海洋生物礁类型、生态功能及其生态修复

海洋生物礁是由具有造礁能力的海洋生物聚集而成的一种三维礁体结构,其形成改变了海底地貌、增加了不同尺度上的地形复杂性,为其他海洋生物提供了栖息地并维持了生物多样性。近年来,由于自然因素和人为因素影响,海洋生物礁受到了严重威胁,已成为海洋生态保护和修复领域的重要研究对象。综述了海洋生物礁的类型、生态功能及其生态修复的研究进展。根据形成海洋生物礁的优势造礁生物种类,将海洋生物礁分为海藻礁、海绵礁、刺胞动物礁、贝类礁和多毛类礁,其优势造礁生物分别是珊瑚藻和仙掌藻、钙质海绵和硅质海绵、造礁珊瑚、牡蛎、龙介虫。目前国内对海洋生物礁的全面了解相对较少,主要集中在珊瑚礁和牡蛎礁。海洋生物礁的生态功能主要有海岸防护、提供栖息地、净化水体、固碳作用和能量耦合等。全球变暖和海洋酸化等全球气候变化以及海洋污染、破坏性渔业捕捞、海岸工程、水产养殖和敌害生物等自然和人为因素对海洋生物礁构成了严重威胁。海洋生物礁的生态修复方法分为两类：在退化生物礁区投放造礁生物逐渐成礁,投放人工礁体补充造礁生物逐渐成礁。针对海洋生物礁保护和修复的需要,提出下一步应加强海洋造礁生物生态特征、海洋造礁生物种群丧失因素和海洋生物礁保护与...     

林隙对香樟和枫香幼苗早期生长阶段功能性状的影响

探究林隙对不同需光性树种早期生长特征和功能性状的影响,对揭示林隙微生境影响次生林内幼苗更新机制具有重要意义。以亚热带次生林中耐荫常绿树种香樟和阳性落叶树种枫香幼苗为试验对象,研究大林隙(D/H介于1.5—2.0)、中林隙(D/H介于1.0—1.5)和小林隙(D/H介于0.5—1.0)对不同需光树种幼苗早期(1—3年生)生长特征和功能性状的影响。结果表明：(1)林隙大小对两种幼苗的生长均有显著影响。其中,中林隙可显著促进香樟2—3年生幼苗的生长,大林隙对枫香1—3年生幼苗的生长均具有显著促进作用。(2)对林隙环境因子与幼苗功能性状的关系进行冗余分析表明,香樟幼苗功能性状的变化与林隙土壤有机质含量、水解性氮含量、酸碱度和有效磷含量密切相关,而枫香幼苗功能性状则主要受林隙土壤酸碱度、有机质含量、水解性氮含量、土壤含水率、冠层透光率和土壤有效磷含量的影响。(3)维持较高的根重比、细根比根长、叶碳氮比和叶碳磷比是幼苗应对林隙环境影响的重要生理生态调节机制。     

荒漠植物不同功能群性状特征及其与土壤环境的关系

研究不同功能群植物性状差异及其与土壤环境关系对于充分掌握植物的环境适应策略至关重要。以艾比湖流域为研究区,利用荒漠植物的植物高度、叶片碳、氮、磷、硫、钾、钙、钠、镁含量等9个性状,将高、低土壤水盐环境下的植物划分为5个功能群,分析不同功能群的植物组成、性状差异及其与土壤环境的关系。结果表明：(1)不同土壤水盐环境下,其植物功能群组成不同;其中白刺、胡杨和罗布麻在两个土壤水盐环境下的功能群中均存在。(2)植物的功能性状在不同土壤水盐环境下也发生了适应性的变化。高土壤水盐环境下3个功能群的植物高度、叶片碳、氮、磷和钙含量显著高于低土壤水盐环境功能群(P<0.05);低土壤水盐环境下2个功能群的植物叶片硫、钠和镁含量高于高土壤水盐环境功能群。(3)土壤含水量(SVWC)、电导率(EC)、pH以及土壤磷含量对荒漠植物功能性状影响较大。在高土壤水盐环境下,EC、pH与植物高度,叶片钾、钙含量正相关,与叶片硫含量负相关;在低土壤水盐环境下,SVWC、EC与植物高度呈显著正相关(P<0.05)。研究有助于理解荒漠植物对极端环境的适应对策,为保护荒漠地区生物多样性提供理论依据。     

RagA和Nprl2在果蝇肠道发育中的调节作用关系

动物胃肠道是食物消化和营养吸收器官,对机体健康至关重要。果蝇与哺乳动物的肠道在细胞组成、遗传调控等方面高度相似,是研究肠道发育的良好模型。体外培养细胞中的研究发现,Nprl2通过作用于Rag GTPase,抑制雷帕霉素靶点复合物1(target of rapamycin complex 1,TORC1)的活性,参与细胞代谢的调节。前期报道nprl2突变果蝇具有前胃增大、消化能力降低等肠道衰老相关表型。但对于Nprl2是否通过Rag GTPase调控肠道发育等方面尚不清楚。为了探究Rag GTPase在Nprl2调控果蝇肠道发育中的作用,本研究利用遗传杂交结合免疫荧光等方法对RagA敲减和nprl2突变果蝇的肠道形态、肠道细胞组成等方面进行研究。发现单独敲减RagA可以引起肠变粗、前胃增大等表型,敲减RagA能挽救nprl2突变体中肠道变细、分泌型细胞减少的表型,但并不能挽救nprl2突变体中前胃增大的表型。以上结果表明,RagA在肠道发育中发挥重要作用,Nprl2通过作用于Rag GTPase调节肠道细胞分化和肠道形态,但Nprl2对前胃发育和肠道的消化功能的调节可能通过不依赖于Rag GTPase的机制实现。     

定点突变法对人白细胞介素～2C末端α螺旋的结构和功能研究

用寡核苷酸诱导的基因定位突变法,将人白细胞介素－2C末端两亲性α螺旋中125位和127位残基分别或同时突变为Pro,并测定其生物活性和空间结构。结果发现所得突变体的生物学活性均急剧下降,同时α螺旋含量以及C端螺旋中残基的空间位置也发生了不同程度的变化。结果提示,C端α螺旋尤其是其疏水面的完整性对维持白介素－2的生物活性有重要作用。     

蛋白质结构和功能关系的教学实例——绿色荧光蛋白的发现和发展

蛋白质是生命的物质基础,几乎参与生命活动的每一个过程。蛋白质功能也存在多样性,如生物催化、代谢调节、免疫保护、转运储存等作用,这些功能的发挥都与蛋白的结构密切相关。因此,“蛋白质的结构与功能”是生物化学课程中的重要章节,涉及到生物学、化学、分子生物学等多学科的交叉,具有理论抽象和知识点繁杂等特点。本文以“绿色荧光蛋白的发现和发展”为例,探讨了蛋白质结构和功能关系教学的具体设计和实践,希望使“蛋白质的结构与功能”的课程教育更加简明易懂,并提高学生对课堂内容的重视度,旨在为生物化学教学改革提供参考。     

盐胁迫下欧李叶片叶绿体结构及功能与超微弱发光激发的关系

为初步探索叶绿体及其功能与超微弱发光（Ultraweak luminescence,UWL）激发的关系,揭示UWL与植物生长生理的关系及植物中UWL产生的来源,本试验以欧李（Cerasus humilis）为材料,采用室内盆栽试验,设置不同浓度盐胁迫处理,研究盐胁迫下欧李叶片的叶绿体结构和功能（叶绿素代谢、光系统Ⅱ活性、光合性能和能量水平）及UWL的变化规律和相关性。结果表明：（1）盐胁迫降低了欧李叶片的UWL强度,且盐浓度越高,UWL强度下降程度越大;（2）盐胁迫破坏了欧李叶片叶绿体结构,并降低了其功能,具体表现为叶绿素合成主要前体物质（ALA、Mg-ProtoⅨ）含量显著降低,叶绿素降解酶叶绿素酶（Chlase）活性显著升高,导致叶绿素（Chla、Chlb、Car和Chla+b）含量显著降低;同时欧李叶片FV/Fm、FV/FO、PIABS、RC/CSm、φE0和ΨE0快速下降,光系统Ⅱ活性受到严重抑制;进一步Pn、Tr、Gs下降,Ci同时升高,光合性能显著减弱;ATP含量和EC的显著降低,导致能量水平整体下降;（3）欧李叶片UWL强度与其叶绿素代谢物质及叶绿素含量（ALA、Mg-ProtoⅨ、Chla、Chlb、Car和Chla+b）、光系统Ⅱ活性（FV/Fm、FV/FO、PIABS、RC/CSm、φE0、ΨE0）、光合性能（Pn、Tr、Gs）及能量水平（ATP、EC）等参数均呈显著或极显著性正相关关系。（4）盐浓度越高,胁迫时间越长,欧李叶片UWL强度与叶绿体功能各指标变化程度越大,且高浓度处理下的相关性整体高于低浓度处理。可见,在盐胁迫条件下,欧李叶片叶绿体结构被破坏,同时其功能受到损伤活力下降,从而导致UWL强度降低;UWL强度与叶绿体及其功能关系密切,叶绿体可能是UWL的细胞器之一;UWL强度可以用来反映欧李叶片受盐胁迫伤害的程度。     

人工辅助投食对滇金丝猴肠道微生物群落的影响

【背景】肠道菌群与宿主的消化吸收、免疫抵抗和行为等息息相关,并受宿主的饮食、生活环境等因素影响。【目的】人工辅助投食能增加野生动物的营养摄入,但对其肠道菌群影响的研究较少。【方法】以云南白马雪山国家级自然保护区内的野生和人工辅助投食滇金丝猴群的新鲜粪便为材料,通过高通量测序探究人工辅助投食对猴群肠道菌群的影响。【结果】人工辅助投食的猴群肠道菌群丰富度、均匀度及谱系多样性更高,并且个体间群落组成差异更小。通过多级物种差异判别分析(linear discriminant analysis effect size, LEfSe)分析发现,人工辅助投食对20种不同分类水平的细菌相对丰度有影响,包括提升了厚壁菌门(Firmicutes)等8种类群的相对丰度,降低了变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)等12种类群的相对丰度。通过构建微生物相关网络发现,野生猴群肠道菌群网络结构更加复杂,鲁棒性更高。京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)功能预测结果表明,人工辅助投食降低了猴群肠...     

开垦对阿拉善荒漠啮齿动物群落功能多样性的影响

开垦会导致荒漠化的加剧,并对动物群落产生严重的影响。而功能多样性恰恰能体现环境或干扰胁迫导致的群落结构差异。但有关啮齿动物群落功能多样性的研究并不多见,为此,我们在2018至2020年的4月、7月和10月利用铗日法对开垦区和未开垦区的啮齿动物群落进行调查,选择并量化了与其营养、生活史、生理、形态及活动节律等相关的5个功能性状,以探讨开垦对啮齿动物群落组成的影响,以及性状组成和功能多样性变化。研究结果表明：(1)开垦区群落的丰富度指数、多样性指数和均匀度指数均低于未开垦区,开垦改变了啮齿动物群落性状组成;(2)阿拉善荒漠啮齿动物群落组成与蛰眠、繁殖周期和食性等功能性状显著相关;(3)开垦区春、秋季群落功能丰富度和功能均匀度高于未开垦区,各季节群落功能离散度显著高于未开垦区;而未开垦区夏季群落功能丰富度高于开垦区,秋季群落功能均匀度高于开垦区;(4)开垦区和未开垦区群落功能丰富度最高值均出现在夏季,二者在不同季节间差异较大;开垦区群落功能均匀度最高值出现在春季、功能离散度最高值出现在秋季,二者在季节间差异均较小;未开垦群落功能均匀度最高值出现在秋季、功能离散度最高值出现在夏季,二者在季节间差异均较大。上述结果说明,阿拉善荒漠区啮齿动物群落功能多样性变化与土地开垦和季节相关联,开垦会从啮齿动物群落的生态空间利用程度、资源利用、种间竞争及生态位等方面影响群落功能多样性。     

大麦虫及其肠道微生物对聚乙烯的生物降解

【背景】废旧塑料聚乙烯因具有较高的化学惰性,不易被自然降解而形成长期污染。【目的】探究聚乙烯泡沫塑料对大麦虫生长发育的影响,为大麦虫作为降解聚乙烯泡沫塑料的昆虫推广提供理论依据。【方法】以大麦虫幼虫为研究对象,选用常见的泡沫塑料(聚乙烯),采用4种不同的饲喂方式T1 (麦麸)、T2 (泡沫塑料)、T3 (泡沫塑料+麦麸)、T4 (不饲喂)进行驯化,处理30 d后对大麦虫进行解剖,取肠道内容物于LB培养基中进行富集培养,将富集培养后的菌液加入以聚乙烯(polyethylene,PE)为唯一碳源的LCFBM培养基进行选择性培养,从中筛选分离得到对PE塑料有降解能力的菌株。【结果】取食泡沫塑料30d后,与单一饲喂PE相比,麦麸和PE混合饲喂后大麦虫幼虫的存活率为76%。采用傅里叶变换红外光谱检测发现虫粪组分中主要官能团中峰值明显变化,表明PE长链有断裂现象,并从肠道中分离得到3株可以对PE薄膜边缘造成明显侵蚀的菌株。【结论】大麦虫可取食并消化PE塑料,其肠道内的微生物对PE塑料的降解起到关键作用,研究结果为塑料污染的生物降解提供了科学证据。