黄独冻后黑暗培养胚性愈伤组织及其再生植株的电镜观察

本研究以黄独为材料,对其冻后黑暗培养胚性愈伤组织及其再生植株进行电镜观察。结果表明:黄独胚性愈伤组织在冻后没有经过一定时间的黑暗培养直接放于正常的光周期下培养,极易使细胞内容物外泄,且造成部分细胞器和细胞核消失或裂解形成空隙,线粒体和高尔基体等细胞器的结构不完整,出现空隙或内容物溢出或断裂现象;而黄独冻后胚性愈伤组织经过3 d的黑暗培养后再置于光周期下培养,受损的细胞较少,细胞排列较紧密,且细胞器降解较少,很少出现空隙等现象,线粒体、高尔基体等细胞器的结构也较为完整。此外,与黄独带芽茎段常温继代再生试管苗相比,黄独胚性愈伤组织经过冻后黑暗培养后,其再生试管苗的根、茎、叶结构没有出现显著变化,且两者的气孔参数和叶绿体数量也均无显著性差异。本试验结果可为植物种质资源超低温保存后的黑暗培养提供了亚显微结构证据。     

黄唇鱼(Bahaba flavolabiata)的全基因组测序和基因组特征研究

黄唇鱼(Bahaba flavolabiata)为国家二级重点保护野生动物、IUCN(世界自然保护联盟)红色名录的极度濒危物种(CR)。基于其样本数量极其有限,全基因组研究可以提供大量与重要性状相关的功能基因和分子标记,从而揭示其重要生命现象的遗传机制。采用二代测序技术于2018年5月完成了黄唇鱼基因组精细图的测序,分析结果表明,测序得到约202 Gb的高质量数据,总测序深度约为317×;组装得到的基因组大小为637.43 Mb,Contig N50约为88 Kb,Scaffold N50约为4.65 Mb;重复序列约142.72 Mb,占比22.39%,预测得到23743个基因、920个t RNA、85个rRNA、176个假基因;98.46%的基因可以注释到NR、GO等数据库中;有67个基因家族是黄唇鱼所特有的。本研究从单碱基错误率、核心基因完整性及二代Reads比对分析3个方面对黄唇鱼基因组精细图的组装结果进行了评估,结果显示所组装的基因区的完整性较好。黄唇鱼基因组序列图谱的绘制完成,对于黄唇鱼自然资源的保护和种质资源挖掘具有极其重要的科学意义。     

定点突变提高解淀粉芽孢杆菌JP-21脲酶应用特性

氨基甲酸乙酯(Ethylcarbamate,EC)是一种存在于发酵食品和酒精饮料中的可致癌物,过量摄入可能会影响人体健康。酶法降解是减少发酵食品中氨基甲酸乙酯及其前体尿素含量的有效方法之一。脲酶具有氨基甲酸乙酯水解酶和尿素酶两种活性,因此在减少发酵食品中氨基甲酸乙酯及其前体尿素方面具有良好的应用前景。目前脲酶降解发酵酒精饮料中氨基甲酸乙酯面临的主要问题是脲酶对氨基甲酸乙酯的催化活性及亲和力较低,因而其降解效果不理想。文中成功在大肠杆菌Escherichia coli中表达了来源于解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens JP-21的脲酶,表达水平为尿素酶3 291.74 U/L,氨基甲酸乙酯水解酶227.26 U/L。通过模拟脲酶中催化亚基UreC与氨基甲酸乙酯对接的结构,确定了M326和M374这两个影响酶与底物结合的位点。采用点饱和突变获得了3株氨基甲酸乙酯水解酶活性提高的突变体M374A、M374T和M326V,以EC为底物时的Km分别为101.84mmol/L、129.49 mmol/L和121.67 mmol/L,比野生型分别降低了37.47%–50.82%。突变体可以降解黄酒中97%的尿素,M374T对黄酒中EC的降解效果最好,可将黄酒中EC从513.90μg/L降至393.57μg/L,降解率是野生脲酶的1.97倍。研究结果对今后改造脲酶催化特性和改善其应用特性具有重要意义,可为开发减控发酵食品中的微生物代谢氨(胺)类危害物策略提供参考。     

性类固醇激素对黄颡鱼雌雄生长二态性的影响

为了研究性类固醇激素在雌雄生长二态性中(Sexual Size Dimorphism, SSD)的作用, 文章分析了性类固醇激素对雌雄生长、性腺发育和能量代谢的影响。结果显示: 17β-雌二醇(17β-estradiol, E₂)显著抑制黄颡鱼的生长, 且E₂显著促进能量在肝脏中的分配, 但在摄食量上无显著影响, 所以E2对黄颡鱼生长的抑制是能量分配的差异引起, 而不是能量获取差异引起。17α-甲基睾丸酮(17α-Methyltestosterone, MT)显著促进雌鱼生长, 但抑制雄鱼生长, MT能显著促进黄颡鱼摄食和肝脏的能量分配, 显著抑制卵母细胞的发育和卵巢的能量投入。本研究发现MT通过促进摄食, 抑制卵巢发育并且减少性腺发育的能量投入, 从而促进雌鱼生长; E₂能够显著增加雌雄鱼在肝脏中能量的投入, 最终抑制雌雄生长。实验结果只能部分解释实验中观察到的生长差异现象, 因此我们需要更进一步从能量的摄入、分配及消耗三方面来研究雌雄生长的二态性。     

典型草原大针茅种群空间格局及对长期过度放牧的响应

种群空间格局是生态学研究的基本问题之一。典型草原带由于过度放牧退化严重, 原生群落罕见, 探讨原生群落的种群空间格局具有重要生态学意义。大针茅(Stipa grandis)草原是典型草原区广泛分布的主要群落类型, 1979年围封的大针茅样地, 是目前保存完整的大针茅草原原生群落。本文选择大针茅草原原生群落和长期过度放牧群落, 应用O-Ring函数结合不同零假设模型分析了大针茅种群的空间格局。结果表明: 在原生群落中大针茅种群在小尺度范围内呈均匀分布, 而在长期过度放牧群落中则表现为聚集分布。这说明在大针茅草原原生群落中竞争是主要的相互作用, 而在长期过度放牧群落中正相互作用居主导, 验证了胁迫梯度假说; 同时证明长期过度放牧改变了种群空间格局。     

生境梯度影响下的天然红松种群空间格局与种内关联

为理清生境梯度下天然红松种群空间分布规律,以黑龙江省凉水国家级自然保护区内自坡底至坡顶的四种生境(生境Ⅰ,谷地平坡潮湿生境;生境Ⅱ,坡下缓坡潮湿生境;生境Ⅲ,坡上斜坡半湿润生境;生境Ⅳ,坡顶陡坡半干旱生境)类型中建群种红松种群为研究对象。分析不同林层(主林层、亚林层、演替层、更新层)红松种群的数量特征,并基于O-ring函数,在重复采样条件下评价了红松种群空间分布格局。结果表明:(1)下坡位生境(生境Ⅰ、Ⅱ)红松更新层种群数量显著大于上坡位(生境Ⅲ、Ⅳ)(P0.05),演替层中差异不显著;自坡底至坡顶的生境梯度上,主林层和亚林层中红松株数比例增加,红松种群年龄结构结构由倒J型向J型转变。(2)下坡位原始红松林更新层和演替层中红松种群聚集规模与聚集强度均高于上坡位,坡顶(生境Ⅳ)原始红松林更新层中红松种群聚集规模与聚集强度高于坡上(生境Ⅲ)。(3)四类生境的原始红松林中主林层与更新层中红松种群总体表现为空间独立,在个别尺度上表现出微弱的空间正关联或负关联;在0—5 m尺度上,下坡位红松林原始林内演替层与主林层红松种群表现为空间负关联,而上坡位生境林分对应林层间空间关系则为空间正关联;四类生境中,亚林层与主林层中红松种群在全部研究尺度上均表现为空间独立。可以认为,造成上坡位生境的原始红松林中幼树、幼苗聚集规模与强度弱于下坡位的原因是上坡位更新与演替层中种群数量较少;而随坡位上升,更现层、演替层与主林层中红松种群间的空间关系由空间负关联向空间正关联转变是生物与非生物因子共同作用的结果。研究结果为阔叶红松林的经营管理与生态修复提供了理论依据。     

2种调查方法对四川黑竹沟国家级自然保护区3种雉类种群密度调查的比较

种群数量是物种的重要生态学基础资料,合适的密度调查方法是数量估算的基础。2016年4-5月,采用广泛应用于鸡形目Galliformes鸟类种群密度调查的样线法和样点法,调查了四川黑竹沟国家级自然保护区3种鸡形目鸟类(白腹锦鸡Chrysolophus amherstiae、红腹角雉Tragopan temminckii和血雉Ithaginis cruentus)的种群密度。样线法和样点法估算的雄体密度分别是:白腹锦鸡1.20只/km^2和(6.31±0.98)只/km^2,红腹角雉5.41只/km^2和(0.39±0.17)只/km^2,血雉3.01只/km^2和(5.97±2.70)只/km^2。除红腹角雉外,样点法估算的白腹锦鸡、血雉种群密度均大于样线法。建议针对不同鸡形目鸟类采用不同的调查方法,并尽量扩大样本数量,从而提高调查结果的准确性。     

大腹园蛛管状腺丝重组蛋白的克隆表达及纺丝

TuSp1蛋白(tubuliform spidroin 1)是管状腺丝(tubuliform silkfiber)的主要组成成分。管状腺丝作为蛛丝卵袋的外层包卵丝,其结构具有很好的耐腐蚀性和良好的力学性能。目前国内外对大腹园蛛TuSp1蛋白的研究很少,仅有一条基因序列的报道。本课题首次构建含大腹园蛛N端非重复结构域、重复单元以及C端非重复结构域的重组管状腺丝蛋白TuSp1 NT-Rp-CT,并经湿法纺丝获得重组蛋白丝纤维。重组蛋白液圆二色谱分析结果显示,pH由7.0降低到5.5的过程中,始终保持稳定的α-螺旋构象;重组蛋白丝纤维的傅里叶变换红外光谱结果显示,丝纤维中主要二级结构为β-折叠及β-转角;经扫描电镜观察发现,冻干的絮状重组蛋白能自组装成丝纤维,且表面光滑纤细;湿纺后的重组蛋白丝纤维直径较粗,但表面较平整均匀,具有类似天然管状腺丝的形态特征,这些为TuSp1蛋白的成丝机理及仿生纺丝研究提供了理论依据。     

土著入侵种黄帚橐吾的替代防控展望

黄帚橐吾是青藏高原高寒草场中分布最广、危害极大的优势毒草,严重影响了该地区群落结构和草地畜牧业的发展。在介绍土著入侵种和替代防控概念及相关研究进展的基础上,针对黄帚橐吾目前缺乏高效经济生态防控措施的现状,结合国内外对入侵植物进行替代防控的经验与原则,提出了对黄帚橐吾进行替代防控的生态防控设想和黄帚橐吾替代植物选用的基本原则,初步划定了防控黄帚橐吾的替代植物范围。通过引种或者驯化乡土草种,在青藏高原培育禾本科、豆科植物或者建植禾豆混播人工草地,使其具备替代防控黄帚橐吾的潜力。     

吉林珲春地区利用花绒寄甲防治光肩星天牛的可行性研究

【目的】探究光肩星天牛Anoplophora glabripennis(ALB)在吉林珲春的耐寒性,为实现在当地释放花绒寄甲Dastarcus helophoroides防治ALB提供理论基础。【方法】于吉林珲春采集被ALB危害的杨树木段,室内解剖木段后收集各虫态/龄期ALB,并测量这些天牛的过冷却点。通过设置同一时间(0.5 h)下0、4和8℃不同驯化温度和最适驯化温度下0.5、1和4 h不同驯化时间,以明确花绒寄甲成虫的过冷却能力受驯化温度和驯化时间的影响。将上述两组数据进行综合,分析ALB大幼虫与不同冷驯化条件下花绒寄甲成虫过冷却点的相关性。【结果】ALB卵(分布在树皮表层)的过冷却点最低,随着其不断发育并向树内蛀食,其过冷却点逐渐升高,即不同虫态/龄期的过冷却点大小顺序为卵?小幼虫(100mg以下)?大幼虫(500 mg以上)。花绒寄甲成虫的过冷却能力受低温驯化影响明显,4℃条件下冷驯化0.5 h时最易提高其耐寒性。ALB大幼虫的过冷却点显著高于0(0.5 h)、4(0.5 h)、8(0.5 h)和4℃(1 h)冷驯化条件下处理的花绒寄甲成虫。【结论】ALB能以高于当地最低温的过冷却点越冬,除受自身耐寒能力影响外,还与所处微生境有关。而花绒寄甲成虫在经历一定时间的快速冷驯化处理后,过冷却点显著降低,耐寒性得到明显提高。表明吉林珲春等高纬度地区利用花绒寄甲防治ALB存在较大的可行性。