中国兽类分类与系统演化研究进展

中国兽类（即哺乳动物）种类繁多,对维持生态平衡发挥着重要的作用。自John R.Reeves于1829—1834年在我国广东开展兽类调查以来,近200年我国兽类分类及系统学研究取得了令世人瞩目的进步和发展。目前中国已知的兽类物种数已达686种,约占全世界兽类种数的10%,是世界上兽类物种多样性最丰富的国家之一。随着我国对生态环境保护的重视,生态环境日益改善,但全球气候变化、生境破碎化、人类活动增加及人兽共患重大疫情涌现等问题仍十分突出,兽类多样性调查及分类学研究的必要性越发明显。同时,兽类分类学这门古老而传统的学科也在不断引入各种新方法与技术,如整合分类学、标本数字化、模式标本测序、便携式测序技术及基于深度学习技术的物种识别鉴定等,分类学研究的成果及应用在近年得到了飞速发展。动物分类学作为传统的基础学科,是遗传学、生理学、生态学、医学、药学等现代生物学的基石。然而,由于学科特征和差异等原因,该学科近年来没有得到足够的重视,导致出现了学科萎缩和分类学人才后继无人的危机。因此,从国家层面对分类学、形态学等基础学科的人才培养、课题设置和资金投入等,予以特殊的政策支持,十分必要,也亟待解决。     

黑芝麻多酚氧化酶的重组表达及其酶学特性

为明确黑芝麻多酚氧化酶的酶学性质,利用大肠杆菌Escherichia coli原核表达了黑芝麻多酚氧化酶 (Black sesame polyphenol oxidase,BsPPO)。将合成的基因构建至pMAL-c5x载体,并在大肠杆菌中进行表达,对重组蛋白进行分离纯化及融合标签切除,获得的BsPPO蛋白用于酶学性质探究。结果表明,合成的Bsppo基因1 752 bp,编码585个氨基酸,理论蛋白分子量为65.3 kDa;构建的pMAL-c5x-Bsppo重组质粒在大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3) 中可溶表达了MBP-BsPPO蛋白;酶切去除MBP融合标签后对BsPPO进行了酶学性质研究,结果表明BsPPO的最适温度和pH分别为25 ℃和4.0,在低温和弱酸性环境中有较好的稳定性。短时间低强度的光照和Cu2+可激活BsPPO的活性,Zn2+和Ca2+能抑制其活性。BsPPO可催化单酚、二酚以及三酚类化合物,对l-酪氨酸以及香草酸表现出较高的催化活性,此外BsPPO还对黑芝麻中含有的2-甲氧基肉桂酸、吲哚3-羧酸和根皮素表现出良好的催化活性。研究结果为黑芝麻多酚氧化酶酶学特性的明确奠定了理论基础。     

重组小麦静息巯基氧化酶的表达、酶学特性及其对面包品质的影响

为发展新型面粉改良酶制剂,利用大肠杆菌Escherichia coli原核表达了小麦静息巯基氧化酶(Wheat quiescin sulfhydryl oxidase,wQSOX)。将合成的wqsox基因构建至pMAL-c5x载体,并在大肠杆菌中进行表达,优化蛋白表达条件后对重组蛋白进行分离纯化及融合标签切除,获得的重组wQSOX蛋白用于酶学性质探究以及面包品质改良。结果表明,合成的截短wqsox基因包含1359 bp,编码453个氨基酸,理论蛋白分子量51 kDa;构建的pMAL-c5x-wqsox重组质粒在E.coli Rosetta gamiB(DE3)中可溶表达了重组蛋白MBP-wQSOX,其最佳表达条件为:诱导温度25℃,诱导剂IPTG浓度0.3 mmol/L,诱导时间6 h;利用Xa因子蛋白酶切除了MBP融合标签,亲和层析纯化得到了wQSOX;wQSOX可催化DTT、GSH和Cys氧化,并伴随着H2O2的生成,其中对DTT表现出最高的底物特异性;酶学性质研究发现,wQSOX最适反应温度和pH分别为50℃和10.0,在高温和碱性环境条件下表现出较好的稳定性;每克面粉中添加1.1 U wQSOX能够显著(P<0.05)提高26.4%的面包比容,降低20.5%的面包芯硬度和24.8%的咀嚼性,表现出了较好的改良面包加工品质能力。研究结果对丰富新型面粉改良酶制剂种类以及推动wQSOX在焙烤行业的应用奠定了理论基础。     

基于不同分析和取样方法研究褪黑激素对育成期母貂行为分配的影响

本文基于不同分析和取样方法研究褪黑激素对育成期母貂行为分配的影响。从貂场中随机选取当年出生的6只未埋植褪黑激素、6只埋植褪黑激素的美国短毛黑母貂。采用高清摄像头分别在埋植褪黑激素后的第30天（Ⅰ期）、第60天（Ⅱ期）、第75天（Ⅲ期）记录所有水貂的行为。埋植褪黑激素对水貂行为分配的影响,混合线性模型（mixed linear model,MLM）和广义线性混合模型（generalized linear mixed model,GLMM）对于水貂的位置、采食、修饰、异常和饮水行为的分析结果不同,广义线性混合模型的分析结果更符合褪黑激素已知的作用效果;瞬时取样间隔≤1.5 min时,水貂的所有行为比例与连续取样无显著差异（P>0.05）。由此可以推断,广义线性混合模型更适合无法正态化的实验数据的分析;采用瞬时扫描取样法研究水貂行为分配,扫描时间间隔以1.5 min为宜。     

河北泥河湾盆地下卜庄遗址端刮器功能的实验分析

端刮器常见于旧石器时代晚期的细石器工业中,形制比较固定,在探讨人类行为、生计以及环境适应等方面具有重要的研究价值。国外的研究涉及制作工艺、使用方式与功能等多个方面,而国内的研究多为类型学分析,对其功能的研究相对薄弱。河北泥河湾盆地下卜庄遗址出土了一定数量的端刮器遗存,本文通过模拟打制与使用实验,结合微痕分析方法,对它们的功能进行了探索,结果表明：1）下卜庄遗址的端刮器可能主要用来加工兽皮,且加工湿皮的现象较多;2）端刮器也可能直接被用来加工木材;3）部分端刮器微痕之间的关系表明,一些端刮器在使用过程中存在对刃缘的重新修理,当它们不再适合处理兽皮时会被用来加工木材,而后废弃。     

呼伦贝尔沙地樟子松径向生长特征的VS模型模拟分析

利用Vaganov-Shashkin模型对呼伦贝尔地区4个样点的沙地樟子松标准化宽度年表进行模拟研究,在2000年以前时段拟合度较好,而2000年以后时段拟合度较差。进而选取2000年以前的模拟结果进行径向生长过程分析。结果表明: 呼伦贝尔沙地樟子松主要的生长季为每年的5—9月,温度对每年樟子松生长初期与末期具有显著影响,而在树木生长季旺盛期,土壤湿度的不足是制约树木生长的主要因素。极端窄年树木径向生长速率受土壤湿度的影响较极端宽年明显,生长季中期7—8月树木径向生长速率在宽窄年份均呈降低趋势,表明该时期沙地樟子松生长均受到不同程度的干旱胁迫。研究结果与我国半干旱地区树木年轮生理模型分析特征相符,模型对呼伦贝尔沙地樟子松径向生长模拟具有一定的适用性。     

长白山阔叶红松林不同演替阶段林下红松幼苗能量与养分季节动态

为了解林下红松幼苗生长和养分存储季节动态,以长白山原始阔叶红松林(原始林)和次生杨桦林(次生林)林下2年生红松幼苗为对象,研究林下光合有效辐射(PAR)、幼苗生物量、非结构性碳水化合物(NSC)、全氮(N)和全磷(P)等指标的季节变化,分析两林分林下光照的季节动态及其差异对红松幼苗生长和养分积累的影响。结果表明: 原始林和次生林林下月PAR累积量季节变化都呈“双峰”型,夏季为郁闭期,两林分林下光线弱。春季和秋季为阔叶树无叶期,林下光照条件变好,且次生林林下光照明显好于原始林;原始林和次生林红松幼苗的生物量、NSC、全N和全P浓度的季节动态与林下光照的季节变化基本一致,在春季和秋季表现为显著增加,在夏季呈下降趋势。春季幼苗的淀粉浓度增加,夏季淀粉和可溶性糖浓度均逐渐降低,到8月达到最低值,秋季可溶性糖浓度显著升高。春季和秋季次生林林下幼苗的生物量和NSC浓度整体上均显著高于原始林,而夏季两林分差异不显著。因此,春季和秋季的林下光照条件差异是影响原始林和次生林中红松幼苗养分积累和生长更新差异的主要原因。     

利用APSIM模型分析不同播期和耕作方式对旱地小麦籽粒干物质积累的影响

黄土丘陵区旱地小麦籽粒干物质积累的准确模拟可为调控小麦生产提供重要的技术支持。本研究利用甘肃省定西市安定区1971—2017年的气象资料和甘肃省定西市安定区凤翔镇安家沟村2016—2017年的大田试验数据,基于APSIM模型对旱地小麦籽粒干物质积累与分配进行模拟,并在模型验证的基础上,定量分析了播期和耕作方式对小麦籽粒干物质积累的影响。结果表明: 3个播期(早播、正常播、晚播)和4种耕作方式(传统耕作、传统耕作+覆盖、免耕、免耕+覆盖)下,籽粒干物质模拟值与实测值间的均方根误差(RMSE)为57.5～143.1 kg·hm^-2,归一化均方根误差(NRMSE)为1.4%～9.9%,模型模拟精度较高。不同播期下,耕作方式对籽粒干物质积累的促进效果排序均表现为: 免耕+覆盖>传统耕作+覆盖>免耕>传统耕作,免耕+覆盖最有利于小麦籽粒干物质积累,而免耕与传统耕作差异不显著。不同耕作方式下,小麦干物质积累过程均表现为早播好于正常播和晚播,晚播对干物质积累的影响较大,积累过程最不理想。     

尕海湿地退化演替过程中土壤有机氮组分的变化特征

为探究尕海湿地退化演替过程中土壤有机氮各组分变化规律,采用野外采样与室内分析相结合的方法,研究尕海湿地未退化(UD)、轻度退化(LD)、中度退化(MD)和重度退化(HD)4个退化演替阶段的土壤总氮(TN)和有机氮组分[未知态氮(HUN)、酸解氨态氮(AMN)、酸解氨基酸态氮(AAN)以及氨基糖态氮(ASN)]含量及其分布特征。结果表明: 当尕海湿地退化演替到LD时,0～10 cm层土壤TN、HUN、AMN和AAN含量分别降低17.3%、19.4%、8.6%和-5.6%,MD时分别降低28.0%、19.4%和17.1%和0,HD时分别降低35.8%、28.8%、28.6%和55.6%;10～20 cm层,LD时上述氮素含量分别降低4.0%、10.3%、2.9%和9.1%;MD时分别降低21.0%、18.3%、-2.9%和-9.1%;HD时分别降低9.9%、38.9%、21.2%和51.4%;而20～40 cm无显著变化;4个退化阶段各酸解氮组分占TN比例大小顺序为HUN(25.9%～32.5%)> AMN(6.7%～11.1%)> AAN(4.8%～11.1%)> ASN(1.2%～4.4%)。冗余分析显示,土壤含水量是土壤有机氮组分变化的主要驱动因子。尕海湿地退化显著降低了0～10 cm层土壤TN及酸解氮各组分含量,减弱了土壤氮“汇”功能,AAN和ASN对湿地退化最为敏感。     

谷氨酸钠摄入引起的果蝇肠道菌群多样性变化研究

谷氨酸钠(MSG),也称味精,是谷氨酸的钠盐,也是最丰富的天然存在的非必需氨基酸之一.MSG常作为一种增味剂被添加到食物中,但也有报道可引起哮喘、头痛甚至脑损伤.本文以黑腹果蝇作为材料,利用16S rDNA扩增子测序分析其肠道菌群对高MSG摄人的响应.结果发现饲喂MSG组果蝇相比对照组,其肠道的厚壁杆菌门 Firmicutes、芽孢杆菌纲 Bacilli、乳杆菌目 Lactobacillales、乳杆菌科 Lactobacillaceae、乳杆菌属Lactobacillus丰度显著升高.α多样性和β多样性分析也显示饲喂MSG组和对照组的微生物群落组成多样性存在显著差异.该研究证明,高MSG摄入能显著改变果蝇肠道菌群组成,为理解高MSG摄入对肠道菌群的影响提供更多的线索和依据.