基于生物信息学分析从Streptomyces albofaciens JCM 4342中发现2,3-二羟基苯甲酸酯-L-丝氨酸脱水三聚体和二聚体天然产物

[背景] 铁是细菌生长的基本元素,而三价铁在自然水环境中几乎无法溶解。细菌已经进化出产生各种铁载体的能力,以促进铁的吸收。对于链霉菌,其特有的铁载体是去铁胺,同时它们也可以产生其他结构的铁载体,如ceolichelin、白霉素、肠杆菌素（enterobactin）和griseobactin。[目的] 揭示链霉菌中铁载体生物合成基因簇（Biosynthetic Gene Clusters,BGCs）的分布特点和基因簇特征,并探索其所合成铁载体的化合物结构。[方法] 利用生物信息学工具系统地分析308个具有全基因组序列信息的链霉菌中的铁载体生物合成基因簇,并用色谱和波谱方法分离和表征肠杆菌素相关天然产物。[结果] 发现Streptomyces albofaciens JCM 4342和其他少数菌株同时含有一个缺少2,3-二羟基苯甲酸（2,3-DHB）生物合成基因的孤立的肠杆菌素生物合成基因簇和另外一个推测可合成griseobactin的基因簇。从S.albofaciens JCM 4342发酵液中鉴定出4个肠杆菌素衍生的天然产物,包括链状2,3-二羟基苯甲酸酯-l-丝氨酸（2,3-DHBS）的三聚体和二聚体以及它们的脱水产物。[结论] 2个基因簇间存在一种特别的协同生物合成机制。推测是griseobactin基因簇负责合成2,3-DHB,而孤立的肠杆菌素基因簇编码的生物合成酶可夺取该底物,进而完成上述4种肠杆菌素衍生天然产物的生物合成。     

云杉花墨天牛成虫对四种寄主松树的取食偏好性

【目的】近年来,松材线虫病扩散到我国的中温带地区,云杉花墨天牛Monochamus saltuarius成为该地区松材线虫的新媒介昆虫。由于中温带地区松材线虫危害松树种类较多,本研究对云杉花墨天牛成虫对4种寄主松树的取食偏好性进行测定,为明确云杉花墨天牛成虫补充营养特性,进而为中温带地区松材线虫病和云杉花墨天牛监测与防治工作提供理论依据。【方法】2020年5月云杉花墨天牛羽化前,在辽宁省抚顺市大伙房实验林场采集被云杉花墨天牛侵入的红松Pinus koraiensis疫木,锯成1 m长木段,两端蜡封,置于养虫笼内,每天收集初羽化的云杉花墨天牛成虫。养虫笼内四角分别放置寄主植物红松、油松P. tabulaeformis、樟子松P. sylvestris var. mongolica和长白落叶松Larix olgensis 3年生树苗,将同一天羽化的5对雌雄成虫配对放入养虫笼中央,调察其在不同寄主松树上的日均取食频次和在寄主松树各部位的日均取食量。【结果】云杉花墨天牛成虫主要停留在油松上,日均取食频次为7.05±3.87次/d,其次是红松、长白落叶松上,停留在樟子松上的频次最少,日均取食频次仅有1.02±0.81次/d;各种寄主松树上雌雄成虫间的日均取食频次差异显著。云杉花墨天牛成虫在4种松树上的日均取食量存在显著差异,其中对油松的日均取食量最高,为129.14±50.23 mm²,占取食总量的62.89%;其次是对红松、长白落叶松,对樟子松的日均取食量最低,为9.87±11.02 mm²,仅占取食总量的4.81%。另外,云杉花墨天牛成虫在同种松树植物的不同部位上取食量差异显著,在4种松树上均主要取食嫩枝。【结论】从云杉花墨天牛成虫补充营养期间在不同松树上取食频次和取食量分析,云杉花墨天牛对油松的选择性明显高于其他3种松树。     

大豆蚜Kazal型丝氨酸蛋白酶抑制剂基因AgKaSPI 对蜡蚧刺束梗孢菌侵染的表达响应

【目的】探究Kazal型丝氨酸蛋白酶抑制剂KaSPI在大豆蚜Aphis glycines的生长发育、消化和免疫防御等过程中的作用。【方法】基于大豆蚜转录组数据PCR克隆大豆蚜Kazal型丝氨酸蛋白酶抑制剂基因cDNA序列;qRT-PCR分别检测AgKaSPI在大豆蚜1-4龄若虫和成虫以及蜡蚧刺束梗孢菌Akanthomyces     

基于MaxEnt模型的延河流域草本植物适生分布与功能性状分析

明确延河流域常见草本植物的潜在适生区分布,是植被恢复工作持续推进的基础。本研究收集了延河流域8种常见草本植物的地理分布信息和13个环境变量,采用MaxEnt和ArcGIS模拟了延河流域常见草本植物在当前气候下的潜在适生性分布,进而研究这8种不同草本植物适生性分布与功能性状变异特征之间的相关关系。研究结果显示：根据物种-性状排序图的分布格局判断,本研究选择的七个功能性状在植物所属科之间发生了明显趋异分化现象,在PC1右侧为禾本科植物,PC1左侧为菊科、豆科和唇形科植物。对物种适生性分布模拟结果表明,达乌里胡枝子在研究区内的适生性最高,百里香的适生性最低,表明达乌里胡枝子比其他常见草本物种更适合被选择为该流域的植被恢复的先锋物种。在功能性状变异特征相关性分析中,物种适生区大小与比叶面积变异系数呈显著正相关,与其他植物功能性状变异特征不显著。因此,比叶面积的变异系数更适合作为指示延河流域草本植物适生区大小的性状。     

黄土区不同恢复年限草地群落生物量及根冠比对氮添加的响应

大气氮沉降增加作为全球变化的主要环境问题之一,已引发人们的广泛关注,持续的氮沉降对草地生态系统的组成、结构和功能产生重要影响。为深入了解草地恢复进程中群落生物量和根冠比对氮沉降的响应,以黄土区3个不同恢复年限（初期12a、中期28a和后期37a）的天然草地为研究对象,通过设置6个氮添加水平,CK （0）、N1（2.34g m^-2a^-1）、N2（4.67g m^-2a^-1）、N3（9.34g m^-2a^-1）、N4（18.68g m^-2a^-1）、N5（37.35g m^-2a^-1）来测定草地群落地上生物量、地下生物量和总生物量,并计算根冠比和氮响应效率（NRE）。结果表明：（1）地上生物量在恢复中期最大,随氮添加梯度增加,地上生物量在恢复初期和恢复后期呈不显著上升趋势,对氮添加表现为非线性的正响应（ΔNRE>0）,在恢复中期呈不显著下降趋势,对氮添加表现为非线性的负响应（ΔNRE<0）。（2）群落地下生物量对氮添加无显著响应,总生物量只有在恢复后期的N4添加水平下,与对照存在显著差异。（3）根冠比在恢复初期时,N3添加水平下显著高于对照和其他氮添加水平,其余恢复年限对氮添加无显著响应。综上所述,通过分析比较黄土区不同恢复年限草地群落的地上、地下及总生物量和根冠比对氮添加的响应。建议对该区域开展试点实验,实行适应性草地管理,如进行两年一次刈割或轻度放牧（2只羊/hm²）,来探寻更科学有效的管理措施,使草地实现系统性恢复,进而满足生态系统容量和社会需求的变化。     

天目山常绿落叶阔叶林群落垂直结构与群落整体物种多样性的关系

以浙江省天目山1 hm²常绿落叶阔叶混交林样地调查数据为基础,运用K-means聚类方法将DBH≥1 cm的个体根据树高划分为不同林层,研究比较了各个林层的物种多样性特点;利用通径分析方法和决策系数定量计算各个林层物种多样性对群落整体物种多样性的直接作用和间接作用,天目山常绿落叶阔叶林垂直结构对群落物种多样性构成的影响。结果表明：（1）天目山常绿落叶阔叶林群落层次结构丰富,树高由1.4-36.5 m依次可分为灌木层、亚冠层、林冠下层、林冠中层和林冠上层。（2）天目山常绿落叶阔叶林群落从灌木层依次往向上,物种丰富度、多度、特有种数量、Shannon-Weiner指数和Simpson指数均呈下降趋势。（3）灌木层对群落物种多样性的贡献最大且远高于其他四个林层,其中灌木层对群落整体物种多样性Shannon-Wiener指数、Pielou指数以及Simpson指数的决策系数分别为0.850、0.651、0.755。（4）林冠下层、林冠中层和林冠上层密度的大小对灌木层的物种数目有明显的影响,林冠层密度越大,灌木层群落的物种数目越少,复杂程度越低;偶见种和稀有种对群落物种多样性的维持具有特殊作用。综上,研究认为森林群落的垂直结构在维持森林群落整体物种多样性中具有关键作用,而灌木层在群落整体物种多样性构成中具有决定作用,森林群落中稀有种、偶见种多少在群落物种多样性构成中具有特殊作用。     

武夷山不同林龄甜槠林土壤呼吸特征及影响因素

为揭示中亚热带常绿阔叶林群落优势种一甜槠天然林不同林龄林下土壤呼吸(Soil respiration,RS)差异及影响因素,采用LI-8100开路式土壤碳通量系统对武夷山自然保护区不同林龄(18、36、54、72 a)天然甜槠林进行了1年的野外原位测定。结果表明:(1)不同林龄甜槠林RS季节动态呈现明显的单峰趋势,林龄对冬季RS影响并不显著(P>0.05),秋季18 a甜槠林RS与其他3种林龄差异显著(P<0.05),林龄对土壤含水率的季节变化没有显著影响(P>0.05);(2)不同林龄甜槠林5 cm深土壤温度与RS拟合R2明显高于土壤含水率与RS拟合R2,随着林龄增大,RS温度敏感性指数Q10值呈上升趋势,依次为1.551、1.589、1.640、1.664,且54、72 a甜槠林RS温度敏感性指数Q10值显著高于18、36 a(P<0.05);(3)土壤含水率与5 cm深土壤温度共同解释了RS变异的86%—90.3%;0—60 cm土层根系生物量与5 cm深土壤温度共同解释了RS变异的88.3%—91.8%,由此可见,生物因子与非生物因子双因素拟合可以更好地解释不同林龄RS差异。在对未来森林植被土壤呼吸及碳汇功能进行研究时,应在考虑林龄及季节差异的基础上,加强对生物因子的测定。     

大溪水库和沙河水库主要鱼类营养结构的时空变化

为了解大溪水库和沙河水库主要鱼类食物网营养结构的时空变化特征,依据2017年夏、秋季和2018年春季在大溪水库和沙河水库的调查结果,利用稳定同位素方法对这两个水域内鱼类的营养关系进行研究,得到以下主要结论：大溪水库共出现鱼类28种,沙河水库29种,鱼类群落结构组成结构相似,呈现出以湖泊定居性鱼类和鲤科鱼类为主的特征。配对双样本时空差异分析显示,相同季度内两个水库鱼类的δ¹³C值差异显著,说明两个水库的初级食物源存在明显不同;相同区域内,大溪水库季度差异不明显,而沙河水库差异显著,说明大溪水库的初级食物源组成变动较沙河水库的更小。δ¹⁵N值时空变化规律不明显,这可能与水库周围农业活动和人类活动的不确定性有关。鱼类群落指标值分析结果显示,沙河水库的CR、NR、TA、SEAc、CD、MNND和SDNND指标值均高于大溪水库,且春季高于其他季度,这表明沙河水库春季食物网较其他季节、较大溪水库更为复杂,食物源更加丰富,食物链更长,营养层次更多,核心生态位宽幅更低,营养级多样性的总程度更高,营养生态位均匀度较低,大溪水库食物网的冗余程度较高,说明相较于沙河水库,大溪水库生态系统稳定性更高,抗干扰能力更强,这可能与沙河水库周边广泛的茶园、旅游区和和居民区密集分布有关。基于各种量化群落指标对大溪水库和沙河水库的食物网结构进行时空差异分析,能够为大溪水库和沙河水库水生生态系统的管理与修复提供理论支撑。     

南滚河流域土地利用变化对亚洲象生境的影响

土地利用变化对亚洲象生境影响显著,明晰其影响机制是有效保护亚洲象的前提。为探明土地利用变化对亚洲象生境影响的时空过程及机制,以亚洲象残存的中-缅跨境流域-南滚河流域为例,在1988和2018年两期Landsat土地利用/土地覆被遥感分类图的基础上,采用LandTrendr算法检测30年间流域土地利用变化引起的天然林扰动,结合生态位因子分析（ENFA）模型评定的亚洲象生境适宜性分布,探究以天然林扰动为主的土地利用变化对亚洲象生境的影响。结果表明：（1）1988-2018年间,南滚河流域土地利用变化主要为天然林转化为其他地类,且天然林扰动强度在中、缅境内差异明显;（2）以橡胶种植扩张导致毁林为主的土地利用变化造成南滚河流域亚洲象生境萎缩,生境斑块间连通性降低,破碎化程度较高;（3）该流域亚洲象生境丧失过程表现为由边缘向内部逐渐被蚕食,适宜生境最终被分割为上、下游两个相互孤立的子区域。因此,抑制以橡胶林为主的热作种植扩张,恢复上、下游生境连通性,建立流域尺度的跨境保护区,是实现南滚河流域亚洲象种群保护和缓解人象冲突的重要途径。     

群体大小和觅食环境变化对东黑冠长臂猿日移动距离的影响

日移动距离是反映动物觅食努力的重要指标之一,相关研究有助于了解动物对生境的适应策略,对濒危物种的保护至关重要。东黑冠长臂猿（Nomascus nasutus）是一种极度濒危的树栖小型类人猿,主要生活在一夫二妻制的群体中,平均群体大小6.3只,目前对于该物种的日移动距离仍然缺乏足够的科学研究。我们以广西邦亮长臂猿国家级自然保护区内两群东黑冠长臂猿群作为研究对象,在2008年4月至2009年12月、2016年10月至2017年8月两个时期对其进行了157个全天跟踪,使用5 min间隔的瞬时扫描法记录长臂猿的取食行为和食物类型,每30 min记录长臂猿的位点,并使用轨迹法测算出日移动距离。结果发现东黑冠长臂猿在两个观察时期的不同食物类型取食比例有显著差异,全年的平均日移动距离为1 373 m （354~2 837 m）,相比于低纬度地区营一夫一妻制（平均群体大小3.8只）生活的长臂猿类群没有明显增加。这一结果说明,虽然群体更大,但是东黑冠长臂猿并没有增加每天的觅食努力,不符合生态限制模型的预测。更大的食物斑块、更小的种间竞争和低群体密度可能是支持东黑冠长臂猿无需付出更多的觅食努力来维持更大群体的原因。另外,我们还发现东黑冠长臂猿在人类干扰强度低的研究时期果实类取食比例提高,日移动距离更长,且在果实丰富的雨季日移动距离显著高于果实匮乏的旱季,表明它们可能采取能量保守的策略来应对高质量食物匮乏的环境。总的来说,本研究在更大数据量的基础上更加准确和详细地描述了东黑冠长臂猿的日移动距离,并以此探究长臂猿对高质量食物匮乏环境的响应,为该极度濒危物种的保护提供更多的科学信息。