基于CRISPR/Cas系统的多重基因编辑与调控技术

规律成簇的间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats, CRISPR)及其相关Cas蛋白所构建的CRISPR/Cas系统是古细菌或细菌中特有的一种获得性免疫系统。研究人员将其开发成基因编辑工具之后,凭借其高效、精准和通用性强等优点迅速成为合成生物学领域的热门研究方向,在生命科学、生物工程技术、食品科学及农作物育种等多个领域引发了革命性的影响。目前基于CRISPR/Cas系统单基因编辑与调控技术日益完善,但在多重基因编辑和调控方面仍存在挑战。本文聚焦基于CRISPR/Cas系统的多重基因编辑与调控技术开发及应用,针对单个细胞内实现多位点基因编辑或调控和细胞群体内实现多位点基因编辑或调控技术,依据作用原理对其进行了系统总结和阐述,包括基于CRISPR/Cas系统的双链断裂、单链断裂以及多重基因调控技术等。这些工作丰富了多重基因编辑与调控的工具,为CRISPR/Cas系统在多领域的应用作出了贡献。     

气候变化导致青藏高原马鹿种群适应性分布退缩：以类乌齐马鹿国家级自然保护区为例

近50年青藏高原的气候变化速率是全球平均值的2倍,对高原有蹄类的种群分布和多样性维持带来严重影响。本研究以西藏类乌齐马鹿国家级自然保护区的马鹿种群为例,通过2013年和2021年对马鹿和牦牛种群数量、分布的调查,并整合了物种分布模型和种群动态模型,评估了当前和未来气候变化及人类活动(放牧、道路、居民点等)对马鹿种群适应性分布的影响。研究表明,马鹿种群在2013—2021年由890头增加到1 400头,根据种群增长模型预计在2050年马鹿种群数量将达到1 735头,但其适宜栖息地在2050年代下降43.4%,2070年代下降5.1%,表明马鹿种群增长与适宜栖息地缩小之间的冲突将不利于马鹿种群的可持续发展。同时,当前马鹿与牦牛栖息地重合率为19%,2050年代为60%,2070年代为37%,且牦牛与马鹿存在食物竞争,这在一定程度上减少了马鹿原有的适宜栖息地。为保护马鹿,建议减少牦牛的饲养量1 000～1 500头。本研究将种群增长模型、种间竞争关系与物种分布模型整合,把气候变化对物种的影响延伸到种群层面,对其他物种的保护具有借鉴意义。     

外显子与内含子序列分维的双碱基研究

引入碱基间的关联,研究了外显子和内含子序列以双碱基为单位的分维,我们发现在这种情况下,外显子和内显子序列在短程和中程存在自相似性并分别定义了这两个区域的分维。结果表明,短程的分维值Ｄｇ一般比中程的Ｄｍ大,外显子的两个分维值比内含子大。我们改变双联体的位相而分维却不变,这反映出在双联体基础上,外显子的不规则性大于内含子,短程的不规则性大于中程,外显子和内含子序列对以２为周期的结构没有位相的特异性。     

中华鳖阴茎头的组织学观察

2021年8月,在安徽省合肥市庐江县牛王寨采集到东亚腹链蛇属(Hebius)蛇类标本1号。经形态比较发现,该蛇明显不同于大别山地区已有的东亚腹链蛇属物种——棕黑腹链蛇(H. sauteri)和绣链腹链蛇(H. craspedogaster)。分子系统学分析显示,该标本与东亚腹链蛇(H. vibakari)遗传关系最近,且形态上符合东亚腹链蛇特征,提示该标本应为东亚腹链蛇。东亚腹链蛇是安徽省和大别山地区爬行动物分布新记录种,这也是该物种在中国东北地区之外首次被报道。该分布新记录扩大了对东亚腹链蛇的分布范围的认知,对东亚腹链蛇的种群分化和生物地理学研究具有重要意义。     

牛蛙冬眠期及其前后的消化道嗜银细胞分布

为研究两栖类在冬眠期及其前后消化道嗜银细胞是否参与冬眠期的消化调节,本文以牛蛙(Rana catesbeiana)为实验对象,采用Grimelius银染法,对冬眠期前(n = 10)、冬眠期(n = 10)和冬眠期后(n = 10)牛蛙消化道嗜银细胞的形态及密度进行比较研究。结果表明,牛蛙消化道各部位均有嗜银细胞分布;牛蛙消化道嗜银细胞形态在冬眠期、冬眠期前及冬眠期后无差异,均为锥体型、梭型和椭圆型;牛蛙消化道各部位具有外分泌功能的锥体型和梭形嗜银细胞密度在3个时期均显著高于具有内分泌功能的椭圆型嗜银细胞密度(P < 0.01);3个时期牛蛙消化道嗜银细胞分布密度高峰均位于空肠处,但低谷有所不同,冬眠期前和冬眠期后牛蛙消化道嗜银细胞的分布密度低谷位于食管,而冬眠期其分布密度低谷位于贲门;3个时期相比,冬眠期前和冬眠期幽门处分布密度差异不显著(P > 0.05),其余部位均有差异,且食管、胃、十二指肠、空肠、回肠和直肠中嗜银细胞分布密度在冬眠期显著高于冬眠期前和冬眠期后(P < 0.05);冬眠期前和冬眠期后消化道嗜银细胞分布密度呈倒“U”型趋势,冬眠期分布密度呈现“~”型趋势。结合相关研究,推测牛蛙嗜银细胞分布密度的改变可能与机体适应不同生理状态及消化功能的调节有关。     

四川宜宾发现黔北角蟾

2021年7月在四川省宜宾市筠连县大雪山风景区乌岭沟东北（27°53′N,104°45′E,海拔1 380 m）采集到2号角蟾科（Megophryidae）布角蟾属（Boulenophrys）物种标本（标本号：WG202107005和WG202107006）。通过形态学比较并基于线粒体16S rRNA和细胞色素氧化酶亚基I(COI)基因序列构建的最大似然树显示,2号标本是黔北角蟾（B. qianbeiensis）。目前,已知黔北角蟾分布于贵州省桐梓县黄连自然保护区和贵州省宽阔水国家级自然保护区,此次在四川宜宾发现黔北角蟾确定为四川省两栖类分布新记录种。     

湖南郴州发现岭南两头蛇

2022年8月,于湖南省郴州市永兴县湘阴渡镇（113°01′18′′E,26°11′87′′N,海拔174 m）采集到两头蛇活体标本1号,通过形态测量比较,发现所采集标本与中国广东省分布的岭南两头蛇（Calamariaarcana）形态特征基本一致;后基于线粒体Cytb基因片段进行分子系统发育分析,结果显示该标本与岭南两头蛇形成高支持率单系群（后验概率PP为1.00,自举值BS为100）,所采集标本与岭南两头蛇的遗传距离为1%。综合形态学和分子生物学证据,最终确定该标本为两头蛇科（Calamariidae）两头蛇属的岭南两头蛇,系湖南省蛇类分布新记录种。     

内蒙古地区传统制作奶豆腐和乌日莫中乳酸菌多样性及分布特征

【背景】传统制作奶豆腐和酸性奶油(乌日莫)是内蒙古农牧地区最喜爱的食品,蕴含着十分丰富的乳酸菌资源,亟待开发利用。【目的】通过解析内蒙古农牧地区传统自制奶豆腐和乌日莫样品中乳酸菌多样性及分布特征,为优良菌株选育与利用提供资源和理论基础。【方法】采用稀释涂布法分离纯化乳酸菌,测定菌株16S rRNA基因序列鉴定种属关系,阐明乳酸菌系统发育、遗传分化及菌群结构。【结果】传统自制样品中共分离得到乳酸菌81株,主要归属于乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)、戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)、短乳杆菌(Lactobacillus brevis)、瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)、副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)、食二酸乳杆菌(Lactobacillus diolivorans)、奥塔基乳杆菌(Lactobacillus otakiensis)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、开菲尔乳杆菌(Lactobacillus kefir)、乳酸乳球菌(Lactoc...     

三峡水库消落带植被分布规律及对磷迁移和鱼产力的影响

为了探究三峡水库消落带植被的分布规律及其对库区生态环境和渔业的潜在贡献,对秭归、云阳和忠县库区共计30个典型消落带断面的植物群落结构特征、植物营养成分、断面坡度及土壤理化特性进行了调查分析。结果表明,(1)共发现54科、61属、209种植物,其中狗牙根(Cynodon dactylon)和苍耳(Xanthium sibiricum)为主要优势种,平均盖度分别为29.73%和26.87%;随着水位高程逐渐降低,狗牙根、喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)和茼麻(Abutilon theophrasti)的盖度逐渐增加,苍耳、草木犀(Melilotus officinalis)和狼粑草(Bidens tripartite)的盖度逐渐降低,而葎草(Humulus scandens)、狗尾草(Setaria viridis)和酸模叶蓼(Polygonum lapathifolium)的盖度先增加后降低;植被的分布还受到断面坡度的影响,狗牙根的盖度与坡度呈显著负相关(P<0.001),而苍耳的盖度则随着坡度呈现先增后降的显著单峰形态分布(P<0.001...