2004 年中国植物科学若干领域研究进展

随着模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa)基因组测序工作的完成, 国际植物科学的研究在近年来得到了极大的推动。我国植物科学领域也在整体上取得了重大进展, 特别是水稻基因组框架图(Yu et al., 2002)和4 号染色体基因组精细图(Feng et al., 2002)以及水稻控制分蘖的MOC1基因发现(Li et al., 2003)等重大研究成果在Science和Nature等国际顶级科技刊物上的发表, 使国际科学界对中国的科学研究水平刮目相看, 亦使中国科学家为之振奋。据不完全统计, 2004年中国科学家本土取得研究成果在植物科学专业顶级学术刊物The Plant Cell、The Plant Journal 和Plant Physiology 上发表的论文有2 2 篇, 在其他重要综合性期刊Nature、Science、PNAS、Trends in Plant Science、Molecular Biolgy and Evolution、Ecology Letters和Conservation Biology等上也有论文发表, 这反映了我国科研总体水平正在迅速提高。本文基于我国科学家发表在这些著名刊物上的成果对《植物学通报》的读者作一简单介绍, 希望从一些侧面反映我国科学家在本土所做研究的主要进展, 由于篇幅有限, 不能对每个领域各项逐一介绍, 收集文献不尽完善请同行和读者见谅。下面就不同研究领域举例作一介绍。     

产胞外布雷菲德菌素A青霉发酵条件的研究

通过正交设计试验,优化了青霉(Penicillium)属真菌SHZK-15产胞外布雷菲德菌素(B refeld in-A,简称BFA)的液体发酵条件。最佳的BFA发酵条件为:培养基含马铃薯200g(煮汁),葡萄糖20g,(NH4)2SO44.0g,KH2PO41.0g,MgSO4.7H2O 2.0g,CaCO35.0g,pH自然,瓶装量为100mL/250 mL,培养温度为28℃,转速为120 r/m in,培养时间为7d,BFA的最高产量可达151.6mg/L。     

湖北省荆门荆山余脉种子植物区系研究

对湖北省荆门荆山余脉种子植物区系进行了统计分析。结果表明:(1)物种多样性丰富,共有野生种子植物128科、576属、1226种;(2)优势科、属明显;(3)分布区类型多样,地理成分复杂;(4)温带性质明显,热带成分丰富,与热带植物区系有较高的亲缘关系,并表现出一定的过渡性;(5)区划上属于华东植物地区。     

四种冬季水生植物组合对富营养化水体的净化效果

选择10种耐低温的水生植物构建4种植物组合,研究了冬季低温环境下不同水生植物组合对富营养化水体的净化效果.结果表明:组合1[常绿水生鸢尾(Iris hexagonus Hybrid)*羊蹄(Rumex japonicus)+金叶“金钱蒲”(Acorus gramineus“Ogan”)+反曲灯心草“蓝箭”(Juncus inflexus“Blue Arrows”)]4种植物均能在试验富营养化水体中茂盛生长,且对TN、NOx-N、NH4-N和TP的去除率分别为47.8％、52.2％、32.4％和70.1％;组合2[常绿水生鸢尾+羊蹄+金叶“金钱蒲”+大苞萱草(Hemerocallis middendorfii)]4种植物也都能在试验富营养化水体中存活,并且有一定量的生长,对TN、NOx-N、NH4-N和TP的去除率分别为44.2％、58.5％、34.6％和67.8％;而未种植物的对照对TN、NOx-N、NH4-N和TP的去除率分别为40.0％、25.9％、27.3％和64.5％;组合1和2对富营养化水体有较好的净化效果.组合3和组合4中由于吊兰(Chlorophytum comosum)和三穗薹草(Carex tristachya)等植物长势较差,仅对NOx-N具有较明显去除能力,对其他指标去除效果不明显.通过这些水生植物在富营养化水体中生长特性和对营养元素的去除能力,发现冬季组合1和2的净化效果较好,是低温条件下适宜的浮床植物组合形式.     

基于红外相机的四川亚丁国家级自然保护区鸟兽多样性初报

2017年5～11月,我们在四川亚丁国家级自然保护区内共布设64台红外相机,对保护区内的兽类和鸟类多样性进行了调查。经过8 394个相机工作日的调查,我们共鉴定出分属9目26科共56种的野生兽类和鸟类,其中国家Ⅰ级、Ⅱ级重点保护野生动物分别有5种和13种,被IUCN红色名录评估为濒危(EN)、易危(VU)、近危(NT)的野生动物分别有2种、3种和6种。相对多度指数居前三位的兽类和鸟类分别是毛冠鹿(Elaphodus cephalophus)、珀氏长吻松鼠(Dremomys pernyi)、猕猴(Macaca mulatta)和血雉(Ithaginis cruentus)、大噪鹛(Garrulax maximus)、雉鹑(Tetraophasis obscurus)。本次调查初步了解了亚丁保护区内鸟兽的种类、丰富度、分布以及人为干扰情况,是亚丁国家级自然保护区第一次开展鸟兽的本底资源调查和研究。我们的调查结果对掌握亚丁国家级自然保护区的鸟兽种类和分布现状等本底资料具有重要意义,同时也为保护区今后的科研工作及开展野生动物的保护管理和长期监测提供了数据支持和指导。     

基于线粒体COⅠ序列的南海北部栉江珧遗传多样性分析

为了解南海栉江珧(Atrina pectinata)的群体遗传变异特征, 研究利用线粒体DNA COⅠ(细胞色素氧化酶亚单位Ⅰ)基因部分序列对7个群体共191个栉江珧个体进行群体遗传多样性和遗传结构分析。结果显示: 在600 bp长的序列中, 共检测到113个核苷酸变异位点, 定义了73个单倍型。南海北部栉江珧总体呈现较高的单倍型多样性(0.8996)和较高的核苷酸多样性(0.0257), 但L1组内6个群体(汕头、阳江、湛江、海口、琼海、北海)呈现较高的单倍型多样性(0.8133—0.9286)和较低的核苷酸多样性(0.0033—0.0045)。单倍型系统发育树和网络支系图将7个群体划分为L1和L2(防城港群体)两大类群, 但L1组单倍型并未表现出与地理位置相对应的谱系结构。F_st分析显示, L1组内6个群体间不存在明显的遗传分化(F_st= –0.0200— –0.0055, P>0.05), 但L1组与L2组间存在极显著的遗传分化(F_st=0.8729—0.8821, P<0.01)。L1组的Tajima’s D检验(D= –2.3190, P=0)和Fu’s F_s检验(F_s=–26.8316, P=0)均为显著负值, 核苷酸不配对分布呈明显的单峰分布; L2组的Tajima’s D检验(D=–1.4320, P=0.0565)为不显著负值, Fu’s F_s检验(F_s=4.9540, P=0.9620)为不显著正值。以上数据说明, L1组和L2组栉江珧可能已经分化为两个群体, L1组内6个群体具有频繁的基因交流, 导致了较高的遗传同质性。     

凝集素在食源致病菌快速检测中应用的研究进展

凝集素是一类具有独特糖专一性、能够与糖非共价可逆结合的蛋白质。食源致病菌表面存在大量糖蛋白分子,凝集素因能够与其发生高亲和力的结合,被广泛应用于食源致病菌的快速检测中。凝集素作为识别分子用于食源致病菌的分离与检测,能够改善检测新方法的实用性、消除食品基质的干扰、缩短样品的处理时间、提高检测的灵敏度。本文介绍了凝集素的基本信息及其糖特异性识别机制,并对凝集素在食源致病菌快速检测领域的应用进展进行了综述。     

双组分系统rcsC基因影响禽致病性大肠杆菌的致病性及相关生物学特性

【目的】双组分系统Rcs感受外界环境变化,并调控细菌的适应性及生存等。本文探讨Rcs双组分系统传感器激酶RcsC对禽致病性大肠杆菌(avian pathogenic Escherichia coli,APEC)相关生物学特性及致病性的影响。【方法】采用Red同源重组的方法构建rcsC基因缺失株,并利用互补质粒构建互补株,然后比较野生株、基因缺失株与互补株的生长特性、运动性、生物被膜、凝集沉淀能力、致病力及毒力基因转录水平的差异。【结果】rcsC基因缺失不影响APEC的生长速度,然而,缺失RcsC导致APEC的运动能力升高、生物被膜形成能力降低和凝集能力增强。凝集试验结果显示rcsC基因有助于APEC的凝集沉降。细胞黏附入侵结果表明,rcsC在APEC侵袭DF-1细胞过程中发挥作用,而对黏附能力无影响。动物感染试验结果表明rcsC基因缺失能显著降低APEC的毒力。荧光定量PCR检测结果表明,rcsC基因缺失株中ompA、aatA、fyuA和luxS基因的转录水平均显著降低,而fimC和tsh基因的转录水平显著升高。【结论】RcsC参与调控APEC的运动性、生物被膜形成、凝集沉降和致病力。     

禽大肠杆菌、肠炎、鼠伤寒、鸡白痢及鸡伤寒沙门菌多重PCR方法的建立及应用

【背景】大肠杆菌病和沙门菌病是最常见的家禽细菌性疾病,给养禽业造成严重经济损失。另外,禽大肠杆菌和沙门菌也是重要的人畜共患病原菌,可通过禽类及其产品传播给人类,对人类健康造成严重威胁。加强禽大肠杆菌和沙门菌的快速鉴别检测,对养禽业和公共卫生都具有重要意义。【目的】建立禽大肠杆菌、肠炎沙门菌、鼠伤寒沙门菌、鸡白痢沙门菌和鸡伤寒沙门菌的多重PCR检测方法。【方法】通过比较分析确定禽致病性大肠杆菌、肠炎沙门菌、鼠伤寒沙门菌、鸡白痢沙门菌和鸡伤寒沙门菌的特异靶标基因,设计5对特异性引物,通过条件优化建立多重PCR方法,分析该多重PCR方法的特异性、敏感性及可靠性。【结果】该方法能特异性地鉴定禽致病性大肠杆菌、肠炎沙门菌、鼠伤寒沙门菌、鸡白痢沙门菌和鸡伤寒沙门菌,每个PCR反应的最低检出限分别为103 CFU细菌和100 pg基因组DNA。临床分离菌株检测显示,多重PCR与传统血清学方法结果一致。【结论】建立的多重PCR方法能够快速鉴别禽致病性大肠杆菌和不同血清型沙门菌,对禽大肠杆菌病和沙门菌病的流行病学调查及临床检测具有重要意义。     

新疆叶甲区系及地理分布的初步研究

通过新疆叶甲的系统调查,区系和地理分布的初步研究查明：1）新疆叶甲已知种类有404种（17亚种）,分隶于11亚科78属,其中以隐头叶甲亚科Cryptocephalinae,叶甲亚科Chrysomelinae和跳甲亚科Alticinae的种类最为丰富,分别为87种（7亚种）,97种（2亚种）和71;2）区系组成以古北种占绝对优势,有390种（17亚种）,占种数的96.5%,非古北种14种,仅占3.5%.在古北种中,中亚细亚种156种,占种类数的38.6%,泛古北种102种,占25.2%及特有种、中央亚细亚种和欧洲-西伯利亚种等多种成分;3）叶甲地理分布区域分化明显,北疆阿尔泰山、伊犁-塔城谷盆地、准噶尔盆地、天山北部山地和准噶尔西部山地种类较多,分别有111、159、151、122和77种;占新疆2/3以上面积的东疆和南疆,种类较少,尤其是昆仑山山地,还不足10种;4）地域分化亦明显表现在区系组成上,阿尔泰山的中亚细亚种只有14种,仅占该地叶甲种数的12.6%,欧洲-西伯利亚种、欧洲-鄂毕种和西伯利亚种3种成分合计为45种,占到40.5%;伊犁-塔城谷（盆）地和准噶尔盆地的上述3种成分分别为22种和21种都仅占所在盆地14%左右,而中亚西亚种前者占到46%,后者占到34%;5）将新疆动物区系分为12个省级地理区划单元,根据叶甲在各区划单元的分布,进行区系相似性系数聚类分析,其结果同我们所作的2亚界、3区、5亚区和12个省级单元的区划基本相吻合.