基于CRISPR/Cas系统的生物传感策略研究进展

CRISPR/Cas9系统是继锌指核酸内切酶、类转录激活因子效应物核酸酶之后的第三代基因组定点编辑工具,因其具有特异性切割双链DNA的能力,被广泛应用于基因编辑、生物传感等领域。Cas12a(Cpf1)、Cas13a(C2c2)等蛋白"附属切割"活性的发现,拓展了CRISPR/Cas系统在生物传感中的应用。近年来,研究人员开发出一系列快速、超敏、高特异性的生物传感系统用于分子检测,如SHERLOCK,DETECTR等。本文主要综述了基于CRISPR/Cas系统的生物传感策略的研究进展,并展望了其未来发展的方向。     

外源硫对镉胁迫下马齿苋光合性状和矿质元素吸收的影响

从光合反应系统揭示外源硫(S)诱导马齿苋镉(Cd)耐受性的生理机制,为外源S缓解重金属毒害提供理论依据.采用营养液培养,研究外源S供体(NH4)2SO4对100 mg/L Cd胁迫下马齿苋叶片光合色素、光合特性、叶绿素荧光参数和矿质营养元素的影响.结果表明,Cd胁迫可显著降低马齿苋叶片中叶绿素a和叶绿素b含量;净光合速率、蒸腾速率、气孔导度均显著降低,而胞间二氧化碳浓度上升,表明非气孔因素是Cd胁迫诱导马齿苋光合抑制的主要因素;同时,PSⅡ实际光化学效率(ФPSII)、电子传递效率(J)、化学猝灭系数(qP)显著下降,而非化学猝灭系数(qN)显著上升,表明Cd胁迫影响马齿苋PSⅡ反应系统的正常运行.外施400 mg/L(NH4)2SO4显著提高马齿苋叶片叶绿素a含量、叶绿素b含量和叶绿素a/b比值,增强马齿苋叶片光合作用和PSⅡ原初光化学反应量子效率.对5种与光反应系统密切相关的矿质元素含量进行分析发现,Cd处理显著增加马齿苋叶片中的Ca和Fe含量,显著抑制马齿苋对Mg、Mn和Cu的吸收.Cd胁迫下马齿苋叶片的变黄与Mg、Mn的亏缺有关,而与Fe缺乏无关;添加外源S可显著提升马齿苋叶片中Ca、Mg、Fe、Cu和Mn含量,从而增强Cd胁迫下马齿苋叶片的PSII反应系统功能.     

军曹鱼催乳素受体PRLR1基因的克隆及其在不同盐度条件下mRNA表达差异

催乳素受体通过结合催乳素,能调节鱼体渗透压。为研究催乳素受体1(PRLR1)在高盐水体和低盐水体中对军曹鱼(Rachycentron canadum)的渗透调节作用,利用cDNA末端快速扩增(RACE-PCR)技术,获得了军曹鱼PRLR1全长cDNA序列。该基因全长为2629 bp,包含1953 bp的开放阅读框ORF,可编码650个氨基酸。氨基酸序列包含了2个纤维连接蛋白3型结构域(FN3)、保守的WS区和box1。采用qRT-PCR技术,检测不同盐度(10‰、30‰和35‰)条件下鳃、肠、体肾中PRLR1基因mRNA表达情况。结果显示,PRLR1基因在军曹鱼的各个组织中均有表达,其中鳃表达量最高,其次是肌肉、体肾和肠,而在胃、脾、脑和心脏中则微量表达。低盐组、正常组和高盐组中,PRLR1基因的表达量均为鳃最高;肠次之;体肾最低。随着盐度提高,PRLR1基因的鳃、肠和体肾组织表达量变化规律均呈逐步下降趋势。以上结果反映了军曹鱼PRLR1在渗透压器官中的功能差异性,说明PRLR1在军曹鱼渗透压调节上具有重要作用。     

丁酸调控幼龄反刍动物瘤胃上皮发育研究进展

瘤胃是反刍动物营养物质消化吸收和代谢的重要器官,其发育状态直接影响反刍动物生产性能和健康。初生犊牛和羔羊,瘤胃功能尚未发育完全,不能够充分消化和吸收固体饲料。因此,在幼龄时期,通过营养调控手段促进反刍动物的瘤胃发育对维持动物健康及提高生产性能具有重要意义。丁酸是瘤胃微生物降解植物性饲料的主要产物,也是瘤胃上皮及宿主的重要能量来源。丁酸调控幼龄反刍动物瘤胃上皮发育是一个历久弥新的话题。主要介绍了幼龄反刍动物瘤胃上皮形态及功能的发育以及丁酸调控幼龄反刍动物瘤胃上皮发育的研究进展。     

鸡肠道微生物演替与早期定植的研究进展

鸡肠道中寄生着数量庞大且复杂多样的微生物,对宿主的生长发育和健康十分重要,既影响着饲料消化、营养物质吸收,又参与了宿主肠道形态和免疫系统的调控。深入了解鸡肠道微生物区系的时空变化及早期定植特点,将有助于提出新的肠道微生态干预策略,应用于生产。就鸡肠道微生物组成和演替、早期微生物区系建立及调控等方面进行综述,并总结了一些最新研究进展。     

乙醇对瘤胃液接种稻秸的体外发酵产物及细菌群落结构的影响

旨在研究乙醇对山羊瘤胃液与水稻秸秆厌氧共培养的影响。利用频繁传代的体外发酵技术和高通量测序方法,分析了短链脂肪酸(SCFA)产量和细菌群落的变化。结果表明,经体外培养传代8次的稻秸发酵液的总短链脂肪酸产量显著高于瘤胃液(P<0.01);与未添加乙醇的稻秸发酵液相比,添加乙醇显著提高了乙酸、戊酸和己酸的比例,降低了丙酸和丁酸的比例(P<0.01),总SCFA产量及异丁酸和异戊酸比例无显著差异。与瘤胃液相比,稻秸发酵液的拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度下降,厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度升高(P<0.05),且添加乙醇显著提高了厚壁菌门和放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度(P<0.05);添加乙醇使双歧杆菌属(Bifidobacterium)、未定性的毛螺菌属(unidentified Lachnospiraceae)、产琥珀酸菌属(Succiniclasticum)、脱硫弧菌属(Desulfovibrio)和未定性的梭菌属(unidentified Clostridiales)的相对丰度显著升高(P<0.05)。乙醇使稻秸发酵液的显著性差异物种(Biomarker)增加;稻秸发酵液与瘤胃液亲缘关系较近,而添加乙醇显著改变了细菌区系;短链脂肪酸比例在稻秸发酵液细菌群落多样性中具有重要作用。研究表明,体外频繁传代和添加乙醇可以提高稻秸发酵液的乙酸、戊酸和己酸产量,乙醇改变了稻秸发酵液的细菌群落结构。     

内蒙古杭锦旗生态环境时空变化的遥感监测与评价

随着生态环境问题的日益突出和全球化,人们越来越注重环境保护,而且遥感技术在生态环境监测和评价中发挥着重要作用。本研究基于1992、2000、2008和2017年的Landsat影像数据,构建遥感生态指数(RSEI),对内蒙古杭锦旗的生态环境质量进行监测和评价,以期为该区生态环境保护提供理论依据。结果表明: 1992—2017年,杭锦旗的生态环境质量总体较差,其RSEI等级以差和较差为主;RSEI均值从0.31(1992年)上升到0.37(2008年),再下降至0.30(2017年),期间生态等级变化均以变化1个等级为主。在空间分布上,杭锦旗生态环境质量较差的区域主要分布在中西部的荒漠平原区,生态质量较好的区域主要分布在黄河沿岸和东南部,生态质量等级变化波动较大的区域主要分布在沙漠边缘、黄河沿岸和东部的丘陵沟壑区。研究期间,杭锦旗各生态等级的重心转移幅度较大,时空波动较明显。总之,杭锦旗生态环境脆弱、不稳定,生态建设对生态环境的改善有一定促进作用,同时也要合理地配置资源和利用土地。     

基于整树称重法的Granier经验公式对毛白杨树干液流测定的适用性

为了评估Granier经验公式在树干液流测定中的适用性,以毛白杨为对象,利用热扩散式探针法(TDP)测定树木的液流速率,以整树称重法进行同步测定,对比分析Granier经验公式在毛白杨树干液流测定中是否存在误差,并对整树称重法测定的蒸腾速率与热扩散法测定的温差系数K进行幂指数回归拟合,建立校正的Granier公式。结果表明:与整树称重法测定的蒸腾速率相比,通过Granier经验公式计算的液流速率低估了67.7%;建立了毛白杨的Granier校正公式F_d=0.0135K^0.6952(R²=0.77),校正后Granier公式的计算结果与整树称重法测定的蒸腾速率相比仅降低了3.4%,具有较好的一致性。因此,采用Granier经验公式计算毛白杨树干液流速率需进行校正。     

四川省蝶类物种组成及名录

通过整理鉴定四川大学自然博物馆馆藏的100多年间采自四川省的1万余号蝶类标本,最早的四川蝶类标本(宽带凤蝶西部亚种Papilio nephelus chaon)采于1910年,结合文献和专著资料,参考《中国蝶类志》的分类系统,得到四川省蝶类644种,隶属于12科240属。其中,蛱蝶科Nymphalidae 162种、弄蝶科Hesperiidae 125种、眼蝶科Satyridae 114种、灰蝶科Lycaenidae 100种、粉蝶科Pieridae 59种、凤蝶科Papilionidae 45种、蚬蝶科Riodinidae 14种、绢蝶科Parnassiidae 11种、斑蝶科Danaidae 8种、环蝶科Amathusiidae 4种、喙蝶科Libytheidae 1种、珍蝶科Acraeidae 1种。四川省蝶类物种组成丰富,其中,蛱蝶科、弄蝶科、眼蝶科和灰蝶科物种数均超过或达到100种。建议在全省范围内选择不同生境建立长期监测点,持续监测蝶类物种多样性分布及变化情况,这对于保护全省生态环境和维持生物多样性都是至关重要的。建议尽快开展相关研究,包括四川省蝶类的经典分类学、系统发育及区系、生物地理学、生态学、行为学和进化生态学等研究。     

土壤水分对黄土区苹果园土壤-植物-大气连续体(SPAC)中水势梯度的影响

开展土壤-植物-大气连续体(SPAC)中水势变化的联动分析对于揭示植物水分状况对环境变化的响应机制有重要意义。在黄土高原苹果园对果树生长季大气水势(Ψ_air)、木质部水势(Ψ_stem)、土壤水势(Ψ_soil)进行连续监测与分析。结果表明: 苹果树在生长季的日平均Ψ_stem为-0.57 MPa,在-0.24～-2.0 MPa间变化。苹果树SPAC连续体中水势梯度(Ψ_soilΨ_stemΨ_air)平均为1∶9.8∶1155,其中植-土界面的水势梯度(Ψ_stemΨ_soil)与土壤体积含水率(VWC)间呈极显著的线性正相关关系,Ψ_stem与Ψ_soil间呈良好的线性关系,且相关性强于Ψ_stem与Ψ_air间的相关性。当Ψ_soil<-0.08 MPa(VWC=17%,约为田间持水量的0.56倍)时,Ψ_stem对Ψ_soil变化响应的敏感性明显降低,气-植界面的水势梯度(Ψ_airΨ_stem)与Ψ_soil间由无明显关系转变为紧密的线性相关关系(R²=0.93)。Ψ_air对Ψ_stem的驱动存在阈值效应,在Ψ_air降到-69 MPa前,Ψ_stem日变化幅度随Ψ_air增加而增加,之后呈下降趋势。土壤含水率降低引起苹果树水势、SPAC各界面上的水势梯度明显下降,且在土壤含水率降至约17%时存在阈值效应。研究结果为理解树木水分状况对土壤、大气干旱的响应机制提供了重要依据。