昆虫与寄主植物营养关系的DNA分子追踪

农田生态系统中昆虫与寄主植物的食物营养关系错综复杂,利用田间直接观察法、肠道内含物形态学分析、同位素标记等方法都难于全面解析,常造成营养关系的缺失。近年来,DNA分子追踪技术迅速发展,利用一段较短的DNA序列能有效鉴别植食性昆虫取食寄主植物的种类,为这一领域研究提供了新方法。本文全面介绍了3种DNA分子追踪技术——诊断PCR技术、克隆测序技术和下一代测序技术(next generation sequencing,NGS)。其中诊断PCR技术包括单一PCR技术和多重PCR技术,适用于目标昆虫与已知寄主植物之间的营养关系分析;克隆测序技术能够在寄主植物种类未知的前提下,解析目标昆虫完整的寄主植物种类信息;下一代测序技术实现了短时间内对混合样品的测序,加之昆虫与植物DNA条形码序列数据库大量扩增,有效地提高寄主植物的鉴别能力。诊断PCR技术和克隆测序技术已在追踪地下害虫的取食行为、植食性昆虫取食范围及其在寄主植物间的转移与选择习性等方面被广泛应用,且进展明显。综合考虑各种技术的优缺点,本文提出将DNA分子追踪技术与同位素标记等其他方法相结合的研究策略,以便系统解析农田生态系统中昆虫与寄主植物之间的营养关系。     

利用水生植物原位修复污染水体

在实验围隔系统中,夏季利用凤眼莲、冬季利用耐寒型沉水植物伊乐藻等恢复水生生态系统,研究水生植物对水体氮、磷营养盐、透明度等理化性质的影响.结果表明：水生植物处理围区营养盐水平均显著低于围区对照和大湖水体.最初15 d,凤眼莲生长速度快,覆盖面积从100 m²增加到470 m²;44 d后,覆盖面积达到65％,处理围区的水质最佳,总氮(TN)、铵态氮(NH₄⁺ -N)、亚硝态氮(NO₂^- -N)、高锰酸钾盐指数(COD_Mn)和叶绿素a浓度最低,透明度达到1.7～1.8 m(水底).10月份后,处理围区水体总磷(TP)维持在0.1 mg·L^-1左右.处理围区透明度提高后,伊乐藻逐渐成为优势种(覆盖面积达到总水域的1/3),在净化水质、维持水质理化性质稳定和提高透明度方面作用显著.表明水生植被恢复可以有效降低水体营养盐,控制浮游植物增长,是改善富营养湖泊水质的重要措施.     

落葵新病害——匍柄霉叶斑病病原菌的生物学特性

为进一步了解落葵上一种新病害的发病规律,文中对其病原菌落葵匍柄霉(Stemphylium basellae)进行了生物学特性研究。结果表明:病原菌菌丝生长的最适培养基为PDA,最适的碳、氮源分别为葡萄糖和硝酸钾,菌丝在15~35℃范围内适宜生长,最适温度25℃,最适p H 5.0,黑暗条件更利于病原菌菌丝生长;病原菌在落葵煎汁培养基上产孢最多,产孢最适碳氮源、最适温度、最适p H和光照条件与菌丝相同。病原菌菌丝和分生孢子的致死条件分别为45℃处理15 min和43℃处理15 min。     

地上部植食者褐飞虱对不同水稻品种土壤线虫群落的影响

地上和地下部生物群落的交互作用对于调控陆地生态过程具有重要作用。在盆栽条件下利用2×2析因设计研究了褐飞虱(Nilaparvata lugens)取食不同水稻品种后对土壤线虫群落的影响。结果表明, 褐飞虱侵害水稻9 d后, 感虫品种(广四和汕优63)的土壤线虫总数、属数及自生线虫(食细菌线虫、食真菌线虫和捕食性线虫)数量增加, 并且一般达到显著水平(P<0.05); 而上述指标在抗虫品种(汕优559和IR36)土壤中则呈现相反的趋势。植食性线虫数量在强感虫品种广四上显著增加(P<0.05), 而在强抗虫品种IR36上显著减少(P<0.05)。褐飞虱和水稻品种对土壤线虫的生态指数(线虫通道指数、Shannon-Wiener指数、成熟度指数、富集指数和结构指数)没有明显影响, 可能与供试土壤线虫群落组成单一及褐飞虱作用时间较短有关。总之, 褐飞虱强烈影响土壤线虫数量、群落组成和营养结构, 并且作用的方向(促进或抑制)和程度依赖于水稻的品种特性, 揭示出地上部植食者的短期侵害将对稻田土壤生态系统的结构和功能产生深远影响。     

洞察景观环境影响蜜蜂之新视角: 肠道微生物

作为生态服务提供者的传粉蜜蜂与景观生态息息相关, 而以农田为主的景观组成显著降低了传粉蜜蜂的多样性。目前调查研究显示, 农田的扩张与蜜蜂多样性下降相关, 且农药残留对蜜蜂损害严重。景观中的开花植物决定了蜜蜂的食物(营养)组成, 其中花粉蛋白含量与蜜蜂的生长发育紧密相关。尽管研究已证实景观环境会显著影响蜜蜂蜂群的发展和个体的生长繁殖能力, 但未来还需要加强景观组成变化直接作用于蜜蜂的机制研究。另一方面, 大量研究表明蜜蜂肠道共生菌是影响宿主健康的重要因素: 可促进宿主吸收营养和抵抗病原菌。作为传粉者, 蜜蜂接触到的主要外部环境——花粉和花蜜都含有特殊的微生物, 很多研究暗示花源微生物是蜜蜂肠道菌来源之一。研究表明景观环境相关的食物(营养)、农药残留以及环境微生物都会显著影响肠道微生物。现有少量的研究证明不同景观的蜜蜂肠道微生物有差异, 景观环境可能通过作用于蜜蜂肠道微生物进而影响蜜蜂健康。然而不同景观环境中的微生物, 尤其是花源微生物和蜜蜂肠道菌之间的关联有待证明。景观对蜜蜂肠道微生物的影响值得研究, 希望可以从肠道菌的视角鉴别对蜜蜂友好的景观环境, 进而指导土地合理利用和蜜蜂保护。     

泡状饶氏藻营养细胞的超微结构研究

本文报道我国特有的一种绿藻门植物－泡状饶氏藻营养细胞的超微结构特征,植物体由3层细胞组成,外层细胞最小,细胞质比较丰富,含有较多的各种细胞器,液泡体积较小,中层细胞具有很大的中央液泡,细胞质成为贴壁的薄层,各种细胞器结构仍清晰可见,内层细胞极度液泡化,细胞质呈现退化状态,周生的片状叶绿体上有许多大小不等的穿孔,使叶绿体呈网孔状外貌,叶绿体主要由许多成对的类囊体组成,叶绿体上往往有几个蛋白核,蛋白核经常被1或2条类囊体穿过,呈现分隔状,本文也报道了泡状饶氏藻的线粒体,质体,内质网,高尔基体和核内微管的结构特征,根据泡状饶氏藻的类囊体形态与Ulva mutabilis非常相似以及蛋白核的超微结构特征,它与石莼科植物可能有较密切的亲缘关系,属于绿藻门中进化的类群。     

革兰氏阴性菌锌摄取机制及抵抗宿主营养免疫的策略

锌是一种重要的金属元素,不仅充当许多蛋白质和酶的辅因子,还广泛参与糖类、脂质等的代谢过程。锌通常以二价离子的形式存在,在自然界主要分布在植物、土壤和水中,而在生物体内则是分散于肌肉和骨等组织中。对于大多数革兰氏阴性菌而言,锌离子也是其生长过程中必不可少的营养物质。正常情况下,细菌通过ZnuABC和ZIP锌转运系统从宿主体内夺取锌离子,用于体内蛋白质和酶的合成。当过多的锌离子被摄入时,细菌为了避免锌毒性则会启动特定的锌转录调节蛋白,以维持体内外的锌平衡。另一方面,当宿主察觉体内的锌离子被夺取,便会迅速采取锌限制性营养免疫等措施来制止锌离子的进一步流失。为了抵抗宿主的营养免疫,细菌进化出了相应的抵抗策略。较为典型的例子有鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baumannii）的锌金属伴侣ZigA,其可在低锌环境中帮助细菌转运锌离子。本文将介绍革兰氏阴性菌锌摄取机制和抵抗宿主营养免疫的典型策略,为控制细菌感染途径和开发相关免疫疫苗等方面提供理论依据。     

尖孢镰孢一新硝酸盐营养突变类型与营养体亲和性

从７３个尖孢镰孢不同专化型菌株上获得６８４个硝酸盐营养突变株。作相关氮源利用试验及亚硝酸反应后,鉴定出一新硝酸盐营养突变类型,亚硝酸盐还原酶结构基因类型,命名为ｎｉｔ８,占总突变株的６．７％,同时被鉴别的还有ｎｉｔ１,ｎｉｔ３和Ｎｉｔ Ｍ三种突变类型,它们分别占突变株总数的８１．０％,３．８％和８．５％。此外,首次引入一种亚硝酸反应在这类研究中的应用,还提出了互补指数概念与公式来表示ｎｉｔ突变株营     

多变鱼腥藻可逆氢酶的诱导及其特性

在NH4^ 或在无氮培养条件下,对多变鱼腥藻的营养细胞照光并通过N3气24小时,均可诱导出可逆氢酶,照光和厌氧是在多变鱼腥藻营养胞中诱导出可逆氢酶的必要条件。－－在NH4^ 或无氮两种培养条件下所诱导出的可逆氢酶的性质基本相同。（1）当提供还原甲基紫精做它的电子供体时,它们能够放氢;当提供苄基紫精做它的电子受体时,它们都可以吸氢。（2）它们都是热稳定的,并对O2都是不敏感的。（3）它们的放氢活性的最适pH相同,为pH7－7．5。（4）在NH4^ 和无氮培养条件下,所诱导的可逆氢酶的Km值（对于放氢）分别为300umol/l和295umol/l,大致相同,如此高的Km值表示它们在细胞中的代谢功能可能是放氢。（5）CO抑制它们的放氢活性,而C2H2对它们的放氢活性没有影响,在NH4^ 培养条件下,从从变鱼腥藻营养细胞所诱导出的可逆氢酶的放氢活性可达1530nmol H2/mg. 干重．小时。它比在无氮培养条件下所诱导的可逆氢酶的放氢活性高3－5倍,以上实验结果表明,多变鱼腥藻在无氮培养条件下,异形胞的出现影响营养细胞中可逆氢酶的合成和活性的调节。     

利用制霉菌素溶缩处理高频率地检出黑曲霉营养缺陷型突变株

以亚硝酸诱变处理黑曲霉Ｎ３４３和黑英霉ＵＶ－１１的分子孢子,然后将它们培养在它们培养基平板上至第二代分生孢子生长,收集这些孢子以制霉菌素浓缩处理,结果以３．８－０．３％的高频率和到１９株稳定的营养缺陷型突变株：从黑曲霉Ｎ３４３获得３株维生素类的缺陷型,它们分别为双缺或参缺;从黑曲霉ＵＶ－１１获得１６株特殊遥脯氨酸营养缺陷型,进一步分析表明这是由于从谷氨酸合成脯所酸或精氨酸的代谢阻断所致。