基于PacBio测序数据的蜜蜂球囊菌转录因子、融合基因及RNA编辑事件的鉴定

【目的】本研究旨在利用已获得的PacBio单分子实时(single molecule real-time, SMRT)测序数据对蜜蜂球囊菌Ascosphaera apis菌丝(AaM)和孢子(AaS)中的转录因子(TF)、融合基因和RNA编辑事件进行鉴定和分析,以期丰富蜜蜂球囊菌的相关信息,并为进一步探究它们的功能提供理论依据。【方法】利用BLASTx工具将AaM和AaS的全长转录本序列比对到Nr, Swiss-Prot和KEGG数据库以获得一致性最高的蛋白序列,再利用hmmscan软件将上述蛋白序列比对到Plant TFdb数据库以获得TF的分类及注释信息。采用TOFU软件中的fusion_finder.py程序进行融合基因的预测,进而分析融合基因的序列和位置信息。使用SAMtools预测AaM和AaS中的RNA编辑事件,再利用ANNOVAR软件对RNA编辑事件进行注释,进而采用相关生物信息学软件对RNA编辑位点基因进行GO功能和KEGG通路注释。【结果】在AaS中共鉴定到17个TF家族的213个TF,其中C2H2家族包含的TF成员最多。在AaM和AaS中分别鉴定到921和510个融合基因,二者共有的融合基因为510个,特有的融合基因分别为411和0个。在AaM和AaS中分别鉴定到547和191次RNA编辑事件,其中AaM中同义单核苷酸突变的数量最多,AaS中非同义单核苷酸突变的数量最多。此外,在AaM中鉴定到12种碱基替换类型,其中发生C->T的RNA编辑事件数量最多,达到158次;在AaS中鉴定到9种碱基替换类型,其中发生C->T和G->T的RNA编辑事件数量最多,均有42次。AaM和AaS中RNA编辑位点基因分别涉及19和24个GO功能条目;此外还能注释到11和20条KEGG通路。【结论】蜜蜂球囊菌的菌丝和孢子中含有丰富的TF、融合基因和RNA编辑位点;转录因子C2H2家族与蜜蜂球囊菌菌丝和孢子的生长发育和细胞活动具有潜在关联;RNA编辑事件的碱基替换类型在蜜蜂球囊菌和其他物种中具有物种特异性;RNA编辑可能在蜜蜂球囊菌菌丝和孢子的生长和代谢中发挥作用。     

褐飞虱Nl15基因的克隆及功能分析

【目的】植食性刺吸式口器昆虫的唾液蛋白参与调控植物抗虫防御反应,影响其对寄主植物的适应性。本研究旨在通过克隆褐飞虱Nilaparvata lugens重要唾液蛋白基因Nl15,调查其时空表达模式,明确其在褐飞虱致害性中的作用。【方法】基于褐飞虱IR56种群转录组数据,用RT-PCR克隆褐飞虱基因Nl15 cDNA序列,并进行生物信息学分析。利用qPCR检测其在褐飞虱TN1和IR56种群不同发育阶段(卵、1-5龄若虫和雌雄成虫)和雌成虫不同组织(头、胸、腹和足)中的表达模式。通过显微注射dsRNA对褐飞虱TN1和IR56种群的4龄若虫进行Nl15的RNAi,利用qPCR检测Nl15 RNAi后褐飞虱若虫中Nl15的相对表达量以及Nl15 RNAi后褐飞虱若虫取食3 d时水稻植株中防御相关基因(OsLecRK4, OsMPK10, OsWRKY24, OsLox, OsNPR1和OsGns5)的相对表达量,并生物测定Nl15 RNAi后褐飞虱的存活率以及成虫蜜露量和体质量增量。【结果】克隆了褐飞虱Nl15 cDNA序列(GenBank登录号：OK181113),其开放阅读框长1 008 bp;预测编码335个氨基酸,理论等电点为7.54,分子量为38.7 kD,含有23个氨基酸的信号肽序列和一个糖基化修饰位点,不存在跨膜结构域和其他已知的功能域;Nl15与灰飞虱Laodelphax striatellus同源蛋白氨基酸序列一致性为45%。发育表达谱结果表明,Nl15在褐飞虱各个发育阶段均表达,在3-4龄若虫中的表达量最高;组织表达谱结果表明,Nl15在褐飞虱雌成虫头部中的表达量最高,且在IR56种群头部中的表达量高于在TN1种群头部中的。RNAi实验结果表明,与注射dsGFP的对照组相比,注射dsNl15的处理组中Nl15的表达量显著降低了89.5%,褐飞虱的存活率以及成虫蜜露量和体质量增量均显著降低,上述6个水稻防御相关基因的表达量显著上调。【结论】褐飞虱IR56种群中的Nl15参与褐飞虱与水稻的防御与反防御分子互作。本研究为进一步阐述褐飞虱克服抗虫基因的机制及揭示昆虫与植物互作的分子网络提供了思路。     

基于动态当量的乐山市生态系统服务价值时空演变及驱动力研究

生态系统服务价值评估作为土地资源合理配置、生态环境保护和生态补偿标准制定的重要前提,是当前的研究热点之一。以乐山市为研究区域,基于2000年、2005年、2010年、2015年4期土地利用数据,运用生态系统服务价值动态当量法、地理探测器模型等方法,定量分析乐山市2000—2015年间生态系统服务价值时空变化规律及驱动机制。结果表明:(1)2000—2015年乐山市生态系统服务价值整体呈下降趋势,仅在2005—2010年有所回升,总量共减少了23.22亿元,主要与林地大量减少和建设用地大量增加有关;(2)空间上呈现西南高、东北低的分布态势,且各区域变化不同,西南方向山地以下降为主,东部平原丘陵以上升为主,河流两侧上升明显;(3)影响生态系统服务价值时空分布的主导因素为土地利用、NPP、降水量和坡度,除此之外气温、高程、土壤类型也有较大决定力;(4)自然因子决定力大于社会经济因子,但社会经济因子的影响越来越突出。研究揭示了乐山市生态系统服务价值的时空变化规律及驱动因子,为该地区土地利用规划与生态环境保护机制的建立提供了科学参考。     

中国蔷薇属植物物种丰富度分布格局及其与环境因子的关系

物种丰富度的大尺度地理格局及其成因是宏观生态学及生物地理学的中心议题之一。蔷薇属(Rosa L.)植物具有很高的经济价值和生态价值,探讨中国蔷薇属植物的丰富度分布格局及其影响因素可为该属植物资源的保护和合理开发利用乃至其系统进化研究提供重要依据。基于蔷薇属植物在中国的15451条分布数据和11种地理、气候等环境因子进行了物种丰富度分析和相关性分析,研究结果显示:(1)蔷薇属植物在中国分布不均匀。在水平方向上,蔷薇属植物于26.19°—34.29°N带内有较高的物种丰富度,之后随着纬度的增加而降低,且随着经度的增加表现为先增加后减少,于99.10°—108.47°E间存在明显的峰值;在垂直方向上,蔷薇属植物的物种丰富度随海拔的增加表现为先增加后减少,956.46—3518.60m范围内的丰富度最高。西南横断山区为蔷薇属物种分布的中心地区,新疆北部及东北长白山周边地区为局部聚集区。(2)蔷薇属物种丰富度与各能量、水分和生境异质性因子均呈正相关关系,与气候稳定性因子呈负相关关系。表明中国蔷薇属植物在水分和热量条件好、气候季节性变化小且生境异质性程度高的地方,有着更高的物种丰富度。(3)蔷薇属...     

长江宜昌段桥边河大型底栖动物功能摄食类群时空分布特征

研究河流生境时空变化对大型底栖动物功能摄食类群的影响,分析底栖动物功能摄食类群对环境因子的响应关系,对评估河流生态系统健康具有重要意义。以长江支流桥边河为研究对象,基于2020年8月、2021年1月和2021年4月对桥边河大型底栖动物和水体理化因子的调查数据,分析了大型底栖动物功能摄食类群的构成以及时空分布特征。结果表明：共采集到大型底栖动物3门38种,包括节肢动物门23种、软体动物门13种、环节动物门2种。桥边河大型底栖动物功能摄食类群中滤食者占绝对优势,其次为刮食者、捕食者、撕食者和收集者。滤食者的优势种为闪蚬和河蚬,刮食者的优势种为方格短沟蜷、铜锈环棱螺和卵萝卜螺,捕食者的优势种为河蟌,撕食者的优势种为秀丽白虾,收集者的优势种为黄色羽摇蚊。冗余分析（RDA）表明,影响桥边河大型底栖动物功能摄食类群的主要环境因子为溶解氧（DO）、氨态氮（NH₄⁺-N）、水深（Dep）、pH、温度（T）和硝态氮（NO₃^--N）。研究大型底栖动物功能摄食类群组成和时空分布特征,可为河流生态系统修复提供参考依据。     

黄土高原归一化植被指数与自然环境因子的空间关联性——基于地理探测器

植被对改善黄土高原脆弱的生态环境有着关键作用,系统研究黄土高原归一化植被指数(NDVI)空间分布和环境因子的空间关联性,可为新时代黄土高原植被高质量建设提供科学依据。以黄土高原2000-2017年年均植被NDVI为研究对象,选取气候要素、地形因素、土壤类型和植被类型等自然环境因子,运用GIS和地理探测器技术手段,在剔除土地利用类型发生变化栅格的基础上,研究黄土高原年均NDVI与环境因子的空间关联性,结果表明:2000-2017年黄土高原年均NDVI值在0.016-0.72之间,呈地带性分布,由西北部向东南部逐渐升高,大于0.3的区域占50.23%;2000-2017年黄土高原年均植被NDVI分布具有空间异质性,且在不同植被区、地貌区、土壤区和气候区中,NDVI空间分布的主要环境驱动因子具有差异性。年均降雨量对NDVI空间分布具有强解释力,是黄土高原85.20%的区域植被生长的主要制约因子;约12.01%的区域主要受土壤类型影响,为中等解释力,其余区域的植被生长主要受年均气温,日照时数或海拔影响。建议综合考虑不同环境条件下植被NDVI的空间分布与环境影响因子的空间关联性,明确不同区域中植被NDVI的环境制约因子,以制约因子定植,在防止土壤干燥化、贫瘠化的前提下,提高植被覆盖率和生物多样性,以期促进黄土高原植被建设高质量发展。     

不同治沙措施对荒漠绿洲过渡带植物群落与土壤因子的影响

沙漠化是河西走廊荒漠绿洲过渡带土地退化的主要原因,科学合理的治沙措施能够有效控制风沙侵害,有助于植被-土壤系统的重建与恢复。多年来,治沙措施的研究主要集中在不同时间梯度下某种给定措施对植物群落及土壤的影响方面,对于同一时间段内不同类型措施产生的生态惠益尚缺乏足够认识。鉴于此,以流动沙地丘间地为对照,选取围栏封育+麦草沙障(Ge+Ws)、麦草沙障+人工梭梭(Ws+H)和尼龙沙障+人工梭梭(Nn+H)3种不同的治沙措施区为研究对象,通过群落学调查与土壤因子测定,研究了不同治沙措施影响下植物群落数量特征和土壤因子的变化规律与相互关系,并对各措施的生态效益进行了评价。结果表明：(1)植被方面,3种治沙措施影响下草本层和灌木层群落数量特征均呈增加趋势,其中Ge+Ws草本层恢复效果较佳,Ws+H和Nn+H灌木层恢复程度更明显;土壤方面,伴随植物群落的恢复,3种治沙措施均能大幅改善土壤全碳、全氮、有机质等主要养分,但同时对土壤水分带来负面效应,Ge+Ws、Ws+H及Nn+H的表层土壤含水量依次减少了37.99%、 31.37%和35.94%。(2)结构方程模型显示,治沙措施通过直接影响灌木和草本群落...     

新疆三种独尾草的适宜分布及其对未来气候变化的响应

研究国内仅分布于新疆的3种短命植物阿尔泰独尾草（Eremurus altaicus）、粗柄独尾草（Eremurus inderiensis）和异翅独尾草（Eremurus anisopterus）的适宜分布及其对未来气候的可能响应,对新疆短命植物资源的分布、利用与科学保护具有重要意义。共收集了64个自然分布点,筛选了6个气候因子和2个地形因子数据,利用MaxEnt模型和地理信息系统ArcGIS软件模拟了当前气候情景下3种独尾草的生态适宜性,探讨影响3种植物分布的主导因子及其数值范围,预测3种独尾草的适宜分布对未来气候变化（2001-2040年、2041-2080年,基于温室气体中等排放情景：SSP2-4.5共享社会经济路径）的可能响应。结果表明：（1）基准气候下,3种独尾草在新疆的适宜分布存在较大差异：阿尔泰独尾草主要分布于伊犁河谷、天山北麓、阿尔泰山中段和准噶尔西部山地;两种沙生独尾草均分布于天山中段的绿洲-荒漠区过渡带,古尔班通古特沙漠西南部沙地;（2）最干月降水量（1-25mm）主要限制了阿尔泰独尾草的适宜分布;温度季节性变动指数（1150-1672）主要限制了两种沙生独尾草的适宜分布;（3）2001-2040年和2041-2080年,3种独尾草的适宜分布整体均呈缩减趋势：阿尔泰独尾草向天山北麓和准噶尔西部山地略微缩减;粗柄独尾草和异翅独尾草向古尔班通古特沙漠南缘略微缩减。     

单增李斯特菌感染胎盘相关毒力因子的研究进展

单核细胞增生李斯特氏菌(Listeria monocytogenes,LM)是一种可引起李斯特菌病的食源性致病菌。由于妊娠相关免疫缺陷和LM对非吞噬细胞独特的细胞内感染能力,孕妇是LM的主要目标人群。LM可穿过胎盘屏障,对胎儿造成重大伤害,包括早产、流产甚至死产。胎盘特异性毒力因子的作用对LM感染期间穿过胎盘屏障并感染胎儿尤为重要。文中介绍了国内外近年在孕妇中发生LM感染的事件,详细讨论了LM垂直传播以及在胎盘定殖机制方面的研究进展,着重讨论并分析了LM与感染胎盘相关毒力因子的最新发现,以期为今后防控LM的胎盘感染并保障食品安全提供参考。     

植物GLKs生物学功能及分子作用机理研究进展

GLKs (GOLDEN 2-LIKEs)是一类植物特有的转录因子,靶向调控光合作用相关基因的表达,调控叶绿体的发育、分化并维持其机能,并参与调节果实的营养积累、叶片衰老、免疫反应及逆境胁迫应答等。GLKs受多种激素或环境因子的影响,是植物细胞调控网络的关键节点,也是改造作物光合能力的重要基因。基于国内外在植物GLKs研究中取得的众多进展,文中全面阐述了GLKs基因的生物学功能、分子机制及其育种实践,并构建GLKs介导的信号网络模型,为后期GLKs的理论与应用研究提供借鉴。