利用分析Unigene在转录组中表达模式的方法拼接盐角草铵转运基因

RNA-seq技术能够全面快速地获得物种在某一状态下的转录本序列信息,但测序并组装后的大量Unigene往往不包含完整ORF(Open reading frame)。转录组库具有一定的冗余性,存在着属于同一个转录本的Unigene,这些Unigene因为无重叠区不能拼接而存在转录组库中。基于这种情况,为了拼接铵转运蛋白家族Unigene,首先挑选注释为AMT(Ammonium transporter)且ORF不完整的所有Unigene(5条),通过分析Unigene在4个转录组的表达模式,其中2条Unigene(Uni4和Uni5)具有相同的表达模式,推测可能来自同一转录本。然后通过NCBI blastx将这2条Unigene与参考物种的AMT蛋白质比对,确定其在转录本的位置及序列相互间没有交叠(如果两条编码序列相互交叠则不能组成同一个转录本)。结果发现Uni4和Uni5分别位于参考转录本5′端和3′端位置,因此假定它们属于同一个转录本,中间空缺约120 bp未知序列。通过试验验证,分别在Uni4和Uni5上设计单正向引物和单反向引物,PCR扩增得到约800 bp片段,将其测序并与两条Unigene比对,证实Uni4和Uni5属于同一转录本且获得了缺失的未知序列。最终拼接得到1 667 bp序列,包含1 482 bp完整ORF,编码494个氨基酸,通过系统进化分析将其归类为amt1亚家族,命名为Seamt1。生物信息学手段预测Se AMT1蛋白与已知的其他物种AMT性质相似。本研究采用转录组Unigene表达模式聚类的方法挖掘潜在的同一转录本Unigene,并且通过另外两组Unigene检验了该方法的可行性。这一便捷方法有助于转录组中Unigene的延伸和拼接,有助于完整ORF的获得及后期基因功能研究。     

齿肋赤藓早期光诱导蛋白ELIPs的生物信息学分析

从齿肋赤藓转录组数据库出发,共得到39条注释的早期光诱导蛋白Sc ELIPs unigene,其中2条(Sc ELIP1与Sc ELIP2)具有完整ORF。利用多种生物信息学分析工具,对这2条Sc ELIPs序列的同源性、理化性质、保守域、信号肽、疏水性、亚细胞定位、二级结构、跨膜结构、三维结构、活性位点等方面进行分析。结果表明:2条Sc ELIPs序列的ORF全长分别为711 bp和624 bp,分别编码236和207个氨基酸,二者都具有完整的Chloroa_b-bind功能域,定位于叶绿体类囊体膜,含有3个跨膜α螺旋,第1、3螺旋通过Glu和Arg残基形成双重对称结构,且具有至少4个叶绿素结合活性位点。通过对得到的2条Sc ELIPs进行氨基酸序列比对及基因树分析,得出Sc ELIP1与小立碗藓、山墙藓及盐生杜氏藻聚为一支,而Sc ELIP2与高等植物聚为一支,表现出ELIP从低等到高等植物的进化特征。本研究为Sc ELIPs基因后续的克隆和功能研究奠定了基础。     

新疆艾丁湖中度嗜盐苯酚降解菌多样性研究

高盐含酚废水属于极难处理的废水之一,筛选具有生物学降解能力的嗜盐菌有助于解决这一难题。从新疆艾丁湖盐湖中分离筛选能够降解苯酚的中度嗜盐菌,了解盐湖中度嗜盐苯酚降解菌的多样性组成和降解能力。研究结果表明,10%(质量分数)的盐浓度条件下,分离得到166株嗜盐菌,通过以苯酚为唯一碳源的培养基进行降解活性筛选后得到45株阳性菌,根据细菌16S rRNA基因序列系统进化分析,这45株菌分别归类到3个门,5个科,9个属。其中拟诺卡氏菌属(Nocardiopsis)是优势菌,占总量的68.8%,其余菌分布于Bacillus、Gracilibacillus、Pontibacillus、Halobacillus、Marinococcus和Halomonas属。在含100 mg/L苯酚的液体培养基,经过10 d培养后,这45株菌降解效率为1%~17%。本研究为工业应用提供了嗜盐微生物种质资源,极具进一步发掘和研究价值。     

高效氮肥对新疆膜下滴灌棉田土壤氧化亚氮排放的影响

高效氮肥对新疆灰漠土农田氧化亚氮(N₂O)排放的影响目前尚不明确.本研究选取树脂包膜尿素(ESN)和尿素配施脲酶抑制剂和硝化抑制剂(U+I)两种高效氮肥处理,以传统尿素(U)处理为对照,研究高效氮肥对新疆膜下滴灌棉田N₂O排放的影响.ESN在播种时一次性施入,而其他处理的氮肥在生育期内随灌溉分次施入.在生育期内,采用静态箱-气相色谱法每周采集和分析2次气体样品.结果表明: 与其他处理相比,ESN处理显著增加了生育期间土壤N₂O的排放量,增幅47%～73%;在施肥后的4个月内,ESN处理下的土壤铵态氮(NH₄⁺-N)和硝态氮(NO₃^--N)含量始终处于较高水平,随后则逐渐减小并与其他处理的含量相近.ESN在播种时全部施入可能是导致土壤高NH₄⁺-N和NO₃^--N含量以及高N₂O排放量的原因.与U处理相比,U+I处理减少了9.9%的N₂O排放量,但两者间差异不显著;U+I处理NO₃^--N含量始终低于ESN和U处理.新疆灰漠土膜下滴灌棉田生育期土壤的N₂O排放为300～500 g N₂O-N·hm^-2,整体低于其他农田生态系统.与播种前全部施入相比,氮肥随滴灌多次施入更利于降低N₂O排放.本试验条件下,高效氮肥对干旱区膜下滴灌棉田土壤N₂O的减排效应有限.     

苔藓植物脱落酸研究进展

脱落酸(ABA)作为逆境信号,在植物抗逆特别是抗旱过程中起关键作用。苔藓植物是最早登陆的高等植物,探究其ABA的作用机理对于理解陆生植物的进化具有重要意义。本文主要描述ABA在苔藓植物中的功能和作用,并以小立碗藓(Physcomitrella patens)为例,总结了ABA合成和信号转导途径的研究进展,丰富了对ABA在早期陆生植物生存与进化过程中作用的认识。     

荒漠植物准噶尔无叶豆结实、结籽格局及其生态适应意义

连续2a采用野外记录的方式对荒漠植物准噶尔无叶豆的结实、结籽格局进行了比较研究。结果表明:植株内花序生成格局表现为不同大小的花序在总花序中的比重与其结实率存在显著正相关,其中含有中等花数目的花序所占的比重及其结实率均最高,此种分布格局能够最大程度的保证繁殖成功;果序内果实生成格局表现为单花着生位置(从近柄端算起)与其结实量占总结实量的比例成线性负相关,花序基部的结实比例最高,顶部结实比例近为0;荚果内种子生成格局表现为:中间位置的胚珠败育率最低。另外,年际间荚果内仅有(1.08±0.03)粒和(1.07±0.03)粒种子能够完全成熟,此种结籽格局是准噶尔无叶豆保证后代质量的最佳策略。     

A method for reducing error in estimating the effective accumulated temperature of the Helicoverpa armigera eclosion peak

为减小年际间气温变化对昆虫有效积温预测误差的影响,以新疆石河子垦区121团棉铃虫Helicoverpaarmigera(Hübner)羽化高峰期为例,利用single sine模型分别计算12年2种有效积温范围(10～30℃和10～35℃)的累计有效积温值,并获得其多年平均值,依此进行棉铃虫羽化高峰期预测;通过当年与12年(有效积温＞0日期至羽化高峰日期)平均气温之差,对预测误差进行校正.结果表明:当年平均气温与12年平均值差值越大,预测误差也越大;各代直线回归校正模型均达到显著水平(P＜0.05);2种有效积温范围下,校正后各代平均预测误差天数均有所减少,对越冬代误差校正效果最优,校正后各代历史符合率分别为83.33％、100％、100％和100％、100％、93.33％.该校正方法能够显著提高预测准确度,尤其适用于年际间棉铃虫发育期间平均气温变化较大的代别和地区,同时可为多种害虫预测误差校正提供了依据.     

巴音布鲁克国家级自然保护区繁殖鸟类调查

2014—2016年每年5—6月鸟类繁殖季,对新疆天山中部的巴音布鲁克国家级自然保护区繁殖鸟类进行调查。保护区是大天鹅Cygnus cygnus、灰鹤Grus grus、斑头雁Anser indicus等珍稀鸟类的重要繁殖地,同时也是我国第一个为保护大天鹅正式成立的保护区。经过连续3年的调查,共发现繁殖鸟类61种,隶属于11目24科47属,以留鸟和夏候鸟为主。其中国家Ⅰ级重点保护鸟类1种,黑鹳Ciconia nigra,最多一次在2个地点记录到4只,其中2只为亚成体,证明该保护区有黑鹳的稳定繁殖种群。国家Ⅱ级重点保护鸟类7种,分别为大天鹅、黑鸢Milvus migrans、草原雕Aquila nipalensis、高山兀鹫Gyps himalayensis、燕隼Falco subbuteo、灰鹤、蓑羽鹤Anthropoides virgo。保护区鸟类主要分为2类:1)繁殖水鸟如大天鹅、赤麻鸭Tadorna ferruginea、红脚鹬Tringa totanus等;2)荒漠草原鸟类如角百灵Eremophila alpestris、沙Oenanthe isabellina和黄嘴朱顶雀Carduelis flavirostris等。     

温度和CO2浓度升高对荒漠藻结皮光合作用的影响

2007年,对腾格里沙漠东南缘沙坡头地区1956年(51龄)和1981年(26龄)人工植被区及自然植被区的藻结皮净光合速率(P_n)变化,及其与结皮含水量(>100%、40%～60%和<20%)、大气CO₂浓度(360和700 mg·L^-1)和温度(13 ℃、24 ℃ 和28 ℃)的关系进行研究.结果表明：51龄、26龄人工植被区和自然植被区的藻结皮P_n分别为3.4、4.4和3.2 μmol·m^-2·s^-1,且51龄人工植被区藻结皮的P_n显著高于26龄人工植被区和自然植被区;藻结皮含水量对其P_n影响显著,且中等含水量(40%～60%)藻结皮的P_n显著高于低含水量(<20%)和高含水量(>100%);CO₂倍增(700 mg·L^-1)后,中等和高含水量藻结皮的P_n增加了1.8～3.3倍,而低含水量时,藻结皮的P_n变化不明显;高含水量和中等含水量处理时,24 ℃和28 ℃条件下藻结皮的P_n较13 ℃时提高27%～66%,而在低含水量时,不同温度的藻结皮P_n值无显著差异.     

塔克拉玛干沙漠南缘三种防护林植物根系构型及其生态适应策略

采用全根挖掘法挖取塔克拉玛干沙漠南缘3种主要防护林植物种——多枝柽柳(Tamarix ramosissima)、梭梭(Haloxylon ammodendron)和新疆杨(Populus albavar. pyramidalis)成年植株根系, 测定并分析了根系构型及其拓扑结构。结果表明: 1)多枝柽柳和梭梭的根系趋向于鱼尾状分支结构, 新疆杨根系为叉状分支结构, 根系分支结构的差异使其资源获取能力和对环境的适应能力有所差异; 2)三种植物最小的根系平均连接长度为33.67 cm, 多枝柽柳和梭梭的根系连接长度大于新疆杨, 增加连接长度对植物在资源贫瘠的沙质土壤环境的生存有利; 3)新疆杨的根系分支率显著高于多枝柽柳和梭梭, 但其对干旱的适应性不如多枝柽柳和梭梭。4)三种植物根系分支均遵循Leonardo da Vinci法则, 且不受根系直径的约束。三种防护林植物在水、养资源获取与土壤空间拓展方面具有差异性, 表明在相似的极端干旱环境中3种植物采取了不同的生态适应策略。