蛙类声音通讯研究进展

声音通讯包含鸣声的产生、传播及对鸣声的感知与行为响应。对大多数无尾两栖类而言,雄性个体间的竞争(即雄雄竞争)、雌性配偶识别与选择几乎完全依赖声音通讯,因此准确及时的声音信息传递与接收对蛙类的生存和繁殖起着决定性作用。本文总结了蛙类鸣叫特征及其产生机制,归纳了声音通讯在蛙类性选择中的功能及协同进化,探讨了鸣声感知的神经机制及声音通讯的内分泌机制。最后对蛙类声音通讯研究方向进行了展望,并提出了可能的解决方案。     

棉花粉蚧雄成虫对雌虫的性选择及日交配节律

研究棉花粉蚧雄成虫对不同虫态、不同日龄雌虫的性选择以及雌雄成虫日交配节律,为该虫性信息素的研究提供科学依据。采用四臂嗅觉仪测定了雄虫对不同虫态以及不同日龄雌虫(3龄若虫、1日龄至8日龄处女雌成虫、已交配雌成虫)的选择性,观察了雄虫与雌成虫日交配节律。结果表明,雄成虫对4日龄处女雌成虫的选择率显著高于其他虫态和日龄,一天内扶桑绵粉蚧交配高峰期出现在7∶00-9∶00。因此,推测4日龄处女雌成虫和上午7∶00-9∶00可能是释放性外激素的旺盛虫期和时间。     

DNA双链断裂修复过程中的重要蛋白53BP

DNA双链断裂(double-strand breaks,DSBs)修复对于保证基因组完整性以及维持细胞的平衡稳定性起着关键作用。p53结合蛋白1(p53-binding protein 1,53BP1)是针对产生的双链断裂损伤做出反应的重要调控因子。目前,研究人员对于53BP1被招募到受损的染色质上的过程,以及53BP1在DSBs修复过程中阻止同源重组(homologous recombination,HR)的同时推动非同源末端连接(non-homologous end-joining,NHEJ)的过程,已经有了新的认识。并且,近期的研究结果启发科学家们提出了一种新的模型,即53BP1的招募需要直接识别DSBs特异性的组蛋白密码,而53BP1发挥作用时的通路选择则与BRCA1蛋白的拮抗作用有关。结合近年来有关53BP1的研究进展,主要综述了53BP1的结构与功能特点,其作为调控因子在DSBs修复过程中发挥的作用,以及53BP1达到有效聚集的方式。     

完达山东部林区生境特征对东北林蛙产卵的影响

在研究人员逐渐将研究的焦点集中在栖息生境破碎化和生境丧失对在池塘繁育的两栖动物的影响方面。至今,许多研究已经评估了在多个空间尺度下生境因子对两栖类动物繁育池选择的影响。由于在1个繁育池内1只林蛙只产1团卵,因此利用繁育池内蛙卵团数与生境因子之间存在的内在联系建立生境选择函数模型,探究林蛙繁育期不同生境因子对东北林蛙种群大小的影响。从2012年到2014年5月初至7月末的东北林蛙繁育期,在完达山东部五泡林场,共调查了105个水池,93.33%的池塘中发现了林蛙卵团。在繁育池微生境尺度水平,广义可加模型分析表明,繁育池面积对东北林蛙卵团数产生积极影响,对林蛙卵团数的贡献为0.17;但林木郁闭度和繁育池水表面杂物盖度对林蛙卵团数产生负面影响,对林蛙卵团数贡献分别为-0.30和-0.43。在繁育池周围5km景观尺度水平,森林面积对蛙卵数产生积极影响,对GAM预测模型的贡献为17.99;公路干扰对蛙卵团数产生负面影响,随着距公路距离增加,林蛙卵团数增加,对GAM预测模型的贡献为1.40。研究结果表明,虽然在繁育池微生境尺度水平预测模型包含的变量较景观尺度水平预测模型包含的变量多,但两个模型对于预测林蛙个体产卵团数均有效。因此,可以认为,保护林蛙种群生存和繁育,需要优先保护面积为4—150 m~2,池内水表面有一定杂物覆盖(0—14%),林木郁闭度较小(约10%),森林覆盖率高,距公路较远的区域。     

燕麦分子育种研究进展

燕麦是一种主要生长在温带冷凉地区的粮饲兼用作物,近年来燕麦的营养价值和降低胆固醇特性的发现使人们认识到燕麦及其制品是一种健康食品,促进了燕麦产业发展,对燕麦品种培育提出了更高要求。在此背景下,现代生物技术与常规育种技术结合是满足这一需求的重要途经。本文综述了国内外燕麦分子育种方面的研究进展:(1)我国燕麦种质资源的收集与遗传多样性研究。我国的燕麦种质资源收集工作起始于20世纪50年代,迄今收集并保存了5282份燕麦种质资源。对这些资源的遗传多样性分析研究表明,国内的燕麦种质资源中内蒙古和山西的资源多样性最高;(2)利用各种分子标记构建燕麦遗传连锁图谱研究;(3)一些重要农艺性状的QTL定位研究以及全基因组关联分析研究。包括产量、含油量、β-葡聚糖含量、蛋白质含量、抽穗期、抗病基因、抗冻性等重要农艺性状;(4)标记辅助基因组选择技术在燕麦中的应用;(5)燕麦遗传工程育种研究进展。同时,本文将国内的主要研究进展与国外相关的最新研究成果进行了比较,并对当前分子育种中存在的问题及今后的研究方向进行了探讨,希望能为今后通过生物技术手段培育燕麦新品种提供一定的参考。     

脊椎动物FoxO基因亚族的进化

本研究以脊椎动物FoxO作为研究对象,选取NCBI上公布的多个FoxO基因编码蛋白的核苷酸序列,重点分析Fox O蛋白质结构和功能的相似性与差异性,重建FoxO基因的系统发育树并进行选择压力分析,对FoxO基因亚族的起源和进化进行研究分析。结果显示:脊椎动物FoxO蛋白间Forhead结构域十分保守但核定位信号区结构差异较明显,尤其是FoxO6蛋白,并且多个磷酸化位点在哺乳动物FoxO6中缺失,削弱核输出信号,但在斑马鱼和原鸡的FoxO6中未缺失这些位点,推测其胞质定位调控作用仍十分重要。FoxO3中多个磷酸化位点可能与寿命延长作用相关。系统发育树表明FoxO1是FoxO基因的祖先基因,不同FoxO基因进化速率不同。选择压力分析结果显示FoxO基因过程每个位点经历不同的选择压,并且获得25个正选择位点,这些正选择位点可能对FoxO不同基因的形成和新功能的产生中具有十分重要的作用。     

荒漠绿洲农田垦殖过程中耕层土壤碳储量演变特征

以河西走廊中段临泽荒漠绿洲区为研究对象,通过实地调查结合遥感影像辨析确定农田的开垦年限,对比不同开垦背景的农田耕层(0～20 cm)土壤有机碳储量(SOCD)的变化特征,研究荒漠绿洲农田垦殖过程中SOCD的演变趋势.结果表明: 研究区农田耕层SOCD在2.41～32.97 t·hm^-2范围变动,平均值为17.22 t·hm^-2;盐碱地、戈壁和沙地背景农田SOCD平均值分别为19.36、16.10、15.93 t·hm^-2.随着开垦年限的增加,农田耕层SOCD呈增加趋势,但沙地和戈壁背景农田开垦20年后增加趋势放缓,盐碱地背景的农田在25年后才表现出放缓趋势;沙地、戈壁和盐碱地背景农田土壤有机碳(SOC)的固存速率分别为0.424、0.485、0.811 t·hm^-2·a^-1.SOCD与全氮、全磷、碱解氮、速效磷含量呈显著正相关,而与速效钾、pH相关性不显著.综上所述,荒漠绿洲盐碱地背景农田SOC的固存速率显著高于戈壁、沙地背景农田,但开垦30年后不同背景农田SOCD仍处于较低水平,需要针对不同开垦背景对绿洲农田进行管理以提高荒漠绿洲土地利用效率和生产力.     

2型糖尿病小鼠模型构建的研究进展

2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus, T2DM)的病因主要在于细胞控制动态平衡能力的缺失,以及这些细胞所构成的组织或器官功能的失调。为了更好地研究和治疗2型糖尿病,人们借助不同动物模型去了解不同细胞、组织和器官的功能。在动物模型的选择上,小鼠因为其基因和表型能很好地模拟2型糖尿病而被广泛使用。2型糖尿病小鼠模型种类繁多,包括:自发突变性模型、热量过量性模型、外科和化学诱导性模型、常用转基因小鼠模型、专门用于研究环境对基因影响性的模型、CRISPR-Cas9构建模型以及特定的糖尿病肾病模型。本文就2型糖尿病现有的小鼠动物模型及其构建的方式给予简要综述,以期帮助广大科研工作者了解并更好地选择2型糖尿病小鼠实验模型。     

Evolutionary history and climate conditions constrain the flower colours of woody plants in China

进化历史和气候条件共同影响中国木本植物花色的分布 本研究以中国木本植物为研究对象,主要探讨两个问题：(1)不同生活型物种花色组成的差异;(2)生物地理区、进化年龄和气候条件对不同花色地理分布格局的影响。研究使用7673种木本植物的物种分布数据和花色信息(分为白色、红色、黄色、黄绿色、绿色和蓝紫色),并结合属级系统进化树来比较不同生活型(包括灌木、乔木和藤本)物种花色组成的差异,分析不同生物地理区、进化年龄和现代气候对花色地理格局的影响。研究结果表明,与乔木和藤本植物相比,灌木具有更高比例 的由花青素着色的红色花和蓝紫色花物种。中国木本植物的花色地理格局受到区域效应和现代气候(尤其是降水和UVB辐射)的共同影响。倾向于蜂媒传粉的黄色花和蓝紫色花物种和由花青素着色、耐环境胁迫的红色花和蓝紫色花物种比例在中国西北部地区更高。绿色花物种的进化起源更早,但进化时间对花色地理格局的解释力很弱。这些结果说明中国木本植物花色的地理格局受到进化历史和现代环境的共同影响。     

Molecular Population Genetics of Rice Domestication

Domestication is a selection process that genetically modifies species to meet human needs. A most intriguing feature of domestication is the extreme phenotypic diversification among breeds. What could be the ultimate source of such genetic variations? Another notable outcome of artificial selection is the reduction in the fitness of domesticated species when they live in the wild without human assistance. The complete sequences of the two subspecies of rice cultivars provide an opportunity to address these questions. Between the two subspecies, we found much higher rates of non‐synonymous (N) than synonymous (S) substitutions and the N/S ratios are higher between cultivars than between wild species. Most interestingly, substitutions of highly dissimilar amino acids that are deleterious and uncommon between natural species are disproportionately common between the two subspecies of rice. We suggest strong selection in the absence of effective recombination may be the driving force, which we called the domestication‐associated Hill‐Robertson effect. These hitchhiking mutations may contribute to some fitness reduction in cultivars. Comparisons of the two genomes also reveal the existence of highly divergent regions in the genomes. Haplotypes in these regions often form highly polymorphic linkage blocks that are much older than speciation between wild species. Genes from such regions could contribute to the differences between indica and japonica and are likely to be involved in the diversifying selection under domestication. Their existence suggests that the amount of genetic variation within the single progenitor species Oryza rufipogon may be insufficient to account for the variation among rice cultivars, which may come from a more inclusive gene pool comprising most of the A‐genome wild species. Genes from the highly polymorphic regions also provide strong support for the independent domestication of the two subspecies. The genomic variation in rice has revealing implications for studying the genetic basis of indica‐japonica differentiation under rice domestication and subsequent improvement.