抚仙湖超微型浮游藻类群落结构空间分布特征

2016年7月对抚仙湖进行采样调查,研究抚仙湖超微型浮游藻类（超微藻）的空间分布特征及关键影响因子。结果表明,抚仙湖超微藻平均丰度为（8.58±3.25）×10³个/mL,其中超微蓝藻丰度显著高于超微真核藻。超微藻丰度在沿岸带较高,敞水区相对较低,北部最深点低于南部最深点;垂直方向上,超微藻丰度在水下10 m处达到最大值,随着深度的增加丰度逐渐下降。通过方差膨胀因子分析和建模得到超微藻丰度和环境因子的相关关系,水体的浊度、pH以及总磷对超微真核藻丰度有显著影响,而超微蓝藻的丰度主要是受到总磷的影响。结合流式细胞分选和高通量测序得到了抚仙湖超微真核藻的群落结构特征,主要是金藻纲、硅藻纲、甲藻纲等,其中金藻纲占绝对优势。在空间上,不同湖区和不同深度超微真核藻的群落组成也存在差异：表层水体以金藻纲、硅藻纲、甲藻纲为主;而在深层水体中超微真核藻的多样性降低,金藻纲为优势种。超微藻作为贫营养湖泊初级生产力的主要贡献者,对其组成和分布的研究有助于更全面的认识抚仙湖生态系统结构和功能。     

中国巢鼠属分类与分布的讨论

巢鼠属（Micromys Dehne,1841）隶属于啮齿目（Rodentia）鼠科（Muridae）,是最小的啮齿动物之一。此前的研究显示该属包含巢鼠（M.minutus）和红耳巢鼠（M.erythrotis）两个物种,但由于数据缺乏,红耳巢鼠的有效种地位仍存争议,且两个物种在中国的地理分布也不确定。本研究在安徽清凉峰国家级自然保护区采集到一批巢鼠属标本,经形态与分子学鉴定发现其包含巢鼠和红耳巢鼠两个物种,它们在清凉峰海拔1 600 m处同域分布,支持红耳巢鼠的有效种地位。基于安徽清凉峰巢鼠和红耳巢鼠的外形特点,本文对国家动物标本资源库的巢鼠属照片进行了分析,并结合相关文献资料,对中国巢鼠属的地理分布进行了整理,同时绘制了地理分布图。结果显示：在我国巢鼠主要分布在黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、陕西、甘肃、新疆、江苏、安徽、浙江、湖南、江西、广东、福建、台湾;红耳巢鼠主要分布在云南、四川、陕西、湖北、西藏、贵州、重庆、安徽、福建、广西;两者在安徽清凉峰和陕西镇巴县、城固县皆有分布。此外,分子系统学分析显示,我国巢鼠属多样性仍被低估,极有可能存在未知的分类单元,巢鼠属的分类研究工作仍需加强。     

异源表达多巴脱羧酶促进大肠杆菌从头合成多巴胺

多巴胺是多种天然抗氧化药物生物合成的前体物质,在人体内作为神经递质调控中枢神经系统的多种生理功能,常用于多种类型休克的临床治疗。目前,通过微生物合成技术已经实现了多巴胺的从头合成,但是合成效率很低。针对该问题,在左旋多巴 (l-DOPA) 大肠杆菌工程菌基础上,利用不同拷贝数质粒表达野猪Sus scrofa来源的多巴脱羧酶基因Ssddc,实现了葡萄糖到多巴胺的生产。为了进一步提高多巴胺合成效率,从100个候选基因中筛选出5个多巴脱羧酶基因进行测试,其中来源于人Homo sapiens多巴脱羧酶基因Hsddc的工程菌摇瓶发酵的多巴胺产量最高,达到3.33 g/L;而来源于果蝇Drosophila melanogaster多巴脱羧酶基因Dmddc的工程菌摇瓶发酵的左旋多巴残余量最低,仅有0.02 g/L;这两株工程菌分批补料发酵表明,多巴胺的产量可以分别达到13.3 g/L和16.2 g/L,左旋多巴残余量分别是0.45 g/L和0.23 g/L。将多巴脱羧酶基因Dmddc和Ssddc分别整合到基因组上,获得遗传稳定的工程菌,在分批补料发酵条件下,多巴胺产量最高达到17.7 g/L,是目前国内外报道的最高产量。     

课堂教学随笔:谷氨酰胺的氨基

氨基代谢是《生物化学》中"氨基酸代谢"教学的重要内容,谷氨酰胺氨基的去向和利用是其中的重点之一。谷氨酰胺既有α-氨基又有酰胺基,其代谢由不同的酶分别催化,涉及转氨酶、酰胺基转移酶、谷氨酰胺酶、转谷氨酰胺酶等。不同代谢酶作用的基团和机理不同,学生容易混淆它们的作用。本文拟通过讨论几种谷氨酰胺氨基相关代谢酶的作用特点,指导学生掌握谷氨酰胺氨基的代谢。     

毛竹APX基因系统进化与表达分析

抗坏血酸过氧化物酶(aseorbate peroxidase, APX)是植物活性氧代谢中重要的抗氧化酶之一,尤其是叶绿体中清除H₂O₂的关键酶,也是维生素C代谢的主要酶类。该文基于生物信息学方法,利用毛竹的基因组及转录组数据鉴定毛竹中的APX基因家族成员,并对其编码的蛋白基本理化性质、基因结构、启动子元件、系统进化及共线性关系、重复串联基因、GO注释及表达模式进行综合分析,共鉴定出21种编码APX的基因。结果表明:(1)PeAPX基因家族成员多为不稳定疏水蛋白,基因结构、基序及结构域相对较为保守,大多数APX基因具有高度保守的内含子模式。(2)系统进化关系显示毛竹APX基因与水稻APX基因有着较高的同源性关系,PeAPX具有较高的进化保守性。(3)Ka/Ks分析表明PeAPX基因都经历了纯化选择压力,此外在每个APX基因的启动子序列中发现有许多与应激反应和植物激素相关的顺式作用元件,结合表达量分析,表明毛竹APX基因在毛竹生长发育中起着正向促进作用。该研究为进一步了解毛竹APX基因家族基本功能及其抗氧化机制提供了一定的参考,为毛竹APX基因功能的深层次鉴定提供了重要依据。     

遮荫对青桐幼苗生长性状与化学计量特征的影响

营养元素含量及化学计量比可反映植物器官营养元素的分配及互作关系,亦可反映其营养利用效率及生长环境的养分限制状况。以青桐(Firmiana platanifolia)幼苗为材料,分析4种不同光强(全光照,50%、75%和95%遮荫)对青桐幼苗生长,C、N、P、K含量及其化学计量特征的影响。结果表明:遮荫对青桐幼苗的生长性状、生物量、元素含量和积累量及化学计量比均有显著影响(P<0.05)。苗高和比叶面积随遮荫强度增加而升高,而地径和粗壮度随遮荫强度增加而减小。总生物量在75%遮荫下最大,在95%遮荫下最小。在各遮荫处理下,叶片C、N、P、K含量均大于根和茎,且N含量顺序为叶>根>茎,K含量顺序为叶>茎>根。C、P、K积累量随遮荫强度增大而增加,在75%遮荫下达到最大值,而在95%遮荫下达到最小值。青桐幼苗C∶N和C∶P呈现出相同的变化趋势,随遮荫强度变大先增加后减小,均在50%遮荫下达最大值。青桐各器官N∶P远低于14,即青桐幼苗在不同遮荫条件下的生长严重受N限制。这些结果说明,遮荫可调节青桐幼苗在不同光环境中的养分积累与分配,进而影响生物量。因此,青桐苗期培育宜选75%遮荫,有助于苗高、比叶面积、生物量、养分含量和积累量的增加,而过度遮荫可抑制幼苗生长发育。     

亚龙湾珊瑚礁大型礁栖生物的群落结构及生态警示

鱼类和大型底栖生物等礁栖生物是珊瑚礁生态系统的重要组成部分,其群落信息是全面评价珊瑚礁生态系统健康状况的必要基础数据。基于录像样带法,分析了2018年12月底海南省三亚市亚龙湾珊瑚礁区17个站位礁栖鱼类和大型底栖生物的群落结构、数量分布及相似性,揭示了其中的生态警示,并提出相应的监管建议,旨在保护和恢复亚龙湾的珊瑚礁。结果表明:亚龙湾西岸及东排、西排共发现鱼类8科21属35种,以雀鲷科、隆头鱼科为主,平均密度为0.20尾·m^-2,金尾雀鲷、斑棘眶锯雀鲷和细鳞光鳃鱼为优势种;最近15年来,亚龙湾的鱼类资源持续衰退,目前已近于枯竭。另一方面,调查区的大型底栖生物以软珊瑚、大型底栖藻类、海百合和海胆为主,各类群的数量分布有所不同;造礁珊瑚的敌害生物小核果螺和长棘海星密度皆很低,目前尚不会对珊瑚礁构成威胁;整体而言,大型礁栖生物群落在亚龙湾西岸与东排、西排有较大的差异,间接反映出岛礁与岸礁环境存在差别,不过亚龙湾西岸湾口段的环境条件可能更接近岛礁;由于部分海区大型底栖藻类较多及可能存在的富营养化趋势,维持金尾雀鲷或其他植食性鱼类与藻类规模两者间的平衡,对恢复和保持亚龙湾珊瑚礁生态系统的健康尤为重要;同时,管控来自青梅河等的陆源污染,也是控制亚龙湾大型海藻增殖的关键;相比于海参,海百合对大型底栖藻类的依赖程度较低。调查区造礁珊瑚覆盖率与礁栖生物数量之间没有显著相关,可能与亚龙湾珊瑚礁退化严重及现存的种类以团块状造礁珊瑚为主,其构建的珊瑚礁生境空间异质性相对较低有关。为更好地保护亚龙湾的珊瑚礁,建议关注亚龙湾的水质,加强对捕鱼、潜水观光等旅游活动的监督管理,特别是应该立即实施长时间的渔业禁捕来恢复亚龙湾的渔业资源,并定期监控关键种群的数量变动。     

阔叶百里香鲜、干茎叶精油成分及其抑菌效果

采用水蒸气蒸馏法和气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)分析阔叶百里香(Thymus pulegioides)鲜、干茎叶精油含油率、化学组成及其相对含量的差异,并比较精油对链格孢(Alternaria alternata)、粉红单端孢(Trichothecium roseum)和意大利青霉(Penicillium italicum)的抑制效果。鲜、干茎叶含精油率分别为0.53%、0.37%,分别鉴定出35、40种化合物,其主要化学成分相同,均含有百里香酚(鲜样31.30%,干样26.82%)、麝香草酚甲醚、右旋龙脑和邻伞花烃等,只是相对含量略有差异;在抑菌实验中,百里香精油对链格孢菌的抑制作用最为明显,其次是意大利青霉和粉红单端孢。鲜、干阔叶百里香精油的组分较为接近,相对含量略有差异;阔叶百里香精油对3种真菌具有较好的抑制效果,且鲜样精油的抑菌效果好于干样精油。     

基于可见光波段包络线去除的湿地植物叶片叶绿素估算

研究采用芦苇和香蒲叶片光谱及实测叶绿素含量数据,选取波段谱带范围为可见光波段400—760nm(为了避免近红外波段受叶片水分含量的影响,降低构建模型的稳定性),利用相关分析与逐步回归分析的统计学分析方法,建立叶面尺度下不同包络线去除衍生转换光谱:BD(band depth)、CRDR(continuum-removed derivative reflectance)、BDR(band depth ratio)、NBDI(normalized band depth index)与叶绿素含量估算模型。通过对入选波段的统计表明在550—750nm,特别是700—750nm(红边)波段范围内产生了较多的有效波段,是今后进行生物参量反演的重点波段范围。舍一交叉验证结果表明芦苇、香蒲和混合样本绿素含量估测的最佳模型分别为BD、CRDR和NBDI模型,其交叉验证决定系数依次为0.87、0.83和0.81,交叉验证均方根误差RMSE依次为0.16、0.15和0.33。并在此基础上利用独立样本非参数检验和多因子方差分析,探讨相关因素对于叶绿素含量估算模型精度的影响。结果表明物种差异、数据类型差异对于叶绿素回归模型的影响较大,而光谱类型差异及光谱数据与数据类型交互作用对于回归模型精度的影响较小。     

淮南采煤塌陷湖泊浮游植物功能群的季节演替及其驱动因子

在淮南矿区设置潘谢潘集站(PXPJ)、潘谢顾桥站(PXGQ)和潘谢谢桥站(PXXQ)等3个塌陷湖泊站点,分别代表3种典型矿区湖泊水文生态条件,于2013—2014年分4个季度采样并分析了3个湖泊浮游植物功能群组成、季节演替规律及其与环境和生物因子的关系。结果显示,3个湖泊的浮游植物种类可归入16个功能群,其主要优势功能群反映了小型富营养化湖泊水体的生境特征。PXPJ春季S1、X2和Y为主要优势功能群,分别以伪鱼腥藻(Pseudanabaena sp.)、具尾蓝隐藻(Chroomonas caudata Geitler)和卵形隐藻(Cryptomonas ovata Ehr.)为代表种属,随后3个季节C为第1优势功能群,以链形小环藻(Cyclotella catenata)为代表物种。PXGQ春夏秋3个季节中均以伪鱼腥藻为代表的S1功能群占绝对优势地位,冬季向C(以链形小环藻为代表)和D(以尖针杆藻为代表)为主的功能群演替。PXXQ春季X2和Y为主要优势功能群,分别以具尾蓝隐藻和卵形隐藻为代表,夏秋季以伪鱼腥藻为代表的S1功能群占据优势地位,冬季向C(链形小环藻为代表)和E(长锥形锥囊藻为代表)功能群为主的群落结构演替。水温和光照条件是驱动淮南采煤塌陷湖泊浮游植物功能群季节演替的关键环境因子,而营养盐和生物因素是导致3个湖泊功能群组成差异的重要原因。