计算机视觉在线虫进食行为自动分析中的应用

秀丽隐杆线虫被广泛地用作研究基因与行为关系的绝佳模式生物.线虫的咽部神经元回路控制着复杂的进食行为.为了研究进食行为的分子机制,有必要对线虫进食行为表型分析鉴定.然而,目前为止,几乎所有的线虫进食行为表型鉴定都是通过人眼来判断.因为其泵入食物的肌肉运动频率高,该行为的分析是很困难而且效率低下的.为解决这个问题,我们设计了基于计算机视觉技术的自动化成像系统来高通量分析线虫进食行为表型.此成像系统对进食表型的检测准确率达到98%以上,并使得连续可靠地分析其表型细微变化成为可能.同时,在保证高准确率的前提下单位时间内分析数据的效率比人工分析提高了3倍.     

线虫转型发育和寄主识别的化学通讯研究进展

线虫是一类低等无脊椎动物,在自然界分布很广。因为线虫通常生活在土壤或寄生物中,没有适宜的视觉或听觉系统,接收环境信号的重要途径就是借助于其精细的化学感受系统。研究表明,线虫能够通过识别挥发性物质来引导一系列行为:取食、交配、产卵和驱避有毒物质、避免高种群密度等。目前,对线虫化学感受机制的研究越来越被人们所重视,也取得了一些突破性进展。综合近年来已有的研究成果,从发育调控机制、寄主识别机制、化学感受机理等方面进行了详细系统的总结,并对未来研究和线虫防治进行了展望。     

不同稻作年限下土壤微生物学性质和线虫群落特征的变化

红壤地区旱地改水田后随稻作年限的增加土壤性质会发生改变,但缺乏对百年尺度内土壤动物群落特征变化的了解.本研究选取了旱改水后1 yr、10 yr、20 yr、50 yr和100 yr五个时序的田块,研究了稻作土壤微生物学性质及线虫群落特征的变化.结果表明,随着稻作年限的延长,土壤微生物生物量碳氮、基础呼吸、矿质氮、速效磷、线虫数量及线虫属数均随稻作时间增长而逐渐上升,在50 yr均达到显著水平(P＜0.05),在50-100 yr变化渐缓或有所下降.线虫群落中植食者的比例显著上升(P＜0.05),捕食/杂食者的比例有所下降但差异不显著.线虫通道指数也随稻作年限的增加而逐渐增长(P＜0.05),表明土壤食物网结构趋向于细菌通道.稻作年限对线虫群落成熟度指数和结构指数的影响并不一致.总之,土壤微生物学性质和线虫群落在旱改水50 yr时土壤各项性质均达到较高水平,随稻作年限的继续延长呈现稳定趋势.     

侵蚀退化红壤自然恢复下土壤生物学质量演变特征

为了探讨严重侵蚀退化红壤区自然植被恢复过程中土壤生物学质量演变特征,对南方严重侵蚀退化红壤自然植被恢复的4个演替阶段（裸地,地衣地,苔藓地和草地）,以及该地区人工马尾松林地的土壤微生物量、酶活性和线虫数量进行了比较研究。结果表明：在侵蚀红壤自然恢复过程中土壤生物学性质演变特征明显。在恢复初期,地衣和苔藓对土壤生物学性质的改善主要体现在土壤表层。在0～2cm土层地衣地土壤微生物量碳、氮、蔗糖酶和脲酶活性高于裸地,但差异不显著;苔藓地表层微生物量氮、脲酶和酸性磷酸酶活与人工马尾松林地已无显著差异,表明苔藓地是严重侵蚀退化红壤自然恢复过程中土壤质量改善的重要阶段。裸地、地衣地和苔藓地土壤线虫恢复程度低于微生物量和酶活性。草地土壤微生物量碳、氮和3种酶活性以及线虫数量则显著高于自然恢复初期各阶段。与人工恢复林相比较,自然恢复草地表层土壤生物学质量优于人工马尾松林地,但对深层土壤的改善效果不如林地。相关分析表明自然恢复过程中土壤微生物与酶活性的改善程度比较一致,而土壤线虫对自然植被恢复响应与微生物和酶活性不尽相同。     

西双版纳热带雨林凋落叶分解过程Ⅱ.微生物与线虫的群落动态

通过野外试验与室内模拟相结合,对西双版纳热带雨林生态系统混合凋落叶分解过程中微生物和线虫种群动态变化进行了系统研究。野外试验采用网袋法（即1mm和100μm网眼网袋,分别限制大型土壤动物和螨类的进入）,室内试验采用灭菌一接种法,以观测不同生物组成条件下线虫和微生物对凋落叶的分解作用。结果表明,伴随分解进程,微生物基本呼吸速率不断下降且与分解进程正相关。利用底物诱导呼吸法测定微生物生物量以及细菌、真菌生物量的变化表明,微生物在凋落叶分解过程中的演替遵循一定的路线。当土壤动物参与分解时,由于捕食压力的存在,微生物一般按照“双峰”型路线变化,并存在明显的生物演替现象,在这个过程中微生物对C的利用效率也不断提高;当不存在这种捕食压力时,微生物表现为“单峰-递减”式发展模式,生物量由强到弱变化,微生物对C的利用效率持续下降。土壤动物在凋落叶分解过程中表现为“单峰”型变化动态,与微生物量“双峰”动态形成互补,捕食者与被捕食者之间是一种“捕食-激发”作用下的种群消长关系,这种关系的强烈程度与捕食压力有关。“双峰”发展路线在一定程度上加速了凋落叶的分解进程。     

分子生物学大师和奠基人之一——布雷内

布雷内是分子生物学的大师和奠基人之一,他发现了遗传密码的特性,发现了mRNA,并首创利用线虫作为模型研究细胞凋亡领域．由于在线虫发育学方面的卓越贡献而分享了2002年诺贝尔生理学与医学奖,是生命科学史上罕见的天才之一。     

昆虫病原线虫感染寄主行为研究进展

昆虫病原线虫斯氏属Steinernema和异小杆属Heterorhabditids线虫是新型的生物杀虫剂。其感染期幼虫是惟一能够侵染寄主昆虫的虫态。这类线虫感染寄主的行为分为寻找寄主、识别寄主和侵染寄主。文章综述昆虫病原线虫感染寄主昆虫的行为以及在感染寄主过程中的影响因素。     

翘嘴红鲌苏州和宜兴养殖种群的遗传多样性分析

目的:对翘嘴红鲌养殖种群遗传多样性进行分析,以科学地评价它们的种群遗传结构。方法:采用RAPD技术,对翘嘴红鲌苏州和宜兴养殖种群的遗传多样性进行分析。结果:苏州养殖种群的多态位点比例为25%,种群平均杂合度为0.1654,Shannon多样性指数为0.671;宜兴群体的多态位点比例为22.4%,群体平均杂合度为0.1446,Shannon多样性指数为0.0594。苏州群体内各个体之间的遗传相似度度为0.9378,遗传距离为0.0622;宜兴群体内各个体之间的遗传相似度度为0.9444,遗传距离为0.0556;两群体之间的遗传距离为0.0146。结论:两种群具有较低的遗传多样性。     

典型黑土区农田土壤线虫群落的纬度分布格局及其驱动机制

东北黑土区是保障我国粮食安全的重要土壤资源, 了解该区域内农田土壤线虫的群落组成及其对环境驱动因子的响应机制, 对于研究黑土区农田土壤生态系统的生物多样性分布格局具有重要意义。2018年9月, 我们在42°50°‒49°08° N的典型黑土区采集了93个农田土壤样品, 利用形态学鉴定技术分析了土壤线虫群落的组成与结构。共鉴定出47个线虫属(相对丰度 > 1%), 其中食细菌线虫中的拟丽突属(Acrobeloides)是典型黑土区农田土壤中的优势属(相对丰度 > 5%)。土壤线虫总丰富度和总多度均随纬度增加而显著增加, 然而类似的变化趋势只出现在食细菌和杂食/捕食线虫中。土壤有机碳是影响土壤线虫丰富度和多度最为重要的环境因子, 其次是月平均温度。典型黑土区农田土壤线虫群落结构以47° N为分界线分为南部和北部两类, 主要归因于线虫群落中植物寄生和杂食/捕食线虫的相对多度在南、北特征属中存在差异。土壤pH值和容重分别是影响南部与北部黑土区线虫群落最重要的环境因子。本研究明确了典型黑土区农田土壤线虫群落的纬度分布格局及其与环境因素的关系, 可为揭示农业活动干扰下土壤生物对环境因子的响应机制提供基础数据和理论参考。     

紫色土线虫对长期不同施肥措施的响应

土壤线虫在农田生态系统中数量丰富且对土壤环境变化敏感, 可用于评估不同田间管理条件下的土壤健康。本文探究了紫色土区长期不同施肥措施及土壤团聚体粒径对线虫群落的分布及其生态功能多样性的影响。试验设置了5个施肥处理: 不施肥(对照, CK)、单施化肥(NPK)、生物炭 + 化肥(BCNPK)、商品猪粪 + 化肥(OMNPK)和秸秆 + 化肥(RSDNPK)。团聚体粒径分为: 原状土(BS)、大团聚体(> 2 mm; LA)和小团聚体(0.25-2 mm; SA)。结果表明, 与对照相比, 施肥可促进线虫数量增长, 其中单施化肥处理下增幅最小(66%); 有机物料与化肥配施对线虫数量的提升更为显著, 秸秆 + 化肥处理下增幅达206%。不同施肥处理间线虫类群相对丰度差异显著, 大小均表现为: 食细菌线虫(BA) > 杂食/捕食线虫(OP) > 植食线虫(PP) > 食真菌线虫(FU)。小团聚体较其他土壤团聚体的杂食/捕食线虫丰度更低, 食细菌线虫丰度较高。秸秆与化肥配施处理下线虫群落结构指数和富集指数显著增加, 且各施肥处理下线虫功能足迹呈现明显差异。有机肥与化肥配施(尤其是秸秆 + 化肥)可提高土壤养分供应且有利于形成稳定健康的土壤生态系统, 助推区域农业的可持续发展。