基于涡度相关法的农田生态系统碳通量研究进展

涡度相关法作为国际上公认的碳通量测定的标准方法,在农田生态系统碳通量研究领域具有广阔的空间。本研究旨在总结涡度相关法的农田生态系统碳通量最新研究成果,为涡度相关法与农田生态系统碳通量研究提供参考。文章综述了国内外基于涡度相关技术的农田生态系统碳通量研究现状,重点总结了其在时间变化、驱动因子、生产力模型、数据处理等方面的最新研究成果。经了解发现涡度相关技术对农田生态系统碳通量的时间变化特征研究较多,且众多研究结果表明在单一种植模式下农田碳通量的日变化和季节变化呈显著单峰"U"型趋势,在多熟种植模式下季变化呈"W"型,但对种植模式的碳通量研究缺乏区域代表性;同时驱动因子研究集中在温度、光照、水分等环境因素对农田碳通量的影响方面,对环境因子与农艺措施之间的关系研究较少;且对于通量夜间数据的处理和无效、缺失数据的剔除与插补缺乏统一的标准。因此本文认为区域典型种植模式的长期定位监测、多因子协同分析、数据质量监控等方面具有较大研究空间。     

变豆菜属15种植物的果实微形态特征及其分类学意义

采用扫描电镜对来自北美和东亚的变豆菜属植物(美国7个种,中国8个种)的果实表面微形态进行观察,结合前人对伞形科其他类群果实微形态特征的研究及近年来分子系统学证据,对变豆菜属的种间分类进行研究。结果显示,变豆菜属植物果实的形态大小、皮刺弯曲程度和果柄蜡质纹饰丰富多样。研究表明变豆菜属是一个自然类群,果实表面钩刺结构有利于该属植物的传播及扩散,果实微形态特征具有分类学价值,可作为种间分类的依据。根据变豆菜属果实表面微形态特征,编制了该属植物分种检索表。     

肠出血性大肠埃希菌O157:H7噬菌体FEC14和FEC19特性及污染牛肉杀菌潜在应用探究

【背景】肠出血性大肠埃希菌O157:H7是重要的食源性致病菌之一,并且其耐药性越来越严重,寻找裂解性强噬菌体用于防治大肠埃希菌感染具有广阔的应用前景。【目的】从环境中分离鉴定能特异裂解大肠埃希菌O157:H7的噬菌体,通过对生物学特性及裂解细菌功效的探究,为其在食品安全防控中提供理论依据和研究基础。【方法】通过双层平板法分离并纯化噬菌体,透射电镜观察噬菌体形态,测定最佳感染复数、一步生长曲线、pH稳定性、温度稳定性,对噬菌体进行全基因组测序及噬菌体裂解细菌功效。【结果】2株大肠埃希菌O157:H7噬菌体FEC14和FEC19的头部皆呈二十面体立体对称,FEC14头部直径约80nm,尾丝呈星形,FEC19头部直径约58 nm,尾丝呈针形;噬菌体FEC14的最佳感染复数为0.001,潜伏期为15 min,裂解期为65 min,平均暴发量为156 PFU/cell,FEC19的最佳感染复数为0.1,潜伏期为10 min,裂解期为80 min,平均暴发量为800 PFU/cell;噬菌体FEC14能在60℃、pH 4.0-11.0条件下存活,噬菌体FEC19在70℃、pH5.0-9.0条件下存...     

重组细菌多药外排泵AcrAB-TolC的转运功能和动态组装

【背景】多药外排泵多以膜蛋白复合体形式存在,是导致细菌耐药性的重要原因。外排泵的转运功能和组装过程对于细菌耐药性和药物研发具有重要意义。【目的】以多药外排泵耐药结节细胞分化家族(resistance-nodulation-division family, RND)的重要成员AcrAB-TolC复合体为对象,研究其转运活性和体外组装特性。【方法】基于大肠杆菌AcrAB-TolC复合体基因序列,分别构建含有acrA、acrB、tolC基因的重组质粒,表达和纯化复合体各亚基,利用荧光光谱、等温滴定量热法(isothermal titration calorimetry,ITC)等技术分析复合体及亚基的转运功能、亚基与底物的相互作用,以及亚基间的相互作用和动态装配。【结果】实现了AcrAB-TolC复合体各组分的表达和纯化(纯度>98%),证实表达有各组分的活细胞提高了对于溴化乙锭(ethidium bromide,EB)的转运活性,并发现群体感应效应信号分子N-hexanoyl-L-homoserine lactone (C6-HSL)能够抑制AcrB、TolC对于EB的转运活性。ITC结果进一步证实了C6-HSL与AcrB、TolC的相互作用。ITC结果还显示AcrA分别与AcrB、TolC之间存在明显的相互作用,而AcrB与TolC之间无明显的相互作用。在体外装配实验中观测到AcrAB-TolC亚基的单分子荧光强度随时间增加,证实了复合体亚基在膜上的动态组装过程。【结论】实现了AcrAB-TolC外排泵及亚基的表达和纯化,证实了AcrAB-TolC对底物的转运活性及与底物的相互作用,观察到AcrAB-TolC的动态组装过程。以上结果为研究多药外排泵导致的细菌耐药性及抗菌策略具有重要意义。     

抗性基因报告系统辅助选育厦门霉素A高产菌株

【背景】厦门霉素A是厦门链霉菌(Streptomyces xiamenensis) 318菌株的主要次级代谢产物,具有显著的抗纤维化活性及药用潜力。但野生型菌株中厦门霉素A的产量仅有14 mg/L,其生产水平亟待提升。【目的】通过随机诱变-抗性标记筛选获得高产菌株并进行培养基优化,以提高厦门霉素A的产量。【方法】在厦门霉素A的生物合成基因簇后融合一个抗性基因,用于报告整个基因簇的表达水平。对构建的基因工程菌株进行常压室温等离子体(atmospheric and room temperature plasma,ARTP)诱变,从抗性水平高的突变菌株中筛选高产菌株,并通过培养基优化,使厦门霉素A产量显著提升。【结果】构建携带卡那霉素抗性标记的产厦门霉素A的工程菌MT-XN作为出发菌株,对该菌株进行一轮ARTP诱变,使用90 mg/L卡那霉素筛选,得到了厦门霉素A产量为101.7 mg/L的突变菌株MA-8。进一步通过响应面法优化培养基配方,在最佳培养基中MA-8菌株产生的厦门霉素A达到134.2 mg/L,较野生型菌株提高了845.1%。【结论】采用随机诱变-报告基因筛选系统,可快速筛选出厦门霉素A产量大幅提升的高产菌株,为后续的药物开发奠定良好的基础。     

东方蜜蜂和西方蜜蜂对红阳猕猴桃雌花挥发性气味响应的差异

【目的】植物的挥发性气味对传粉者的选择具有重要的影响,为探究红阳猕猴桃Actinidia chinensis ‘Hongyang’雌花的挥发性气味对东方蜜蜂Apis cerana和西方蜜蜂Apis mellifera行为反应的差异。【方法】利用顶空固相微萃取与气质联用技术（Headspace solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS）鉴定红阳猕猴桃雌花挥发性物质成分及相对含量,并通过气相色谱-触角电位联用测量系统（GC-EAD）和Y型嗅觉仪测定东方蜜蜂和西方蜜蜂对红阳猕猴桃雌花气味的触角电位和行为反应。【结果】GC-MS结果表明,红阳猕猴桃雌花挥发性气味含有33种成分,包括醇类、酯类、酮类、烃类、萜烯类、醛类、胺类和盐类。GC-EAD结果表明,红阳猕猴桃雌花挥发性物质中7种化合物芳樟醇、壬醛、苯乙醇、2,6,6-三甲基-2-环己烯-1,4-二酮、苯甲酸乙酯、水杨酸甲酯和顺式-3-己烯醇2-甲基丁酸酯能够引起东方蜜蜂和西方蜜蜂的触角反应,而3种化合物乙酸叶醇酯、水杨酸乙酯和β-紫罗酮只引起东方蜜蜂的触角反应。嗅觉行为反应结果表明,红阳猕猴桃雌花的气味对东方蜜蜂具有引诱作用（P> 0.05）,引诱率为60%;对西方蜜蜂具有驱避作用（P <0.01）,驱避率是67.5%。【结论】东方蜜蜂和西方蜜蜂对红阳猕猴桃雌花挥发性气味的响应存在显著差异,东方蜜蜂对红阳猕猴桃雌花的气味无明显趋性,而西方蜜蜂对红阳猕猴桃雌花的气味具有明显驱避。因此,为红阳猕猴桃授粉时,东方蜜蜂相对于西方蜜蜂更理想。     

樟叶越桔细胞悬浮培养条件的优化

为了提高樟叶越桔(Vaccinium dunalianum)悬浮培养细胞的生物量, 以樟叶越桔叶片愈伤组织为试材, 通过单因素试验探究不同蔗糖浓度、培养基pH值、培养基体积、初始接种量和摇床转速对悬浮培养细胞生长的影响, 并根据响应面法Box-Behnken试验设计原理进行组合试验以优化培养条件。结果显示, 以改良WPM培养基为基础培养基, 樟叶越桔细胞悬浮培养的最优条件为40 g·L^-1蔗糖、培养基pH5.2、培养基体积45 mL、初始接种量2.64 g和摇床转速为149 r·min^-1, 其细胞生物量干重为0.184 4 g, 与理论预测值0.184 5 g较为接近, 且细胞的生长曲线呈S型。研究结果为樟叶越桔悬浮培养细胞次生代谢产物的生产调控奠定了技术基础。     

几种氧代丙酸化合物在诱捕白纹伊蚊中的应用

为了从氧代丙酸化合物中筛选出对白纹伊蚊Aedes albopictus具有良好引诱效果的化合物,采用陷阱诱捕法分别测定了丙酮酸（α-氧代丙酸）、3-甲氧基-2-甲基-3-氧代丙酸、3-(苄氧基)-3-氧代丙酸和3-氨基-3-氧代丙酸4种氧代丙酸化合物及丙酸对白纹伊蚊成虫的诱捕效果。结果表明,在供试的5种化合物中,α-氧代丙酸、3-甲氧基-2-甲基-3-氧代丙酸和3-(苄氧基)-3-氧代丙酸3种氧代丙酸化合物及丙酸的诱捕效果显著,同剂量的各化合物对白纹伊蚊的诱蚊效果依次是3-甲氧基-2-甲基-3-氧代丙酸>3-(苄氧基)-3-氧代丙酸>α-氧代丙酸=丙酸。相同质量α-氧代丙酸∶3-(苄氧基)-3-氧代丙酸=1∶1至1∶2的配方比,具有协同增效作用,平均累计诱捕量均显著优于单组分α-氧代丙酸、3-(苄氧基)-3-氧代丙酸和对照纯水（P<0.05）。其中最优配方比是α-氧代丙酸∶3-(苄氧基)-3-氧代丙酸=1∶2,平均累计诱捕量比单组分α-氧代丙酸增加45.45%,比单组分3-(苄氧基)-3-氧代丙酸增加32.33%和比对照纯水增加73.11%（P<0.05）。现场诱蚊试验结果表明,根据相似相溶原理将液体的氧代丙酸（α-氧代丙酸、3-甲氧基-2-甲基-3-氧代丙酸）分别与固体的氧代丙酸（3-(苄氧基)-3-氧代丙酸）混配并结合陷阱诱捕器,能够显著提高对白纹伊蚊的持效性及诱捕数量（混合物60 d的累计诱蚊总数量是单组分的1.28~2.15倍）。研究结果为进一步开发适用于家居办公环境中使用的诱蚊剂提供了研究基础。     

Seasonal and interannual variations of ecosystem photosynthetic characteristics in a semi-arid grassland of Northern China

北方半干旱草原生态系统光合参数的季节和年际变异 生态系统表观量子效率(α)、最大光合速率(P_max)和暗呼吸速率(R_d)不仅反映了生态系统水平 光合生理特征,同时也是碳循环模型中光合过程模拟的关键参数。气候和植被因子都会影 响光合参数的季节和年际变异,但二者在光合参数调控过程中的相对贡献和作用途径尚不清晰。本研究基于连续12年(2006–2017)的涡度相关观测数据,分析了内蒙古半干旱典型草原光合参数的季节和年际变化规律;利用回归分析和结构方程模型(SEM)方法明晰了环境和生理调控的作用途径及相对贡献。结果发现,光合参数(α、P_max和R_d)均表现出单峰的季节变化趋势,并呈现明显的年际波动。温度(T_a)和土壤含水量(SWC)的变化共同影响光合参数的季节变化,而SWC主导了其年际变异。α和R_d的变化主要由T_a决定,而Pmax的变化主要受SWC的影响。SEM模型分析表明,除了直接作用外,环境因子主要通过影响冠层水平气孔导度(gc)对光合参数和碳同化生理过程进行调控。此外,叶面积指数对光合参数特别是Pmax的季节和年际变异起主要调控作用。以上结果明确了环境和植被共同决定了生态系统水平光合参数的季节和年际变异,并强调了在水分受限的草原生态系统中,植被生理调控在光合碳同化能力和碳汇功能评估中的重要作用。     

贵州剑河寒武系“清虚洞组”管状微体骨骼化石初步研究

华南寒武系地层中广泛富集微体骨骼化石,为解决某些疑难化石的亲缘关系及研究早期后生动物的演化提供了重要化石证据。在贵州剑河八郎"清虚洞组"中发现一些管状微体骨骼化石。经鉴定后主要有4属,分别为小钻孔螺Torellella、似软舌螺Hyolithellus、鞘状螺Coleoloides和表面具鳞片状管状化石Mongolitubulus squamifer。Mongolitubulus分布范围较为广泛,本文结合前人对该化石亲缘关系的探讨及剑河寒武系"清虚洞组"化石的特征,推测M.squamifer可能是高肌虫的装饰刺。