根癌农杆菌介导真菌遗传转化的研究及应用

根癌农杆菌介导转化法（Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation,ATMT）具有转化效率高、遗传稳定、适用范围广等诸多优点,已成为真菌遗传转化研究中的强有力手段,在真菌基因资源开发、真菌性疾病研究和外源蛋白表达研究中发挥巨大作用。本文概述了根癌农杆菌转化法在真菌转化中的研究进展、技术优缺点、转化机制、实验方法和应用现状,着重介绍影响其转化效率的因素并对优化方法进行探讨,展望了该技术在真菌基因资源发掘、基因编辑等方面的应用前景,为今后真菌的遗传转化研究提供参考。     

解纤维梭菌脱水四环素诱导的ClosTron基因打靶系统构建

【背景】解纤维梭菌是发酵木质纤维素生产乙醇的中温模式菌株,构建可控诱导的基因打靶技术是研究解纤维梭菌遗传调控的重要手段。【目的】在解纤维梭菌中构建脱水四环素诱导的ClosTron基因打靶系统。【方法】首先,分析解纤维梭菌对脱水四环素的敏感性,筛选合适的诱导剂浓度,并以β-葡萄糖苷酶为报告基因,检测其在解纤维梭菌中的诱导效果。然后,将脱水四环素诱导型操纵子与II型内含子元件组合,构建脱水四环素诱导的ClosTron质粒。最后,以解纤维梭菌mspI、ldh和ack为例,检测其在解纤维梭菌中的打靶效率。【结果】脱水四环素诱导系统在解纤维梭菌中能够诱导ClosTron元件表达,在mspI、ldh和ack这3个基因位点的打靶效率分别为29.48%±15.51%、23.61%±7.08%和28.09%±6.97%。【结论】在解纤维梭菌中成功构建脱水四环素诱导的ClosTron基因打靶系统,为梭菌基因工程改造奠定了基础。     

V型羊毛硫肽雷可肽的抑菌机制

【背景】雷可肽(Lexapeptide)为首例V型羊毛硫肽家族化合物,具有较好的抗革兰氏阳性菌活性,对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus,MRSA)和表皮葡萄球菌(Methicillin-Resistant Staphylococcus epidermidis,MRSE)的抑制作用强于广泛应用的食品防腐剂乳酸链球菌素,其对pH和高温的稳定性也优于乳酸链球菌素,具有较好的应用前景。由于抑菌机制不明确,限制了雷可肽的开发应用。【目的】探究雷可肽抑菌作用特征以及作用机制,为雷可肽开发应用奠定基础。【方法】通过菌落计数法与Mg2+试验表征雷可肽抑菌动力学曲线;采用流式细胞仪和透射电子显微镜研究雷可肽在靶细胞表面的成孔性;利用高效液相色谱与基质辅助激光解吸电离的时间飞行质谱分析雷可肽处理对革兰氏阳性菌肽聚糖前体积累的影响。【结果】雷可肽在抑菌动力学上与乳酸链球菌素没有显著差别,但在更宽的Mg2+浓度范围内仍可保持抑菌活性。雷可肽处理后的细胞具有透过荧光染料的能力,生物型透射电镜观察到细胞发生破损。此外,在雷可肽作用后的细胞中检测到肽聚糖合成的前体尿嘧啶核苷二磷酸-N-乙酰胞壁酸五肽。【结论】雷可肽能够通过抑制细胞壁肽聚糖生物合成并造成细胞损伤进而获得通透性,以此来抑制革兰氏阳性菌生长。     

基于F3Net显著性目标检测的蝴蝶图像前背景自动分割

【目的】具有复杂背景的蝴蝶图像前背景分割难度大。本研究旨在探索基于深度学习显著性目标检测的蝴蝶图像自动分割方法。【方法】应用DUTS-TR数据集训练F³Net显著性目标检测算法构建前背景预测模型,然后将模型用于具有复杂背景的蝴蝶图像数据集实现蝴蝶前背景自动分割。在此基础上,采用迁移学习方法,保持ResNet骨架不变,利用蝴蝶图像及其前景蒙板数据,使用交叉特征模块、级联反馈解码器和像素感知损失方法重新训练优化模型参数,得到更优的自动分割模型。同时,将其他5种基于深度学习显著性检测算法也用于自动分割,并比较了这些算法和F³Net算法的性能。【结果】所有算法均获得了很好的蝴蝶图像前背景分割效果,其中,F³Net是更优的算法,其7个指标S测度、E测度、F测度、平均绝对误差(MAE)、精度、召回率和平均IoU值分别为0.940, 0.945, 0.938, 0.024, 0.929,0.978和0.909。迁移学习则进一步提升了F³Net的上述指标值,分别为0.961, 0.964, 0.963, 0.013, 0.965, 0.967和0.938。【结论】研究结果证明结合迁移学习的F³Net算法是其中最优的分割方法。本研究提出的方法可用于野外调查中拍摄的昆虫图像的自动分割,并拓展了显著性目标检测方法的应用范围。     

黄淮平原农业景观不同生境鸟类多样性特征及年际动态

鸟类是地球生物多样性中的重要组成部分,在生态系统功能和服务中发挥着重要作用,是生态环境变化的重要指示物种。农业景观中的食虫鸟类提供了重要的虫害控制服务。当前,农业景观中鸟类多样性丧失加剧,为探讨鸟类多样性在各生境以及年际间的变化,以黄淮平原为研究区,在河流、湖泊、农田、村庄等生境中共设置20个样点。于2016-2019年连续4年在繁殖期采用样线法对鸟类进行多样性调查。调查结果显示：（1）共发现22922只个体,分属14目,38科,53属。从区系分布来看,各生境各年间均以广布种为主;从生态类群来看,鸣禽占绝对优势;从居留型来看,留鸟所占比例最高。（2）在食性组成上,从物种丰富度看,食虫鸟类有57种,约占总物种数的77%;从个体数来看,杂食性鸟类占比超52%。（3）物种丰富度、多样性和均匀度指数最高值均出现在湖泊或河流生境中。（4）鸟类群落相似性分析显示,各生境间鸟类群落均为中等相似程度;鸟类物种丰富度波动幅度在农田和村庄中呈逐年上升趋势。（5）物种多样性加性拆分分析显示,在生境尺度上,局地的α多样性是生物多样性的最重要组成,而从整个研究区来看,生境间的差异则更为重要。造成鸟类多样性时空差异的原因复杂多样,而生境异质性的增加和水域的存在对提高鸟类多样性是具有积极作用的。调查中超过77%的物种和40%的个体均为食虫鸟类,应当充分重视鸟类为区域农业景观提供的虫害控制服务。本研究可为区域鸟类多样性保护及鸟类提供的生态系统服务的提升管理提供理论基础和科学依据。     

气候和土地利用与空间结构在影响大熊猫同域分布大中型哺乳动物物种丰富度中的相对作用

气候因子和土地利用因子是影响生物多样性分布格局的两个主要驱动因素。然而,当前关于气候因子和土地利用因子对生物多样性影响的研究主要集中在物种层面上,在群落水平上对生物多样性的影响依然知之甚少。本研究以大熊猫同域分布大中型哺乳动物为研究对象,结合物种丰富度数据、气候数据、土地利用数据以及经纬度数据,构建基于不同变量组合的多元线性模型,并通过模型拟合优度比较和方差分解等方法,探讨气候因子、土地利用因子和空间结构在影响大熊猫同域分布大中型哺乳动物物种丰富度中的相对作用。结果表明：（1）四川省大熊猫分布的五大山系内的大中型哺乳动物在属数和物种数方面差异较大。其中岷山山系的属数和物种数最高,分别为25属和28种,凉山山系的属数和物种数最低,分别为19属和20种,五大山系内排名前五的优势种分别为大熊猫、羚牛、野猪、中华斑羚、中华鬣羚;（2）大熊猫同域分布大中型哺乳动物物种丰富度在空间分布上差异较大。所有10 km×10 km栅格内的物种数在1~14之间,平均值为6.199±3.475;（3）完全模型（包含所有气候变量、土地利用变量和空间结构变量的模型,CLS）的拟合优度要好于其它6类模型,且包含土地利用变量模型的拟合优度要好于没有包含的模型;（4）气候变量、土地利用变量和空间结构变量共同解释了大熊猫同域分布大中型哺乳动物物种丰富度43.0%的空间变异,其中,土地利用变量对物种丰富度的解释率最高,单独解释率为23.2%,气候变量和空间结构变量的解释率则相对较低,单独解释率分别为6.3%和9.3%。这些研究结果说明土地利用因素是影响大熊猫同域分布大中型哺乳动物物种丰富度最为关键的驱动因素。因此,提高森林覆盖率,减少人为干扰和使用,是实现对大熊猫同域分布哺乳动物综合保护的关键。     

鄂西南国家级自然保护区群——苔藓植物多样性保护的重要场所

鄂西南地区密集分布有后河、木林子、七姊妹山和星斗山四大国家级自然保护区,共同形成了一个珍稀动植物大体相近、互相补充的保护区群,为摸清鄂西南保护区群的苔藓植物组成,该文采用野外调查和文献资料整理相结合的方法,对鄂西南国家级自然保护区群内的苔藓植物丰富度和组成特征进行了分析,并与渝东南、湘西北的苔藓植物多样性进行了比较。结果表明:(1)鄂西南国家级自然保护区群共有苔藓植物77科197属601种,物种数分别占中国和湖北苔藓总数的19.89%和71.46%。其中,中国特有种27种,仅含1种的科有15科,仅含1种的属有91属。(2)鄂西南国家级保护区群内的各保护区之间的苔藓物种存在一定的相似性与互补性,符合我国生物多样性保护原则。(3)鄂西南国家级自然保护区群苔藓植物区系类型全面,物种数量也显著高于同处武陵山区的渝东南、湘西北等地区。因此,鄂西南国家级自然保护区群不仅有效地保护了大型珍稀濒危动植物,而且还孕育了丰富多彩的苔藓植物类群为苔藓植物营造了良好的居住环境,是苔藓植物多样性保护的重要场所。     

用于药物评价的体外心脏组织模型研究进展

候选药物对心脏的毒副作用是其在开发过程中被淘汰的重要原因之一.传统药物评价所采用的动物模型存在种属差异、成本高、效率低等缺陷.因此,近年来随着干细胞和生物打印等技术的快速发展,体外心脏组织模型的构建受到了越来越多地关注.本文追踪体外心脏模型构建的起源与发展,综述模型所利用的心肌细胞来源以及二维、三维模型构建的相关技术与方法,着重阐述心肌组织模型血管化的重要性及研究进展,并对该领域未来的发展方向进行展望,以期为体外心肌组织模型在药物评价方面的研究和应用提供新思路.     

亚热带典型森林地上和地下凋落物输入对土壤新老有机碳动态平衡的影响

凋落物是森林土壤有机碳(SOC)形成、稳定和周转的重要影响因子。目前针对亚热带不同类型森林地上和地下凋落物对新SOC累积和老SOC输出动态平衡的影响仍不清楚。本研究以中亚热带常绿阔叶天然林、马尾松人工林和杉木人工林为对象,基于C3/C4植物-土壤置换试验,利用稳定同位素¹³C示踪方法开展3年野外定位试验,分析了森林地上、地下凋落物输入对SOC周转的影响。结果表明: 森林类型、凋落物处理和时间均能显著影响SOC含量、土壤δ¹³C值、新SOC和老SOC含量,且存在显著的森林类型×凋落物处理交互效应。地上和地下凋落物输入均能显著提高SOC含量和净增量,与杉木人工林相比,天然林SOC对凋落物输入的响应更敏感。凋落物输入显著降低了土壤δ¹³C值,且天然林、马尾松人工林土壤δ¹³C显著低于杉木人工林。在马尾松人工林,地下凋落物处理的新SOC含量显著高于地上凋落物;在天然林和马尾松人工林,地下凋落物输入处理的老SOC含量显著低于地上凋落物处理。此外,地上凋落物归还量和地下根生物量与SOC含量和净增量呈显著正相关,而地下根凋落物量和C/N与新SOC含量呈显著正相关。森林地下凋落物比地上凋落物输入对SOC周转的影响更重要,且不同森林凋落物输入对SOC的影响存在差异性。本研究可为揭示亚热带典型森林土壤有机碳库的形成和可持续管理提供依据。     

番石榴4个品种叶和幼果的生物活性和酚类成分研究

为提高番石榴（Psidium guajava）副产物的综合利用率,测定了‘珍珠’、‘水蜜’、‘红宝石’和‘西瓜’4个品种叶和幼果提取物中的酚类与黄酮含量,并分析了其与清除DPPH·、ABTS⁺、HO·自由基能力和α-葡萄糖苷酶抑制活性的相关性,并用超高效液相色谱-串联质谱法（UPLC-MS/MS）分析了提取物的酚类成分。结果表明,4个番石榴品种叶的酚类和黄酮含量、清除自由基能力、α-葡萄糖苷酶抑制活性均显著高于幼果,‘珍珠’叶的酚类含量最高,生物活性最强。酚类、黄酮含量与清除自由基能力呈极显著正相关（P<0.01）,与α-葡萄糖苷酶抑制活性呈显著正相关（P<0.05）。UPLC-MS/MS鉴定结果表明,4个品种叶酚类含量较高的均为槲皮素-3-O-葡萄糖苷、金丝桃苷、鞣花酸和杨梅苷,除鞣花酸外大部分存在于叶的酚类成分也存在于幼果中,且含量显著高于幼果。因此,4个品种中,‘珍珠’叶是开发天然抗氧化剂和α-葡萄糖苷酶抑制剂的优良资源。