格氏栲天然林林窗植物群落功能性状的变异

林窗是森林更新演替的重要环节, 揭示林窗环境下功能性状变异来源及其相对贡献, 有助于阐明植物对林窗环境的响应。该研究以中亚热带格氏栲(Castanopsis kawakamii)天然林为对象, 设置9个不同大小的林窗样地, 运用方差分解探讨林窗、物种和个体对叶性状变异的相对贡献, 采用线性回归分析不同大小林窗下群落性状变化及种间和种内性状变异的重要性。研究发现: (1)格氏栲天然林林窗植物比叶面积、叶干物质含量、叶厚和叶绿素含量由种间性状变异主导, 叶氮含量由种内性状变异主导, 叶磷含量受林窗大小影响最大。(2)群落叶磷含量与林窗大小具有显著正相关关系, 土壤温度和水解氮含量对群落叶磷含量具有显著正效应, 土壤有效磷含量具有显著负效应。(3)沿林冠开放度的群落叶磷含量变化主要由种内性状变异引起, 优势种扮演着重要角色。结果表明, 格氏栲天然林林窗环境下植物功能性状仍以种间性状变异为主(平均41%), 但沿林窗环境梯度的群落性状变化主要源自种内性状变异, 通过植物表型可塑性响应环境改变, 优势种作用明显。     

小角X射线散射实验中蛋白质溶液的辐照损伤及防护方法

随着同步辐射光源（尤其是目前快速发展的第四代同步辐射光源）技术的进步,可用于实验的辐射通量越来越高,实验样品（特别是蛋白质等生物大分子样品）受到的辐照损伤也越来越严重。在全球现有的同步辐射装置上,蛋白质等生物大分子溶液专用小角X射线散射（SAXS）实验站的光子通量基本上都在10¹³ cps量级。在如此高的通量下,蛋白质等生物大分子溶液样品在实验测量中受到的辐照损伤极其严重。如果没有有效的辐照防护措施,蛋白质溶液样品在毫秒级辐照时间内便会辐照损伤,导致不能获取有效的实验数据。辐照损伤严重制约了SAXS实验技术在蛋白质溶液样品方面的应用。因而,认识蛋白质溶液样品辐照损伤的产生机理、影响因素、判断标准,以及有效降低辐照损伤程度、延缓辐照损伤产生时间的方法,对于蛋白质等生物大分子溶液的散射实验具有重要的指导意义。本文在简要概述生物大分子溶液样品辐照损伤产生机理、影响因素、辐照剂量等基本概念的基础上,重点综述了同步辐射SAXS实验中辐照损伤的判断标准和防护措施。此外,本文还对比了各种防护措施的优缺点,讨论了在建HEPS新光源中SAXS束线可用的散射数据采集时间,指出辐照损伤防护剂是有价值的研究方向。     

昼夜温度波动对麦长管蚜生理生态表型影响及其相关性研究

昼夜温度波动变化是气候变暖的主要特征之一,昼夜变温幅度对生物的影响越来越受到科学家的关注。与恒温研究相比,变温幅度对昆虫生活史特征影响的研究还十分有限。因此,本研究模拟自然界24 h温度变化,并首次全面研究了相同平均温度（22℃）下不同变温幅度（±0℃、±6℃、±12℃）对麦长管蚜Sitobion avenae生理指标（温度耐受性、呼吸）与生态指标（发育、存活、寿命、繁殖、种群参数）的影响。结果表明,与变温幅度±0℃和±12℃相比,变温幅度±6℃显著提高了麦长管蚜整体存活、寿命、繁殖以及净增值率与世代周期。与其它处理相比,较大变温幅度±12℃显著阻碍了麦长管蚜若虫发育,抑制了整体存活,缩短了寿命,降低了繁殖量,且显著降低了种群内禀增长率、净增值率与世代周期。但是,较大变温幅度±12℃,显著提高了成蚜的耐热、耐寒性与CO2呼吸速率。研究还发现,在不同变温幅度中,麦长管蚜成蚜耐寒性的提高是以寿命为代价的。由此可见,以往以恒温为基础的昆虫种群表型及数量动态预测模型均存在局限,昼夜变温幅度作为必要因素,应考虑纳入种群表型及数量动态预测模型中,从而提高昆虫田间发生情况预测预报的准确性与气候变化对生物的风险评估的精确性。     

叉角厉蝽对亚洲玉米螟幼虫的捕食功能反应

叉角厉蝽Eocanthecona furcellata是一种在生物防治方面有重要作用和潜力的捕食性天敌昆虫,为探明叉角厉蝽对亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis幼虫的控害潜力,在室内温度26℃±1℃、相对湿度65%±10%、光周期16 L∶8 D条件下,观察了叉角厉蝽4龄、5龄若虫和成虫分别对亚洲玉米螟3龄、4龄幼虫的捕食行为,测定了叉角厉蝽对不同亚洲玉米螟密度下的捕食量、搜寻效应以及自身密度和种间干扰对捕食作用的影响。结果表明,叉角厉蝽对亚洲玉米螟的捕食功能反应符合Holling-Ⅱ功能反应模型,叉角厉蝽3个虫龄对亚洲玉米螟3龄与4龄幼虫的理论最大取食量顺序均为：成虫（30.21头）>5龄若虫（24.69头）>4龄若虫（11.96头）,相同虫龄的叉角厉蝽对亚洲玉米螟3龄幼虫的最大取食量均大于对亚洲玉米螟4龄幼虫的最大取食量。在亚洲玉米螟相同虫龄内,搜寻效应与猎物密度的增加呈负相关。在生存环境和亚洲玉米螟幼虫密度固定的条件下,其平均捕食量和搜寻效应与叉角厉蝽成虫密度的增加呈负相关。叉角厉蝽成虫与亚洲玉米螟幼虫以相同比例增加时,叉角厉蝽成虫种间会产生干扰作用。结果表明了叉角厉蝽对亚洲玉米螟具有较好的控害潜力,为今后高效利用叉角厉蝽田间防治亚洲玉米螟提供了理论依据。     

稻飞虱天敌螯蜂研究进展

稻飞虱（褐飞虱Nilaparvata lugens、白背飞虱Sogatella furcifera、灰飞虱Laodelphax striatellus）是世界性重要的水稻Oryza sativa L.害虫之一,给水稻生产造成了重大经济损失。化学防治一直是控制稻飞虱的主要途径,但长期使用化学药剂使稻飞虱产生抗药性,并引起害虫增殖等诸多弊端,迫切需要有效的生物防控手段进行控害。螯蜂是稻飞虱若虫和成虫期重要天敌,兼具捕食与寄生的双重习性,在控制稻飞虱种群数量方面发挥着重要的作用,然而,国内外有关螯蜂的研究报道仍然偏少。本文综述了我国稻飞虱天敌螯蜂常见种类、生物学特性、控害效果及其影响因子,分析了存在的问题,旨在为进一步开发利用螯蜂资源提供参考。     

灰葡萄孢丝裂原活化蛋白激酶编码基因bmp1和bmp3的功能

【背景】植物病原真菌丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号途径参与病菌有性生殖、细胞壁完整、菌丝侵染、致病力、胁迫响应等过程,灰葡萄孢MAPK信号途径参与病菌生长发育、致病力以及胁迫响应,但MAPK信号途径基因在灰葡萄孢中的功能尚未完全阐明,该信号途径对灰葡萄孢的生长发育和致病力的调控机制尚不明确。【目的】明确灰葡萄孢MAPK编码基因bmp1、bmp3在病菌生长发育、致病力以及氧化胁迫响应过程的功能,为进一步阐明MAPK信号途径调控灰葡萄孢生长发育和致病力的分子机制奠定基础。【方法】利用RNAi技术构建灰葡萄孢MAPK编码基因bmp1和bmp3的RNAi突变体,并以野生型BC22菌株为对照,对bmp1和bmp3基因的RNAi突变体的表型、致病力以及对氧化胁迫的敏感性进行分析。【结果】灰葡萄孢bmp1和bmp3基因的RNAi突变体其菌落形态、菌丝形态均与野生型BC22菌株没有明显差别;bmp1基因的RNAi突变体生长速率明显减慢,分生孢子产量明显降低;bmp3基因的RNAi突变体的生长速率与野生型BC22菌株没有明显差别,不能产生分生孢子。bmp1和bmp3基因的RNAi突变体在番茄果实的表面均不能产生明显的致病症状,而且不能穿透玻璃纸。bmp1基因的RNAi突变体在含有H_2O_2的培养基上受抑制的程度显著低于野生型,而在含甲萘醌的培养基上受抑制的程度显著高于野生型;bmp3基因的RNAi突变体在含有H_2O_2和甲萘醌的培养基受抑制的程度均显著高于野生型。【结论】灰葡萄孢bmp1基因正调控病菌生长、分生孢子形成、致病力和穿透能力,参与调控病菌对氧化胁迫的响应;灰葡萄孢bmp3基因正调控病菌分生孢子形成、致病力、穿透能力以及对氧化胁迫的响应。     

基于多Agent仿真解析处理剩余污泥的微生物电解池种群互作关系

【背景】微生物电化学系统耦合了电化学反应和厌氧消化过程,在处理剩余污泥同时实现能源回收,成为具有应用前景的技术之一。揭示电活性生物膜和活性污泥种群互作机制,有助于进一步调控和强化系统性能。高通量核酸测序技术研究微生物群落具有投入大、耗时长和不可预测的缺点,开展微生物群落动态仿真可以更有效地预测群落结构与功能。【目的】研究厌氧消化和生物电化学系统的微生物种间热力学与动力学的演化规律。在考虑电子供体、电子受体、温度、pH值等生态条件下,分析底物的电子流向及微生物群落结构的动态变化。【方法】通过对剩余污泥处理的微生物电解池(Microbial electrolytic cell,MEC)建立一个多Agent仿真(Multi-agent-based simulation,MAS)模型,评估MEC对底物氧化电子转移的能量效率和传质效率,模拟微生物群落结构实时变化,同时耦合动力学和热力学分析;揭示影响MES运行的电子流向决定性因素及相应的微生物种群,为复杂污染物生物处理系统中种间互作和动力学研究提供基础依据。【结果】通过MAS模拟,确定MEC污泥处理工艺的最佳能量传递效率与传质效率为η=0.2,ε=0.5,MAS结合热力学与动力学参数模拟微生物的群落动态与实验组有较高的吻合性。在长期的运行中,微生物电化学系统中丙酮酸没有积累。【结论】证实了MAS结合热力学与动力学参数可以预测微生物的群落动态,并进行实时监测。研究表明多Agent仿真为微生物群落结构动态变化提供了一种新的研究方法,该方法与高通量核酸测序技术进行校验和联用,为人工和自然生态系统中微生物种群预测与评估研究提供一个新的手段。     

碳代谢基因gabT调控生防菌Snea253的γ-氨基丁酸代谢途径影响杀线虫活性

【背景】委内瑞拉链霉菌Snea253是本实验室前期获得的具有杀植物线虫活性的生防放线菌,通过生物信息学分析,γ-氨基丁酸转氨酶基因(gabT)是参与Snea253碳代谢的重要基因之一。【目的】明确gabT基因通过调控Snea253的γ-氨基丁酸(γ-Aminobutyric acid,GABA)代谢通路,从而影响菌株的活性。【方法】以紫外诱变所得弱毒株(Snea253-R)为材料,以南方根结线虫为靶标,在弱毒株中过表达gabT基因,通过酶联免疫法(ELISA)和高效液相色谱法(HPLC)分别检测菌株中GABA和下游代谢产物琥珀酸的含量及杀线虫活性,同时检测在不同碳源培养条件下野生型菌株gabT基因表达水平、产物含量和杀线虫活性。【结果】过表达菌株R-p IB139的gabT基因上调表达,GABA含量降低,琥珀酸含量升高,杀线虫活性提高了39%;在8种不同碳源培养条件下,gabT基因在野生株中相对表达量较高的培养基碳源是可溶性淀粉和玉米淀粉,其发酵液中GABA含量较低,发酵液中下游代谢产物增多,杀线虫活性较高。【结论】通过改变gabT基因的表达,明确GABA支路在调控Snea253代谢以提高杀线虫的过程中发挥重要作用。     

根茎禾草沙鞭的克隆基株及分株种群特征

 在内蒙古沙地站对根茎禾草沙鞭的观测实验发现,沙鞭具有规则的克隆生长、“游击型”克隆构型和相当快的克隆扩展。其地下根茎的寿命至少2年。这些发现指示着该植物种可能具有很强的克隆整合。对内蒙古沙地站和内蒙古草原站的单种沙鞭分株种群的比较和在各站对单种和混交沙鞭分株种群的比较发现,不同地点和在不同群落条件下的沙鞭分株种群在许多重要性状上都存在差异。这些结果暗示着克隆可塑性对沙鞭生态适应性的可能贡献。关于沙鞭克隆整合和克隆可塑性的进一步研究是必要的。     

北京市怀沙-怀九河市级水生野生动物保护区鱼类物种多样性及其资源保护

怀沙河和怀九河是两条自然汇入北京怀柔水库的河流,被规划为北京市第一个市级水生野生动物保护区。2004年3月~2005年2月,作者对该保护区内野生鱼类资源进行了本底调查。调查区域内野生淡水鱼类共计24种(不计引入种),隶属于6目11科24属,以鲤形目鲤科鱼类为主,多为山区溪流小型鱼类。鱼类物种多样性在空间分布上有所不同,两河下游近水库河段物种多样性最高,这可能与两个不同生态环境交界处的边缘效应有关;其多样性在时间上春夏季高于秋冬季。结合区域内的生境特点,建议加强对核心区的保护力度,重新规划缓冲区和过渡区;在保护自然环境的同时,兼顾当地居民的经济利益,达到人与资源的和谐发展。