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体细胞对遗传的影响以及生殖细胞对体细胞的控制
基因组遗传与表观遗传的协同进化机制研究进展摘要:基因组遗传与表观遗传的协同作用构成了物种维持和演化的核心机制。经典理论认为,生殖细胞通过DNA序列的垂直传递维持遗传稳定性,而体细胞通过"魏斯曼隔阂"机制保持遗传独立性。近年来研究发现,表观遗传修饰通过非DNA序列依赖机制实现跨代际传递,形成环境适应的分子记忆库。这种新型遗传范式不仅挑战了传统遗传学理论,更为理解生物体应对环境变化的进化策略提供了新视角。1. 遗传-表观遗传协同机制的理论框架生殖细胞作为遗传信息的主要载体,其DNA复制和修复机制受到精密调控。研究显示,约30%的人类遗传疾病源于生殖细胞DNA的损伤积累,而表观遗传修饰通过DNA甲基
来源:Annual Review of Genetics
时间:2025-11-27
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国家尺度下河流细菌生物膜群落的生物地理分布与功能特征及其对环境驱动的响应
在流动的淡水生态系统中,石头表面覆盖着一层由微生物组成的生物膜,这些复杂的群落是驱动生物地球化学过程和生态系统功能的关键。然而,随着土地利用变化、化学污染和气候变化的压力日益增加,我们对河流生物膜的物种多样性、功能及其对环境变化的响应在大尺度上的了解仍非常有限。以往的研究多集中于单个河流或流域,缺乏全国范围的系统评估。为此,Amy C. Thorpe等研究人员在《Nature Communications》上发表了题为“National-scale biogeogeography and function of river and stream bacterial biofilm commun
来源:Nature Communications
时间:2025-11-27
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通过“受挫路易斯对工程”实现间歇式海水电解中的动态稳定性
该研究聚焦于通过新型催化剂设计解决碱性海水电解制氢中的关键挑战。研究团队提出了一种基于 frustrated Lewis pairs(FLPs)的催化剂架构,通过整合金属-磷空位协同作用机制,显著提升了催化剂在海水环境中的活性与稳定性。该成果为可再生能源驱动的可持续制氢提供了重要技术路径。**核心创新与机制解析** 研究团队突破传统催化剂设计思路,首次将金属-磷空位协同的FLPs结构应用于碱性海水电解氢。通过引入Cr元素掺杂,成功构建了Cr-NiCoP_v@NF催化剂,实现了两大技术突破: 1. **动力学优化**:通过调控金属中心与磷空位的电子互作,将水分子解离活化能降低至0.50 eV
来源:Advanced Science
时间:2025-11-27
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牡蛎幼虫病原菌Vibrio ostreicida与双壳类宿主Mytilus galloprovincialis和Magallana gigas之间的相互作用
海洋双壳类动物长期面临多种环境压力因素,其中细菌感染已成为导致养殖群体大规模死亡的重要原因。Vibrio属细菌作为主要病原体,其与宿主间的相互作用机制尚未完全阐明。本研究聚焦Vibrio ostreicida r172菌株,通过体外实验系统揭示了该菌对贻贝(Mytilus galloprovincialis)早期幼虫发育及成体免疫应答的影响机制,并与欧洲牡蛎(Magallana gigas)进行了对比分析,为理解双壳类宿主-病原体互作提供了新证据。在幼虫发育实验中,活菌与热灭活菌均表现出显著毒性,但作用模式存在差异。活菌主要导致幼虫壳畸形( malformed shell formation)
来源:Frontiers in Immunology
时间:2025-11-27
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综述:资源配置模型:理论及其在微生物生物技术中的应用
资源分配理论在微生物生物技术中的应用与挑战微生物资源分配机制是决定生物技术应用效果的核心科学问题。该领域近年取得显著进展,系统生物学与合成生物学工具的结合为理解细胞资源分配规律提供了新视角。研究显示,自然环境中微生物通过动态调整蛋白质合成策略实现生长与产物合成的平衡,但在生物技术应用中常面临性能指标与细胞进化机制的冲突。本文将系统梳理资源分配理论的发展现状、建模方法及其工程应用中的关键问题。一、资源分配理论的核心矛盾微生物在自然环境中形成的资源分配机制与工业培养目标存在本质差异。野生菌通过实时优化蛋白质合成策略实现生长和生存的平衡,而工业菌株需要将有限资源优先分配给目标产物。这种矛盾导致效率损
来源:Current Opinion in Biotechnology
时间:2025-11-27
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评估来源于城市固体废物(MSW)的费托燃料中有机成分的环境性能:气化路线及H₂/CO调节策略的影响
该研究针对市政固体废物(MSW)转化为费托合成(FT)燃料的环境影响展开系统评估,通过对比直接气化与间接气化两种路线、结合固体氧化物电解槽(SOEC)与水煤气变换(WGS)两种氢碳比调节技术,识别出最优的可持续发展路径。研究基于生命周期评估(LCA)方法,采用统一的系统边界和功能单位(48.5兆焦耳能量当量),确保了跨配置的可比性。### 研究背景与问题提出随着全球能源结构转型加速,市政固体废物的处理与低碳燃料生产成为关键课题。MSW年产量已达250亿吨,且2050年预计增至400亿吨,传统填埋和焚烧方式导致显著的环境负担。费托合成技术可将生物质气化产生的合成气(H2/CO)转化为液态燃料,但
来源:Biomass and Bioenergy
时间:2025-11-27
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利用人工神经网络和响应面方法对实验室规模的生物脱硫过程与实际工业脱硫过程进行比较建模:迈向清洁燃料和可持续生物能源
本研究聚焦于生物脱硫(BDS)与工业化学脱硫的协同优化,通过整合实验室数据与真实工业案例,构建了人工智能驱动的双路径脱硫分析框架。研究团队来自伊拉克大学纳米技术与先进材料研究中心,由Saja Mohsen Alardhi领衔的多学科团队通过创新性方法,在传统脱硫技术基础上实现了工艺参数的智能化优化。### 技术背景与行业痛点全球石油精炼行业正面临双重挑战:一方面,环保法规对硫含量的严苛限制(如成品油硫含量≤10ppm)倒逼技术革新;另一方面,高硫原油处理成本持续攀升。传统加氢脱硫(HDS)工艺存在氢耗量大、设备腐蚀严重、废液处理困难等问题,而生物脱硫虽具环保优势,但在工业化应用中仍面临效率不稳
来源:Biomass and Bioenergy
时间:2025-11-27
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种间竞争制约多物种生物膜中假单胞菌生态多样化的新机制
在自然界中,微生物很少单独存在,它们更倾向于聚集在一起形成被称为生物膜(Biofilm)的复杂群落。这种生活方式是如此普遍,以至于地球上40-80%的细菌种群都以生物膜的形式存在。生物膜内部如同一个微型的“城市”,存在着营养物质、氧气和细胞外基质成分的梯度分布,这种异质性环境为细菌的多样化进化提供了温床。在单物种生物膜中,这种多样化现象已被广泛研究,然而,当多种微生物共同生活在一个生物膜中时,它们之间的相互作用——是合作还是竞争——将如何影响彼此的进化轨迹?这个问题的答案对于理解微生物在自然环境、人体健康(如慢性感染)和工业生物技术中的作用至关重要。7天)上的进化动态,我们仍知之甚少。传统的实
来源:npj Biofilms and Microbiomes
时间:2025-11-27
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肠道菌群-代谢轴在急性与难治性厌食症中的渐进性破坏及其临床意义
厌食症(Anorexia Nervosa, AN)是一种以极端节食、体重显著过低为特征的严重精神疾病,患者常伴有胃肠功能紊乱、内分泌失调及焦虑抑郁等共病。尽管部分患者可通过治疗缓解,约20%会发展为难治性厌食症(Severe and Enduring Anorexia Nervosa, SEAN),病程长达数年甚至数十年,治疗反应极差。近年来,肠道菌群被视为调控宿主代谢与神经行为的关键因素,菌群-肠-脑轴(Gut-Brain Axis)的失调在AN病理中的作用逐渐受到关注。然而,既往研究多聚焦于急性期AN,SEAN患者肠道微生态的长期变化规律及其与疾病慢性化的关联仍属空白。为揭示AN不同阶段的
来源:npj Biofilms and Microbiomes
时间:2025-11-27
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优先开展关于海洋环境中内分泌干扰的研究:全球视角
海洋生物多样性保护与内分泌干扰化学物质(EDCs)风险评估的全球行动倡议摘要:海洋生态系统作为地球生命支持系统,在气候调节、氧气生产及经济活动中扮演着关键角色。尽管已有研究关注EDCs对陆地和水生生物的影响,但针对海洋生物特别是无脊椎动物的系统性研究仍存在显著空白。本文通过文献计量学分析和生物信息学工具,揭示了当前EDCs风险评估体系的三大核心问题:研究样本的类群失衡、分子靶标数据库的严重匮乏以及监管标准的滞后性。研究团队提出构建跨学科协作框架,整合基因组学、毒理学模型和生态学数据,以填补知识缺口并推动国际标准制定。一、研究背景与核心挑战联合国海洋科学十年计划(2021-2030)明确将化学污
来源:Biological Reviews
时间:2025-11-27
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加纳安卡萨保护区内,沿地形和土壤梯度变化的植物群落组成及碳储量
本研究聚焦于加纳恩卡萨保护区内(ACA)三个不同生境类型中地形与土壤特性对植物群落结构和碳储存的影响。通过对比分析发现,土壤属性对植被特征的调控作用显著高于地形因素,其中总氮(TN)、镁(Mg²⁺)、钾(K⁺)和土壤有机质(SOM)等指标对植物多样性、密度及碳储量具有决定性作用。研究区域包含三个典型生境单元:受人为干扰较小的竹海大乔木区(BC-BGA)、临近溪流的原始雨林区(BT-LT)以及周边农业活动频繁的营地区(DW-EC)。通过设置50×50米样方进行系统调查,结合土壤采样与植被普查,揭示了以下关键规律:1. **地形因素的有限影响** 尽管海拔存在差异(77.8-102.8米)
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综述:遗传与人格:概念、方法与证据的综述
人格特质的多维度遗传学解析及其与精神医学分类的整合路径人格特质的遗传学研究正经历革命性转变,这一领域的发展为理解人类行为模式的生物学基础提供了全新视角。当前研究证实,人格特质的遗传率约为40-50%,这一数值在双生子研究中得到反复验证,表明基因在塑造个体行为模式中占据重要地位。值得注意的是,这种遗传影响并非通过少数关键基因实现,而是由数千个微效基因共同作用的结果。这种多基因协同效应模式在神经质维度尤为显著,相关基因已覆盖基因组90%以上的染色体区域。表观遗传学机制为环境与基因的交互作用提供了重要解释框架。研究显示,童年时期的压力经历可导致DNA甲基化模式的改变,进而影响5-HTT等位基因的表达
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调整施肥深度以实现干旱和半干旱地区的可持续马铃薯生产
西北地区土豆生产中深层氮肥施用技术综合效益研究一、研究背景与问题提出西北干旱及半干旱地区作为我国土豆主产区,其种植面积已占全国近半。快速发展的生产模式面临多重挑战:年均降水量不足400毫米导致水资源约束显著,土壤有机质含量低于0.8%制约养分供应,传统表施氮肥存在利用率不足40%的普遍问题。这种粗放式施肥不仅造成氮素损失(挥发损失占15%-25%,淋失占10%-15%),还导致温室气体排放量增加,据西北农林科技大学实验室数据,常规表施下单位面积N₂O排放量达0.18 kg/ha,超出国家标准限值。二、研究方法与技术路线研究团队在甘肃、宁夏等典型区域设立4个对照试验站(涵盖黄土高原旱作区和河西走
来源:Field Crops Research
时间:2025-11-27
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长期将秸秆和有机肥料融入农业生产,可以通过提高小麦产量和减少环境污染来实现农业的可持续发展
中国黄土高原地区农业资源利用与生态效益协同优化研究一、研究背景与问题提出黄土高原作为中国重要的粮食生产基地,面临显著的农业生态矛盾。传统耕作模式依赖化学肥料,虽能短期提升产量,但导致土壤结构退化、温室气体排放增加和环境污染问题。秸秆和有机肥作为丰富的农业废弃物资源,其合理利用既能提升土壤肥力,又能减少农业面源污染。然而现有研究存在明显空白:首先,秸秆还田与有机肥替代化肥的协同效应尚未明确;其次,不同管理措施对氮素利用效率的影响机制不清晰;再者,生态经济综合效益缺乏定量评估体系。二、研究方法与设计该团队在宁夏彭阳县建立长期定位观测站,采用四元组实验设计系统评估不同管理策略:基础对照组(CK)采用
来源:Field Crops Research
时间:2025-11-27
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土壤改良剂通过增强微生物的抗性,有助于缓解大豆连作带来的障碍
大豆连作障碍的微生物调控机制与土壤改良策略研究(研究背景与问题提出)大豆单作系统长期存在三大核心问题:1)土壤酸化程度持续加深,2022年东北黑土区数据显示表层土壤pH值较自然状态下降0.8-1.2个单位;2)根腐病发生率三年间递增42%,导致单产年均损失达15%;3)土壤有机质年降幅达0.3%,远超自然恢复速率。这些问题的叠加已威胁到我国1.3亿亩大豆种植区的持续产出,亟需建立基于微生物生态调控的新型土壤改良体系。(研究设计与方法论)研究团队在黑龙江海伦黑土监测站(北纬47°21′,东经126°50′)开展三年定位试验,构建包含6种改良措施的对比体系:常规石灰(LM)、秸秆-石灰复合(LMS
来源:Field Crops Research
时间:2025-11-27
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基于 Emergy 分析方法,对长江中下游地区干直播、湿直播以及移栽稻-小麦轮作系统的可持续性进行全面评估
水稻小麦轮作系统的可持续性评估与优化路径研究一、研究背景与核心问题中国长江流域作为全球重要的双季稻种植区,承担着全国60%-70%的水稻产量和重要的小麦生产任务。传统高投入模式虽能维持较高产量,但存在资源过度消耗、地下水超采、化肥利用率偏低(普遍低于30%)等突出问题。研究聚焦于干法直播(DR-W)、湿润直播(W-R-W)和移栽稻(TR-W)三种典型模式,旨在通过系统化评估建立可持续的轮作体系。二、研究方法创新采用 emergy(能量 mật)分析法构建多维度评估体系,突破传统单一指标局限。通过全球基准值1.20×10²⁵ sej/yr的统一换算标准,将光能、化学能、机械能等异质资源转化为等价
来源:Field Crops Research
时间:2025-11-27
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通过适应铜环境的需氧甲烷氧化菌在土壤中进行重金属生物修复:效果与机制
王杰|徐启勇|吴江|白欣月|黄丹丹中山大学深圳校区,中国深圳市光明区公场路66号,518107摘要适应铜(Cu)环境的好氧甲烷氧化菌(MOB)通过工程化微生物组在修复重金属(HM)污染的土壤方面具有潜力。然而,它们在多金属环境中的表现及其作用机制以及生物炭的作用仍不清楚。本文从三种土壤基质中富集了不同的适应铜的MOB菌群。随后,将分别在低(L)、中(M)和高(H)Cu2+条件下培养的代表性菌群接种到添加了铜和锌(Zn)的土壤中。结果表明,接种物的Cu预处理决定了修复效果,其影响超过了重金属梯度和生物炭的作用。L/M条件下的菌群主要通过胞外聚合物固定重金属,而H条件下的菌群则通过代谢重编程实现了
来源:Bioresource Technology
时间:2025-11-27
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研究共价钉合和腔填充在酶热稳定性中的作用
该研究系统评估了三种铵盐供应策略对 Limnospira fusiformis 生物量产量的影响。实验以从埃塞俄比亚 soda 湖提取的四个菌株为对象,在 pH 8-11、25-35℃ 的模拟高盐碱性环境中开展长期培养试验。研究发现,在11.6 mg NH4+ -N L-1 d-1的氮负荷条件下,间歇式供应(0.22 g L-1 d-1)和连续式供应(0.20 g L-1 d-1)均显著优于夜间供应模式(0.15 g L-1 d-1),且差异具有统计学意义(p<0.05)。当氮负荷提升至17.4 mg NH4+ -N L-1 d-1时,三种供应策略均导致产量下降至0.09-0.06 g L-1
来源:Biochemical Engineering Journal
时间:2025-11-27
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局部负频率依赖性可能会降低破碎化种群中的全局共存性
栖息地破碎化对负频率依赖选择维持生物多样性的影响分析(总字数:约2300字符)一、研究背景与核心问题生物多样性维持机制长期存在两大理论框架:中性理论强调随机漂变的作用,而负频率依赖选择(NFD)理论认为种间竞争差异与生态位分化共同维持物种共存。然而传统研究多基于连续空间假设,近年研究开始关注破碎化生境对选择机制的影响。本研究通过构建理论模型与实证检验,揭示了空间结构对NFD作用的双重调节效应——在低连通性破碎环境中,NFD可能加速生物多样性丧失。二、理论模型构建研究采用扩展的Wright岛屿模型,构建包含68个岛屿的 Ryukyu群岛生态系统。核心假设:1. **空间异质性**:岛屿面积差异导
来源:Proceedings of the National Academy of Sciences
时间:2025-11-27
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戈登氏菌(Gordonia sp.)J1A菌株对腈橡胶的生物降解作用及其降解过程中涉及的氧化酶的发现
废丁腈橡胶生物升级技术研究取得突破性进展一、研究背景与意义丁腈橡胶(NBR)作为石油基合成材料,广泛应用于医疗防护装备和工业密封件领域。全球年产量超过130万吨,但废弃后多采用焚烧处理,资源化利用率不足5%。日本橡胶制造商协会数据显示,仅油封制造环节年排放废丁腈橡胶就达10万吨级,严重污染环境。本研究成功分离出能高效降解NBR的戈登氏菌(Gordonia)sp. J1A菌株,其10天内降解率可达6.5%-11%,显著优于已知的假单胞菌降解体系(1.66%)。该发现为建立生物基循环经济体系提供了新路径,通过微生物代谢途径将价值百万美元的工业废弃物转化为高附加值化学品。二、关键技术突破1. 降解机
来源:Applied and Environmental Microbiology
时间:2025-11-27