噬藻体辅助代谢基因(AMGs)研究进展

噬藻体是一类广泛存在于海洋及淡水环境中以蓝藻为感染宿主的病毒,对蓝藻种群结构与多样性以及水生态环境具有重要的影响。噬藻体携带一系列与宿主新陈代谢相关的同源基因被称为辅助代谢基因。它们编码的蛋白在噬藻体感染蓝藻过程中,可参与宿主的光合作用、戊糖磷酸循环、营养物质摄取以及核苷酸生物合成等代谢活动。近年来,一些辅助代谢基因被作为噬藻体分子检测的靶标基因,并用于噬藻体遗传多样性及其与蓝藻间相互关系的研究。本文综述了国内外有关噬藻体辅助代谢基因的来源、生物学功能及其多样性等方面的研究进展。     

感染丝状蓝藻的噬藻体的裂解周期和释放量的测定

近年来,随着浮游病毒的认识的深入,人们认识到浮游病毒对水体中初级生产力的影响是巨大的[1],其主要证据就是发现噬藻体在海洋蓝藻的种群控制上发挥着重要作用[2]. 噬藻体的释放量和裂解周期是衡量噬藻体感染力的重要指标,很多重要的生态指标如病毒在生态系统中对宿主的致死率、病毒种群得以维持的阈浓度等都需要使用病毒的释放量和裂解周期来加以推算[3,4], 因此准确地测定这两个基本参数是十分重要的.在自然界,很多丝状蓝藻,如颤藻、鱼腥藻、螺旋藻、席藻等是能够形成水华的,其中有些还具有产毒的功能[5].丝状蓝藻的形态特征有别于单细胞蓝藻, 在被噬藻体感染时,丝状蓝藻的感染周期和光合生理也与单细胞蓝藻有较大的差异[6],因此研究裂解丝状蓝藻的噬藻体的方法可能不同于感染单细胞的噬藻体.本次试验以一种感染丝状宿主的噬藻体为材料,探讨了确定其裂解周期和释放量的研究方法.     

也西湖噬藻体的分离与鉴定

【背景】噬藻体是一类特异性侵染蓝藻的病毒,广泛存在于淡水和海水水体中,参与调控宿主蓝藻的丰度和种群密度,被认为是潜在的蓝藻水华生物防控工具。但目前的研究多集中于海洋噬藻体,对淡水噬藻体的生物学特性和结构生物学等研究较少。【目的】分离更多种类的淡水噬藻体,为研究淡水噬藻体的三维结构、侵染机制、与宿主的共进化关系,及其在蓝藻水华防治中的应用提供理论基础。【方法】采集中国科学技术大学西校区内景观湖也西湖水华暴发水域的水样,利用液体培养基和双层固体平板法对17种宿主蓝藻进行筛选,通过NaCl-PEG沉淀法和氯化铯密度梯度离心分离和纯化噬藻体,并利用负染电镜观察噬藻体的形态,同时采用梯度稀释法测定裂解液的效价。【结果】发现也西湖的水样可特异性侵染本实验室分离自巢湖的一株拟鱼腥藻Pan。侵染后的裂解液中存在4株形态各异的噬藻体,包括1株短尾噬藻体和3株长尾噬藻体,其中包括首次发现的1株含有非典型长轴状头部结构的淡水噬藻体。【结论】也西湖作为巢湖流域的一个小型水体,具有与巢湖类似的水华蓝藻及其噬藻体分布谱,因此可以用于模拟大型湖泊进行相关分子生态学和生物防控的研究。     

噬藻体生物多样性的研究动态

噬藻体(Cyanophage)是感染原核生物蓝藻(Cyanobacteria)的病毒,广泛分布于各种水生态系统中,对调控初级生产力、蓝藻种群密度及结构演替、微生物间基因转移以及全球生物地理化学循环等方面有重大影响。关注噬藻体的生物多样性,发现其感染相关基因,阐明噬藻体与宿主蓝藻的相互作用,将为藻华控制及认识病毒在复杂水环境中的功能提供重要信息。本文就噬藻体生物多样性,包括生态系统多样性、物种多样性及遗传多样性研究动态做一综述。     

云南不同高原湖泊噬藻体psbA基因多样性

【目的】噬藻体(cyanophage)广泛存在于自然水体生态系统中,通过侵染蓝藻进而调控蓝藻种群及群落结构,具有重要生态功能和生态地位,在控制蓝藻水华方面有巨大开发潜力。本研究旨在探究云南高原湖泊噬藻体psbA基因多样性,分析其系统进化地位,为深入了解高原湖泊生态功能、开发利用噬藻体资源奠定理论基础。【方法】以云南高原主要湖泊滇池、抚仙湖和星云湖等为研究对象,以psbA基因作为分子靶标,对湖泊水体中噬藻体遗传多样性进行研究。【结果】从不同湖泊中共获得100条环境噬藻体psbA基因序列,系统发育分析表明,湖泊的噬藻体psbA基因序列与中国东湖、中国东北稻田、日本稻田等淡水中的环境噬藻体psbA基因亲缘关系较近,与海洋环境噬藻体psbA基因亲缘关系较远;抚仙湖中的噬藻体psbA基因多样性高于滇池、星云湖和异龙湖中的噬藻体psbA基因多样性;云南高原湖泊中存在新的噬藻体类群;各湖泊秋冬季节噬藻体psbA基因遗传多样性差异不明显。【结论】云南主要高原湖泊噬藻体psbA基因遗传多样性高,与淡水环境噬藻体psbA基因亲缘关系较近,且存在独特的噬藻体类群。     

噬藻斑扩大及噬藻体吸附率与宿主生长期的关系

蓝藻是地球上最重要的初级生产者之一 ,它们在北极水域等极端环境下均可生存 ,固氮贡献巨大[1 ] ,而噬藻体是重要的具物种特异性的蓝藻致死者 ,在控制蓝藻种群的结构中无疑起着重要作用 :噬藻体不但在海水中大量存在[2 ] ,而且在控制水体初级生产力方面起关键作用 ,它们可降低海洋78%的初级生产力[3] ,控制海洋中有机碳的循环[4 ] 。尽管海洋噬藻体的生态学已经成为近年来的研究热点 ,但相比之下 ,人们对淡水噬藻体的生态地位的认识却还很缺乏。淡水中研究最多的是裂解织线藻的LPP噬藻体[5] ,它不但具有较强的裂解效力 ,而且在全球的淡水…     

噬藻体遗传多样性及其分子生态学研究现状与展望

噬藻体是水体微生物群落中的重要活性成分,广泛存在于海洋及淡水环境中,对蓝藻种群结构与多样性以及水生态环境具有重要影响。开展水环境中噬藻体遗传多样性研究将有助于噬藻体资源的开发与利用。从分子生态学角度,论文对噬藻体遗传多样性研究的分子基础与分子标记等进行了综述,并简要概述了相关研究方法的基本概念及其应用状况。从分子生态学与噬藻体多样性研究相结合的层面,对该领域的未来研究进行展望。     

蓝藻病毒(噬藻体)的研究进展

蓝藻(Bule-green algae)是一类原核生物,具有细菌的一些特征,因此又常称为蓝细菌(Cyanobacterium),相应地,把感染蓝细菌的病毒称为噬藻体(Cyanophage)[1～2],这是由于噬藻体与噬菌体非常相似的缘故.除蓝藻外,所有其它的藻类均是真核生物,通常将感染真核藻类的病毒称作"藻病毒"(Phycovirus)[3],它们的绝大多数是多角体的粒子(Polyhedral particles),只有个别如珊瑚轮藻(Chara corallina)病毒是杆状的[4].真核藻类病毒和病毒类粒子(VLPs)前文有过综述[4],蓝藻病毒或噬藻体则完全不同于真核藻类的病毒,二者是藻类病毒的重要组成部分,蓝藻病毒的研究情况有必要专门介绍.     

一种浓缩噬藻体的反冲超滤技术

噬藻体(Cyanophage)是一类感染蓝藻的病毒,形态上同于噬菌体[1],近期的研究表明,噬藻体作为水体环境中活跃的动态因子,在控制水体初级生产力和有害藻类水华(Harmful Algal Bloom,HAB)方面可能发挥着重要的作用[2,3],甚至影响水体生态系统中食物链的结构[4],因此研究水体中噬藻体的生理生态学特性对于了解其生态功能是非常重要的,但是由于自然水体中的噬藻体浓度往往较低,难以直接对其进行定性或定量研究,所以对天然水样中的噬藻体进行高效、快速的浓缩是研究噬藻体生态地位和功能的关键和难点.     

纳帕海高原湿地噬藻体g20基因系统发育多样性分析

【背景】噬藻体是感染蓝藻的病毒,是水生系统的重要组成部分。它们对宿主种群死亡率有重要影响,是控制蓝藻水华生消的潜在因子,对蓝藻群落结构的调控具有重要意义。大量研究揭示了海洋和淡水环境中噬藻体的高度多样性,但目前对高原湿地中噬藻体的多样性知之甚少。【目的】阐明我国纳帕海高原湿地噬藻体g20基因的遗传多样性,为进一步开展高原湿地微生物资源及其生态功能研究提供理论基础。【方法】采集雨季的水体样品,以衣壳蛋白基因g20为标记基因,利用特异性引物Cps1和Cps8对其进行PCR扩增,得到26条不同的g20基因有效序列,并将其与其他生境中g20基因序列进行主坐标分析和系统发育分析。【结果】与其他海洋和淡水的噬藻体序列相比,纳帕海高原湿地中噬藻体的序列与其他稻田序列更为相近;但也存在部分序列单独聚簇,这可能为纳帕海高原湿地中独有的噬藻体类型。【结论】表明该地区的噬藻体较丰富,并具有一定的独特性。     

东北稻田水体噬藻体psbA基因多样性

【目的】揭示东北稻田噬藻体psbA基因多样性,分析其系统进化地位,为噬藻体生态学研究提供数据支持。【方法】采用滤膜分离并浓缩噬体、PCR-克隆测序技术对我国东北稻田水体中噬藻体psbA基因进行调查。【结果】在东北稻田水体中共得到17条来自于噬藻体的psbA基因,经系统进化分析表明,我国东北稻田具有新的噬藻体的类群,与日本稻田生态系统中psbA基因类群相比,两地间噬藻体类群存在显著的差异,稻田水体中噬藻体psbA基因类群有别于海洋、湖泊类群。【结论】采用PCR-克隆测序技术以psbA基因为分子标记首次对我国东北稻田水体噬藻体类群进行调查,发现有新的噬藻体类群。     

中国园林生态学发展综述

运用文献计量等方法对已有科研成果进行统计分析,结果表明:中国近50年园林生态学科领域科研发展经过了起步探索(1962-1981)、缓慢发展(1982-2001)、快速发展(2002-2011)3个时期,园林生态学作为生态学一个新的分支学科,于20世纪90年代末初见端倪,作为一门新兴独立的应用生态学分支学科于21世纪初已基本形成.中国园林生态学领域的研究包括园林生态系统中生物与环境相互作用关系问题、人与环境相互作用关系问题以及园林生态系统与其他生态系统之间相互作用关系问题.当代园林生态研究主要有生态效益研究、生物与环境研究、人的需求与行为研究、生态规划与生态管理研究4个方面,目前园林生态学研究主要侧重生物与环境研究和生态效益研究,两方面的研究成果占总体研究成果的76.3％.不同研究方面也有各自的侧重点,如生物与环境研究侧重对植物的研究,生态效益研究侧重净化环境、水土保持和防灾减灾,生态规划与生态管理研究则侧重生态规划与设计.对四个研究方面的论文主题词检索和高频主题关键词的分布进行统计,结果显示,研究的热点有多样性、群落、水土保持、防灾避险、净化环境、生态规划与设计等.对CNKI中4个研究方面成果中获基金资助项目论文进行统计(不排重),总体成果中基金项目论文所占比重为10.8％,国家和地方基金是园林生态学科研基金资助的主要来源,基金论文比例之和达到85.4％,且国家和地方基金资助论文较多的是“生态与环境研究”和“生态效益研究”,合计占基金论文79.1％.SCI-E中收录的文献基金论文率为47.1％,是CNKI数据库收录的文献基金论文率的4.3倍,且国际基金是基金论文的主要资助来源之一,说明中国园林生态学领域部分科研成果得到国际学界关注.基于CNKI相关主题词统计,“园林生态学”的研究成果只有“景观生态学”的1％,“城市生态学”的8.3％,“园林生态学”学科系统理论研究在相关生态学科研究中所占比重很低,其理论和方法研究还较薄弱.今后在进一步完善学科理论体系、持续开展生态效益和园林植物研究的同时,为更好地研究和解决人-自然复合生态系统问题,提供更多的科学理论支撑,还需拓展交叉生态心理学或环境心理学等其他相关理论,更多地关注人与环境互相作用关系以及生态规划与生态管理等方面的研究,既使环境更好地满足人的行为需求,也使人认识到改变一些行为能更好地保护环境.     

基因工程微生物生态学研究进展

基因工程微生物(genctically enginccred microorganism,GEM)生态学的研究已成为微生物分子生态学的一项主要研究内容之一．随着分子标记和分子生物学检测手段的引入,传统的微生物生态学研究被注入了新的活力,在分子水平上探讨基因工程微生物与环境及环境中土著生物之间的关系已成为可能．基因工程微生物生态学是一门内容涉及分子生物学、微生物学、生态学等诸多学科的新型交叉边缘学科．本文提出加紧进行转基因生物生态学和转基因生物的风险评价的研究工作,建立适合中国国情的检测手段和评价标准,有助于我国基因工程微生物生态学的健康发展．     

Phages of the marine cyanobacterial picophytoplankton

Cyanobacteria of the genera Synechococcus and Prochlorococcus dominate the prokaryotic component of the picophytoplankton in the oceans. It is still less than 10 years since the discovery of phages that infect marine Synechococcus and the beginning of the characterisation of these phages and assessment of their ecological impact. Estimations of the contribution of phages to Synechococcus mortality are highly variable, but there is clear evidence that phages exert a significant selection pressure on Synechococcus community structure. In turn, there are strong selection pressures on the phage community, in terms of both abundance and composition. This review focuses on the factors affecting the diversity of cyanophages in the marine environment, cyanophage interactions with their hosts, and the selective pressures in the marine environment that affect cyanophage evolutionary biology.     

Tracing floral adaptations from ecology to molecules

Flowers have long fascinated humans. The scientific study of floral biology unifies many diverse areas of research, ranging from systematics to ecology, and from genetics to molecular biology. Despite this unity, few plant species offer the experimental versatility to encompass all levels of biological investigation in a single system. An exception is the morning glory genus Ipomoea, in which a broad picture of floral evolution, ranging from ecology to molecular biology, is emerging.     

Where's the ecology in molecular ecology?

Molecular techniques have had a profound impact in biology. Major disciplines, including evolutionary biology, now consistently utilize molecular tools. In contrast, molecular techniques have had a more limited impact in ecology. This discrepancy is surprising. Here, we describe the unexpected paucity of ecological research in the field colloquially referred to as 'molecular ecology.' Publications over the past 15 years from the journals Ecology , Evolution and Molecular Ecology reveal that much of the research published under the molecular ecology banner is in fact evolutionary in nature, and that comparatively little ecological research incorporates molecular tools. This failure to more broadly utilize molecular techniques in ecology is alarming because several promising lines of ecological inquiry could benefit from molecular approaches. Here we summarize the use of molecular tools in ecology and evolution, and suggest several ways to renew the ecological focus in 'molecular ecology'.     

海草种子特性与海草床修复

海草床面积的急剧减少已引起人们对海草床生态修复的重视, 种子在海草床修复中具有较大的应用潜力。该文系统归纳了近年来有关海草种子的研究概况及其应用进展: 从种子生物学和生态学角度对海草种子的形态结构、发育、散布、休眠和萌发进行了归纳比较; 提出了在研究天然海草种子库的同时, 有必要建立人工海草种子库的观点, 并指出建立和完善人工海草种子库需基于种子生物学和生态学研究, 以指导种子的采集和保存; 对海草种子的播种方式和利用种子修复海草床的途径进行了阐述, 并指出了目前研究和应用中存在的一系列问题。最后对海草种子的研究和应用前景进行了展望, 提出海草种子生态学将成为今后的研究热点, 在应用方面, 仍然需要以提高种子萌发率和成苗率为研究重点, 并指出如果利用由种子获得的人工幼苗进行海草床修复, 需首先解决幼苗成活率低的难题。     

An emerging synthesis between community ecology and evolutionary biology

A synthesis between community ecology and evolutionary biology is emerging that identifies how genetic variation and evolution within one species can shape the ecological properties of entire communities and, in turn, how community context can govern evolutionary processes and patterns. This synthesis incorporates research on the ecology and evolution within communities over short timescales (community genetics and diffuse coevolution), as well as macroevolutionary timescales (community phylogenetics and co-diversification of communities). As we discuss here, preliminary evidence supports the hypothesis that there is a dynamic interplay between ecology and evolution within communities, yet researchers have not yet demonstrated convincingly whether, and under what circumstances, it is important for biologists to bridge community ecology and evolutionary biology. Answering this question will have important implications for both basic and applied problems in biology.     

Assembly of long DNA sequences using a new synthetic Escherichia coli-yeast shuttle vector

Synthetic biology is a newly developed field of research focused on designing and rebuilding novel biomolecular components, circuits, and networks. Synthetic biology can also help understand biological principles and engineer complex artificial metabolic systems. DNA manipulation on a large genome-wide scale is an inevitable challenge, but a necessary tool for synthetic biology. To improve the methods used for the synthesis of long DNA fragments, here we constructed a novel shuttle vector named p GF(plasmid Genome Fast) for DNA assembly in vivo. The BAC plasmid p CC1 BAC, which can accommodate large DNA molecules, was chosen as the backbone. The sequence of the yeast artificial chromosome(YAC) regulatory element CEN6-ARS4 was synthesized and inserted into the plasmid to enable it to replicate in yeast. The selection sequence HIS3, obtained by polymerase chain reaction(PCR) from the plasmid p BS313, was inserted for screening. This new synthetic shuttle vector can mediate the transformation-associated recombination(TAR) assembly of large DNA fragments in yeast, and the assembled products can be transformed into Escherichia coli for further amplification. We also conducted in vivo DNA assembly using p GF and yeast homologous recombination and constructed a 31-kb long DNA sequence from the cyanophage PP genome. Our findings show that this novel shuttle vector would be a useful tool for efficient genome-scale DNA reconstruction.