应用DNA复合条形码技术研究秦岭水生动物多样性

基于新一代测序技术的DNA复合条形码技术,以其简便快捷和省时省力的特点,已经成为监测生物多样性的主要方法。采用这一技术,选取COⅠ和18S rRNA两个条形码标记,对秦岭5个淡水水域内,不同生境下10个样品的水生动物多样性进行了初步调查。区系组成结果显示:18S rRNA基因鉴定了9门42纲52目,COⅠ基因鉴定了5门11纲36目,而两个条形码标记共鉴定了10门48纲89目。群落组成分析结果显示:COⅠ分析得到样本中含量相对较高的类群是双翅目、毛翅目、基眼目、鞘翅目、蜉蝣目等;而18S rRNA分析得到样本中主要有节肢动物门、软体动物门和扁形动物门三个大门。此外,两者的分析结果也表明所选样地下游的类群数要高于上游。α多样性分析结果显示:金龙峡、沣峪口和石砭峪3个受人类影响较大样地的群落丰富度和群落多样性相对较高,而五台山和子午峪两个自然样地的物种丰富度和群落多样性相对较低,表明一定程度的外来干扰会对一个地方的水生生物多样性有明显的提高。β多样性分析结果显示,不同环境因素下样品的群落结构差异性较大,而相似环境因素下样品的群落结构差异性则相对较小。此外,在聚类分析时,环境相似性较高的样品首先聚集在一起,而且群落相似性也相对较高。     

秦岭南北坡森林鼠类对板栗和锐齿栎种子扩散的影响

森林鼠类的种子贮藏行为对植物的扩散及更新会产生积极的影响。2012和2013年秋季,分别在秦岭北坡的周至国家级自然保护区和南坡的佛坪国家级自然保护区内,调查了森林鼠类对板栗(Castanea mollissima)和锐齿栎(Quercus aliena)种子的取食和扩散差异。结果显示:1)秦岭南北坡的环境因素,特别是植被因素,对鼠类扩散板栗和锐齿栎种子具有重要的影响。南坡较为丰富的壳斗科植被种类,导致2种种子在南坡存留时间均长于北坡,而北坡的扩散取食和丢失率均高于南坡。2)种子特征影响鼠类的取食或贮藏偏好。由于较高的蛋白、脂肪等营养含量,鼠类更喜好取食或搬运贮藏板栗种子。然而,低营养但高丹宁含量的锐齿栎种子仍然被鼠类大量贮藏。3)2种种子在南北坡的扩散历程在两个年份间有很大差异,在食物相对匮乏的年份(2012年),种子被扩散的速度更快且丢失的比率更高。这种差异反映了种子大小年现象对森林鼠类取食和贮藏策略的影响。4)无论在秦岭南坡还是北坡,营养价值含量(如蛋白和脂肪)较高的板栗种子的取食和贮藏距离都明显大于营养价值含量较低的锐齿栎种子,这与最优贮藏空间分布模型的预测一致。     

DNA复合条形码在太白山土壤动物多样性研究中的应用

DNA复合条形码技术(metabarcoding)将DNA条形码与高通量测序技术相结合,快速便捷地鉴定群落混合样本中的物种,成为监测群落中物种组成和丰富度的可靠方法。采用这一方法分析了秦岭太白山5种不同生境的中小型土壤动物多样性,共得到土壤动物3门9纲28目199科。群落组成分析显示生境的变化对土壤动物群落组成有一定的影响。α多样性分析显示土壤动物群落丰富度指数最高的生境为针叶林,最低的为农田;土壤动物群落多样性指数最高的生境为针叶林,最低的为落叶小叶林。群落相似性分析显示高山草甸、针叶林和农田3种生境的土壤动物群落组成相似性较高,落叶小叶林和落叶阔叶林的土壤动物群落组成与这3种生境的差异较大,落叶小叶林与落叶阔叶林的土壤动物群落组成差异也较大。     

水温与雌二醇对中国大鲵幼体生长与肝的影响

为探讨水温与外源17β-雌二醇(E2)暴露对中国大鲵(Andrias davidianus)幼体生长的影响,设置了3个水温、2个E2暴露浓度与3个暴露时间交互处理共18组,并在3个水温下设置了3个对照组,每组幼鲵20尾,分别在出膜143、182、248天称量各组幼鲵体重。为进一步探寻E2对幼鲵生长影响的原因,在出膜143天对幼鲵的肝进行了组织切片观察。结果表明,幼鲵在(20±1)℃水温下生长最快、在(13±1)℃生长次之、在1~16℃生长最慢;在(20±1)℃水温下,外源E2暴露对幼鲵生长具有一定的抑制作用,且暴露时间越长、抑制作用越强,暴露剂量越大、抑制作用越大;E2暴露浓度为25μg/L的幼鲵极少数肝细胞质内出现了脂肪空泡,肝血窦有所扩大;E2暴露浓度为250μg/L的幼鲵约30%肝细胞与细胞核肿大、细胞质中出现脂肪空泡、被覆在肝实质表面的上皮细胞向肝实质内迁移、肝血窦扩大等。本文认为,E2暴露对幼鲵肝组织结构造成的损伤,可能是抑制幼鲵生长的主要原因。     

中国新记录种--暗足弓背蚁记述

记述弓背蚁属Camponotus Mayr 1中国新记录种,即暗足弓背蚁C．obscuripes Mayr。     

一种多基因串联共表达载体的构建

为了构建一种可用于串联共表达多个基因的原核表达载体,通过PCR引入点突变,对商业载体pET-22b的酶切位点进行定向改造,设计独特的XbaⅠ/SpeⅠ模块。获得改造成功的载体pET-m22b,测序结果显示启动子、核糖体结合位点、多克隆位点及终止子均位于XbaⅠ和SpeⅠ两酶切位点间。选取不同来源的基因进行串联组合及表达鉴定,四个基因成功组合于同一载体中,表达效果良好,各基因表达效率不受明显影响。研究构建的载体pET-m22b,使多基因的共表达更加便捷,为蛋白复合物的表达与纯化、代谢通路的异源重建及其优化等研究奠定了良好的基础。     

丹参环阿屯醇合酶基因克隆及表达分析

以丹参cDNA为模板,克隆了丹参环阿屯醇合酶(cycloartenol synthase,CAS)基因的cDNA序列(SmCAS),对其序列进行生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR方法研究了该基因在丹参不同器官及不同胁迫处理下的表达模式。结果显示:该基因全长2 346bp,包含2 271bp开放阅读框,编码756个氨基酸。预测其编码蛋白分子量为86.16kD,具有氧化鲨烯环化酶超家族典型的DCTAE结构域和QW结构域。该基因推测的氨基酸序列与人参、田七、积雪草、甘草、拟南芥的相似性分别为83%、84%、83%、81%和80%。SmCAS基因在丹参根、茎、叶、花中均有表达,在花中表达量最高;而且SmCAS基因能够响应ABA、低温和干旱的诱导。     

拟黑多刺蚁成虫头部USP基因的定位与定量分析及其与EcR基因相关性

【目的】超气门蛋白（ultraspiracle protein, USP）是蜕皮激素作用靶标的重要组成部分。本研究拟通过分析在拟黑多刺蚁Polyrhachis vicina Roger USP基因PvUSP在不同品级成虫头部mRNA表达的差异,推测PvUSP对其脑神经功能或行为的影响;拟通过饲喂PvUSP dsRNA对拟黑多刺蚁不同品级成虫PvUSP进行RNA干扰（RNAi）,推测PvUSP对虫体生理功能的影响及其与蜕皮激素受体（ecdysone receptor, EcR）基因PvEcR之间功能的相关性。【方法】利用荧光原位杂交及荧光实时定量PCR技术对拟黑多刺蚁不同品级成虫头部PvUSP mRNA组织分布与表达水平进行检测;通过饲喂PvUSP dsRNA对拟黑多刺蚁不同品级成虫PvUSP进行RNAi,采用荧光实时定量PCR检测拟黑多刺蚁PvUSP与PvEcR表达水平的变化。【结果】PvUSP mRNA广泛表达于拟黑多刺蚁不同品级成虫头部（主要分布于蕈形体）,不同品级成虫头部PvUSP mRNA的表达量不同,工蚁头部表达量最高,雄蚁头部次之,雌蚁头部的表达量最低;RNAi沉默PvUSP后,与对照组相比,PvUSP mRNA在不同品级拟黑多刺蚁成虫体内表达量均明显降低,并存在显著差异(P<0.01);与对照组相比,PvEcR mRNA在各品级表达量均有增加,工蚁和雄蚁表达量变化不显著（P>0.05）,但雌蚁体内PvEcR mRNA表达量显著增加（P<0.05）。【结论】PvUSP基因对拟黑多刺蚁不同品级头部神经系统的构建、功能作用的发挥有关;拟黑多刺蚁PvUSP基因与PvEcR基因可能在异源二聚体形成过程中存在关联性或功能的互补性;PvUSP可能对雌蚁的生殖功能产生重要影响。     

刈割与施肥干扰下高寒草甸植物功能性状的构建模式

针对目前关于植物群落功能性状构建模式及其驱动因素存在的争议, 研究了33个物种10个功能性状的构建模式。研究结果显示: (1)在刈割-施肥复合梯度上, 这些功能性状主要表现为随机构建模式, 发生随机性和确定性构建的样方比例分别为82.7%和17.3%; (2)在10个功能性状中, 生长型、生活周期、单株地上干质量、叶面积和叶干质量5个功能性状为随机构建模式, 不受试验处理和群落特征(地上净初级生产力、刈割生物量损失、群落高度)变化的影响。植物倾斜度、繁殖方式、固氮性、株高和比叶面积5个功能性状的构建模式与试验处理或群落特征变化有关, 表现出趋同或趋异构建响应。其中, 植物倾斜度和比叶面积的构建模式仅受群落特征影响, 而固氮性、繁殖方式和株高3个性状的构建模式同时还受刈割或施肥处理的影响, 其构建模式因功能性状而异; (3)群落的生物量损失和地上净初级生产力是解释植物功能性状构建模式变化较理想的群落特征; (4)刈割和施肥处理对株高的构建模式具有相反效应, 而刈割和施肥的交互作用对其无显著影响。上述结果说明该研究群落植物功能性状的构建存在不同模式, 以随机构建模式为主, 确定性构建模式居次要地位。确定性构建模式与试验处理和群落特征变化有关, 而且是性状依赖的。相反选择力对趋同和趋异构建模式的平衡效应能引起功能性状发生随机构建。