无需覆土的蘑菇属食用菌——中国美味蘑菇

采集于新疆的“中国美味蘑菇”是一种个体巨大的野生蘑菇,迄今未有人工栽培报道。本文已成功对其进行驯化栽培并完成了它的生物学特性研究,可为今后商业化栽培提供科学依据。结果表明,中国美味蘑菇菌丝生长的最佳碳源是葡萄糖,最佳氮源是大豆蛋白胨;菌丝生长最适温度是25℃,最适pH值为6。该种蘑菇可利用稻草、麦杆、芦苇等基质进行栽培;它还有一重要的特点就是出菇可不需覆土,而覆土为一般栽培的蘑菇属种类生产中的必须环节。初步驯化表明,该种蘑菇以芦苇为基质比以稻草为基质的生物学效率高15.01%。     

中国云南及西藏水生环境中的新种——棕孢香港霉

在大湄公河次区域的水生真菌调查中,从中国云南和西藏的沉水腐木中分离得到4个菌株。基于LSU、SSU、ITS、TEF1-α和RPB2序列进行多基因系统发育分析,表明4个菌株属于菩提科香港霉属真菌。系统发育分析结果显示4个菌株聚集在一起,并与泰国香港霉形成姐妹支。基于形态学及分子系统学研究,将这4个菌株鉴定为新种棕孢香港霉。棕孢香港霉是香港霉属的第二个有性型物种,它因子囊果的孔口处有棕色至黑色的刚毛,且子囊孢子呈梭形,孢子两端逐渐变窄且钝圆,红棕色至暗棕色,具有多个隔膜而区别于另一个有性型物种泰国香港霉。本研究提供了该真菌新种的描述及图版并比较了该种与其他物种的形态差异。     

新医学是解决人类健康问题的真正钥匙——需“精准”理解奥巴马的“精准医学计划”

2015年年初,美国总统奥巴马在国情咨文中提出了一个预算2.15亿美元的“精准医学计划”,希望以此“引领一个医学时代”。新闻一经发布,“精准医学”立刻成为了媒体和百姓嘴边的热词,受此影响国内亦有不少人士纷纷为美国总统的这一计划点“赞”。有人用“医学革命”来形容它,有人用“开创性”来抬高它,还有一个传闻,受奥巴马“精准医学计划”的影响,中国将在15年内投入600亿元人民币启动并发展中国版的“精准医学计划”。对此,有人提出了质疑,美国版精准医学计划是否符合中国国情?是否存在“水土不服”的可能?直接套用美国总统的智慧能否解决具有中国特色的实际问题?争论由此引发一个让人思考的问题,究竟什么才是现代医学的核心?在盲目堆钱的行动前,我们确实有必要从科学和临床应用的角度来探讨和思考一下现代医学的发展方向。 为了能“精准”地看到问题的实质,我将从当下时髦并且相关的词汇谈起,通过梳理,期待找出解决人类健康问题的真正钥匙。     

植物微流芯片——一种实时定量监测生长发育的 高通量整合分析平台

生长发育是一个复杂的动态过程, 了解其发生细节是生命科学研究的重要内容。最新发展起来的微流芯片技术为实现这个目标提供了新的途径。动物及微生物中的应用表明, 该技术兼有实时定量监测和高通量整合处理的优势。在植物研究领域, 用针对根生长特点和要求设计的根微流芯片结合荧光共振能量转移探针已经成功地检测出拟南芥(Arabidopsis thaliana)根细胞内葡萄糖和游离的Ca²⁺、Zn²⁺的浓度。随着各种底物特异的荧光共振能量转移探针的开发和应用, 根微流芯片还可以用来检测植物细胞内激素或其它代谢中间产物的浓度及其动态变化过程。不仅如此, 以微流芯片为基础发展起来的Plant Chip和Tip Chip则为研究植物与微生物的相互作用以及植物花粉管极性生长和细胞分裂分化提供了理想的平台。作为了解遗传因素或环境刺激导致细胞生命活动变化细节的有力工具, 微流芯片技术有望为植物研究领域带来更多新的进展和突破。     

用青春追逐心中的科研梦想——记第19届“中国青年五四奖章”获得者于黎博士

2015年5月在“五四青年节”来临之际,共青团中央、全国青联联合授予了25 名同志“第19届中国青年五四奖章”的荣誉称号。在这25名获奖者中,我刊编委来自云南大学的于黎研究员作为唯一的女性科学家代表令人瞩目。作为中国优秀青年最高荣誉的获得者,于黎博士无疑成为科研界青年学子学习的又一个榜样。她是如何走上科研的道路,又是如何追逐自己的科研梦想的?带着这些问题,我们一起走进她的世界。     

“食用菌产量和品质形成的分子机理及调控”项目简介——食用菌产业发展与技术创新的科学基础

食用菌以子实体为收获物,是优质蛋白的重要来源,我国重要的食物安全战略产业,已经成为我国粮、菜、果、油之后的第五大产值农作物,2013年产量3 169.68万吨（中国食用菌协会统计）,直接产值1 707亿元,间接产值6 828亿元,从业人口逾2 000万。我国食用菌产量已占全球总产量的75%以上。但是,与食用菌产业相关的基础科学研究严重匮乏,对产量和品质形成的关键科学问题研究的空白,严重制约着我国食用菌育种和栽培等产业技术的创新,导致单产低、质量差,产业链难以延长,产业效益持续下降,产业升级艰难。科学基础研究的缺乏,已经成为食用菌产业发展的瓶颈。2014年立项的国家重点基础研究发展计划（973）项目“食用菌产量和品质形成的分子机理及调控”（2014CB138300）,紧紧抓住困扰我国食用菌产业发展的科学问题,开展食用菌高效利用木质纤维素的分子机制、食用菌子实体形成发育的调控机理、食用菌温度响应的分子机制、食用菌活性物质及其合成代谢的分子基础和食用菌优异种质性状形成的遗传基础研究,拟阐释食用菌子实体形成的营养利用与遗传调控机制、食用菌抗逆性的温度响应机制和食用菌活性物质的合成代谢调控机理。构建食用菌科学理论体系,为食用菌产业关键技术创新奠定科学基础,为优质高产提供理论指导,为延长产业链,提高产业效益提供科学路径。     

褐环乳牛肝菌对樟子松生长的调控——影响激素和代谢产物含量

为了进一步探究褐环乳牛肝菌对樟子松苗木生长的促进机制,利用生物化学和植物生理学等研究方法,在前期研究基础上对2年生沙地樟子松苗木施加褐环乳牛肝菌液体菌剂,并在2个月后对苗木各部分生长状态、生长相关激素、抗逆性代谢产物进行检测。结果表明：褐环乳牛肝菌可以通过升高樟子松IAA和GA含量促进樟子松苗木的生长。其中,对樟子松根系中IAA含量影响最为显著,接菌苗木根中IAA含量比未接菌苗木根中IAA含量高85%以上;与此结果相反,褐环乳牛肝菌可以降低樟子松苗木ABA含量,通过ABA含量变化调控IAA含量,进而调控根系的生长;除此之外,褐环乳牛肝菌可以调控樟子松苗木甜菜碱和黄酮化合物的含量。未接菌苗木的甜菜碱在根、茎、叶中的含量分别比接菌苗木高46%、26%和23%,说明接菌苗木在受环境的影响方面相较于未接菌苗木低。接菌处理可以显著提高樟子松苗木根部黄酮化合物含量。本研究结果可以为今后进一步研究提供数据借鉴,同时也可以为辽西半干旱地区森林健康调控与褐环乳牛肝菌科学应用于当地造林提供科学依据。     

美丽箬竹水分生理整合的分株比例效应——基于叶片抗氧化系统与光合色素

生理整合是克隆植物实现资源共享, 增强对异质生境适应能力的重要手段。其中, 水分生理整合是克隆植物最为重要的生理整合, 解析竹子水分生理整合特征对于竹林水分科学管理具有重要意义。该研究以分株地下茎相连的美丽箬竹(Indocalamus decorus)盆栽苗为试验材料, 设置2个盆栽基质相对含水率(高水势(90% ± 5%)和低水势(30% ± 5%))和5个分株比例(1:3、1:2、1:1、2:1、3:1, 高水势分株与低水势分株数量比值, 地下茎相连的分株总数12株)处理。处理后15、30、45、60天分别取不同处理的克隆分株成熟叶测定抗氧化酶活性、相对电导率和丙二醛含量、可溶性蛋白质含量、光合色素含量, 分析基于分株比例的美丽箬竹水分生理整合方向、强度和效率的变化规律。结果表明: 在异质水分条件下, 美丽箬竹分株间存在着从高水势供体分株向低水势受体分株进行水分转移的生理整合作用, 并随着分株比例的增大, 整合强度增强, 受体分株获益提高, 供体分株耗损增大。随着处理时间的延长, 处理前期分株间水分生理整合强度增强, 处理后期整合强度减弱, 反映出供体分株与受体分株间耗-益在时间序列上是有变化的, 处理前期耗-益更为明显。研究表明克隆系统分株比例对竹子水分生理整合有重要影响, 分株间水分梯度差是水分传导的潜在驱动力, 决定水分生理整合方向、强度和效率的是分株间水分供需关系。     

为何要信达尔文的演化论——论《物种起源》的二十五重简约美

科学理论的本质较量是解释力之简约美的较量, 其使得科学革命成为可能。本文通过整理与剖析达尔文的《物种起源》的论述, 展示了生命科学史上最伟大革命的内在理性, 即, 演化论相对于神创论的25重简约性优势, 分别体现在解释: (1)驯化品种的产生、(2)驯化品种在内外性状层面的多样性的差异性、(3) (杂交的子代的)遗传性状的变化、(4)杂种与混血在健康度与生殖力方面的差异、(5)杂种与混血在性状变化上的差异、(6)生物形态分布的簇状格局、(7)生物形态分化在不同分类阶元内部的不均等性、(8)不同性状分化的不均等性、(9)物种间性状差别的渐变性、(10)伴随环境变化的形态变化、(11)相对环境变化的形态惯性、(12)生物间竞争强度分布的不均等性、(13)不同物种间的形态同似性、(14)个体间的形态差异随着个体发育而变大的现象、(15)生物的痕迹构造、(16)生物地理分布的系统差异性(贯穿诸生物分类阶元的稳定偏向的差异性)、(17)物种的“等级性”与其地理分布范围的关系、(18)生物地理分布的“岛屿”现象、(19)岛屿物种的总丰度低而土著物种丰度高的特征、(20)岛屿生物的类别构成特征、(21)岛屿生物与相邻大陆的生物间的相似度关系、(22)物种迁移与物种灭绝的地域差异性、(23)物种灭绝的渐变模式、(24)古生物与现存生物在形态上的关系、(25)胚胎形态与古生物形态间的相似关系。正是这25重简约美, 铸造了《物种起源》作为最伟大的科学著作的底色, 并奠定了现代生命科学研究的大方向与总方法——“范式”。这一剖析亦有助于我们理解科学发展的真精神以及把握当代科学研究的进展。     

基于超声清洗的树木叶面颗粒物粒径分布与吸滞效率研究——以银杏和油松为例

明确在常规叶片清洗方法(泡洗或泡洗+刷洗)上增加超声清洗对叶面各径级颗粒物滞纳量定量评估的影响, 并在此基础上研究叶面颗粒物的粒径分布和吸滞效率, 可进一步提高城市树木大气颗粒物吸滞能力的定量评估精度。该文以城市森林建设常用阔叶树种银杏(Ginkgo biloba)和针叶树种油松(Pinus tabuliformis)为研究对象, 于雨后(降水量>15 mm) 4天(短滞尘时长)和14天(长滞尘时长)分别采集叶样, 并依次对其进行泡洗(WC)、刷洗(BC)、超声清洗(UC)等洗脱程序, 然后对每个清洗步骤下叶片洗脱液中颗粒物的质量和粒径分布进行测试, 并依此估算叶片各径级颗粒物的吸滞效率。结果表明, 以“泡洗+刷洗+超声清洗”清洗流程的测试结果为参照, 若只对叶片进行泡洗, 则银杏和油松对大气颗粒物(PM₁, 粒径d ≤1 µm)、PM_2.5 (d ≤ 2.5 µm)、PM₅ (d ≤ 5 µm)、PM₁₀ (d ≤ 10 µm)吸滞量会分别被低估约一半(54%、53%、53%和53%)和40% (42%、42%、42%和42%); 若只进行“泡洗+刷洗”, 则银杏和油松对相应径级颗粒物的吸滞量仍会分别被低估约15% (17%、16%、15%和15%)和20% (21%、20%、20%和20%)。油松叶面颗粒物粒径分布呈双峰曲线, 而银杏叶面颗粒物粒径则呈单峰分布, 且银杏叶面颗粒物平均粒径在短、长滞尘时长下均大于油松。油松叶片对PM₁、PM_2.5、PM₅、PM₁₀和总悬浮颗粒物的吸滞效率分别为8.96、23.92、23.96、23.96和23.96 mg·m^-2·d^-1, 分别比银杏叶片高112%、73%、34%、37%和42%。     

混合样品代表地衣元素积累的平均水平——来自元素含量不同的两种地衣的证据

地衣是大气元素沉降的良好监测生物,其元素积累能力具有物种间和个体间差异。地衣原位监测法常使用混合样品代表每个样点的地衣元素积累水平,但混合样品的代表性及其在不同地衣之间的差异尚需进一步研究。以电感耦合等离子体质谱法（inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS）测定了内蒙古多伦县的丽石黄衣Xanthoria elegans和皮果衣Dermatocarpon miniatum 52种元素的含量并比较了样点内变异和物种间差异。结果显示,丽石黄衣与相似生境中的地衣元素含量大致相似,证实了研究区域以沙尘沉降为主的大气沉降特点。两种地衣的元素排序基本一致,表明其元素来源相同。7种营养元素（Ca、K、Mo、P、Rb、S和Se）的含量在物种间差异不显著,与地衣的生理调节有关。Hg含量的物种间差异不显著,可能与Hg的挥发性有关。皮果衣中44种元素（Al、As、B、Ba、Be、Bi、Cd、Ce、Co、Cr、Cs、Cu、Dy、Er、Eu、Fe、Gd、Ge、Ho、La、Li、Lu、Mg、Mn、Na、Nb、Nd、Ni、Pb、Pr、Sb、Sc、Sm、Sr、Tb、Th、Ti、Tl、Tm、U、V、Y、Yb和Zn）的含量是丽石黄衣的1.32-2.05倍,表明皮果衣具有较高的、元素特异性的元素积累能力。样点内除Ca含量变异较大（CV>31%）之外,其他51种元素的含量样点内变异在皮果衣和丽石黄衣中均<27.5%,表明混合样品在两种地衣中均可较好地代表地衣元素积累的平均水平。     

IPBES评估报告对全球生物多样性保护的影响——以美国传粉者保护政策为例

作为生物多样性领域首个政府间、多学科、跨领域的综合性科学政策平台, 联合国生物多样性和生态系统服务政府间科学-政策平台(The Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services, IPBES)将会对全球生物多样性保护及其他领域产生重要影响。本文通过分析美国传粉者保护政策的制定和实施过程, 获得了生物多样性相关保护政策的制定为科学评估-政府关注-出台限制性政策措施的过程和模式。基于IPBES 2016年发布《传粉者、传粉与粮食生产评估报告》(The Assessment Report on Pollinators, Pollination and Food Production)的事实, 推测IPBES交付品可能促进对新烟碱类农药产业和蜂产品尤其是野生蜂产品交易限制性政策的产生。并进一步分析了IPBES交付品可能在全球以及我国生物多样性保护及其相关领域带来的影响, 比如可能通过促进生物多样性领域的科学评估, 进一步主流化生物多样性保护问题, 促使生物多样性保护成为重要的政治议题。本文旨在为我国建立生物多样性保护的适应性政策提供科学支持。     

不同去趋势方法对基于Dendrometer数据的茎干水分动态分析的影响——以白扦为例

树木茎干半径变化记录仪(Dendrometer)监测的高精度数据不仅包括木质部的年内径向生长过程, 还包含由茎干水分的消耗和补充引起的可逆变化。然而, 不同的年内生长去趋势方法获得的茎干水分波动之间的差异性仍缺乏对比研究。基于芦芽山北坡针叶林下限白扦(Picea meyeri) 2015年生长季的茎干半径变化和环境因子的实时监测数据, 使用Gompertz生长模型(GPZ)、线性生长模型(LG)、零生长模型(ZG)、日值法(D)和茎干循环法(SC)模拟并去除茎干年内的生长趋势, 然后提取5种不同类型树木水分缺乏引起的茎干收缩(TWD_GPZ、TWD_LG、TWD_ZG、TWD_D和TWD_SC)以表征茎干水分亏缺, 并进一步对比分析了不同茎干水分亏缺序列对环境中水分状况的响应特征。研究发现: (1)不同去趋势方法计算的茎干水分亏缺的趋势和幅度有所差异, 可聚类为3组: TWD_LG和TWD_ZG、TWD_GPZ以及TWD_D和TWD_SC。同组或聚类距离接近的序列在生长季内每个月份都展现出显著的相关性。然而, TWD_LG、TWD_ZG和TWD_GPZ与TWD_D和TWD_SC在8月份相关性较弱。(2) TWD_D和TWD_SC与空气饱和水汽压差(VPD)的正相关关系比TWD_GPZ、TWD_LG和TWD_ZG更加稳定, 且具有更大的相关系数。5种茎干水分亏缺序列和土壤含水量(SWC)的关系在生长季内变化很大。(3)不同去趋势方法的茎干水分亏缺都随着水分胁迫程度(VPD/SWC)升高而显著增长。当胁迫程度较低时, TWD_SC对VPD/SWC的变化最为敏感(R² = 0.39, p < 0.001), 但是与TWD_ZG差别不大(R ² = 0.37, p < 0.001); 当胁迫程度较高时, TWD_ZG对VPD/SWC的敏感性最高(R ² = 0.59, p < 0.001)。综合对比来看, 零生长模型是比较适合研究区白扦生长季内茎干水分波动的去趋势方法, 其可为干旱胁迫条件下预测研究区树木的茎干水分动态及特征提供科学 依据。     

而今迈步从头越: 马铃薯育种跨入“有种”时代

现代栽培马铃薯(Solanum tuberosum)是同源四倍体, 基因组高度杂合, 遗传组成复杂, 存在严重的自交衰退, 优异性状难以聚合, 使得育种周期漫长, 造成基于种子传代的马铃薯杂交育种难以突破。与此同时, 块茎无性繁殖导致马铃薯繁殖系数低、储运成本高和易携带病虫害等痼疾, 且种薯脱毒成本高, 限制其产业化发展。近期, 中国农业科学院深圳农业基因组研究所黄三文团队运用基因组设计理论和方法体系培育杂交马铃薯, 用二倍体育种替代四倍体育种, 实现了用杂交种子繁殖替代薯块繁殖, 创制了第1代高纯度的二倍体自交系和杂种优势明显的杂交马铃薯品系。该研究是马铃薯育种领域里程碑式的重大成果, 开启了基于基因组设计和种子迭代的马铃薯生物育种新纪元。