北京东灵山土壤动物-植物互作关系对海拔格局的响应

土壤动物可能会与植物形成复杂的互作网络,有关其对海拔梯度做出响应的研究还相对较少,了解不同生境下的生态网络为理解和预测系统的稳定性及其动态变化机制提供了新途径。于北京东灵山地区调查了沿海拔梯度凋落物层与土壤层中的土壤动物以及木本和草本植物的多样性,并通过零模型的方法对比了土壤动物-植物互作网络特征参数的标准化效应值在高-中-低三个海拔段的差异。结果显示：土壤动物的稀有类群在中海拔段多样性较高,木本植物多样性随海拔降低,而草本植物多样性则随海拔升高。各生物类群组成都随海拔距离而增加,存在明显的聚集性分布格局。植物与土壤动物之间的互作网络特征参数不仅随海拔改变,且在凋落物与土壤层之间、木本与草本植物之间存在差异。总体而言,土壤动物与木本植物互作网络的海拔变化主要与土壤动物多样性有关,而与草本的互作网络则与草本植物多样性有关。沿海拔梯度,存在土壤动物-木本植物向土壤动物-草本植物网络的适应性转变。本研究在同一海拔梯度上探讨了不同层土壤动物与植物的互作关系,对深入理解山地生态系统中各生物类群的共存机制具有重要意义。     

麦芽糖诱导梯度强度启动子的定向进化改造

不同灵敏度与响应强度的启动子在基因表达调控与代谢工程改造中应用广泛。为筛选不同诱导表达强度的启动子元件,本研究以麦芽糖诱导启动子Pglvc为对象,通过易错PCR方法对麦芽糖诱导型启动子进行突变获得启动子突变体库,然后基于四环素筛选的细胞生长偶联方法对突变体进行高效筛选,获得了不同响应范围和强度的启动子突变体,最终得到的诱导型启动子突变体(MT2、MT3、MT4、MT6)对麦芽糖诱导剂的响应范围从0–3 g/L扩展至0–15 g/L,其中最高诱导表达强度菌株(MT8)较原始启动子菌株的绿色荧光蛋白表达水平提高约3.15倍,有利于进一步拓展梯度强度启动子在枯草芽孢杆菌代谢工程和合成生物学中的应用。     

Effect of daily salinity fluctuation on the intraspecific interactions of a euhalophyte (Suaeda salsa) along a salinity gradient

每日盐度波动对真盐生植物盐地碱蓬种内相互作用沿盐度梯度的影响 土壤盐度的异质性是河口潮间带的一个突出的环境特征,影响植物的生长和盐沼中生物相互作用的转变。本研究旨在探究盐度梯度和盐度波动对一种真盐生植物的种内相互作用的交互影响。     

橘小实蝇成虫肠道可培养细菌群落结构分析

【目的】研究橘小实蝇(Bactrocera dorsalis) 3个种群(实验室正常喂养种群、实验室无菌糖水喂养种群和野生种群)成虫肠道可培养细菌的群落结构组成。【方法】利用16S rRNA基因的聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)分析技术,结合菌落形态观察和生理生化特征鉴定细菌种类。【结果】从橘小实蝇3个种群成虫肠道600株可培养细菌得到53种不同细菌遗传型,分属于肠杆菌科(Enterobacteriaceae)、肠球菌科(Enterococcaceae)和芽孢杆菌科(Bacillaceae)等3个科。其中肠杆菌科是肠道可培养细菌最优势的细菌种类。同样以序列相似性大于97%的菌株归为相同的细菌种类为标准,找到了橘小实蝇3个种群可培养细菌的共有菌种,结合菌落形态观察和生理生化特征鉴定,确定共有菌种为肠杆菌属5株,克雷伯氏菌属2株,柠檬酸杆菌属1株,泛菌属1株,肠球菌属2株,以及芽孢杆菌属4株。【结论】通过研究橘小实蝇成虫肠道可培养细菌群落结构组成,可为探讨肠道菌群对寄主的生理功能和生态学意义奠定基础,最终为利用微生物防治此类害虫提供新思路。     

沼泽、盐化沙丘过渡带和沙丘生境下芦苇的光合及生理生化特性

对于田地区3种不同生境(沼泽、盐化沙丘过渡带和沙丘顶)芦苇的生长环境特征、光合特性、渗透调节及抗氧化系统的特征进行研究。结果表明:芦苇叶片的Pn日变化在沼泽生境呈单峰曲线,在盐化沙丘过渡带和沙丘顶部均为双峰曲线,光合"午休"现象明显,气孔导度降低是其主要原因。脯氨酸和可溶性糖含量随根区土壤水分减少和盐分加剧增加显著,其中可溶性糖含量变化剧烈,对抵御干旱和盐渍化危害的贡献较大。芦苇叶片超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性随干旱及盐分加剧增加显著,两者对水分亏缺的响应较盐分敏感,且可有效缓解沙丘生境由于缺水所造成的氧化损伤,使丙二醛(MDA)含量维持在相对较低水平。过氧化物酶(POD)活性在沙丘和盐渍化生境内都比较高,对抵抗盐渍化和干旱起着同样重要的作用。     

乡村沼气池污泥微生物多样性的研究

为了优化沼气池产气效率和开展污泥微生物多样性研究,通过对PCR-DGGE条件的优化,建立了农村户用沼气池污泥微生物16S r DNA V3区DGGE分析技术,通过DGGE技术分析了沼气池污泥中细菌和古细菌微生物多样性随沼气池深度的变化规律。同时通过构建污泥样品mcr A功能基因克隆文库,应用RFLP技术,开展了农村户用沼气池污泥样品中与次级代谢产物相关基因的功能基因多样性研究。结果显示,农村户用沼气池污泥中含有丰富的微生物资源,其中细菌群落受污泥深度因素影响小,而浅层污泥中古细菌群落与深层污泥中古菌群落却存在明显差异。所采集的沼气池污泥中含有较为丰富的产甲烷菌资源,其中可能存在类似功能或产生类似代谢物质的产甲烷菌。该结果为进一步优化群落结构、筛选功能基因提供了科学依据。     

海河流域景观空间梯度格局及其与环境因子的关系

基于GIS技术,以海河流域为对象,首先,分别采用Fragstats3.3的标准法和移动视窗法先后分析了流域整体景观格局及其空间分异特征;然后,针对流域本身自然地理梯度特点,分别沿流域纵向(河流流向)梯度和横向(垂直与河流流向)梯度设置了两条样带,应用移动视窗法计算了景观层次下的斑块面积(AREA_MN)、蔓延度指数(CONTAG)、边界密度(ED)、形状指数(LSI)、斑块密度(PD)、多样性指数(SHDI),获得了景观沿两个样带方向的梯度格局;最后,以高程、降水、气温、人口和GDP为环境因子,以上述6个指数值为目标物种,利用去趋势典范对应分析(DCCA)方法研究了景观梯度格局与环境因子的关系。结果表明:2000年海河流域内景观基质为农田,面积占55.9%,流域内景观结构以块状结构为主,并零散分布有圈层和带状(廊道)结构;景观梯度格局在两条样带上均表现为类似的特征,即随景观类型变化呈现不同幅度的波动,两条样带上均存在较为明显的过渡带;DCCA分析表明:景观梯度格局与环境因子关系密切,区域高程、降水量、温度对流域尺度的景观格局起决定性作用,人口数量、GDP则在局部地区对景观格局有着重要影响。     

利用PCR-DGGE方法分析不同鸡群的盲肠微生物菌群结构变化

研究不同品种、饲养阶段的健康和不良鸡群对盲肠细菌种群结构和多样性的影响。使用基于16S rDNA的PCR-DGGE技术,结合割胶回收DNA进行克隆和测序,分别以4、6、10、16、20、40周龄蛋鸡及1、2、4、6、7、8周龄肉鸡健康、不良鸡群盲肠内容物为样本,研究其中特定细菌类群的16S rDNA序列片段指纹图谱,并进行聚类分析,鉴定特异性和共性种群。在两品种健康鸡群盲肠内容物的细菌群落中,Lactobacillus属菌株的相似性均高于不良鸡群,并且在不同饲养阶段的健康、不良鸡群间指纹图谱平均条带数差异显著(P<0.05);而Bacteroides属菌株在健康鸡群盲肠内容物细菌的相似性与不良鸡群较为相近,健康、不良鸡群间平均条带数差异显著(P<0.05);Clostridium属菌株在蛋鸡20、40周龄的平均条带数差异不显著(P>0.05),但肉鸡各周龄健康、不良鸡群间的平均条带数差异显著(P<0.05)。序列测序结果,在蛋鸡产蛋期健康、不良鸡群样本中均检测到能动乳杆菌(Lactobacillus agilis),而育雏和育成期中均检测到鸟乳杆菌(Lactobacillus aviaries)和不可培养细菌;两品种的健康、不良鸡群样本中均检测到Bacteroides属的生酸拟杆菌(Bacteroides acidifaciens)、不可培养物细菌(Uncultured bacterium);而健康、不良蛋鸡群样本中均检测到Clostridium属不可培养的变形菌(Uncultured proteobacterium),健康肉鸡群中检测到索氏志贺菌(Shigella sonnei),而两品种不良鸡群中均缺乏此类菌种。结果显示,不同品种、饲养阶段的鸡群,其盲肠细菌群落的组成差异显著,并且细菌种群结构对鸡群的生长发育影响较大。     

水肥条件对新老两个春小麦品种竞争能力和产量关系的影响

采用de Wit替代系列实验研究了传统地方品种和尚头和现代品种定西-24在土壤水肥梯度下混播时的竞争结局以及竞争能力和单播产量之间的关系。在各个水肥处理条件下,混播时,虽然和尚头对定西-24的影响效应有所减弱,但是,和尚头对定西-24的竞争结局并没有发生改变:和尚头最终完全排除定西-24,成为竞争中的优胜者。在低水无肥和高水高肥条件下,定西-24的单播产量显著高于和尚头的单播产量,二者的竞争能力与其单播产量之间呈负相关;在低水低肥条件下,和尚头的单播产量与定西-24的单播产量几乎相等,二者的竞争能力与其单播产量之间没有特定的关系;在中水中肥条件下,和尚头的单播产量高于定西-24的单播产量,二者的竞争能力与其单播产量之间呈正相关,据此可以认为和尚头和定西-24混播时的竞争能力与其单播产量之间没有特定的关系。在低水无肥和高水高肥条件下,定西-24的单播地上生物量显著高于和尚头的单播地上生物量。在水分严重亏缺的条件下,和尚头的水分利用效率显著低于定西-24的水分利用效率;随着水分供给的改变,和尚头的水分利用效率得到了显著提高,然而当水分不再成为和尚头生长限制因子时,其水分利用效率降低,结果表明一定程度水分利用效率的提高有利于春小麦适应半干旱区的水分环境。     

用线性梯度平板准确测定药物敏感性和分离抗药性菌株

菌群在药物的最低抑菌浓度附近的动力学过程是抗生素药理学研究的核心问题.建立一种能确定精确的MIC且又能准确分离抗药性菌株的方法,是目前临床对药敏实验新的要求.根据Fick扩散定律制备了线性梯度平板：将15mL含适当浓度恩诺沙星的琼脂培养基在9cm培养皿中倾斜凝固,刚好覆盖整个平板底面,然后水平放置,再在其上层加入同样体积的无药琼脂培养基,凝固12h后,药物浓度达到扩散平衡而呈均匀连续线性梯度.通过实测验证药物浓度在平板表面呈线性梯度分布.将待检E.coli菌群均匀涂布在梯度平板上,培养12h后,随恩诺沙星浓度提高依次形成连续密集小菌落区和离散大菌落区,根据两区域的分界线可以确定菌群自然形成的真实的MIC,与常规药敏实验方法测定结果一致.大菌落重新涂布高梯度平板,分界线显著上升,并检测出抗药性基因突变,表明该方法很容易筛选出菌群中的抗药性菌株.梯度平板可以方便地呈现整个菌群在MIC附近的动力学过程和遗传生理变化,并预警该抗生素使用后可能出现的抗药性,从而指导临床抗菌药物的选择和使用.