Towards the integration of animal‐borne instruments into global ocean observing systems

Marine animals are increasingly instrumented with environmental sensors that provide large volumes of oceanographic data. Here, we conduct an innovative and comprehensive global analysis to determine the potential contribution of animal‐borne instruments (ABI) into ocean observing systems (OOSs) and provide a foundation to establish future integrated ocean monitoring programmes. We analyse the current gaps of the long‐term Argo observing system (>1.5 million profiles) and assess its spatial overlap with the distribution of marine animals across eight major species groups (tuna and billfishes, sharks and rays, marine turtles, pinnipeds, cetaceans, sirenians, flying seabirds and penguins). We combine distribution ranges of 183 species and satellite tracking observations from >3,000 animals. Our analyses identify potential areas where ABI could complement OOS. Specifically, ABI have the potential to fill gaps in marginal seas, upwelling areas, the upper 10 m of the water column, shelf regions and polewards of 60° latitude. Our approach provides the global baseline required to plan the integration of ABI into global and regional OOS while integrating conservation and ocean monitoring priorities.     

基因编辑动物模型在人类疾病研究中的应用

近年来,随着以CRISPR/Cas9为代表的多种CRISPR系统的开发和不断改进,基因编辑技术逐渐完善,并广泛应用于人类疾病动物模型的制备。基因编辑动物模型为人类疾病的发病机理、病理过程以及预防和治疗等方面的研究提供了重要的素材。目前,用于人类疾病研究的基因编辑动物模型主要有小鼠、大鼠为代表的啮齿类动物模型和以猪为代表的大动物模型。其中啮齿类动物在机体各方面与人类差别较大,且寿命短,无法对人类疾病的研究和治疗提供有效评估和长期追踪;而猪在生理学、解剖学、营养学和遗传学等各方面与人类更接近,是器官移植和人类疾病研究领域重要的动物模型。文中主要介绍了基因编辑动物模型在神经退行性疾病、肥厚心肌病、癌症、免疫缺陷类疾病和代谢性疾病等5种人类疾病研究中的应用情况,以期为人类疾病研究及相关动物模型的制备提供参考。     

14种中国典型极小种群野生植物繁育特性和人工繁殖研究进展

繁殖是植物种群更新与维持的重要环节。包括极小种群野生植物在内的受威胁物种, 其濒危原因是在长期演化过程中自身繁育力的衰退、生活力的下降等内在因素和人类的过度采挖和生境的破坏等外在因素共同作用的结果。对极小种群野生植物进行高效的人工繁殖, 能扩大种群数量并应用于迁地保护、自然回归和满足商品市场的需求, 有利于其种质资源的保护和可持续利用。为了保持物种的遗传多样性, 采用种子繁殖育苗是有效的方法, 扦插、嫁接和组织培养技术等无性繁殖方法则可用于对难以用种子繁殖的种类进行快速繁殖。本文对14种中国典型极小种群野生植物的繁殖特性和已有的人工繁殖方法进行了综述, 并简要介绍在其种苗繁殖研究方面取得的进展。其中利用播种繁殖成功的物种有12种, 共繁殖230,000株种苗; 利用扦插繁殖成功的物种有5种, 共繁殖33,100株种苗; 华盖木(Manglietiastrum sinicum)、河北梨(Pyrus hopeiensis)和黄梅秤锤树(Sinojackia huangmeiensis)采用嫁接繁殖出了2,415株种苗; 9个物种的组织培养技术获得成功, 共繁殖了24,850株种苗。这些种苗有些已应用于迁地保护和自然回归。上述研究结果为这14种极小种群野生植物的保护和利用提供了理论和技术基础, 也能为其他极小种群野生植物的保护和利用提供参考。     

成都市温江区不同栽植年限园林植物土壤动物群落特征

对成都市温江区不同栽植年限园林植物土壤动物群落特征进行调查分析,4次取样共捕获土壤动物10258只,隶属26目78科。不同园林植物土壤动物类群数存在显著差异,基本以红花檵木、银杏样地最高,结缕草样地最低,各栽植年限土壤动物类群数均低于周边农田和撂荒地;桂花样地土壤动物类群数、个体数受季节变化影响较小,其余样地土壤动物个体数具有明显的季节动态,而类群数随季节变化不显著;土壤动物多样性指数受园林植物种类及栽植年限影响,银杏样地土壤动物密度-类群指数(DG)及Margalef丰富度指数(D)和结缕草样地土壤动物Shannon多样性指数(H)及D指数均随栽植年限增加而显著降低,桂花样地土壤动物DG指数、D指数则随栽植年限增加显著升高,红花檵木样地土壤动物多样性各指数随栽植年限增加未表现规律性变化,其中土壤动物DG、D、H指数各栽植年限基本以桂花样地最低;聚类及典型关联分析(CCA)表明,园林植物种类对样地生境的影响大于栽植年限,土壤动物对不同生境因子响应不同,其中速效P、土壤pH对土壤动物影响较大。土壤动物群落特征受园林植物种类、栽植年限及栽培管理方式的影响,而过度人为干扰、单一植物连栽会对土壤动物产生不利影响,并可能导致土壤地力衰退。     

横县野生种子植物区系及与附近地区的比较研究

为了解广西横县野生种子植物区系特征,对横县野生种子植物进行了调查分析。结果表明,广西横县有野生种子植物1 269种,隶属于163科658属,以被子植物占优势,而裸子植物则贫乏。在科属种组成上,以大科、区域单型属和少型属为主;生活型组成反映亚热带常绿阔叶林群落特征,藤本植物种类丰富。种子植物地理成分均以热带成分为主,兼备亚热带和温带成分。与邻近地区相比较,横县种子植物区系与广东紫金县相似性较高,区系成分组成则与广东新会区、紫金县相近。因此,横县地区野生种子植物种类丰富,热带性质明显,呈热带至亚热带过渡性质,起源古老,具有一定特有现象,与广东地区联系密切。     

极小种群野生植物坡垒的生境特征及其对幼苗多度的影响

极小种群野生植物坡垒(Hopea hainanensis)曾经是热带低地雨林的优势种, 但由于商业采伐和刀耕火种等严重人类干扰及自然更新困难, 致使其种群数量急剧下降到最小可存活的界限, 急需开展种群的拯救恢复工作。而对于坡垒生境适宜性及更新限制的了解, 是进行种群保护及恢复的基础。本文在对野生坡垒种群及其生境因子调查测定的基础上, 分析了生物与非生物生境特征及其对坡垒种群更新幼苗多度的影响。结果表明: 坡垒种群从幼苗至幼树阶段存在着严重的增补限制。坡度小、土壤含水量和有效磷含量高、母株胸径和冠幅较大、伴生种胸高断面积中等的环境是坡垒幼苗较为适宜的生境, 且坡垒幼苗多度与坡度及土壤pH值显著负相关, 与土壤含水量及土壤全磷含量显著正相关。这些研究结果为极小种群野生植物坡垒的就地保护与种群复壮提供了科学依据。     

植物大年结实及其与动物贮食行为之间的关系

大年结实(mast seeding)是多生年植物种群周期性同步大量繁殖的一种自然现象。大年结实作为植物适应环境条件、提高繁殖能力的一种策略而备受关注, 但其驱动机制和进化意义尚存在较大争议。在依赖动物扩散种子的植物中, 大年结实被认为是一种调控动物贮食行为、提高种子扩散效率, 并最终增加繁殖成功率的一种策略; 动物介导的植物间互作可能是促进植物共存的进化驱动力。本文简要梳理了大年结实现象的各种假说, 提出了一个包括气候、资源、动植物互作的理解大年结实机制的概念框架, 并着重讨论了大年结实和动物贮食行为之间的关系及其进化和生态意义。建议未来研究需要借助长期生态监测和分子生物学方法, 揭示植物大年结实与动物贮食行为之间的生态与进化过程。     

微生境对黄梅秤锤树野生种群叶片功能性状的影响

植物功能性状可以反映植物应对环境变化的适应策略。本文以黄梅秤锤树(Sinojackia huangmeiensis)当前唯一野生种群为对象, 比较了3种微生境(湖边、种群中心、耕地边)中该物种的叶片功能性状均值、种内变异和叶片生态化学计量特征的差异, 分析了黄梅秤锤树对湖岸带微生境变化的响应及其适应策略。结果表明: (1) 3种微生境中土壤C、N、P含量没有显著性差异(P > 0.05), 但土壤C∶N和C∶P具有显著性差异(P < 0.05), 土壤类型和养分条件有所不同。(2)黄梅秤锤树叶片功能性状的比较用单因素方差分析和贝叶斯方差分析得出的结果一致, 均为叶长、叶面积和比叶面积在中心区域显著高于湖边(P < 0.05), 而耕地边与湖边和中心区域均没有显著差异(P > 0.05); 叶N含量在湖边显著高于中心区域和耕地边(P < 0.05), 而中心区域和耕地边间没有显著差异(P > 0.05); 叶宽、叶长/叶宽、叶干物质含量、叶C和叶P含量在3种微生境间都没有显著性差异(P > 0.05)。(3)黄梅秤锤树叶片的N∶P在湖边显著高于中心区域和耕地边(P < 0.05), C∶N在湖边显著小于中心区域和耕地边(P < 0.05), N∶P和C∶N在中心区域和耕地边没有显著性差异(P > 0.05), C∶P在3种微生境间都没有显著性差异(P > 0.05)。(4)黄梅秤锤树叶片功能性状的总体变异程度在0.02-0.28之间, 其中叶片C和N含量在湖边和中心区域的种内变异程度显著较低, 表明3种生境中湖边和中心区域黄梅秤锤树种群的稳定性相对较差。(5)湖边黄梅秤锤树主要通过增加叶N含量促进生长; 中心区域黄梅秤锤树主要通过增加叶面积和比叶面积以及提高叶N的利用效率来提高光捕获能力促进生长; 耕地边黄梅秤锤树的叶N含量和叶面积、比叶面积都处于中等水平, 通过性状之间的共同作用使植株生长达到最佳水平。以上结果表明, 由于微地形、水位波动和土壤环境条件的差异, 黄梅秤锤树对3种生境中的适应策略有所不同, 并且不是通过单一性状调整来适应环境的变化, 而是通过多种性状之间的权衡达到更好的适应效果。     

How do developmental and parental exposures to predation affect personality and immediate behavioural plasticity in the snail Physa acuta?

Individuals differ in personality and immediate behavioural plasticity. While developmental environment may explain this group diversity, the effect of parental environment is still unexplored—a surprising observation since parental environment influences mean behaviour. We tested whether developmental and parental environments impacted personality and immediate plasticity. We raised two generations of Physa acuta snails in the laboratory with or without developmental exposure to predator cues. Escape behaviour was repeatedly assessed on adult snails with or without predator cues in the immediate environment. On average, snails were slower to escape if they or their parents had been exposed to predator cues during development. Snails were also less plastic in response to immediate predation risk on average if they or their parents had been exposed to predator cues. Group diversity in personality was greater in predator-exposed snails than unexposed snails, while parental environment did not influence it. Group diversity in immediate plasticity was not significant. Our results suggest that only developmental environment plays a key role in the emergence of group diversity in personality, but that parental environment influences mean behavioural responses to the environmental change. Consequently, although different, both developmental and parental cues may have evolutionary implications on behavioural responses.     

粪菌移植对非酒精性脂肪肝大鼠肠黏膜的保护作用

目的探讨粪菌移植(fecal microbiota transplantation,FMT)对非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)大鼠肠黏膜屏障的保护作用。方法健康雄性SD大鼠30只,随机分为3组:正常对照组(control group,C组)10只,予正常饮食;高脂模型组(model group,M组)10只、粪菌移植治疗组(treatment group,T组)10只,M组和T组均予高脂饮食。T组予粪菌液灌胃2 mL/次,隔日1次,粪菌液灌胃的前一天晚上及当天早上均予奥美拉唑镁肠溶片灌胃;C组及M组同时予奥美拉唑及生理盐水灌胃。喂养12周后实验结束,测定血中TG、ALT、AST水平;苏丹黑B染色观察肝脏病理学变化;取回肠末端肠组织行HE染色及扫描电镜观察肠黏膜结构变化。结果与M组大鼠相比,T组血清TG、ALT、AST水平降低,差异有统计学意义(均P0.05)。T组大鼠肝脏苏丹黑B染色可见肝细胞内脂肪沉积明显减少,脂肪变性程度较M组减轻。T组大鼠肠组织HE染色肠绒毛轻度水肿,排列较整齐、紧密。扫描电镜中可见T组大鼠肠绒毛形态较饱满,排列比较紧密,微绒毛之间的间隙变小。结论粪菌移植能改善肝功能,减轻肝脏脂肪变,降低肠道通透性,改善肠黏膜屏障功能。