记忆水平依赖的海马-前额叶神经节律交互

海马(HPC)和前额叶皮层(PFC)的协同作用是记忆加工过程的关键,其相互作用对学习和记忆功能至关重要.大量证据表明,情景记忆的形成、巩固与检索依赖于特征神经节律在PFC和HPC脑区间的同步作用,这些节律包括theta节律、gamma节律和sharp wave ripples (SWRs)节律等.在精神类疾病中患者往往伴随出现学习记忆功能障碍,基于人类和动物的脑电研究均发现以上3种神经节律在HPC和PFC之间的同步性下降,可能作为反映精神病理下认知功能障碍的重要指标.本文从HPC-PFC网络中的神经节律研究出发,总结了theta节律、gamma节律和SWRs节律在两脑区间的协调交互模式在情景记忆中的作用,以及精神分裂症和抑郁症状态下HPC-PFC通路上神经节律的异常表现及其潜在损伤机制,为今后精神疾病的快速诊断提供客观依据.     

常春二乔玉兰春夏季开花节律及营养效应研究

为系统掌握常春二乔玉兰春夏季开花物候节律,探讨其与营养物质的关系,本研究以6年生常春二乔玉兰为试验材料,观测其年生长发育节律、春夏季开花物候特性以及茎段营养物质的含量变化。结果表明：（1）每年12月始至翌年2月下旬为常春二乔玉兰休眠期。2月下旬花芽膨大生长,并于3月开始春季开花,花期持续约20 d。4月进行营养生长,5月完成花芽分化。5月底部分花芽膨大并于6月开始开花,夏季花期持续约20 d。7~9月为未膨大花芽的发育滞缓期。此外,少量夏季开放的花的基部侧芽再次分化形成花芽。10~12月随着落叶的开始,树体逐渐进入休眠期。（2）常春二乔玉兰营养生长后分化的花芽能够花开两季。春季开花为先花后叶,开花率为100%,开花同步率较高,雌、雄蕊发育正常,为可育花。夏季开花为花叶同放,开花率约为30%,且开花同步率较低,开放的花内雌、雄蕊发育异常,为不育花。（3）春季开花期间可溶性糖和可溶性蛋白呈下降趋势,淀粉含量于开花后期下降;夏季开花期间可溶性糖和淀粉总体呈先降后升趋势,而可溶性蛋白总体呈下降趋势。综上所述,常春二乔玉兰春、夏季开花期内开花模式存在一定差异,其显著节律特征与营养物质含量变化有关,推测低水平的可溶性糖及高水平的淀粉和可溶性蛋白有利于春季开花的启动,而低水平的可溶性蛋白及高水平的可溶性糖和淀粉含量则有利于夏季开花的实现。     

槲皮素对节律钟基因的调控研究*

目的:探讨槲皮素对节律钟基因表达的影响。方法:通过50%的马血清刺激诱导人骨肉瘤U2OS细胞同步化,利用槲皮素处理同步化后的U2OS细胞。进一步利用荧光定量PCR检测节律钟关键基因的变化。利用western blot检测槲皮素对组蛋白乙酰化的影响,并且通过试剂盒测定槲皮素对细胞内氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)的影响。通过尼克酰胺和槲皮素同时处理U2OS细胞,利用荧光定量PCR检测节律钟关键基因的变化。结果:U2OS细胞经过槲皮素处理后节律钟关键基因芳烃受体核转位蛋白3(brain and muscle Arnt-like protein-1,BMAL1),节律周期蛋白2(Period 2, PER2),孤儿核受体alpha(REV-ERBα)和蓝光受体蛋白1(Cryptochrome 1,CRY1)在转录水平的表达水平有明显的升高。槲皮素处理可以显著降低U2OS细胞的组蛋白乙酰化的水平,并且显著升高U2OS细胞内的氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的水平。进一步研究发现,尼克酰胺(Nicotinamide,NAM)处理完全抑制了槲皮素对节律基因的影响。结论:槲皮素显著地激活了节律钟关键基因的mRNA表达水平,槲皮素对于节律基因的调控依赖于Sirtuins的活性,其机制可能是由于槲皮素增加了细胞内的氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的水平所导致。     

癫痫模型大鼠海马CA1网络theta节律断裂的观察*

目的:探究尖波间期和无尖波恢复期颞叶癫痫大鼠模型的海马CA1网络theta节律随癫痫发展进程的变化规律。方法:14只成年雄性Wistar大鼠(200～250 g)麻醉后开颅,在海马的背侧埋入一个双极性钢电极(直径小于1 mm),在颅骨上埋入三个不锈钢皮质电极,在左和右额皮质内分别植入两个电极,在小脑埋入参考电极,粘合颅骨,检测、记录大鼠脑电图;之后腹腔注射癫痫诱发药物,匹罗卡品氢氯化物(pilocarpine hydrochloride,310 mg/kg),30 min后给予大鼠莨菪碱 (scopolamine, 1 mg/kg);借助14只大鼠在嗅行(exploration)时脑深部记录(SEEG),应用Gabor小波时频能量分析估算断裂段数(以350 ms为1段),与总段数的比值定义为断裂比,用来衡量theta节律断裂程度,分别计算了癫痫发展进程的早期(D7)和晚期(D25)中两个邻近尖波之间时间段(定义为尖波间期)和随后无尖波恢复期theta节律断裂比,与注射前脑电图比较。结果:① 与对照脑电图比较,癫痫诱发大鼠的D7和D25的theta节律断裂比显著升高(P＜0.05),并且D7远高于晚期D25;② 在无尖波恢复期,theta节律断裂比与尖波间期相当 (P＜0.05)。结论:癫痫尖波直接导致了theta节律断裂,断裂程度将随癫痫发展进程而动态变化,早期伤害尤其严重。     

贡嘎山国家级自然保护区兔狲的活动节律与适宜栖息地预测

2016年6月-2017年5月,采用红外相机陷阱法研究了四川贡嘎山国家级自然保护区兔狲Otocolobus manul的活动节律,以样线法和红外相机调查得到的兔狲分布点为数据源,采用最大熵(MaxEnt)模型预测了兔狲的适宜栖息地分布。结果显示:(1)兔狲分布在海拔3 780~4 956 m的灌丛、草甸和流石滩生境,其中87.2%的分布点位于海拔4 500 m以上;(2)日活动差异指数为0.071 2,昼行性指数为0.34,兔狲的活动高峰为05∶00-07∶00和20∶00-22∶00;(3)增强型植被指数2年最大值均值、海拔、平均日较差和气温年较差是影响兔狲栖息地选择的主要环境因子,兔狲偏好在海拔4 000 m以上、温差较大的高山流石滩生境活动,保护区兔狲的适宜栖息地面积为187 km^2,占保护区总面积的4.56%。本研究充实了兔狲的生物学、生态学资料,也为该物种的保护管理提供了参考资料。     

基于红外相机技术对帚尾豪猪活动节律和时间分配初步观察

2012年8月至2013年7月,采用红外相机技术对广西弄岗国家级自然保护区15 hm^2森林动态监测样地及其周边区域内的帚尾豪猪(Atherurus macrourus)进行观察,采用活动强度指数分析其活动节律和时间分配,探讨月相和环境因子对其活动节律和时间分配的影响。结果表明,不同时间段内帚尾豪猪的活动强度存在极显著差异(t=4. 666,df=23,P=0. 001),活动峰值出现在20:00~21:00和05:00~06:00;夜间主要以移动(63. 2%)和觅食(23. 6%)为主。帚尾豪猪各月份间的时间分配存在极显著差异(t=8. 581,df=11,P=0. 001),旱、雨季间的时间分配存在显著差异(Z=-2. 166,P=0. 03)。各月相间帚尾豪猪出现的频次存在显著差异(χ~2=5. 00,df=1,P=0. 025),以新月期和满月期活动最为频繁,上弦月活动最少。相关性分析表明,活动强度指数与月降雨量、月最高温度及最低温度(R^2=0. 440,R^2=0. 435,R^2=0. 457)都存在显著的负相关,帚尾豪猪最适的活动温区为10℃~26℃。本研究初步掌握了帚尾豪猪在弄岗保护区的活动节律和时间分配,有助于后期理解栖息地和气候变化对其活动的影响。     

应用红外相机数据研究动物活动节律——以广东车八岭保护区鸡形目鸟类为例

动物活动节律和时间生态位分化是动物行为在时间维度的分布, 是对时间资源利用的重要体现。动物活动节律受到环境因素和种间作用的影响, 因此, 了解动物活动节律以及时间生态位有助于揭示群落中同域分布物种时间资源利用的差异及共存机制。近10多年来, 红外相机技术在国内外野生动物监测研究中得到广泛应用, 积累了大量有时间记录的动物行为数据, 极大地促进了动物活动节律和时间生态位分化的深入研究。本文对动物活动节律研究以及应用红外相机数据研究动物活动节律的方法进行梳理, 采用核密度估计方法, 利用广东车八岭国家级自然保护区的红外相机监测数据, 分析了鸡形目鸟类的活动节律, 以阐述单物种和多物种的活动节律以及种间作用对动物日活动节律的影响。研究结果表明车八岭保护区白鹇(Lophura nycthemera)、白眉山鹧鸪(Arborophila gingica)和灰胸竹鸡(Bambusicola thoracica)等3个鸡形目物种之间存在不同程度的竞争, 物种间的日活动节律呈现中等程度的重叠。最后, 针对动物活动节律分析方法应用的建议及影响因素进行讨论, 希望为国内动物活动节律研究提供参考。     

西藏雅鲁藏布大峡谷国家级自然保护区金猫的色型类别与活动节律

2013-2018年间采用红外相机技术对西藏雅鲁藏布大峡谷国家级自然保护区的金猫(Catopuma temminckii)进行长期监测, 累计布设70个点位, 14,071个相机工作日。共收集金猫独立照片101张, 其中60张可识别色型, 占金猫独立照片总数的59.40%。共记录到4种不同色型的金猫个体, 拍摄频次比例为麻褐色型:红棕色型:黑色型:灰色型 = 46:7:4:3; 其中灰色型为我国野生金猫实体首次记录。不同色型的个体可同域分布, 而以雅鲁藏布大峡谷自然保护区为代表的藏东南地区是我国金猫色型变异最丰富的地区。基于红外相机照片对金猫的共性形态特征和不同色型的独特形态特征进行了详细的图文描述, 以期为该物种的深入研究提供详实的基础资料。活动节律的分析结果显示, 研究区内金猫以昼行性活动为主, 10:00-12:00为其最强的活动高峰。不同月份的日活动差异指数(daily-discrepancy index) α和昼行性指数(diurnal-nocturnal index) β均存在显著差异, 且活动强度具有明显的季节性变化, 不同季节的活动峰型存在显著差异。本研究为东喜马拉雅生物多样性热点区动物多样性本底的完善积累了基础资料, 也为后续的猫科动物色型多样性的形成机制研究提供了基础信息与参考。     

长潭水库铁锰含量与环境因子的季节性变化相关性分析及铁锰氧化菌群的富集培养

【背景】目前对水库水体污染原因的研究往往专注于水体的富营养化、pH值、溶解氧、氨氮、菌落总数指标的变化,而重金属含量与环境因子的季节性变化相关性分析研究较少,同时对于典型季节原位微生物种群的多样性差异研究尚未见报道。【目的】研究浙江省台州市长潭水库底部水中正二价金属离子(二价锰离子Mn²⁺;二价铁离子Fe²⁺)浓度与不同环境因子的季节性变化规律,并对其相关性进行分析;富集平水期(2月)和丰水期(8月)水库底部水体中功能微生物菌群,分析其种类和丰度的差异。【方法】分别检测12个月的水库水Mn²⁺和Fe²⁺浓度及多种环境因子(水体溶解氧浓度、pH值、总磷浓度、浊度、水库环境温度及降水量),过滤并富集培养水库底部水体的功能微生物菌群,对其16S rRNA基因V3-V4区测序并分析其菌群结构。【结果】长潭水库水中Mn²⁺和Fe²⁺浓度呈季节性变化,每年的春夏交替季节水体中铁锰含量从零开始慢慢升高,至夏秋高温季节水体中Mn²⁺和Fe²⁺浓度达到最高值,然后慢慢降低,至秋末冬初检测不到含量。在检测的多种环境因子中,水体溶解氧浓度、水库环境温度及降水量呈明显的季节性规律变化。Mn²⁺和Fe²⁺浓度与温度、降水量和浊度有正相关性,与溶解氧浓度、pH值和总磷浓度有负相关性,其中在正负相关性分析中两种金属离子的浓度与溶解氧浓度的相关性最强,其次是环境温度及降水量。丰水期和平水期中富集获得的功能微生物菌群的种类和丰度差异很大,从属水平上分类,丰水期时菌群只包含不动杆菌(Acinetobacter)和鲑色沉积物杆状菌(Sediminibacterium)这2个属的菌株,含量各占约50%;平水期时菌群则主要由杆菌属(Bacillariophyta) (47.62%)和Limnohabitans(9.52%)等9个属的菌株构成。富集获得的平水期和丰水期的两个可培养的菌群均具有去除水库水中Mn²⁺的功能,去除率分别约为35.9%和11.4%。【结论】长潭水库底部水体中Mn²⁺和Fe²⁺浓度与不同环境因子均呈季节性规律变化,它们之间呈现不同的正负相关性,丰水期和平水期的功能微生物菌群结构差异很大。本研究为利用微生物进行重金属污染水体的治理储备了微生物资源,为实现国家“美丽乡村”的建设目标提供一定的参考价值。     

褛裳夜蛾的交配行为及雄蛾对性腺提取物的反应节律

详细观察了褛裳夜蛾成虫的交配行为,利用风洞、触角电位技术研究了雄蛾对性腺提取物的反应节律,通过林间诱蛾试验进行了验证,旨在为褛裳夜蛾性信息素的精确提取及性信息素组份分离、鉴定提供依据。研究结果表明:成虫的求偶、交配行为均发生在暗期,有一定的节律性:雌蛾在羽化3d以后开始求偶,1周左右表现最为强烈,3-4日龄雌蛾在暗期4-6h开始求偶,最大求偶率在暗期6-8h;5-9日龄在进入暗期就开始求偶,最大求偶率出现在暗期4-6h。风洞试验表明,3-7日龄的雄蛾对性腺提取物均有明显的性行为反应,5日龄雄蛾在暗期4-6h对性腺提取物的反应最为强烈。3-6日龄的成虫在暗期4-6h开始交配,而7-8日龄的成虫于暗期2-4h开始交配,6日龄的成虫交配率最高,交配高峰在暗期4-8h。雄蛾对性腺提取物的触角电位反应也有一定的节律性:雄蛾对4日龄雌蛾性腺提取物开始有电生理反应,对6-7日龄暗期5h性腺提取物反应最为强烈。林间诱蛾试验测定了性腺提取物的引诱活性,7日龄雌蛾性腺提取物林间诱蛾量最高,引诱高峰在暗期4-6h,该结果也验证了褛裳夜蛾雄蛾对性腺提取物的反应节律。