海蜇-对虾-蛤仔综合养殖池塘的食物网

为了研究海蜇-对虾(中国明对虾、斑节对虾)-菲律宾蛤仔海水综合养殖池塘养殖生物的食性、营养级和池塘食物网结构,在2017年5—9月的养殖周期内,采集并检测池塘内各种饵料和4种养殖生物的碳、氮稳定同位素比值(δ¹³C、δ¹⁵N),并运用IsoSource线性混合模型分析了海蜇、中国明对虾、斑节对虾和菲律宾蛤仔的食物来源。结果表明: 海蜇的主要食物来源为浮游动物;中国明对虾和斑节对虾的主要食物来源为投喂的鯷鱼;菲律宾蛤仔的主要食物来源为浮游植物、底栖硅藻和对虾粪便。综合养殖池塘中菲律宾蛤仔的营养级范围为2.64～2.95,平均值为2.84;海蜇的营养级范围为2.78～3.27,平均值为3.06;斑节对虾的营养级范围为3.03～3.54,平均值为3.25;中国明对虾的营养级范围为3.76～4.40,平均值为3.95。在综合养殖池塘中,菲律宾蛤仔为初级消费者,海蜇为次级消费者,中国明对虾和斑节对虾为捕食者;菲律宾蛤仔在滤食两种对虾粪便的同时一定程度上改善了养殖池塘的水质。     

不同时期北部湾日本带鱼营养生态位差异

基于2008—2009年和2018年对北部湾日本带鱼的采样,通过测定碳氮稳定同位素,计算其营养级、营养生态位等指标,对比分析10年前后日本带鱼营养生态位的差异,探究其生态适应能力的变动。结果表明: 2个时期北部湾日本带鱼碳稳定同位素(δ¹³C)值差异明显,2018年δ¹³C值范围变窄,平均值变小,推测日本带鱼食物来源由偏中上层向偏中下层水域转变;氮稳定同位素(δ¹⁵N)值的范围和平均值基本保持不变,营养级范围和平均值(3.38和3.43)变化不明显,说明近10年来北部湾日本带鱼在生态系统中的营养层次比较稳定。日本带鱼δ¹³C值与肛长相关性不显著,δ¹⁵N则为极显著正相关性。在营养生态位方面,2018年的生态位指标均出现不同程度的下降,下降幅度的范围为1.1%~32.1%;生态位总面积和核心生态位面积分别由20.20和4.68缩小至14.20和3.18,说明北部湾日本带鱼的营养生态位发生了显著变化,对资源利用能力和环境适应能力下降。推测,10年来北部湾日本带鱼的营养级变化不明显,但由于食物来源发生变化,营养来源多样性下降,营养生态位变小。     

定量稳定性同位素探针技术及其在微生物生态学研究中的应用

定量稳定性同位素探针技术(qSIP)是将生态系统中微生物分类性状与代谢功能联系起来的有效工具,能够定量测定特定环境中单个微生物类群暴露于同位素示踪剂后微生物代谢活动或生长速率。qSIP技术采用定量PCR与高通量测序技术并结合稳定同位素探针技术(SIP),通过向环境样品添加标记底物进行培养,提取微生物生物标记物,利用超高速等密度梯度离心将被同位素标记的重链核酸与未被标记的轻链核酸进行分离,并对所有组分微生物类群进行绝对定量和测序分析,基于GC含量和未标记处理DNA密度曲线量化参与吸收转化的DNA同位素丰度。本文重点阐述qSIP的技术原理、数据分析流程及其在微生物生态学研究中的应用进展,并对该技术存在的问题进行了分析和展望。     

亚热带典型森林地上和地下凋落物输入对土壤新老有机碳动态平衡的影响

凋落物是森林土壤有机碳(SOC)形成、稳定和周转的重要影响因子。目前针对亚热带不同类型森林地上和地下凋落物对新SOC累积和老SOC输出动态平衡的影响仍不清楚。本研究以中亚热带常绿阔叶天然林、马尾松人工林和杉木人工林为对象,基于C3/C4植物-土壤置换试验,利用稳定同位素¹³C示踪方法开展3年野外定位试验,分析了森林地上、地下凋落物输入对SOC周转的影响。结果表明: 森林类型、凋落物处理和时间均能显著影响SOC含量、土壤δ¹³C值、新SOC和老SOC含量,且存在显著的森林类型×凋落物处理交互效应。地上和地下凋落物输入均能显著提高SOC含量和净增量,与杉木人工林相比,天然林SOC对凋落物输入的响应更敏感。凋落物输入显著降低了土壤δ¹³C值,且天然林、马尾松人工林土壤δ¹³C显著低于杉木人工林。在马尾松人工林,地下凋落物处理的新SOC含量显著高于地上凋落物;在天然林和马尾松人工林,地下凋落物输入处理的老SOC含量显著低于地上凋落物处理。此外,地上凋落物归还量和地下根生物量与SOC含量和净增量呈显著正相关,而地下根凋落物量和C/N与新SOC含量呈显著正相关。森林地下凋落物比地上凋落物输入对SOC周转的影响更重要,且不同森林凋落物输入对SOC的影响存在差异性。本研究可为揭示亚热带典型森林土壤有机碳库的形成和可持续管理提供依据。     

东太平洋赤道海域茎柔鱼的营养生态位和肠道微生物组成

掌握海洋生物的营养生态位特征及其应对环境变化的响应机制,对于评估渔业和气候变化对海洋生态系统功能的影响至关重要。茎柔鱼(Dosidicus gigas)是东太平洋重要的渔业经济物种,在生态系统中具有承上启下的重要生态作用。在气候变化的大背景下,掌握茎柔鱼应对气候变化的响应过程将有利于合理把控其资源状况。本研究采用稳定同位素和高通量技术手段,分别从宏观和微观角度量化比较分析了正常时期和厄尔尼诺时期赤道海域的茎柔鱼营养生态位、肠道长度及肠道微生物组成。结果表明: 不同气候时期茎柔鱼的δ¹³C值存在显著差异,说明食物来源具有差异性;其肠道微生物主要由放线菌门、拟杆菌门、蓝细菌门、厚壁菌门、变形菌门和软壁菌门组成,不同时期微生物群落组成无显著差异,但多样性和相对丰度差异显著。在厄尔尼诺时期,茎柔鱼个体具有较小的营养生态位、较长的肠道、更高的肠道微生物群落多样性及丰富度;肠道微生物的差异主要体现在厚壁菌门、拟杆菌门、螺旋体门、WPS-2和Kiritimatiellaeota,样本距离更为集中。这表明由厄尔尼诺事件导致的栖息地环境及食物变化可能限制茎柔鱼的活动,改变其肠道微生物的结构和功能,有利于其适应环境及食性的变化。     

晋西黄土区典型乔灌木短期水分利用效率对环境因子的响应

为明确晋西黄土区植物的水分利用规律及对半干旱区的适应策略, 提高黄土地区植被建设效益, 该研究对该地区典型乔灌木短期水分利用效率随环境因子的变化进行了探究。以典型乔木油松(Pinus tabuliformis)、刺槐(Robinia pseudoacacia)及其林下灌木黄刺玫(Rosa xanthina)、杠柳(Periploca sepium)为研究对象, 测定叶片可溶性糖稳定碳同位素比值(δ¹³C_leaf)与枝条渗出液稳定碳同位素比值(δ¹³C_branch), 使用δ¹³C_leaf推导计算7-10月叶片尺度下植物短期水分利用效率(WUE_leaf)变化趋势, 使用δ¹³C_branch明确植物光合作用后分馏情况, 确定半干旱区植物在生长季的水分变化规律对环境因子变化的响应。结果表明: (1) 7-10月4种植物δ¹³C_leaf总体呈现降低趋势, δ¹³C_branch呈现先升高后降低趋势。δ¹³C_leaf在种间和生活型中均存在差异。具体表现为: 灌木>乔木, 常绿乔木(油松) >落叶乔木(刺槐)。研究过程中未发现明显的碳同位素在光合作用后发生分馏的情况。(2) 4种植物WUE_leaf在7-8月保持稳定, 9-10月逐渐升高。21.5 ℃、0.9 kPa、52.4%分别为WUE_leaf随温度(T_a)、饱和水汽压差(VPD)、相对湿度(RH)变化的突变点, 突变点之后4种植物WUE_leaf均表现出稳定的变化趋势, 不再随T_a、VPD、RH升高而降低。(3) WUE_leaf与T_a、RH、VPD之间存在显著负相关关系, T_a通过非气孔因素, 即酶的作用改变光合速率, 引起WUE_leaf变化。RH、VPD等水分因子则通过改变气孔开度, 影响蒸腾, 进而改变WUE_leaf。随着土壤含水量(SWC)的升高, WUE_leaf呈现先升高后降低的趋势。油松林和刺槐林在SWC分别达到15%-18%、13%-14%时, WUE_leaf达到最高值。经过混合线性模型(LMM)分析得到, 油松和刺槐WUE_leaf主导环境因子分别为RH和VPD, 黄刺玫和杠柳WUE_leaf主导环境因子均为T_a。该研究得到了黄土地区典型乔灌木生长季水分利用效率变化的规律和主要环境影响因子, 明确了黄土地区植物对气候因子变化的适应机制。     

Inter- and intra-individual variation in plasma and red blood cell vitamin E after supplementation

To establish the range of individual blood responses to supplemental vitamin E, 30 healthy subjects ingested 75 mg of deuterium-labelled α-tocopherol with a standard breakfast. Blood was collected at 6, 9, 12, 27 and 51 h post ingestion and deuterated (d₆) and non-deuterated (d₀) α-tocopherol concentrations were determined in plasma and red blood cells (RBC) by GC-MS. To examine intra-individual responses, 6 of these subjects were re-examined at 6-month intervals over a 30-month period. Post ingestion, the amount of d₆-α-tocopherol in blood increased rapidly with time with maximal concentrations seen at 12 h (plasma) and 27 h (RBC) in most subjects. At these times, d₆-α-tocopherol concentration ranged from 0.3–12.4 μmol/l in plasma and 0.6–4.09 μmol/l packed cell in RBC. Area under the curve calculations indicated inter-individual differences of α-tocopherol uptake to be 40-fold for plasma (12.9–493.3 μmol h/l) and 6-fold for RBC (24.4–146.1 μmol h/l packed RBC). Intra-individual variation in α-tocopherol uptake was small in comparison and remained relatively constant over the 30-month period. We conclude that vitamin E uptake varies widely in the normal population, although it is comparatively stable for an individual over time. These differences likely arise from variations in the regulation of vitamin E uptake and metabolism between subjects. Factors regulating this process must be better understood before the optimal intake of vitamin E can be ascertained.     

High-throughput proteomics using Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry

The advent of high-throughput proteomic technologies for global detection and quantitation of proteins creates new opportunities and challenges for those seeking to gain greater understanding of the cellular machinery. Here, recent advances in high-resolution capillary liquid chromatography coupled to Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry are reviewed along with its potential application to high-throughput proteomics. These technological advances combined with quantitative stable isotope labeling methodologies provide powerful tools for expanding our understanding of biology at the system level.