Molecular prenatal diagnosis: the impact of modern technologies

Originally prenatal diagnosis was confined to the diagnosis of metabolic disorders and depended on assaying enzyme levels in amniotic fluid. With the development of recombinant DNA technology, molecular diagnosis became possible for some genetic conditions late in the 1970s. Here we briefly review the history of molecular prenatal diagnostic testing, using Duchenne muscular dystrophy as an example, and describe how over the last 30 years we have moved from offering testing to a few affected individuals using techniques, such as Southern blotting to identify deletions, to more rapid and accurate PCR-based testing which identifies the precise change in dystrophin for a greater number of families. We discuss the potential for safer, earlier prenatal genetic diagnosis using cell free fetal DNA in maternal blood before concluding by speculating on how more recent techniques, such as next generation sequencing, might further impact on the potential for molecular prenatal testing. Progress is not without its challenges, and as cytogenetics and molecular genetics begin to unite into one, we foresee the main challenge will not be in identifying the genetic change, but rather in interpreting its significance, particularly in the prenatal setting where we frequently have no phenotype on which to base interpretation. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

分子模拟方法在爆炸反应机理方面的应用进展

针对爆炸过程反应机理异常复杂,实验检测手段对其认识匮乏的现状,综述了量子化学、反应分子动力学等分子模拟方法的特点及研究进展,分析了分子模拟技术在燃爆机理研究中的应用进展,包括量子化学方法对于燃料热解/燃烧、瓦斯等可燃体系爆炸过程的微观基元反应步骤、反应能垒及热力学参数的计算,以及反应分子动力学(ReaxFF MD)在含能材料、可燃混合气等复杂爆炸体系获取可能的反应路径及中间自由基变化的应用。对分子模拟方法在爆炸领域研究的应用提出了建议及展望,指出ReaxFF MD和密度泛函理论(DFT)相结合是一种研究复杂爆炸体系微观反应机理极具潜力的方法,借助先进的分析检测手段对模拟方法的验证及修正,能获取更准确、全面的微观反应动力学模型。     

基于文献计量分析的珊瑚礁生态修复技术研究现状及发展趋势

珊瑚礁是海洋生态系统的重要组成部分,具有食物资源、药用价值、海岸防护等生态功能.近年来受到自然气候及人类活动的影响,珊瑚礁生态系统发生了大规模的退化,因此,珊瑚礁生态修复技术逐渐成为研究热点.本文从Web of Science核心合集、CNKI、德温特数据库等获得相关文献,对全球及国内珊瑚礁生态修复技术研究热点进行全面分析.结果表明:目前珊瑚礁生态修复技术主要分为生物修复和生境修复两大类,其中,生物修复以无性繁殖为主,虽然无性繁殖技术成本相对较低,但有性繁殖技术更容易维持生物多样性,提升珊瑚礁生态系统对环境扰动的恢复力和弹性;珊瑚礁生态修复技术监测时间大多小于18个月,移植珊瑚存活率低,存活率中位数为60%～70%,修复规模小,修复区以单一的珊瑚礁生态系统为主.发展生物修复与生境修复相结合的生境连通修复技术,提高局部海域群落连通程度,实现红树林、海草床及珊瑚礁等不同生态系统间营养循环与物质流动,可成为提高关键珊瑚种群恢复效率、提升生态系统健康(结构、活力、组织力)的重要手段.     

温压条件下不同含水高岭石对NH4+吸附的分子模拟

为研究高岭石对NH₄⁺吸附的微观情况,通过Material Studio软件对高岭石单胞进行收敛性测试后构建了4×2×1不同水化程度高岭石模型,采用量子力学和经典力学方法对模型晶胞进行了理论计算和吸附实验研究.结果显示,在交换关联泛函GGA-PW91,K点4×3×2,截断能600eV条件下,得到了高岭石稳定结构模型（误差<2%）;高岭石对NH₄⁺的吸附受温度影响明显,随温度升高,吸附量逐渐减少,与吸附实验结果一致;动力学结果显示吸附类型主要为物理吸附,吸附作用力为范德华力和库仑力.     

叠氮增塑剂/硝化棉共混物的分子动力学模拟

目的 揭示叠氮增塑剂与硝化棉的相互作用机理,探索叠氮类增塑剂结构与性能间的关系,筛选能量性能和稳定性均较好的叠氮化合物。方法 建立硝化棉(NC)、1,3–二(叠氮乙酰氧基)–2–甲基–2–硝基丙烷(DAMNP)、1,3–双(叠氮乙酰氧基)–2–乙基–2–硝基丙烷(ENPEA)和1,8–二叠氮基–3,6–氧杂辛烷(AZTEGDN)纯物质模型以及NC/DAMNP、NC/ENPEA、NC/AZTEGDN共混物体系的微观分子模型,利用分子动力学模拟(MD)方法,对叠氮增塑剂/硝化棉的微观性质进行预测。分析共混体系的溶度参数、MSD值、结合能、径向分布函数、力学性能和玻璃化转变温度等性能。结果 DAMNP、ENPEA、AZTEGDN与NC之间的溶度参数差值较小。ENPEA与NC的结合能最大,DAMNP次之,AZTEGDN最小。3种增塑剂与NC的相互作用主要为vdW相互作用。加入增塑剂分子可以改善NC的运动能力,由于AZTEGDN的分子结构体积小,改善效果明显。径向分布函数分析结果进一步证明,NC与增塑剂分子间存在较强的氢键作用。结论 添加叠氮增塑剂可以改善NC的运动能力、力学性能,降低NC的玻璃化转变温度,起到了良好的增塑效果。     

估算多氯联苯在鱼体内生物富集因子的分子连接性指数模型

根据 40个 PCB在鱼体内生物富集因子 ( BCF)的实测数据建立了分子连接性指数估算模型 .模型可决系数 0 .91 1 ,平均误差 0 .1 95个对数单位 .通过比较发现 ,对于单一类别化合物分子连接性指数模型比片段常数模型更精确 ,对分子整体结构特征的描述效率更高 ,但片段常数模型具有物理意义明确、变量选择及模型调整灵活的优点 .     

Climate adaptation of biodiversity conservation in managed forest landscapes

Conservation of biodiversity in managed forest landscapes needs to be complemented with new approaches given the threat from rapid climate change. Most frameworks for adaptation of biodiversity conservation to climate change include two major strategies. The first is the resistance strategy, which focuses on actions to increase the capacity of species and communities to resist change. The second is the transformation strategy and includes actions that ease the transformation of communities to a set of species that are well adapted to the novel environmental conditions. We suggest a number of concrete actions policy makers and managers can take. Under the resistance strategy, five tools are introduced, including: identifying and protecting forest climate refugia with cold-favored species; reducing the effects of drought by protecting the hydrological network; and actively removing competitors when they threaten cold-favored species. Under the transformation strategy, we suggest three tools, including: enhancing conditions for forest species favored by the new climate, but currently disfavored by forest management, by planting them at suitable sites outside their main range; and increasing connectivity across the landscape to enhance the expansion of warm-favored species to sites that have become suitable. Finally, we suggest applying a landscape perspective and simultaneously managing for both retreating and expanding species. The two different strategies (resistance and transformation) should be seen as complementary ways to maintain a rich biodiversity in future forest ecosystems.     

长期覆膜条件下农田土壤微生物群落的响应特征

地膜覆盖是农业生产中保障粮食增产增收的重要措施.为明确长期地膜覆盖对农田土壤微生物群落结构特征的影响,采集4个不同覆膜年限的农田土壤,利用高通量测序技术分析土壤细菌和真菌群落结构变化,探讨长期覆膜农田土壤中微生物群落的变化及其对微生物生态环境效应的影响.结果表明,长期覆膜对土壤细菌多样性无显著影响,但降低真菌多样性;长期覆膜使土壤细菌酸杆菌（Acidobacteriota）和真菌被孢霉菌（Mortierellomycetes）物种丰度降低,增加土壤放线菌（Actinobacteriota）物种丰度.长期覆膜可以使土壤富集细菌中的芽孢杆菌（Bacillus）和类诺卡氏菌（Nocardioidaceae）,及真菌中的肉座菌目（Hypocreales）和曲霉菌（Aspergillus）等有益微生物菌群.然而长期覆膜使土壤真菌共生网络变得简单而脆弱,其关键物种仅有子囊菌门中的粪壳菌目（Sordariales）中的未知菌属一种,因此对农田土壤生态环境带来潜在风险.本研究为深化了解长期覆膜对农田微生物生态环境效应的影响提供理论依据.     

有机物辛醇／水分配系数的计算方法：分子碎片常数法

辛醇／水分配系数是表征有机污染物环境行为的重要参数之一，本文应用于碎片常数计算了１３０余个有机化合物的辛醇／水分配系数对数值，通过计算值与实测值的比较发现，两者之间表现出相当好的一致性，其平均绝对误差为０．１３５，此外，还探讨了该方法应用于不同类型有机污染物时需要注意的问题。     

低浓度甲醛促进K562细胞增殖的分子机制探究

低浓度甲醛(Formaldehyde,FA)可以促进细胞增殖.本实验选用K562细胞为实验对象,用不同浓度的甲醛溶液处理细胞,探究其中可能存在的分子机制.测定细胞活力及胞内氧化损伤程度后,发现当甲醛浓度为75μmol·L~(-1)时,细胞增殖率上升(p0.05或p0.01),Warburg效应中的丙酮酸激酶M2型同工酶(PKM2)、葡萄糖转运蛋白1(GLUT1)、乳酸脱氢酶A(LDHA)、葡萄糖和乳酸含量上升(p0.05);此外,细胞周期调控因子Cyclin D-cdk4与转录因子E2F1含量也上升(p0.05).同时,细胞内氧化损伤加强,其中活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)含量上升(p0.01),还原型谷胱甘肽(glutathione,GSH)下降(p0.05).然而,在加入抗氧化剂VE后,氧化损伤程度减弱,细胞增殖率降低,PKM2、GLUT1、LDHA、葡萄糖、乳酸,Cyclin D-cdk4、E2F1含量均下降.结果表明低浓度甲醛可能通过氧化应激诱导Warburg效应和影响细胞周期调控因子两条途径促进细胞的增殖.