冷驯化对松墨天牛幼虫脂代谢的影响

【目的】在低温环境下,昆虫会启用体内的生理调控机制稳定自身代谢,脂肪代谢在昆虫抵御低温的过程中发挥重要作用。本研究旨在探究松墨天牛Monochamus alternatus幼虫脂肪代谢在低温条件下的变化及其对耐寒性的影响。【方法】将室内25℃下饲养的松墨天牛4龄幼虫分别置于25℃(对照)和4℃(冷驯化)恒温培养箱,7 d后解剖幼虫,收集其脂肪体,观察冷驯化后脂滴变化,测定脂肪体内脂肪含量;利用气相色谱 质谱分析,检测脂肪体内游离脂肪酸组分及含量;并用RT-qPCR方法检测脂肪体内脂肪酸β-氧化关键酶(CPT1, 4KCT, VLCAD, ECH和3HCD-1)基因的相对表达量。【结果】冷驯化(4℃)7 d后松墨天牛4龄幼虫脂肪体中脂滴较对照变小,密度降低,脂肪含量下降;但其脂肪酸组成种类未变,对照组和冷驯化组主要脂肪酸均为C16∶0, C16∶1, C18∶0, C18∶1和C18∶2,其中C18∶2的相对含量在两组中均最高,由未驯化时的31.83%±8.82%降至冷驯化后的25.16%±2.88%。冷驯化后,松墨天牛4龄幼虫脂肪体中C16∶0,C16∶1和C18∶2脂肪酸含量减少,C18∶0与C18∶1的相对含量上升。在5种主要脂肪酸中,冷驯化后各脂肪酸的相对丰度较对照均有所减少,其中C16∶0, C16∶1及C18∶2的相对丰度则显著下降。但冷驯化后松墨天牛4龄幼虫脂肪体中游离脂肪酸的双键指数较对照上升3.88%。且冷驯化组脂肪体中VLCAD基因表达量较对照组显著上调。【结论】低温环境中松墨天牛幼虫通过消耗脂肪维持基本代谢,幼虫脂肪体的脂肪酸分解代谢水平提高;不饱和脂肪酸在松墨天牛的耐寒性中起关键作用。脂代谢调控为松墨天牛应对低温的重要生存策略。     

桃蛀螟气味结合蛋白CpunOBP3和CpunOBP4的基因克隆、原核表达及配体结合特性分析

【目的】本研究旨在明确气味结合蛋白(odorant binding proteins, OBPs)在桃蛀螟Conogethespunctiferalis化学感受过程中的生理功能,为以OBPs蛋白为防治靶标的桃蛀螟绿色防控提供理论依据。【方法】基于前期桃蛀螟触角转录组测序数据,利用PCR技术从桃蛀螟触角中获得桃蛀螟气味结合蛋白基因CpunOBP3和CpunOBP4的cDNA序列,采用生物信息学软件分析其核苷酸和氨基酸序列;构建重组表达载体pET-30a/CpunOBP3和pET-30a/CpunOBP4,原核表达并纯化获得重组目的蛋白CpunOBP3和CpunOBP4;最后利用荧光竞争结合实验测定了重组蛋白CpunOBP3和CpunOBP4对24种配体的结合能力。【结果】克隆获得桃蛀螟气味结合蛋白基因CpunOBP3(GenBank登录号: GEDO010000010.1),开放阅读框全长387 bp,编码128个氨基酸,预测分子量大小为14.72 kD;CpunOBP4(GenBank登录号: GEDO010000011.1)开放阅读框全长438 bp,编码145个氨基酸,去除信号肽的CpunOBP4蛋白预测分子量大小为12.82 kD。CpunOBP3和CpunOBP4均具有OBPs的典型特征,即含有6个保守的半胱氨酸残基。CpunOBP3和CpunOBP4重组蛋白均以包涵体形式存在。荧光竞争结合实验发现,CpunOBP3重组蛋白能与测试的7种植物挥发物有效结合,尤其与3-蒈烯的结合能力最强,解离常数K_i值为10.33 μmol/L,但不能与测试的2种桃蛀螟性信息素有效结合;而CpunOBP4重组蛋白既可以与测试的2种性信息素(顺-10-十六碳烯醛和十六醛)结合(解离常数K_i值分别为14.65 μmol/L和7.83 μmol/L),又可以与测试的8种植物挥发物有效结合,尤其与丁酸乙酯的结合能力最强,解离常数K_i值为4.32 μmol/L。【结论】根据这些结果,我们推测CpunOBP3主要在桃蛀螟寄主定位与寄主转移过程中发挥重要作用,而CpunOBP4在桃蛀螟识别性信息素和寄主植物挥发物过程中发挥双重作用。研究结果为利用干扰桃蛀螟嗅觉感受从而调控其发生与危害提供了理论依据。     

基于线粒体基因组的华蝉族系统发育地位研究(半翅目: 蝉科)(英文)

【目的】本研究旨在明确无鼓膜发音器的华蝉族(Sinosenini)昆虫在蝉总科(Cicadoidea)的系统发育地位。【方法】依据在陕西宁陕采集的合哑蝉Karenia caelatata成虫标本,对华蝉族的合哑蝉K. caelatata线粒体基因组进行测序、注释和生物信息学分析;并与蝉总科其他类群的线粒体基因组进行了比较,然后利用最大似然法(ML)和贝叶斯法(BI)分别构建了蝉总科分子系统发育树。【结果】合哑蝉线粒体基因组长14 960 bp (GenBank登录号: MN922304),其基因组成、蛋白编码基因的核苷酸组成和密码子使用等,与蝉总科其他类群具相似特征。核苷酸多样性分析表明,atp8, nad6和nad2为易变基因,而cox1比较保守。非同义替换率和同义替换率比表明,蝉总科昆虫线粒体基因组进化处于高水平的纯化选择下。系统发育分析结果支持蝉次目(Cicadomorpha)的单系性,该次目3个总科的关系为：角蝉总科Membraciodea+(蝉总科Cicadoidea+沫蝉总科Cercopodidea)。无鼓膜发音器的哑蝉属与蝉亚科(Cicadinae)的蜩蝉族(Dundubiini)相关类群聚在一起,且与寒蝉属Meimuna关系最近;黑蝉族(Cicadatrini)的草蝉属Mogannia和音蝉属Vagitanus则与姬蝉亚科(Cicadettinae)相关类群聚在一起;日宁蝉属Yezoterpnosia并非一个单系群。【结论】华蝉族应从姬蝉亚科转移至蝉亚科并与蜩蝉族(Dundubiini)合并,而黑蝉族应从蝉亚科转移至姬蝉亚科。研究结果为进一步解析具有不同发声机制的蝉科昆虫系统演化提供了新信息。     

模拟冻融环境下亚高山森林凋落物分解速率及有机碳动态

森林凋落物分解是森林生态系统物质循环的重要环节,季节性冻融交替是影响凋落物分解的重要环境因素之一,但不同林型的凋落物对冻融响应的差异性很少被量化。为了解冻融环境对森林凋落物分解进程的影响,以川西亚高山森林地区阔叶林、针叶林和针阔混交林3种典型林型的凋落物为实验材料,从凋落物基质质量、冻融环境等影响凋落分解的因素着手,采用模拟冻融循环过程（-5-5℃）,研究了冻融循环中3种林型凋落物分解速率和有机碳含量的动态变化。结果发现,3中典型林型凋落物经过不同冻融处理后,其质量损失、质量损失速率均存在显著差异（P<0.05）。混交林凋落物和针叶林凋落物的分解速率呈慢-快-慢的趋势,而阔叶林凋落物的分解速率逐渐减小。在冻融循环处理下,3种林型的凋落物碳绝对含量呈波动下降的趋势,说明微生物固定外源碳和凋落物释放碳间存在动态平衡。相同林型的凋落物在不同冻融处理下,有机碳释放有显著差异（P<0.05）。其中,冻融环境显著（P<0.05）促进了混交林凋落物和针叶林凋落物有机碳的释放,但是对阔叶林凋落物有机碳的释放没有起到促进作用。这表明全球气候变暖情景下,亚高山森林土壤冻融事件频发将加快凋落物的分解,但变化程度受到凋落物质量控制。     

南滚河流域土地利用变化对亚洲象生境的影响

土地利用变化对亚洲象生境影响显著,明晰其影响机制是有效保护亚洲象的前提。为探明土地利用变化对亚洲象生境影响的时空过程及机制,以亚洲象残存的中-缅跨境流域-南滚河流域为例,在1988和2018年两期Landsat土地利用/土地覆被遥感分类图的基础上,采用LandTrendr算法检测30年间流域土地利用变化引起的天然林扰动,结合生态位因子分析（ENFA）模型评定的亚洲象生境适宜性分布,探究以天然林扰动为主的土地利用变化对亚洲象生境的影响。结果表明：（1）1988-2018年间,南滚河流域土地利用变化主要为天然林转化为其他地类,且天然林扰动强度在中、缅境内差异明显;（2）以橡胶种植扩张导致毁林为主的土地利用变化造成南滚河流域亚洲象生境萎缩,生境斑块间连通性降低,破碎化程度较高;（3）该流域亚洲象生境丧失过程表现为由边缘向内部逐渐被蚕食,适宜生境最终被分割为上、下游两个相互孤立的子区域。因此,抑制以橡胶林为主的热作种植扩张,恢复上、下游生境连通性,建立流域尺度的跨境保护区,是实现南滚河流域亚洲象种群保护和缓解人象冲突的重要途径。     

群体大小和觅食环境变化对东黑冠长臂猿日移动距离的影响

日移动距离是反映动物觅食努力的重要指标之一,相关研究有助于了解动物对生境的适应策略,对濒危物种的保护至关重要。东黑冠长臂猿（Nomascus nasutus）是一种极度濒危的树栖小型类人猿,主要生活在一夫二妻制的群体中,平均群体大小6.3只,目前对于该物种的日移动距离仍然缺乏足够的科学研究。我们以广西邦亮长臂猿国家级自然保护区内两群东黑冠长臂猿群作为研究对象,在2008年4月至2009年12月、2016年10月至2017年8月两个时期对其进行了157个全天跟踪,使用5 min间隔的瞬时扫描法记录长臂猿的取食行为和食物类型,每30 min记录长臂猿的位点,并使用轨迹法测算出日移动距离。结果发现东黑冠长臂猿在两个观察时期的不同食物类型取食比例有显著差异,全年的平均日移动距离为1 373 m （354~2 837 m）,相比于低纬度地区营一夫一妻制（平均群体大小3.8只）生活的长臂猿类群没有明显增加。这一结果说明,虽然群体更大,但是东黑冠长臂猿并没有增加每天的觅食努力,不符合生态限制模型的预测。更大的食物斑块、更小的种间竞争和低群体密度可能是支持东黑冠长臂猿无需付出更多的觅食努力来维持更大群体的原因。另外,我们还发现东黑冠长臂猿在人类干扰强度低的研究时期果实类取食比例提高,日移动距离更长,且在果实丰富的雨季日移动距离显著高于果实匮乏的旱季,表明它们可能采取能量保守的策略来应对高质量食物匮乏的环境。总的来说,本研究在更大数据量的基础上更加准确和详细地描述了东黑冠长臂猿的日移动距离,并以此探究长臂猿对高质量食物匮乏环境的响应,为该极度濒危物种的保护提供更多的科学信息。     

气候和土地利用与空间结构在影响大熊猫同域分布大中型哺乳动物物种丰富度中的相对作用

气候因子和土地利用因子是影响生物多样性分布格局的两个主要驱动因素。然而,当前关于气候因子和土地利用因子对生物多样性影响的研究主要集中在物种层面上,在群落水平上对生物多样性的影响依然知之甚少。本研究以大熊猫同域分布大中型哺乳动物为研究对象,结合物种丰富度数据、气候数据、土地利用数据以及经纬度数据,构建基于不同变量组合的多元线性模型,并通过模型拟合优度比较和方差分解等方法,探讨气候因子、土地利用因子和空间结构在影响大熊猫同域分布大中型哺乳动物物种丰富度中的相对作用。结果表明：（1）四川省大熊猫分布的五大山系内的大中型哺乳动物在属数和物种数方面差异较大。其中岷山山系的属数和物种数最高,分别为25属和28种,凉山山系的属数和物种数最低,分别为19属和20种,五大山系内排名前五的优势种分别为大熊猫、羚牛、野猪、中华斑羚、中华鬣羚;（2）大熊猫同域分布大中型哺乳动物物种丰富度在空间分布上差异较大。所有10 km×10 km栅格内的物种数在1~14之间,平均值为6.199±3.475;（3）完全模型（包含所有气候变量、土地利用变量和空间结构变量的模型,CLS）的拟合优度要好于其它6类模型,且包含土地利用变量模型的拟合优度要好于没有包含的模型;（4）气候变量、土地利用变量和空间结构变量共同解释了大熊猫同域分布大中型哺乳动物物种丰富度43.0%的空间变异,其中,土地利用变量对物种丰富度的解释率最高,单独解释率为23.2%,气候变量和空间结构变量的解释率则相对较低,单独解释率分别为6.3%和9.3%。这些研究结果说明土地利用因素是影响大熊猫同域分布大中型哺乳动物物种丰富度最为关键的驱动因素。因此,提高森林覆盖率,减少人为干扰和使用,是实现对大熊猫同域分布哺乳动物综合保护的关键。     

中国兽类分类与系统演化研究进展

中国兽类（即哺乳动物）种类繁多,对维持生态平衡发挥着重要的作用。自John R.Reeves于1829—1834年在我国广东开展兽类调查以来,近200年我国兽类分类及系统学研究取得了令世人瞩目的进步和发展。目前中国已知的兽类物种数已达686种,约占全世界兽类种数的10%,是世界上兽类物种多样性最丰富的国家之一。随着我国对生态环境保护的重视,生态环境日益改善,但全球气候变化、生境破碎化、人类活动增加及人兽共患重大疫情涌现等问题仍十分突出,兽类多样性调查及分类学研究的必要性越发明显。同时,兽类分类学这门古老而传统的学科也在不断引入各种新方法与技术,如整合分类学、标本数字化、模式标本测序、便携式测序技术及基于深度学习技术的物种识别鉴定等,分类学研究的成果及应用在近年得到了飞速发展。动物分类学作为传统的基础学科,是遗传学、生理学、生态学、医学、药学等现代生物学的基石。然而,由于学科特征和差异等原因,该学科近年来没有得到足够的重视,导致出现了学科萎缩和分类学人才后继无人的危机。因此,从国家层面对分类学、形态学等基础学科的人才培养、课题设置和资金投入等,予以特殊的政策支持,十分必要,也亟待解决。     

基于线粒体D-loop区和Cyt b基因分析广西禾花鲤三个群体遗传结构

研究基于线粒体D-loop区和Cyt b基因部分序列, 分析了广西全州、融水、环江三地禾花鲤(Cyprinus carpio)的遗传结构。在3个群体中共鉴定到19种D-loop与Cyt b序列的组合单倍型, 总的单倍型多样性(H_d)和核苷酸多样性(π)分别为0.916±0.010和0.008±0.004, 禾花鲤线粒体DNA具有单倍型多样性高和核苷酸多样性低的特点。环江群体单倍型多样性最低, 但是核苷酸多样性却最高, 反映了环江群体存在最明显的谱系混杂。分子方差分析(AMOVA)显示遗传变异主要来源于群体内部(71.54%), 禾花鲤三个群体间有显著的遗传分化(F_st=0.285; P<0.01)。系统发育分析表明, 多数样本的线粒体单倍型属于华南鲤(C. carpio rubrefusus)类型, 同时三地禾花鲤中均检测到一定频率的西鲤(C. carpio carpio)或远东鲤(C. carpio haematopterus)类型的线粒体单倍型, 提示禾花鲤可能受到鲤养殖品种的杂交渐渗。研究初步揭示了广西禾花鲤的种质资源现状, 为禾花鲤这一地方特色“稻鱼共作”品种的选育和苗种管理提供了必要的依据。     

泥河湾盆地三棵树遗址ESR年代学

泥河湾盆地因发育良好的晚新生代湖相地层、丰富的旧石器遗址和哺乳动物化石而广受关注。盆地内已发现旧石器遗址100余处,被学术界称为“东方奥杜韦（Olduvai）峡谷”。由于缺乏合适的年代测定方法,许多重要的遗址,尤其是中更新世时间段的遗址缺乏年龄数据,如三棵树遗址,使得旧石器遗址研究少了时间轴合理的年代学框架。电子自旋共振（ESR）测年技术是上世纪60年代发展起来的一种测年技术,并在实践中得到了地质学界的广泛认可。对于中更新世遗址年龄的测定,ESR测年法具有明显的优势。本文利用石英Ti-Li心ESR法对三棵树遗址沉积物样品进行了独立年代测定,得到三棵树遗址文化层的年龄为599±70 kaBP。该年龄对于了解泥河湾盆地古人类的生存演化提供了必要的年代学依据。