暖温带典型森林生态系统未来碳平衡的LPJ-GUESS模型模拟与分析

森林作为陆地生态系统的主体，在全球陆地碳循环中起着决定性作用。实测和模型研究均表明北半球的森林是重要的大气CO2汇，在缓解全球碳收支失衡中发挥着关键作用。过去几十年北半球所经历的显著气候变化，已经很大地改变了陆地生态系统的碳平衡状况。随着未来100年气候变化继续增大，对未来气候变化下森林生态系统碳平衡的预测研究就尤为重要。 北京山区森林属于典型的暖温带森林生态系统，前人对本区森林的植被特征、生态系统结构和功能、养分循环以及长期动态变化等都进行了深入的研究。然而长期的人类活动已使本区原生的地带性植被破坏殆尽。因此，对该区域森林生态系统碳平衡的模拟研究可以帮助我们认识其生态系统碳平衡变化特点及未来气候变化对其潜在的影响。 本研究采用LPJ-GUESS植被动态机理模型，利用IPCC于2000年发布的《排放情景特别报告》(SRES)的A2和B2两种情景下不同气候模式对华北地区未来100年温度和降水预测的平均值以及相应大气CO2浓度变化情景进行驱动，模拟北京山区未来100年暖温带森林生态系统的净初级生产力和碳平衡，尽可能真实地反映未来百年的变化趋势。通过比较当前和未来气候情景下北京山区以辽东栎（Quercus liaotungensis）为优势种的落叶阔叶林、以白桦（Betula platyphylla）为主的落叶阔叶林和油松（Pinus tabulaeformis）为主的针阔混交林三种典型暖温带森林生态系统的碳平衡差异，了解未来北京山区这三种暖温带森林生态系统的碳源汇功能，认识气候变化和大气CO2浓度升高对净初级生产力（Net primary productivity, NPP）、净生态系统碳交换（Net ecosystem exchange, NEE）、土壤异养呼吸（Heterotrophic respiration, Rh）和碳储量（Carbon biomass, C biomass）的影响，以及不同生态系统碳平衡对气候变化响应的异质性。 结果表明，未来100年两种气候情景下三种森林生态系统的NPP和Rh均增加，并且A2情景下增加的程度更大。由于三种生态系统树种组成的不同，未来气候情景下各自NPP和Rh增加的比例不同，导致三者NEE的变化也相异：100年后辽东栎林由碳汇转变为弱碳源，白桦林仍保持为碳汇但功能减弱，油松林成为一个更大的碳汇。三种森林生态系统的碳生物量在未来气候情景下均增大，21世纪末与20世纪末相比：辽东栎林在A2情景下碳生物量增加的比例为27.6%，大于B2情景下的19.3%；白桦林和油松林在B2情景下碳生物量增加的比例分别为34.2%和52.2%，大于A2情景下的30.8%和28.4%。各森林类型碳平衡状况不同，原因除气候因素外，主要是由于树种组成的差异所导致。SRES A2和B2两种气候情景相比，相对较低的排放情景（B2）下，生态系统有更高的碳储量。

高等植物光系统II捕光天线结构与功能的研究

高等植物光系统II的捕光天线蛋白（LHC II）在光能的吸收、传递和调节激发能在两个光系统之间的分配以及维持类囊体膜的垛叠等方面都起着重要的作用，因而得到了广泛的研究。目前普遍认为LHC II在植物体内是以三聚体的形式存在并行使功能的，但也有研究者发现了单体和寡聚体等多种形式的LHC II。本论文以菠菜为研究对象，采用改进的方法从类囊体膜中提取纯化了LHC II三聚体，对膜脂和色素在三聚体形成和蛋白空间结构中的影响，以及不同聚集态LHC II组成、结构和功能的差异进行了较系统的研究。此外，还将Lhcb2基因反向插入到烟草中，利用转基因植物来研究其生理功能。获得了如下结果： 1，采用改进的方法从菠菜类囊体膜中分离纯化了LHC II。与改进前比，其流程可以缩短2小时且产率也有明显的提高。SDS变性电泳和Triton X-100非变性电泳的检测结果表明，此样品纯度较高，是由三条分子量分别为29KD、28KD和26KD的多肽组成的异质三聚体。同时样品的吸收光谱和荧光光谱分析结果也与前人的报道一致。 2，分析了LHC II三聚体中的膜脂和脂肪酸组成及含量。与PSII相比，LHC II含有相同的四种膜脂：MGDG、DGDG、PG和SQDG。但LHC II中PG的含量是PSII的两倍，说明PSII中的PG主要富集在外周天线区域。同时PG中含有特异的反式十六碳一烯酸，且含量很高。用专一消化PG上Sn-2位脂肪酸链的磷脂酶A2（PLA2）处理LHC II三聚体，然后再加入PG重组的方法证明了含十六碳一烯酸的PG在三聚体结构的维持中起着至关重要的作用。去掉PG后， LHC II三聚体的结构受到了影响，部分解聚成了单体，同时其光谱特性也发生了变化，表现为叶绿素b分子的吸收峰及其激发的荧光发射峰都明显下降。回加PG则可使解聚的单体又重新聚集成三聚体。 3，分别用电洗脱和蔗糖密度梯度离心两种方法分离了LHC II三聚体、二聚体和单体。两者比较，电洗脱对样品的破坏较大，而蔗糖密度梯度离心更加温和，对蛋白上结合的色素影响不大。系统研究了不同聚集态LHC II的组成和光谱特性后发现，三种聚集态的LHC II有相同的多肽组成，并且都结合着5种色素，但是色素的含量差异较大。二聚体和单体中，叶绿素b和类胡萝卜素分子的含量比三聚体的低很多，此外，单体叶绿素a分子的含量也明显减少。对三种聚集态LHC II的各种光谱特性进行分析的结果表明，由于叶绿素b和类胡萝卜素分子含量较少，二聚体和单体中叶绿素b和类胡萝卜素的吸收均有所下降，而且从类胡萝卜素到叶绿素b以及从叶绿素b到叶绿素a的能量传递效率都低于LHC II三聚体，总体表现为三聚体 > 二聚体 > 单体。此外，不同单体之间叶绿素a到叶绿素a的能量传递也被破坏。推测三种聚集态LHC II在吸能、传能和结构上的差异，可能是植物适应不同外界环境的一种调控机制。 4，模拟体内过程，在体外将大肠杆菌中表达的Lhcb2蛋白和色素进行重组，以此来研究色素与蛋白组装过程中蛋白二级结构和色素结合状态的变化。结果表明色素在脱辅基蛋白的体外重折叠中至关重要。在与色素重组的过程中，蛋白二级结构中-螺旋含量逐渐上升并最终接近天然水平，而无规卷曲逐渐减少。从光谱的变化可以看出，色素分子与蛋白的结合经历了一个由无序到有序的过程，色素蛋白复合物的光谱信号由弱变强，重组得到的样品与天然LHC II十分相似。 5，为了更好地研究LHC II异质三聚体中单体可能具有的独特生理功能，建立了Lhcb2基因的反义抑制植物表达载体pBI-antiLhcb2，用根癌农杆菌介导法转化烟草，获得了转基因植株。酶切和PCR鉴定证明，Lhcb2基因已经成功地插入到烟草里。进一步的分子鉴定和生理生化功能分析还在进行中。

缺磷胁迫导致高等植物叶片中磷脂酰甘油（PG）含量降低的机理研究

磷脂酰甘油（PG）是植物类囊体膜中唯一的磷脂，在它的sn-2位上总是连着一个棕榈酸（16：0）或反式十六碳烯酸（16：1 trans）。由于PG的分子结构独特，对它的功能已有了很多研究，目前认为PG在维持类囊体膜的结构与功能方面具有非常重要的作用。缺磷胁迫下，蓝藻、衣藻及拟南芥、大麦等物种中均检测到了PG含量的下降。对这一现象的常见解释是缺磷导致了PG生物合成受阻，从而引起了其含量的降低。但迄今为止尚没有试验证据支持。本研究比较了缺磷对不同叶龄的小麦与烟草叶片中PG含量与PG水解酶的活性的影响，同时对缺磷叶片酶粗提液水解外源PG后的主要产物、几种磷脂酶抑制剂对上述酶反应的影响等进行了研究，以阐明缺磷条件下叶片中PG含量下降的主要原 因。 缺磷小麦第一叶完全展开时，PG含量与PG水解酶活性均与对照相似;而第三叶完全展开时，尽管缺磷第三叶中PG水解酶活性也与对照相似，但其PG含量低于对照。这一结果表明，在小麦叶片完全展开之前，缺磷条件未影响叶片中的PG水解酶活性，第三叶中较低的PG含量应由PG的生物合成受阻引起。并且，由于缺磷植株第一叶完全展开时PG含量未受影响而第三叶中却表现出了轻微降低，可以推测叶片萌发越晚，PG生物合成受到的抑制就会越严重。 为了研究叶片衰老过程中PG含量下降的原因，我们比较了6，10，14与18日龄时缺磷与对照小麦植株第一叶中PG的相对含量与PG水解酶活性。研究发现：6日龄时，刚刚完全展开的缺磷和对照小麦第一叶中无论是PG含量还是PG水解酶活性都较为相似;而随着叶片的逐渐衰老，缺磷植株第一叶中PG含量大幅度下降，同时伴随着PG水解酶活性的急剧上升。18日龄时，缺磷小麦第一叶中的PG含量较对照降低了69.1%，其PG水解酶活性也远高于对照，37ºC下温育30min后，缺磷叶片的酶粗提液使外源PG含量降低了74.16%，而对照中只降低了13.7%。上述结果表明，缺磷条件下，小麦叶片中PG含量降低的程度与PG水解酶活性的强弱密切相关，PG水解加剧是导致老叶中PG含量降低的一个重要原因。 磷脂酶是水解磷脂的主要酶类。目前在植物体中发现的磷脂酶种类主要有磷脂酶D（PLD）、磷脂酶C（PLC）与磷脂酶A（PLA）。通过薄层层析（TLC），我们发现缺磷小麦叶片的酶粗提液水解外源PG后的主要产物是磷脂酸（PA）、二脂酰甘油（DAG）与游离脂肪酸（FFA）。将n-丁醇加入到缺磷小麦叶片的体外酶反应体系中后，观察到PA、DAG与FFA的生成量均表现出一定程度的降低。由于n-丁醇是PA经PLD途径生成的抑制剂，因此，上述结果表明PLD参与了缺磷条件下小麦叶片中PG的水解。硫酸新霉素是PLC的非特异性抑制剂，低浓度的硫酸新霉素（100μM 和 200μM ）加入到缺磷小麦叶片的体外酶反应体系后，三种产物的生成受到了严重抑制，表明PLC也与缺磷叶片中PG的降解密切相关。 为了进一步分析缺磷导致PG含量降低的原因，我们以烟草为试验材料，检测了缺磷胁迫对烟草嫩叶和老叶中的PG含量、PG水解酶活性、与PG降解相关的酶的种类及PLC、PLDα、PLDβ与PAT-1基因在mRNA上表达水平的的影响。结果表明，缺磷烟草叶片中PG含量的降低由PG生物合成受阻与PG降解加剧共同导致，PLC和PLD活性与烟草叶片中PG的降解有关。缺磷植株老叶中PG水解酶活性及PLC、PLDα、PLDβ基因在mRNA水平上的表达量均高于对照，表明在磷胁迫条件下，老叶中PG水解酶活性可能受到转录水平上的调节， PLC、PLDα、PLDβ转录活性的增强导致了PLC、PLD活性加强，从而引起PG降解的加剧，最终导致了PG含量的降低。与PLC、PLDα和PLDβ不同，缺磷胁迫对patatin蛋白（表现PLA2活性）的编码基因PAT-1在转录水平上的表达无影响，TLC分析PG的水解产物也未检测到溶血磷脂酰甘油（LPG）的生成。由此可见，PLA活性可能与缺磷条件下PG的降解无关。

Sepharose 4B一步法对金环蛇蛇毒磷脂酶A_(2)的分离纯化

利用经酸处理的Sepharose 4B为层析介质,以含0.2mol/L半乳糖,pH7.4台氏液作为洗脱液,从广西产金环蛇(Bungarus fasciatus)蛇毒中一步分离得到一种磷脂酶A_(2)。用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳测定其分子量为14kDa。N端部分序列测定表明,所分离得到的磷脂酶A_(2)其N端16个氨基酸残基序列与已报道的金环蛇蛇毒磷脂酶A_(2)同功酶Ⅵ(Lu＆Lo,1978)一致。该酶糖含量较高,为13.4%;具有弱的磷脂酶A_(2)活性,无毒,也无溶血和出血毒活性。

Biological activities of skin secretions of the salamander Tylototriton verrucosus

Water-soluble skin secretions of salamander Tylototriton venucosus, first described by Anderson in 1871, were studied for their biological and enzymatic activities. They were found to be toxic to mice with an intraperitoneal LD50 of 11.5 mg/kg. Using Sephadex G-75 gel filtration, it was proven that the toxic components of the secretions are proteins with molecular weights ranging from 30,000 to 50,000 Da. The secretions of T. venucosus display a wide spectrum of antimicrobial activities and also contain both proteolytic activity and trypsin inhibitory activity. In contrast, neither hemolytic nor hemorrhagic activities were found. The secretions were determined to have phospholipase A(2) activity; however, no acetylcholine esterase activity was detectable under the assay conditions.

Effects of Pallas' viper (Agkistrodon halys pallas) venom on blood coagulation and characterization of a prothrombin activator

The action of Pallas' viper (Agkistrodon halys pallas) venom on blood coagulation was examined in vitro and a strong anticoagulant effect was observed. This action was abolished after treatment with a specific inhibitor of phospholipase A(2) activity (p-bromophenacyl bromide), revealing a procoagulant action in low concentrations of treated venom (around 1 mu g/ml). The effect of the venom an haemostasis was further characterized by measuring its ability to activate purified blood coagulation factors. It is concluded that A. halys pallas venom contains prothrombin activation activity. A prothrombin activator (aharin) was purified from the venom by Sephadex G-75 gel filtration and ion-exchange chromatography on a Mono-Q column. It consisted of a single polypeptide chain, with a mol. wt of 63,000. Purified aharin possessed no amidolytic activity on chromogenic substrates. It did not act on other blood coagulation factors, such as factor X and plasminogen, nor did it cleave or clot purified fibrinogen. The prothrombin activation activity of aharin was readily inhibited by ethylenediamine tetracetic acid (a metal chelator), but specific serine protease inhibitors such as diisopropyl fluorophosphate and phenylmethanesulfonyl fluoride had no effect on it. These observations suggest that, like those prothrombin activators from Echis carinatus and Bothrops atrox venoms, the prothrombin activator from A. halys pallas venom is a metalloproteinase. (C) 1998 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

非传粉小蜂的食性及其对榕树- 传粉小蜂系统稳定性的影响

榕树与其传粉小蜂形成了高度专一的互惠共生系统。非传粉小蜂则是该系统的资源掠夺者, 但它与 该系统共存的机制仍不清楚。于2003 年12 月—2004 年4 月在西双版纳以聚果榕( Ficus racemosa L. ) 为材料, 研究了寄生在聚果榕榕果内的5 种非传粉小蜂的食性及相互关系, 以探讨非传粉小蜂与榕树- 传粉小蜂系统共 存的机制。结果表明: 寄生在聚果榕榕果内的5 种非传粉小蜂中, 仅Platyneura testacea Motschulsky 和Platyneu2 ra mayri Rasplus 能刺激子房发育成瘿花, 是造瘿者; Apocrypta sp . , Apocrypta westwoodi Grandi 和Platyneura a2 graensis Joseph 不能刺激子房发育成瘿花, 是拟寄生者。传粉小蜂的拟寄生者和造瘿者对传粉小蜂有负的影响, 但在蚂蚁和造瘿者的拟寄生蜂作用下, 这种负面影响并不显著, 而且它们对榕树繁殖没有显著影响。对小蜂自 然种群的分析表明, 传粉小蜂处于优势地位。说明在自然情况下传粉小蜂的拟寄生者和造瘿者的种群维持在一 个较低水平, 对榕树- 传粉小蜂系统稳定性影响较小, 故能与之长期共存。

Purification and cloning of cysteine-rich proteins from Trimeresurus jerdonii and Naja atra venoms

Three 26 kDa proteins, named as TJ-CRVP, NA-CRVP1 and NA-CRVP2, were isolated from the venoms of Trimeresurus jerdonii and Naja atra, respectively. The N-terminal sequences of TJ-CRVP and NA-CRVPs were determined. These components were devoid of the enzymatic activities tested, such as phospholipase A(2), arginine esterase, proteolysis, L-amino acid oxidase, 5' nucleotidase, acetylcholinesterase. Furthermore, these three components did not have the following biological activities: coagulant and anticoagulant activities, lethal activity, myotoxicity, hemorrhagic activity, platelet aggregation and platelet aggregation-inhibiting activities. These proteins are named as cysteine-rich venom protein (CRVP) because their sequences showed high level of similarity with mammalian cysteine-rich secretory protein (CRISP) family. Recently, some CRISP-like proteins were also isolated from several different snake venoms, including Agkistrodon blomhoffi, Trimeresurus flavoviridis, Lanticauda semifascita and king cobra. We presumed that CRVP might be a common component in snake venoms. Of particular interest, phylogenetic analysis and sequence alignment showed that NA-CRVP1 and ophanin, both from elapid snakes, share higher similarity with CRVPs from Viperidae snakes. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.