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关键词： 混交林生态系统   土壤碳循环   大气氮沉降   碳储量   酶活性   微生物丰度  

摘要： 陆地生态系统碳收支平衡研究中，化石燃料燃烧、土地利用变化导致的碳释放量不等于海洋吸收及大气碳净累积量，即存在一个未知碳汇。普遍认为未知碳汇主要分布在中高纬度陆地生态系统中，其中大气氮沉降增加促进陆地生态系统碳截存是未知汇的潜在机制之一。大气氮沉降增加对陆地生态系统碳循环和碳平衡影响，具有促进、抑制、无明显影响等多种研究结论，有关固碳效率的量级也存在很大的不确定性。相对于地上植被的响应而言，地下碳循环更加复杂，驱动机制也并不清楚。该研究领域存在以下两个关键科学问题尚未解决:(1)土壤碳通量对氮素富集的响应呈现非线性，线性方法通常会高估或低估土壤碳的交换通量，目前有关土壤碳通量的响应函数和临界阈值尚未确定;(2)过去关于氮富集对土壤真菌群落的影响研究较多，对土壤细菌群落的影响研究不够深入，土壤碳动态与微生物群落演变之间的耦联关系尚不明确。　　本研究以长白山温带针阔混交林生态系统为研究对象，基于长期多水平氮沉降模拟控制试验，利用静态箱-气相色谱法、土壤生物化学和分子生物学等方法，测定土壤碳氮气体通量及其溶解性氮含量(TDN、NH4+-N、NO3--N、DON)、土壤酶活性、生物标志物（氨基糖、球囊霉素相关蛋白）和微生物群落组成，明确温带针阔混交林土壤碳氮气体交换通量的季节与年际变异特征及其主要驱动因子，阐明土壤碳通量对增氮的非线性响应规律，界定导致土壤碳通量转变的大气氮沉降临界负荷;其次，阐明氮沉降水平对温带针阔混交林土壤碳储量、酶活性、微生物丰度及群落组成的影响，揭示氮素富集条件下土壤碳动态与微生物群落变化耦合作用机理。研究结果表明:　　(1)施氮倾向于增加有机层和矿质层土壤溶解性氮含量，土壤NO3--N累积更为明显，暗示土壤硝化作用增加。高剂量施氮倾向于促进N2O排放，抑制CH4吸收，对CO2排放无显著影响。氮素富集条件下，土壤CO2通量、CH4通量的响应比与矿质层土壤NO3--N含量的响应比表现为消长型耦合关系，与土壤N2O通量的响应比表现为协同作用，表明土壤硝化作用及NO3--N累积驱动着土壤碳氮气体交换通量。(2)施氮虽然没有显著增加表层土壤总SOC含量，但是显著增加活性SOC组分含量，增幅介于27.5％～96.3％，导致SOC组分发生累积的大气氮沉降临界负荷为80kgN ha-1yr-1。SOC含量的变化(△SOC)与团聚体结合态有机碳、颗粒态有机碳含量的变化显著正相关(r=0.88～0.94和r=0.70～0.74)。除好氧细菌丰度外，施氮总体上没有改变微生物种群丰度，但是显著改变了微生物的群落结构，革兰氏阳性细菌/革兰氏阴性细菌(G+/G-)丰度比例增加而好氧/厌氧细菌(A/AN)丰度比例下降。氮素富集倾向于促进温带针阔混交林土壤团聚体的形成，局域产生厌氧微环境，好氧/厌氧细菌(A/AN)丰度比例下降。活性SOC组分含量、土壤团聚体百分比和微生物PLFA丰度之间显著相关，表明微生物群落结构与SOC积累和稳定之间关系密切。(3)高剂量氮添加倾向于增加细菌标志物（胞壁酸、氨基葡萄糖、氨基半乳糖）的相对丰度，但对三种球囊霉素的含量没有显著影响。高剂量施氮显著增加细菌和真菌α-多样性，除了硝化螺旋杆菌门相对丰度降低外，施氮没有改变土壤微生物的群落结构。子囊菌门与担子菌门对碳累积的影响相反:子囊菌门中主要类群的相对丰度与SOC组分有显著正相关关系，而担子菌门中主要类群则为负相关关系。施氮倾向于增加了子囊菌相对丰度，抑制了担子菌相对丰度，氮素富集条件下真菌群落变化一定程度上促进土壤碳的累积。总之，我们的研究结果一定程度上有助于深入揭示森林土壤碳氮耦合循环及其生物调控机制，有助于降低森林生态系统氮促碳汇评估的不确定性，并可为温带森林生态系统可持续管理提供科学依据。

关键词： SADS-CoV   PLP2   晶体结构   酶学研究   抑制剂筛选  

摘要： 2016年10月至2017年5月爆发在我国华南地区的猪急性腹泻综合征冠状病毒(swine acute diarrhea syndrome coronavirus,SADS-CoV)曾造成20000多头仔猪死亡,并在后续2018年及2019年春季都曾再次爆发,造成大量仔猪死亡及严重的经济损失。2003年SARS冠状病毒爆发加快了科研工作者对冠状病毒研究,但是到目前为止,仍没有研制出能够有效抑制冠状病毒的抗病毒药物。针对冠状病毒刺突蛋白而研制抗体也因刺突蛋白的高度可突变性而应用受限。在该研究背景下,针对冠状病毒中高度保守的非结构蛋白研究冠状病毒抑制剂成为了抗病毒药物研制的新型靶标。冠状病毒编码的多蛋白在非结构蛋白PLPs及主蛋白酶作用下被切割成14-16种非结构蛋白而参与冠状病毒复制复合物的形成。PLP2是一种木瓜样蛋白酶,可以识别并特异性切割多蛋白N端序列,形成nsp1、nsp2和nsp3,对于SARSCoV PLpro的体外研究表明,PLpro具有去泛素化及去ISG化作用,推测其可以帮助冠状病毒在侵染宿主后逃逸机体的免疫应答。Ub和ISG15都是宿主针对病毒感染后先天免疫应答的重要信号传导元件,可被病毒DUB和de ISGylating酶负调控,因此可以作为新型抗病毒药物研制的靶标。本文以猪急性腹泻综合征冠状病毒(SADS-CoV)PLP2为研究对象,发现其与SARS-CoV或MERS-CoV的PLpro序列同源性较低,通过蛋白质晶体学及生物化学等方法,对SADS-CoV PLP2结构生物学研究,探讨其结构和功能的分子机制,并进行抑制剂筛选。我们通过原核表达系统表达和纯化了SADS-CoV PLP2,通过优化蛋白质晶体的生长条件,获得了具有高质量的蛋白质晶体,利用X-射线衍射法重构了PLP2蛋白的三维结构,分辨率为1.72(?)。PLP2的拓扑结构与SARS-CoV、MERS-CoV的PLpro类似,都由拇指-手掌-手指结构域组成。与SARS-CoV PLpro结构比对后,发现SADS-CoV PLP2在拇指域和手指域上存在较大差异,及通过与Ub建模分析发现,SADS-CoV PLP2活性位点为C101、H256以D269催化三联体以及周围其他氨基酸残基辅助Ub正确定位到活性位点。通过体外酶学实验方法对PLP2的去泛素化和去ISG化的能力进行研究,即通过PLP2蛋白与底物融合蛋白nsp1-e GFP、Ub-e GFP、ISG15-e GFP共孵育后检测PLP2对底物的特异性切割能力,发现SADS-CoV PLP2与SARS-CoV、MERS-CoV的PLpro蛋白具有相同的催化作用,都可以特异性识别并切割Ub和ISG15,使病毒具备了逃逸机体先天免疫的潜力。通过使用nsp1-AMC、Ub-AMC、ISG15-AMC和两种多肽-AMC底物,结合结构分析、定点突变和酶动力学研究方法,测定米氏常数Km和Kcat,进而确定了与底物结合和催化有关的关键活性位点氨基酸残基突变后对酶活性的影响,我们发现当活性位点及其周边的氨基酸残基突变后,PLP2的亲和力降低,酶活力也降低,但当缺失了N端的49个氨基酸后,PLP2的酶学活性增强。与SARS-CoV PLpro结构比对后,发现SADS-CoV PLP2在结构上存在较大差异,进一步通过与Ub建模分析发现,SADS-CoV PLP2活性位点为C101、H256以D269催化三联体以及周围其他氨基酸残基辅助Ub正确定位到活性位点。最后我们通过抑制剂筛选得到了三种具有显著抑制效果的抑制剂并测定IC50。发现化合物112与PLP2的催化三联体中H256的咪唑基形成氢键,化合物115和119与位于PLP2蛋白BL2环上的G255形成氢键,通过增大空间位阻或改变BL2环的构象从而抑制PLP2与底物的结合,抑制了PLP2蛋白酶的活性。对SADS-CoV PLP2详细描述对于理解该酶在冠状病毒复制酶复合体中的作用机制和对宿主免疫反应的影响是至关重要,也为后续研究及药物开发提供了重要的理论基础。

关键词： 鲜竹沥   木脂素   UPLC-Q-TOF-MS   糖分与添加剂测定   活性筛选  

摘要： 鲜竹沥是禾本科植物毛竹(Phyllostachys edulis)及同属数种植物鲜杆经火烤后所流出的液汁,在中医书籍《千金药方》、《古今录验方》中都有记载其清肺降火、滑痰利窍的功效。本研究以鲜竹沥为材料,经乙酸乙酯和正丁醇萃取后,通过柱层析分离和波谱解析鉴定其中主要化合物的化学结构。再以分离得到的化合物1-26为对照品,通过UPLC-QTOF-MS建立了一种检验鲜竹沥化合物新方法,对鲜竹沥及九种市售竹沥口服液进行定性定量分析。同时,也通过离子交换色谱与高效液相色谱对九种竹沥口服液中的含糖量及添加剂进行了测定。此外,还对鲜竹沥中分离得到的化合物进行了活性筛选。主要研究结果如下:1.通过HP-20大孔树脂、LH-20葡聚糖凝胶对鲜竹沥进行分离纯化,最终得到了26个化合物。通过测定它们的理化常数,分析它们的光谱数据(UV、NMR、MS)等,对其进行了鉴定,分别是:香草醇(1)、3,4'-二羟基-3'-甲氧基苯乙酮(2)、1-(4-羟基-3-甲氧基苯基)-丙三醇(3)、3,5-二甲氧基-4-羟基二氢肉桂醛(4)、丁香酸(5)、丁香醛(6)、对香豆酸(7)、triandrin(8)、阿魏醛(9)、松柏醇(10)、β-熊果苷(11)、它乔糖甙(12)、4-羟基-3,5-二甲氧基苯基-β-D-葡萄糖苷(13)、3,4'-二羟基丙酚-3-β-D-吡喃葡萄糖甙(14)、β-羟基丙香草醛(15)、(+)-蛇菰宁(16)、(+)-5-methoxybalanophonin(17)、2,6-二甲氧基-对苯醌(18)、5-(羟甲基)-2-呋喃甲醛(19)、腺苷(20)、2-羟基-5-甲氧基苯基-β-D-吡喃葡萄糖甙(21)、(+)-南烛木树脂-9'-O-葡萄糖甙(22)、(+)-5'-Methoxyisolariciresinol-3α-O-β-D-glucopyranoside(23)、(-)-南烛木树脂-9'-O-葡萄糖甙(24)、7S,8R,8'R-5,5′-dimethoxyariciresinol-4-O-β-D-glucopyranoside(25)、丁香脂素4'-O-β-吡喃葡萄糖苷(26)。其中化合物25为新的化合物,化合物7、9、11、12、21、23都是首次在鲜竹沥分离得到的。2.通过UPLC-Q-TOF-MS新建一种检测鲜竹沥化合物的方法,对其进行方法学验证后确认符合检测的目的和要求。利用此方法对鲜竹沥及九种市售鲜竹沥产品的进行定性定量分析,发现鲜竹沥与九种鲜竹沥口服液之间存在着共性与差异性。共性在于有一些相同的化合物成分,差异性在于鲜竹沥中化合物含量远大于市售竹沥产品中的化合物含量。此外差异性也在于不同竹沥产品有一些不同的化合物,含量略有差异。3.通过离子交换色谱法对酸解后的九种竹沥口服液中的含糖量进行测定,结果表明竹沥口服液中含量最多的为阿拉伯糖和葡萄糖,最高总糖含量达到了33230.78 mg/L。通过高效液相色谱对竹沥口服液中苯甲酸、尼泊金乙酯、山梨酸三种添加剂的含量进行测定,含量范围依次为1484.00-2754.25 mg/L、230.11-471.44 mg/L、1797.48 mg/L。4.对鲜竹沥中分离得到的26个化合物进行了抗炎活性、XOD酶抑制剂活性和PTP1B酶抑制活性筛选,从初筛的效果可以看出:化合物14具有XOD酶抑制活性。所有化合物均不存在抗炎与PTP1B酶抑制活性。

关键词： 生物化学   教学方法   结合  

摘要： 生物化学是医学生重要的专业基础课,在基础学科与临床学科之间起着桥梁的作用。但其内容抽象枯燥,学生普遍感觉难以掌握。因此在教学中多种方法相结合,取得了较好的教学成果。

关键词： 课程思政   生物化学   中医药文化  

摘要： 课程思政是当前高校思想政治工作的新理念新模式。本文以生物化学为例,分析中医学院校教师开展课程思政教育的必要性,及如何充分挖掘中医药文化中的思政元素。

关键词： 生物化学综合专题   知识串讲   “对分易”教学平台  

摘要： 为了提高考研学生的《生物化学》专业课成绩,结合南阳师范学院生命科学与技术学院实际教学工作,开设了《生物化学综合专题》课程。该专题课确定好考研复习的教材、八次重点知识串讲、重视生物化学实验、建立试题库并定时答疑、搭建"对分易"教学平台,加强与学生沟通交流。通过授课情况来看,该专题课能有效的提高学生学习的积极性,增强学生的考研竞争力。

关键词： 《中国生物化学与分子生物学报》   影响力  

摘要： 《中国生物化学与分子生物学报》传统栏目包括综述、研究论文、技术与方法、研究简报、信息交流等。为丰富内容并提高影响力,2015年起期刊陆续推出了特约综述、要文聚焦、青年论坛、术语商榷、教育教学等新栏目,并设立了专刊专栏。特约综述:邀选在某一专业领域或专题研究上有影响力的资深专家进行约稿,就其研究领域进行系统的总结和深度思考,反映国内外热点研究领域的最新进展,展望目标学术领域的发展趋势。

关键词： 生物化学   在线教学   系统构建  

摘要： 在线教学是生物化学课程教学改进方向,文章基于此,探究线上生物化学教学系统架构以及模式,为生物化学顺利开展线上教育给出建设方向,以期提升学生学习效率以及质量。

关键词： 混合式教学   生物化学   应用  

摘要： 接受高等教育是学生提升自我价值的一种方式,在课上学生能够了解到最先进的科技成果,同时开展自己的研究项目。我国作为农业大国,在农学方面的研究取得了非常不错的进展,园艺作为农学的一门专业在教学过程中备受教育工作者的重视。生物化学这门课程包含很多基础内容,这门课程在大学二年级针对园艺的学生开设,为了适应当今大学生综合素质的发展,教师试图在教学方式上有所突破,通过采用混合式教学的方式引导学生主动探索生物界的奥秘。立足这一授课方式通过线上线下的教学模式,在课前预习课中讨论及随堂测试进行详细的说明,旨在通过改革教学模式调动大学生学习的主动性,提高现阶段大学的教学效果。

关键词： 科学论证教学   PCRR   电泳   同工酶  

摘要： 科学论证教学法需要学生能够像进行科学研究一样,对学科知识和实验原理进行论证。PCRR由陈述、批判、反馈和凝炼4个步骤构成,是典型的沉浸式科学论证模式。在生物化学"聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定植物过氧化物酶同工酶"的实验教学中采用科学论证PCRR教学模式,可有效提高教学效果,并有助于提升学生的科学素养。