长白山苔原带凋落物生态化学计量特征及其对模拟氮沉降的响应

长白山苔原是我国乃至欧亚大陆东部独有的高山苔原,根据前人调查植被以灌木苔原为主要类型。在全球变暖背景下,近30年来,长白山岳桦林下的草本植物侵入苔原带,原生灌木苔原分化为灌木苔原、灌草苔原和草本苔原,形成了灌木、灌草混合和草本3种不同类型的凋落物,凋落物数量和质量发生显著改变。与此同时长白山苔原氮沉降量也在逐年增加,导致了土壤中氮的累积,势必影响凋落物的分解。凋落物作为连接植物和土壤的纽带,其分解过程中碳（C）、氮（N）、磷（P）等化学组分和化学计量比的变化直接和间接影响着土壤养分有效性和植物养分利用策略。为揭示氮沉降增加对长白山苔原带不同类型凋落物化学组分及生态化学计量特征早期变化的影响,开展了为期8个月的模拟氮沉降室内凋落物分解实验。在苔原带采集灌木优势种牛皮杜鹃和草本优势种小叶章的凋落物带回实验室,模拟灌木牛皮杜鹃群落、灌草混合的牛皮杜鹃-小叶章群落和草本小叶章群落的3种不同类型凋落物,设置三个施氮处理：对照（CK,0 g N m^-2 a^-1）、低氮（LN,10 g N m^-2 a^-1）、高氮（HN,20 g N m^-2 a^-1）。研究表明：（1）不施氮处理时,3种凋落物的C、P均呈释放状态,木质素（Li）呈先累积再略有降解趋势;牛皮杜鹃凋落物的N元素富集而其余两种凋落物N元素呈释放状态;灌草混合和草本凋落物比原生的灌木凋落物C和N元素释放快、Li累积少;而灌木凋落物的P释放略快于灌草和草本凋落物。3种植被类型凋落物的C/N、C/P、Li/N大小表现为：牛皮杜鹃凋落物>牛皮杜鹃-小叶章混生群落凋落物>小叶章凋落物;N/P表现为：小叶章凋落物>牛皮杜鹃凋落物>牛皮杜鹃-小叶章混生群落凋落物。（2）氮沉降促进3种类型凋落物分解过程中C、N和P化学组分的释放,且氮浓度越高促进作用越显著。在牛皮杜鹃凋落物分解过程中,氮素添加到达某一阈值后,其C/N、C/P、N/P、Li/N的降幅最大,后续若再增加氮素,其对化学计量比的影响均会减弱;本实验中的氮素添加量增加促进了小叶章凋落物的C/N、Li/N下降。（3）草本植物入侵引起凋落物类型的变化带来凋落物分解加快,将导致长白山苔原带养分循环的变化;氮沉降增加对小叶章凋落物化学组分的释放及C/N、Li/N的下降更为促进,小叶章凋落物内难分解化合物减少,分解受到促进。高氮沉降加快了小叶章凋落物与土壤、草本植物之间的养分循环。因此,随着未来苔原带氮沉降量的增加,将更有利于小叶章在与牛皮杜鹃的竞争中获胜,使苔原带呈现草甸化趋势。     

Comparative transcriptome analysis of developmental stages of the Limonium bicolor leaf generates insights into salt gland differentiation

With the expansion of saline land worldwide, it is essential to establish a model halophyte to study the salt‐tolerance mechanism. The salt glands in the epidermis of Limonium bicolor (a recretohalophyte) play a pivotal role in salt tolerance by secreting excess salts from tissues. Despite the importance of salt secretion, nothing is known about the molecular mechanisms of salt gland development. In this study, we applied RNA sequencing to profile early leaf development using five distinct developmental stages, which were quantified by successive collections of the first true leaves of L. bicolor with precise spatial and temporal resolution. Specific gene expression patterns were identified for each developmental stage. In particular, we found that genes controlling salt gland differentiation in L. bicolor may evolve in a trichome formation, which was also confirmed by mutants with increased salt gland densities. Genes involved in the special ultrastructure of salt glands were also elucidated. Twenty‐six genes were proposed to participate in salt gland differentiation. Our dataset sheds light on the molecular processes underpinning salt gland development and thus represents a first step towards the bioengineering of active salt‐secretion capacity in crops.     

难培养菌的多条带PCR产物产生原因分析

【目的】分析严重威胁柑橘产业发展的毁灭性病害——柑橘黄龙病的强致病性病原亚洲种“Candidatus Liberibacter asiaticus”的种群多样性研究中出现多条带PCR产物的原因,为难培养菌的分子生物学研究提供参考。【方法】通过使用PCR、聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)和测序相结合分析“Ca. L. asiaticus”基因组上2个短串联重复(Short tandem repeats,STR)基因的PCR产物。【结果】单个菌株可扩增获得多个PCR条带且其扩增产物多态性受寄主品种影响;这2个STR基因的PCR产物在菌株间呈明显的多态性;扩增所获得的序列可来自“Ca. L. asiaticus”本身,也可来自其寄主或内生菌。【结论】难培养菌的STR基因PCR产物多态性产生的主要原因是该基因内部的串联重复序列数目存在差异,但目的菌及外源物种(寄主或内生菌等)基因组的非特异性扩增也是影响其多态性的因素。     

西南三江(金沙江、澜沧江和怒江)流域化学风化过程

选择中国西南三江流域作为研究对象,结合水化学及溶解性无机碳碳同位素,借助正演模型,分析河水溶解性组分来源及混入比例,说明硫酸参与区域碳酸盐矿物风化过程及CO2净释放量。结果表明:(1)西南三江流域河水受复杂岩性控制,金沙江河水以Na-Ca-Cl-HCO3为主,与流域上游蒸发盐矿物溶解有关,澜沧江和怒江则以Ca-HCO3为主,显示碳酸盐和硅酸盐矿物溶解的影响;(2)蒸发盐矿物溶解是金沙江干流河水阳离子主要来源,其贡献均值为52%,对澜沧江和怒江河水贡献较小,平均值分别为11%和2%。碳酸盐矿物溶解是澜沧江和怒江干流河水阳离子主要来源,其贡献均值分别为70%和78%,对金沙江干流河水的贡献较小,平均为38%,但对金沙江支流河水的贡献较大,平均为74%。硅酸盐风化产物对金沙江、澜沧江和怒江干流的平均贡献分别为8%、16%和15%,对金沙江支流河水的贡献为15%;(3)金沙江、澜沧江和怒江流域硅酸盐矿物风化速率分别为1.39、3.27和4.27 t·km-2·a-1,CO2消耗速率分别为0.34×105、1.18×105和1.40×105mol·km-2·a-1,碳酸盐矿物风化速率分别为16.93、33.13和33.54 t·km-2·a-1,CO2消耗速率分别为1.40×105、2.47×105和2.22×105mol·km-2·a-1;(4)西南三江流域河水硫酸盐主要来源于硫化物矿物氧化,硫酸参与碳酸盐矿物风化净释放CO2量分别为0.73×105、3.01×105和4.27×105mol·km-2·a-1,高于中国贵州地区,应当在研究区域碳循环以及全球气候变化过程中引起重视。     

葡萄半不育花粉粒形态和细胞学观察及相关基因表达分析

以葡萄品种‘魏可’(可育)及其自交后代单株‘魏可实生-3’和‘魏可实生-12’以及品种‘钟山红’(雄性不育)为材料,对花器官特征、花粉萌发率、花粉粒形态以及小孢子发育过程的细胞学特征进行观察,并对绒毡层发育相关基因(DYT1、TDF1和MYB4)的表达进行分析,以初步鉴定葡萄半不育单株的不育特征,揭示花粉败育与基因调控的关系。结果显示:(1)‘魏可实生-3’和‘魏可实生-12’的花粉萌发率均在10%左右,属于半不育花粉;其雄蕊主要特征为花丝卷曲,花丝短于花柱,花药内花粉量少,花药中既有正常长球形花粉粒也有异常近球形花粉粒。(2)‘魏可实生-3’、‘魏可实生-12’没有明显的药室壁结构,小孢子母细胞稀少、疏松;‘魏可实生-3’双核期绒毡层未完全降解,绒毡层细胞中的营养物质滞留没有及时供应小孢子的发育,致后期部分小孢子败育;‘魏可实生-12’绒毡层细胞在单核早期就大部分降解而导致营养供应异常,使部分小孢子败育。(3)在减数分裂期,‘魏可’的绒毡层发育相关基因DYT1和TDF1的表达均最高,MYB4最低,‘钟山红’的3个基因的表达与‘魏可’相反,‘魏可实生-3’和‘魏可实生-12’的表达水平均在‘魏可’与‘钟山红’之间;单核早期以后,3个基因在‘魏可’的表达一直均较低,钟山红’的DYT1基因表达一直最高,其余2个基因均在最低水平,而‘魏可实生-3’的TDF1、MYB4基因在单核早期表达量最高,‘魏可实生-12’的TDF1在双核期表达量最高。研究表明,‘魏可实生-3’的花粉败育发生在单核晚期至双核期,‘魏可实生-12’的花粉败育发生在单核早期;部分药室绒毡层的异常降解,小孢子发育营养供应不均衡可能是导致其花粉半不育发生的原因;‘魏可实生-3’的绒毡层延迟降解与减数分裂期DYT1基因的表达量不足、单核期TDF1基因的过量表达以及MYB4基因在单核期的异常表达有关,而‘魏可实生-12’的绒毡层提前降解与减数分裂期DYT1基因的表达量不足而MYB4基因过量表达,以及双核期TDF1基因过量表达有关。     

盐胁迫对低温预处理石榴种子萌发及幼苗生理生化的影响

以催芽‘峄城大青皮甜’石榴种子为材料,经2~4℃低温预处理5、10和15d,置于不同盐分梯度下进行种子萌发试验,并测定分析幼苗生长、细胞保护酶活性、可溶性糖和脯氨酸含量及电导率变化,以阐明盐胁迫下低温预处理对石榴种子萌发和幼苗生长及生理生化的影响。结果显示:(1)适当的低温预处理和低盐胁迫能提高石榴种子的发芽率和发芽势,低温处理5d和0.1%低盐环境下有利于壮苗生长。(2)适当时间的低温预处理(5d)可显著提高石榴幼苗的保护酶(SOD、POD、CAT)活性,长时间的低温预处理(15d)却降低了幼苗的保护酶活性;随着盐浓度的升高石榴幼苗的保护酶活性也逐渐升高,并在盐浓度为0.3%时均达到最大值,说明当盐浓度高于0.3%时超出了石榴幼苗保护酶系统的调节范围,从而发生盐害。(3)低温预处理5d和10d降低了幼苗可溶性蛋白和脯氨酸的含量;随着盐浓度的升高幼苗可溶性蛋白和脯氨酸的含量也逐渐升高。(4)5d和10d的低温预处理可以提高石榴幼苗细胞膜透性,随着盐浓度的升高相对电导率也显著升高。研究表明,在低盐环境下,适当时间的低温预处理能显著促进石榴种子萌发生长,其幼苗能通过调整自身渗透调节物质可溶性蛋白和脯氨酸含量以及体内保护酶活性,降低细胞膜脂过氧化程度,保证细胞膜的完整性,维持正常的细胞代谢活性,从而有效减轻盐胁迫对植株的伤害,表现出较强的抗盐性。     

森林演替对都江堰鼠类多样性的影响

为深入了解森林演替对野生动物群落结构和多样性格局的影响,于2012—2013年在四川省都江堰般若寺林场选择5种森林演替阶段(0~5、6~10、11~20、21~30 a和天然次生林(100 a),共计21个样地)对鼠类多样性进行调查。本次调查累计捕获鼠类9种,其中仓鼠科1种,鼠科8种。5种森林演替阶段共有物种有针毛鼠(Niviventer fulvescens)、中华姬鼠(Apodemus draco)、社鼠(N.confucianus)、高山姬鼠(A.chevrieri)和大耳姬鼠(A.latronum)。不同森林演替阶段之间的鼠类物种数、个体数和多样性特征差异不显著,但天然次生林中的鼠类个体数略高于其他演替阶段。多元统计分析(NMDS和CCA排序)表明,不同森林演替阶段的鼠类群落组成相似性较高,但灌木层和草本层盖度等生境因子可影响鼠种的分布。除高山姬鼠、针毛鼠和中华姬鼠等分布较广的种类外,其他种类对微生境有一定的选择倾向。小泡巨鼠(Leopoldamys edwardsi)主要生活于演替期长的天然次生林中,社鼠和大耳姬鼠主要分布在灌木层盖度较高的生境,巢鼠(Micromys minutus)和黑腹绒鼠(Eothenomys melanogaster)主要生活在草本层盖度较高的生境,大足鼠(Rattus nitidus)适于生活在草本层和灌木层盖度均适中的生境。综上所述,不同森林演替阶段之间的鼠类多样性差异较小,但森林演替所造成的微生境变化可能影响鼠类物种的分布和多样性格局。     

基因组编辑技术研究新进展

基因组编辑是一种针对目的基因组进行定点改造的技术,其主要方法是通过对目的基因组的改造,从而达到对未知功能基因进行研究和基因治疗的目的。人工核酸内切酶介导的基因组编辑技术是目前应用前景最为广泛的技术,其包括ZFNs、TALENs和CRISPR/Cas技术。本文针对3种不同的基因组编辑技术的原理作了简要介绍,比较分析了它们各自的优缺点,并对不同生物中基因组编辑技术的研究现状进行了总结,对疾病模型动物的建立中的应用作了探讨,同时对该技术在疾病基因治疗中的应用前景进行了展望。     

黄绿蜜环菌菌丝体多糖分离纯化与含量测定

分离纯化黄绿蜜环菌菌丝体粗多糖,提高多糖含量,以进一步应用于工业化生产。采用DEAE-52纤维素层析柱分离纯化黄绿蜜环菌菌丝体多糖,依次用水、0.1 mol/L Na Cl、0.2 mol/L Na Cl、0.4 mol/L Na Cl、0.8 mol/L Na Cl进行洗脱;苯酚-硫酸法测定纯化后多糖含量,测定波长490nm,葡萄糖浓度与吸光度的回归方程为A=6.3137X+0.2156R2=0.9909。黄绿蜜环菌菌丝体水体粗多糖经DEAE-52纤维素层析柱分离纯化后,多糖含量达到99%以上。经过中试试验验证提取及分离纯化工艺适用于工业化生产。