One phase of the dormancy developmental pathway is critical for the evolution of insect seasonality

Evolutionary change in the timing of dormancy enables animals and plants to adapt to changing seasonal environments and can result in ecological speciation. Despite its clear biological importance, the mechanisms underlying the evolution of dormancy timing in animals remain poorly understood because of a lack of anatomical landmarks to discern which phase of dormancy an individual is experiencing. Taking advantage of the nearly universal characteristic of metabolic suppression during insect dormancy (diapause), we use patterns of respiratory metabolism to document physiological landmarks of dormancy and test which of the distinct phases of the dormancy developmental pathway contribute to a month‐long shift in diapause timing between a pair of incipient moth species. Here, we show that divergence in life cycle between the earlier‐emerging E‐strain and the later‐emerging Z‐strain of European corn borer (ECB) is clearly explained by a delay in the timing of the developmental transition from the diapause maintenance phase to the termination phase. Along with recent findings indicating that life‐cycle differences between ECB strains stem from allelic variation at a single sex‐linked locus, our results demonstrate how dramatic shifts in animal seasonality can result from simple developmental and genetic changes. Although characterizing the multiple phases of the diapause developmental programme in other locally adapted populations and species will undoubtedly yield surprises about the nature of animal dormancy, results in the ECB moth suggest that focusing on genetic variation in the timing of the dormancy termination phase may help explain how (or whether) organisms rapidly respond to global climate change, expand their ranges after accidental or managed introductions, undergo seasonal adaptation, or evolve into distinct species through allochronic isolation.     

模拟酸雨对不同类型玉米种子萌发和幼苗生长的影响

以普通玉米、糯玉米、爆裂玉米和甜玉米为材料,研究了不同模拟酸雨(pH 6.0、5.0、4.0、3.0、2.0、1.0)对玉米种子萌发和幼苗生长的影响.结果表明:pH 2.0 ～5.0模拟酸雨对玉米种子萌发和幼苗生长没有显著影响;pH l.0处理的普通玉米、糯玉米、爆裂玉米和甜玉米的种子发芽率分别为91.3％、68.7％、27.5％和11.7％.与pH 6.0处理(CK)相比,pH l.0模拟酸雨显著降低了玉米种子的发芽率、发芽指数、活力指数、发芽速度、苗高、根长、苗和根干物质、贮藏物质运转效率,延长了平均发芽时间.pH l.0模拟酸雨对玉米幼苗生长阶段的影响大于发芽阶段,对幼苗地下部分的影响大于地上部分;受基因型的影响,普通玉米和糯玉米的抗酸雨能力最强,其次为爆裂玉米,甜玉米最差.玉米属于抗酸雨作物,酸雨抑制阈值介于pH1.0～2.0之间.酸雨地区可优先选择种植普通玉米和糯玉米.     

玉米水解糖液体培养灵芝发酵条件的优化

目的：优化液体培养灵芝的发酵条件,提高多糖产量。方法：采用玉米水解糖为主要成分的培养基,通过单因素和正交实验,对赤芝G22菌株液体培养过程中影响多糖产量的发酵温度、摇床转速等工艺条件进行了研究。结果：经极差分析和方差分析确定了多糖高产的最佳发酵条件为：发酵温度27℃、摇床转速170r/min、培养基初始pH值6.5、发酵时间144 h。结论：通过优化液体发酵条件,可显著提高灵芝多糖的产量。在最佳发酵条件下液体培养G22菌株,灵芝总多糖产量由1.851g/L提高到2.439g/L,提高了31.0%。     

淹水对两种甜樱桃砧木根系无氧呼吸酶及发酵产物的影响

以美早/东北山樱桃、美早/马哈利为试材,研究了淹水过程中两种甜樱桃砧木生长根、褐色木质根中无氧呼吸酶——丙酮酸脱羧酶(PDC)、乙醇脱氢酶(ADH)和乳酸脱氢酶(LDH)活性及褐色木质根的发酵产物——乙醛、乙醇和乳酸含量变化,结果表明:两类根系PDC、LDH活性均呈先升后降趋势,ADH活性变化在生长根中亦先升后降,而在褐色木质根中为上升趋势,三种酶活性变化幅度表现为生长根大于褐色木质根;美早/东北山樱桃两类根系中ADH和LDH活性增加幅度大于美早/马哈利,PDC则相反;两种砧木褐色木质根乙醛、乙醇含量呈升高趋势,乳酸含量先升后降;最终美早/东北山樱桃褐色木质根中乙醛含量低于美早/马哈利,乙醇含量则相反,而乳酸含量前者较早达峰值且高于后者峰值。     

甘薯根腐病菌侵染对甘薯内源激素水平的影响

甘薯根腐病病原菌[Fusarium solani(Mart.)Sacc.f.sp.batatas McClure,简称FSB]侵染及其培养液滤液处理高敏感性甘薯品种‘胜利百号’后,引起甘薯叶片、茎尖和根部组织内源ABA含量大幅升高。其中在根部出现最早,但茎尖中积累浓度最高。侵染后甘薯叶片、茎尖和根部组织内源GA1/3含量显著低于对照。甘薯组培苗经FSB培养滤液处理9h后,ABA含量显著上升,处理15h,ABA含量呈下降趋势,而GA1/3含量在101和102稀释液处理15h(103稀释液处理12h)时出现显著上升。这些结果有助于解释甘薯根腐病株矮小不产生藤蔓,并在秋季大量现蕾开花的生理现象。     

玉米秸秆还田对黑土微生物群落功能多样性的影响

为了解玉米秸秆还田对土壤微生物群落功能多样性的影响,采用ECO-Biolog微平板法,分析了以无玉米秸秆还田为对照(CK),6000 kg·hm^-2(S1)、9000 kg·hm^-2(S2)、12000 kg·hm^-2(S3)和15000 kg·hm^-2(S4)四个秸秆还田量的土壤微生物碳源代谢特征。结果表明:随着玉米秸秆还田量的增加,土壤微生物平均颜色变化率(AWCD)也随之增加,24~96 h的AWCD值变化迅速,96 h后进入平稳期,S4处理AWCD值始终大于其他处理;秸秆还田对Shannon指数与Simpson指数没有显著影响(P>0.05),但与CK相比,S4处理McIntosh指数显著增加了57.5%(P<0.05);主成分分析结果显示,秸秆还田影响着土壤微生物群落碳代谢能力,S1、CK、S2和S3处理在PC1和PC2上出现显著的分异,糖类、多聚物类、羧酸类碳源是研究区域内土壤微生物利用的主要碳源。因此,在东北黑土区增加玉米秸秆还田量能够提高土壤微生物对碳源的利用能力,提升黑土肥力。     

玉米杂交种及其亲本基因组DNA胞嘧啶甲基化水平研究

基因组DNA甲基化对基因表达起着重要的调控作用.本研究采用MSAP方法,对2个玉米杂交种及其相应亲本DNA 5'-CCG G位点胞嘧啶的甲基化水平进行分析,比较了2个玉米杂交种与其相应亲本的甲基化类型与差异.研究发现,2个玉米杂交种Mo17×Suwan 5和Suwan 1×太3221的F1代的甲基化敏感扩增多态性(MASP)比率分别为39.1%和40.1%,均略低于其相应的双亲(39.8%和39.7%、44.6%和43.2%).2个杂交种的全甲基化(双链CmCGG)率分别为24.4%和23.3%,而其相应亲本Mo17、Suwan 5、Suwan 1和太3221分别为17.1%、24.4%、24.6%和21.6%.4个玉米亲本的MASP比率变化范围为39.7%～44.6%,平均为41.8%,全甲基化比率为17.1%～24.6%,平均为21.9%.杂交种与其相应亲本比较有4种类型的变化A型,F1与其亲本甲基化模式相同;B型,去甲基化;C型,超甲基化;D型,次甲基化.杂交种F1代DNA的甲基化模式与其双亲比较,发生了较大的改变与调整.F1代基因组的杂合性与基因组DNA甲基化模式的重新调整有关.     

温度和化学预处理对玉米秸厌氧消化产气量的影响

提出通过中温消化和化学预处理相结合的方法提高玉米秸的厌氧消化产气量。研究了中温和常温条件下,不同负荷率对玉米秸产气量的影响,以及经氢氧化钠、氨水与尿素处理后玉米秸主要成份的变化规律及其对产气量的影响。结果显示,中温消化产气量比常温提高了139．2％～281.8％,消化时间减少了8～16d;除尿素外,氢氧化钠和氨处理都可不同程度地提高玉米秸的产气量;中温消化时,氢氧化钠处理玉米秸的产气量比未处理玉米秸提高了77．0％,比常温消化的未处理玉米秸提高了263．6％。把中温消化和化学处理结合起来是提高玉米秸厌氧消化效率和产气量的有效方法。     

甜椒细胞质小分子量热激蛋白基因(CaHSP18)的cDNA克隆与表达

用RT-PCR和RACE-PCR技术,从热激处理的甜椒叶片总RNA中扩增出了细胞质小分子量热激蛋白(sHSP)全长779 bp的cDNA基因序列,包含一个480 bp开放阅读框,编码159个氨基酸.Southern杂交结果表明在甜椒基因组中有该基因的小的多基因家族.Northern结果显示该基因在甜椒根、茎、叶中的表达受热激和低温的诱导.原核表达分析表明该基因在高温以及低温条件下可以提高大肠杆菌的生存能力.     

冰核细菌在我国北方玉米上的消长动态规律

研究证明,菠萝欧文氏菌(Erwinia ananas)为我国北方玉米上优势冰核细菌种类,占总体INA细菌95 %以上。采用定量定性和定期取样分离方法,首次研究INA细菌在玉米上的消长动态规律。结果表明:玉米不同生长发育阶段是影响INA细菌在玉米上数量分布和消长动态变化的重要因素,以抽雄至成熟期间分布INA细菌数量最多,高达10 7～10 8CFU/ g,比拔节至抽雄期高出2～3个数量级,比苗期至拔节期高出4～5个数量级;同时还指出,玉米不同播期,对INA细菌数量分布影响显著,差异很大,其中INA细菌分布数量消长变化,以正常播种(1.9×10 7CFU / g) >中期播种(7.9×10 5CFU/ g) >晚期播种(5 .0×10 4 CFU/ g) ;研究指出,处于抽雄至成熟期间的玉米上分布的INA细菌数量最多,因此期间(8月上旬至9月下旬) ,气温逐渐降低,昼夜温差大,田间结露多,加上玉米处于成熟阶段,抗INA细菌能力弱,这些因素有利于低温(5～2 0℃范围内生长)型INA细菌生长繁殖,故使INA细菌分布数量最多