 6β-hydroxylase, H6H)基因启动子上W-box富集区发生相互作用。在颠茄中通过病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing, VIGS)技术抑制AbWRKY1表达使东莨菪碱和莨菪碱含量分别降低了44.91%和79.33%。超表达AbWRKY1显著提高了颠茄发根中东莨菪碱、山莨菪碱和莨菪碱3种药用TAs的含量，同时上调了4个TAs合成途径基因腐胺N-甲基转移酶(putrescine Nmethyltransferase, PMT)、托品酮还原酶Ⅰ(tropinone reductaseⅠ, TRⅠ)、莨菪碱脱氢酶(hyoscyamine dehydrogenase, HDH)和H6H的表达量。本研究为阐明TAs生物合成的转录调控和颠茄分子育种提供了理论基础。

关键词： WRKY转录因子颠茄托品烷生物碱(TAs) 病毒诱导的基因沉默(VIGS) 超表达

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气相色谱/质谱和红外光谱测定鱼胃肠道内微塑料

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中国环境科学 2025年

作者：杨颖吴玉暄潘巍张子晔安立会高俊敏重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室河北大学生命科学学院

环境微塑料污染的潜在生态危害和健康风险引起全社会的广泛关注，而现常用的光谱检测方法的光衍射极限限制了对90%)，在此基础上，利用该方法定量渤海湾野生梭鱼和鲈鱼胃肠道中PP、PE、PS和PVC 4种微塑料(0.22-500 μm)的质量浓度，结... 详细信息

环境微塑料污染的潜在生态危害和健康风险引起全社会的广泛关注，而现常用的光谱检测方法的光衍射极限限制了对研究首先建立了热裂解-热脱附-气相色谱/质谱法(Py-TD-GC/MS)，该方法在微塑料提取和量化方面具有优良的回收率(>90%)，在此基础上，利用该方法定量渤海湾野生梭鱼和鲈鱼胃肠道中PP、PE、PS和PVC 4种微塑料(0.22-500 μm)的质量浓度，结果发现梭鱼胃肠道中小粒径微塑料(0.22-20 μm)浓度(64.71±80.47) μg/g明显低于鲈鱼(371.30±401.53) μg/g(P0.05)，且PE和PVC浓度均明显高于PS和PP;接着使用激光红外成像系统(LDIR)定量渤海湾野生梭鱼和鲈鱼胃肠道中微塑料(20-500 μm)丰度水平，发现检测到的微塑料粒径以20-50 μm为主、形态以碎片为主、材质以PE和PVC等11种聚合物为主，并且梭鱼胃肠道中PP、PE、PS和PVC 4种微塑料的平均丰度(38.21±19.95)个/g略高于鲈鱼(34.75±26.33)个/g (P>0.05)，4种材质微塑料质量浓度分布与颗粒丰度分布总体上一致。利用聚合物危害指数评估鲈鱼和梭鱼胃肠道中赋存微塑料的潜在生态危害，发现由于PVC微塑料的存在导致了较高的潜在危害指数。以上结果表明，Py-TD-GC/MS能够有效填补光谱技术在检测生物体内更小粒径微塑料的空白，Py-TD-GC/MS和红外光谱技术联用可为全面揭示野生鱼类体内的微塑料污染特征提供直接的科学依据，并为评估环境微塑料尤其是小粒径微塑料的生态危害奠定了方法学基础。

关键词：管式炉裂解热脱附气相色谱/质谱 LDIR

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计及非线性的分布式能源系统整体运行优化

工程热物理学报 2025年第1期46卷 276-285页

作者：徐榕鸿赵甜吕洪坤国旭涛马欢苟星陈群清华大学工程力学系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100008 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院杭州310014

分布式综合能源系统中多能输运与转换过程耦合,非线性强,整体精细化建模分析困难。本文基于热量流法,结合电力系统潮流约束,构建了系统的整体数学模型,完整考虑系统中多能输运与转换的非线性特征,并提出了其“分层–分治”迭代优化算法... 详细信息

分布式综合能源系统中多能输运与转换过程耦合,非线性强,整体精细化建模分析困难。本文基于热量流法,结合电力系统潮流约束,构建了系统的整体数学模型,完整考虑系统中多能输运与转换的非线性特征,并提出了其“分层–分治”迭代优化算法,实现了系统的高效、鲁棒运行优化。结果表明,本文构建模型的优化结果更准确,忽略非线性传热约束后电制热装置制热量相对误差可达36.7%,忽略节点电压约束后储热装置实时储热量相对误差可达57.3%。

关键词：分布式能源系统多能耦合热量流模型传热约束

植物碳硅利用策略及其对滨海湿地碳汇的潜在影响

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生态学杂志 2025年

作者：刘乐乐尹美淇于晓娜杜宁郭卫华山东大学生命科学学院自然资源部渤海生态预警与保护修复重点实验室青岛市生态保护与修复重点实验室

在全球气候变化的背景下，滨海湿地作为地球上最具碳汇潜力的生态系统类型之一，其生物地球化学循环过程备受关注。硅元素是地球表面含量第二丰富的元素，在岩石风化、植物生长、有机物质分解等过程中扮演着重要角色，且与碳的循环紧密... 详细信息

在全球气候变化的背景下，滨海湿地作为地球上最具碳汇潜力的生态系统类型之一，其生物地球化学循环过程备受关注。硅元素是地球表面含量第二丰富的元素，在岩石风化、植物生长、有机物质分解等过程中扮演着重要角色，且与碳的循环紧密关联，已成为新的生态学研究热点。本文从植物参与的碳硅过程出发，综述了植物硅利用策略和植硅体封碳潜力两个方面的研究进展，分析了全球气候变化下滨海湿地的植物介导的碳硅耦合循环过程，阐述了富硅植物芦苇作为滨海湿地植物碳硅权衡策略研究的模式物种的可行性，并从植物生态策略理论的整合、土壤-植物多过程的耦合以及种内变异驱动机制三个方面，对未来研究提出了展望。

关键词：蓝碳植硅体碳硅耦合生态策略

极端洪水导致的外源营养和水位升高对黑藻(Hydrillaverticillata)、附着藻类和水质的影响

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湖泊科学 2025年第1期37卷 184-193,I0018,I0019页

作者：罗东黄文强丁明明黎磊南昌大学鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室南昌大学生命科学学院南昌330031 江西鄱阳湖湿地保护与恢复国家长期科研基地江西鄱阳湖湿地生态系统国家定位观测研究站南昌330031 鄱阳湖流域生态水文监测研究江西省重点实验室南昌330002

极端洪水显著地影响水生植物的生存环境,带来的连锁效应可能是导致沉水植物大规模衰退的原因之一。极端洪水导致的外源营养、水位升高是影响沉水植物生长和繁殖的重要因素,因此以湖泊代表性沉水植物黑藻(Hydrilla verticillata)为对象,... 详细信息

极端洪水显著地影响水生植物的生存环境,带来的连锁效应可能是导致沉水植物大规模衰退的原因之一。极端洪水导致的外源营养、水位升高是影响沉水植物生长和繁殖的重要因素,因此以湖泊代表性沉水植物黑藻(Hydrilla verticillata)为对象,通过模拟研究探讨极端洪水事件导致的水位波动(水位在短时间内升高)及营养脉冲(营养物质在短时间内增加)对沉水植物、附着藻类和水体理化性质的影响。设置4种水位及营养盐负荷情景:对照(水位保持在75 cm)、水位由75 cm逐步上升到150 cm+氮磷输入、水位由75 cm急剧上升到150 cm+氮磷输入以及水位保持75 cm+氮磷输入,其中后3项处理氮、磷输入量相同,90 d内同步监测了浮游植物、附着藻类以及水体氮、磷浓度的变化。结果表明,对照组中,黑藻雌株相较于雄株个体更大,而极端降水(水位急剧上升)处理下,雄株的相对生长速率(RGR)、根生物量和繁殖器官数均大于雌株,表现出明显的性别二态性。雌性个体对水位波动(水位急剧上升和逐步上升)和营养脉冲的响应比雄性个体响应更为敏感。水位急剧上升和逐步上升均抑制了黑藻根生物量积累、RGR和主枝数,但株高、地上生物量和繁殖生物量保持稳定,水位急剧上升同时抑制了附着藻类的生长。营养脉冲提高了上覆水氮浓度,促进浮游植物和周丛藻类生长,对黑藻地上部分、根和繁殖生物量均有显著抑制作用。实验设置的水位范围内,水位升高对黑藻的地上部分生长及繁殖的影响不明显,而氮、磷输入增加及水位波动的联合作用抑制了其地上部分生物量及繁殖输出,因此营养脉冲增强了水位升高对黑藻的影响效应。由此可以认为,极端洪水事件引起的水位波动叠加营养脉冲的复合效应可能会对沉水植物产生明显的抑制作用,随着未来降水强度和频率增加,水生态系统将受到较大的冲击。

关键词：浅水湖泊沉水植物水位波动富营养化气候变化有性繁殖

猴头菇纳米囊泡制备、结构表征及抗氧化活性分析

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食品工业科技 2025年第2期46卷 218-230页

作者：杨雪丽牛犇陈杭君吴伟杰王冠楠房祥军穆宏磊郜海燕中国计量大学生命科学学院浙江杭州310018 浙江省农业科学院食品科学研究所农业农村部果品采后处理重点实验室浙江省果蔬保鲜与加工技术研究重点实验室中国轻工业果蔬保鲜与加工重点实验室浙江杭州310021

目的:优化猴头菇纳米囊泡的制备方法,考察其抗氧化活性以及对Caco-2细胞氧化损伤的保护作用。方法:采用差速离心与蔗糖密度梯度离心联用法制备猴头菇纳米囊泡(Hericium erinaceus-derived extracellular nanovesicles,HEDENVs),采用单... 详细信息

目的:优化猴头菇纳米囊泡的制备方法,考察其抗氧化活性以及对Caco-2细胞氧化损伤的保护作用。方法:采用差速离心与蔗糖密度梯度离心联用法制备猴头菇纳米囊泡(Hericium erinaceus-derived extracellular nanovesicles,HEDENVs),采用单因素实验和响应面试验对纳米囊泡的制备条件进行优化,并用激光纳米粒度仪与透射电镜对其粒径、Zeta电位和形貌进行表征;利用液相色谱质谱联用仪(Liquid chromatography-mass spectrometry,LC-MS)对纳米囊泡进行脂质组学和蛋白质组学分析;通过DPPH、ABTS^(+)和O_(2)^(-)自由基清除率评价纳米囊泡的抗氧化活性;H_(2)O_(2)构建Caco-2细胞氧化应激损伤模型,采用激光共聚焦显微镜测定细胞中ROS含量变化。结果:纳米囊泡最佳制备条件:蔗糖浓度25%,离心时间2 h,离心转速86000 r/min,此时纳米囊泡的浓度为402.24μg/mL;纳米囊泡为具有膜结构的小泡,粒径110.7±16.9 nm,PDI 0.551,Zeta电位-14.2 mV;基于脂质组学和蛋白质组学分析,鉴定出纳米囊泡中大约含有346种脂质与52种蛋白质。体外抗氧化结果表明,400μg/mL纳米囊泡的DPPH自由基清除率为94.79%、ABTS^(+)自由基清除率为96.67%、O_(2)^(-)自由基清除率为96.83%;在H_(2)O_(2)构建的Caco-2细胞氧化损伤模型中,纳米囊泡能显著减少损伤细胞中ROS的产生。结论:体外多种抗氧化评价方法表明纳米囊泡具有一定的抗氧化活性。

关键词：猴头菇纳米囊泡工艺优化结构表征组学分析 Caco-2细胞抗氧化

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