基于线粒体12S rRNA和ND5基因序列的中国飞蝗属3亚种系统发育关系研究

对分布于中国的飞蝗Locusta migratoria Linnaeus 3亚种的线粒体12SrDNA(487bp)和ND5(451bp)基因的部分序列进行测定,与已知全线粒体基因组全序列的非洲飞蝗亚种进行序列比较,并在此基础上对ND5基因,以斑腿蝗科瘤喉蝗Parapodisma mikado为外群,重建MP树。基于序列长度的限制,将两基因联合分析重建了1棵最简约无根树。在对准的4个亚种共有的481bp的12SrDNA和451bp的ND5片断序列比较中,AT含量明显高于GC含量。由序列差异来看,哑洲飞蝗和东亚飞蝗序列相似度高,非洲飞蝗和西藏飞蝗相似度高,ND5基因的MP树和联合树也支持这个结论。由于大陆漂移和青藏高原隆起的特殊地质事件,正好解释了非洲飞蝗和西藏飞蝗的相似性,支持西藏飞蝗为单独1亚种,与非洲飞蝗为同一起源地,与其它2亚种相区别。     

Halolysin SptA有助于嗜盐古菌Natrinema sp.J7-2长期生存

【背景】嗜盐古菌可以在盐沉积物中存活长达几百万年,是著名的长寿菌。许多嗜盐古菌分泌胞外蛋白酶,大多数分泌的胞外蛋白酶被称为Halolysin,具有以下特征：属于枯草杆菌蛋白酶类蛋白酶;在胞内折叠后经Tat途径高效分泌至胞外;可自加工形成成熟酶;尤其在天然宿主中大多数Halolysin在对数生长后期表达并在稳定期达到最高水平。目前Halolysin的酶学性质、加工成熟及分泌机制已被广泛研究,然而其生理功能的研究较少。Halolysin SptA是嗜盐古菌Natrinema sp.J7-2的主要胞外蛋白酶,前期研究发现多个顺式调控元件协同调节SptA的生长期依赖性表达,使SptA参与J7-2菌株不同生长期之间的转变,而且在衰亡期之后SptA有助于J7-2菌株继续生存。【目的】研究Halolysin SptA对Natrinema sp.J7-2长期生存的作用。【方法】将J7-2菌株和突变体ΔsptA1分别在寡营养、无外源营养物质（液体）及营养丰富（固体）条件下长期培养,通过比较二者的生长、生存和SptA的表达分泌情况进一步探讨SptA的作用。【结果】J7-2菌株在寡营养条件下产生更多SptA,培养后期（33 d） J7-2菌株活细胞数显著高于ΔsptA1。在无外源营养物质情况下长期温育,J7-2菌株和ΔsptA1经历多次细胞分裂和细胞死亡,在延长温育期间（73—200 d）存活的J7-2菌株细胞数量均显著多于存活的ΔsptA1细胞数量。在营养丰富的固体平板上培养的后期（160 d）,由于营养物质消耗,J7-2菌株通过SptA吸收和利用来源于死细胞蛋白的降解产物,帮助其群体长期生存。【结论】SptA介导的细胞死亡和死细胞蛋白降解,促进J7-2菌株利用来源于死细胞的营养物质,从而有助于菌株群体在营养缺乏条件下长期存活。本研究提供了关于Halolysin生理作用的新见解。     

典型阔叶林的物种多样性分布和环境解释

生物多样性的分布格局和形成机制一直是生态学研究的核心内容之一。大量的研究表明, 气候是影响物种分布的主要因素, 但是对不同气候带内的形成机制关注较少。作者沿不同气候带选择了山西庞泉沟、山西历山、河南龙峪湾、湖北神农架以及湖南八大公山等五个国家级自然保护区的典型阔叶林植物群落为研究对象, 分析了植物物种多样性的变化趋势及其与环境因子的关系。DCA 分析结果表明: 植物群落具有一定的区域性, 从暖温带的山西庞泉沟保护区依次向南到亚热带的湖南八大公山保护区, 植物物种多样性和丰富度均呈增加的趋势。CCA 和Partial Mantel Test分析都表明, 年均气温和年均降水量是影响不同气候带上植物分布的显著因子。此外, 影响暖温带庞泉沟和历山植物分布的环境因子还包括土壤碱解氮和速效磷, 影响亚热带神农架和八大公山的环境因子还包括土壤湿度、pH 和土壤硫。因 此, 不同气候带上水热分配不均以及土壤养分存在的差异是影响不同区域植物物种多样性分布的主要因素。     

神农架川金丝猴栖息地森林群落的数量分类与排序

在神农架川金丝猴生境典型地段设立样方58块,根据样方资料对神农架川金丝猴栖息地的森林群落用组平均法分类和DCA排序.用组平均法将58块样地分为9个群系,依据《中国植被》的分类原则和系统将研究区植物群落划归为7个植被型.样地的DCA排序较好地揭示了该区森林群落的分布格局与环境梯度的关系;DCA第二轴明显地反映出森林群落的海拔梯度变化,沿DCA第二轴从右到左,海拔逐渐升高;第一轴表现了各植物群落或植物种所在环境的坡度、坡向,即水分和光照因素,沿第一轴从下到上,坡度渐缓、坡向渐向阳.其中海拔梯度是环境因子中对森林群落起决定性作用的因子.研究表明,巴山冷杉+糙皮桦-大齿槭+尾萼蔷薇-高原露珠草+星果草群系发育较好,高大树木占有较大的比例,是神农架川金丝猴最适宜栖息地.7个植被型物种丰富度指数在群落梯度上呈规律性波动.其中针叶林和针叶-阔叶混交林中,物种丰富度指数在群落梯度上的总体趋势表现为灌木层＞草木层＞乔木层;在常绿阔叶林和常绿-落叶阔叶混交林中,该趋势为灌木层＞乔木层＞草本层;在落叶阔叶林中,其丰富度指数的趋势为灌木层＞草本层和乔木层.不同植被类型川金丝猴食源植物种类在群落梯度上的变化趋势与物种丰富度指数相同,但地衣类植物作为川金丝猴冬季的重要食物只在针叶林和针叶-阔叶混交林中生长.本研究为制定栖息地保护计划,更好地保护神农架川金丝猴提供了科学理论依据.     

中国蝗总科分类、查询及鉴定专家系统(ESCA)设计与实现

专家系统是人工智能研究的一个应用领域,将其应用到蝗总科分类中,通过信息获取、加工、软件编程,建立中国蝗总科形态学和分类学数据库,进而设计并实现了《中国蝗总科分类、查询、鉴定专家系统》(简称ES—CA),作为我国蝗灾治理工作中一种快捷高效的分类、查询、鉴定工具。ESCA是计算机信息处理技术与蝗总科形态分类学的有机结合,使经典分类学升华为数字信息的形式,是利用计算机功能提高生物形态分类学科研、教学效率的一种新途径。     

游离脂肪酸对3T3-L1脂肪细胞糖代谢的影响

目的:通过培养3T3-L1前脂肪细胞,并诱导其分化至成熟,研究游离脂肪酸对脂肪细胞糖代谢的影响。方法:培养诱导3T3-L1脂肪细胞,用油红O染色鉴定并比较其形态结构的变化。LPS、EPA、SA、PA干预成熟脂肪细胞,收集不同时间的培养基,葡萄糖氧化酶法算出各组脂肪细胞的葡萄糖消耗量。用Western blot检测不同时间各组干预后细胞AMPK、GLUT4蛋白含量。结果:油红O染色鉴定成熟脂肪细胞胞浆中的脂滴染成红色,并出现戒环样结构;诱导分化第8天,90%以上细胞均分化成熟。含LPS、EPA、SA、PA的培养基作用于成熟脂肪细胞,随着时间的延长,显著抑制脂肪细胞对葡萄糖的吸收(P<0.05),同时,脂肪细胞AMPK、GLUT4蛋白含量在减少(P<0.05)。结论:游离脂肪酸可以诱导胰岛素抵抗的分子机制可能是通过胰岛素信号通路激活蛋白激酶(AMPK),进而影响GLUT4的蛋白表达,使脂肪细胞的葡萄糖吸收率减低,影响脂肪细胞的糖代谢。     

基于高通量测序的两种高寒草甸土壤原核生物群落特征研究

土壤微生物在生态系统中具有重要的生态功能,研究青藏高原高寒草甸的土壤原核生物群落组成及其主要影响因子,对揭示青藏高原独特的微生物地理区系和预测全球环境变化的影响有重要意义。利用Illumina Miseq高通量测序技术,结合分子生态网络,对青藏高原高寒沼泽化草甸和高寒草甸的土壤原核生物的群落组成特征进行了分析。结果共检测到23145个OTUs,可分为2个古细菌类群和33个已知的细菌类群;其中变形菌门、酸杆菌门、放线菌门和拟杆菌门为土壤的优势菌群,相对丰度累计超过79%;高寒草甸原核生物的多样性高于高寒沼泽化草甸,两种草甸类型原核生物群落特征具有显著差异性(P0.001)。分子生态网络分析表明,高寒草甸网络具有较长的平均路径距离和较高的模块性,使其比高寒沼泽化草甸网络更能抵抗外界环境变化,在应对气候变化时具有更高的稳定性;典范对应分析(CCA)和分子生态网络的分析结果均表明,土壤p H值是影响土壤原核生物群落特征的主要影响因子。综上所述,土壤微生物群落的组成变化对于评估其对全球气候变化的响应具有重要的指示作用,土壤原核生物群落特征在不同的高寒草甸土壤中具有显著差异,了解其变化规律和影响因子,能为高寒草甸生态系统的适应性管理和应对气候变化提供理论依据。     

神农架国家公园林线过渡带土壤真菌多样性

林线过渡带是陆地生态系统对气候变化响应的敏感区域,研究林线过渡带土壤真菌的群落结构和形成机制,对于预测气候变化对土壤养分循环和维持陆地生态系统功能的影响具有重要意义。利用Illumina高通量测序技术分析了神农架国家公园林线上下的灌木林和针叶林的土壤真菌群落结构和多样性。结果表明,在真菌物种组成上,两种植被类型的土壤优势菌门、属和种类不同,针叶林和灌木林的优势菌门分别是担子菌门(Basidiomycota)和接合菌门(Zygomycota)。除趋势对应分析(DCA)和不相似性检验(Dissimilarity test)表明两种林型的土壤真菌群落结构组成存在显著差异,且针叶林土壤真菌Shannon指数、Chao值和Richness指数均显著(P0.05)高于灌木林。典范对应分析(CCA)和Mantel检验显示土壤真菌群落结构与土壤p H、植物多样性、土壤温度和土壤湿度存在显著相关性。因此,林线过渡带上下的土壤真菌群落结构和多样性存在显著差异,土壤p H、植物多样性、土壤湿度和土壤温度可能是影响土壤真菌群落结构的重要因素。     

青海三江源高寒草甸土壤微生物功能多样性的海拔分布

本研究以空间替代时间的方法,在青海三江源国家级自然保护区,以每隔200 m-300 m的海拔差异,从海拔3220 m(S1)到4790 m(S6)共设立6个海拔梯度的高寒草甸土壤样地为研究对象,利用Biolog生态板法研究了不同海拔土壤微生物碳源利用功能多样性分布特征,试图分析海拔变化对多样性分布特征的影响及其响应。结果表明,随着海拔的升高,微生物群落碳源利用功能多样性指数整体呈现先下降后上升的趋势,与AWCD变化趋势一致;DCA分析显示不同海拔土壤微生物对碳源代谢结构有一定的空间差异;不同海拔梯度的土壤微生物对6类碳源的利用程度存在差异,其中多聚化合物为优势碳源;从CCA和Partial mantel分析得知,土壤微生物群落的碳源利用功能多样性的海拔分布格局与海拔高度、全磷含量、有效磷含量呈显著相关关系,而与植物多样性没有相关性。了解不同海拔下土壤微生物对碳源利用强度,可为揭示三江源的微生物过程提供基础数据。     

拟除虫菊酯降解酶基因APs实时荧光定量PCR检测方法的建立

本研究建立了一种能够快速、灵敏地检测来源于铜绿假单胞菌GF31中拟除虫菊酯降解酶基因APs的SYBR GreenⅠ相对实时荧光定量PCR方法。通过克隆构建APs目的基因及16S rRNA内参基因重组质粒,分别制备了质粒标准品SgI-pET30a、PA-pET30a、Pep-pET30a以及16S r RNA-p ET30a;绘制标准曲线,建立了实时荧光定量PCR体系。结果显示,在质粒标准品浓度为0.001~10 ng范围内,实时定量PCR标准曲线的线性关系良好,APs和16S r RNA的标准曲线R~20.99,扩增效率=95%~105%;熔解曲线呈单峰,特异性良好;扩增曲线呈S型,CT值在各梯度间均匀变化、重复性好;将建立的相对实时荧光定量PCR方法应用于检测工程菌及野生菌APs基因的m RNA表达水平,2~(-△△Ct)法计算得工程菌SgI、PA及Pep的表达量分别为野生菌的1 898、1 314和956倍。