分子生物学技术在热泉地质微生物学研究中的应用

陆地热泉是一类典型的极端生命-环境互作的地质系统,是我们认识生命与环境协同演化的天然实验室。然而,受限于有限的研究手段,热泉中仍存在大量未解密的微生物"暗物质"。这种困境随着技术的革新得到了改善,尤其是近几年来基于组学、探针和同位素标记的多元化检测手段在嗜热微生物多样性的挖掘、新物种和新代谢途径的发现以及嗜热微生物对元素地球化学循环的调控和响应等方面取得了一系列令人瞩目的研究成果,使得热泉极端微生物和地质环境内在联系的研究也成为地质微生物学研究的热点。立足于前人研究成果,本文将简述常用于热泉地质微生物学研究的分子生物学手段的发展,重点总结其在挖掘热泉微生物多样性和热泉微生物的环境功能研究中的应用及进展,最后对未来研究方向提出展望。     

浙江桐庐早二叠世船山组介形类化石

研究报道的介形类化石系采自浙江省桐庐县瑶林镇沈村剖面早二叠世船山组,计14 属4 亚属22 种,包括4新种和4未定种。其中12属4亚属和19种产自船山组第三段,并被归为Hollinella(Praehollinella) ema ciata Basslerella ola 组合,代表早二叠世船山世隆林期。牙形刺化石主要产自船山组第一段,带化石Streptogna thodus elegantulus 及其共生的其它牙形刺化石,指明船山组第一段的时代为中、晚卡西莫夫期到早格泽里期。根据介形类动物群生态组合和岩石特征,推测船山组第三段是在温暖的近岸浅水且为低能的开阔海环境下沉积的。     

甲基苯丙胺中毒mG1uR5 的表达

目的:研究代谢性谷氨酸受体5(mG1uR5)在甲基苯丙胺中毒的损伤机制中的作用。方法:设立实验组,对照组。实验组分别给予20 mg/kg,10 mg/kg腹腔注射MA;对照组分别给予同剂量的生理盐水。末次注射后24 h内腹腔注射戊巴比妥钠麻醉大鼠后用4%多聚甲醛灌注、取脑后行代谢性谷氨酸受体5的免疫组织化学染色,观察并计数mG1uR5在不同脑区的表达。结果:实验组mG1uR5在大脑纹状体、海马的表达较对照组显著增强,差异有显著性(P<0.05),并呈剂量依赖性。结论:mG1uR5参与了甲基苯丙胺中毒的损伤机制。     

甲基苯丙胺中毒大鼠相关脑区多巴胺能神经毒性研究

目的:探讨MA中毒多巴胺能神经毒性的损伤机制。方法:将Wistar大鼠40只,随机分成对照组10只和实验组30只(实验组分成三个亚组,分为末次给药后1天组、4天组和7天组,n=10)。实验组给予20mg/kg的MA腹腔注射,对照组给予同样剂量的生理盐水,每天注射一次,注射时间为20:00,连续注射4天。分别于末次给药后1天,7天,14天处死实验大鼠,用免疫组织化学染色法(S-P法)和荧光分光光度计法检测大鼠中脑黑质致密区(SNC)、中脑腹侧被盖区(VTA)、前额叶皮质(PFC)以及纹状体(CPu)四个脑区的多巴胺神经元细胞的形态和数量的变化,对神经纤维进行灰度值分析。结果:1、黑质致密区和腹侧被盖区TH阳性细胞图像分析结果与细胞计数分析结果一致:与对照组相比,各实验组TH免疫反应阳性降低,差异具显著性(P<0.05),d1组开始降低(P<0.05),d7组达到低谷(P<0.01),d14天组黑质致密区和腹侧被盖区TH免疫反应阳性有不同程度的恢复(P<0.05)。2、纹状体和前额叶皮质TH阳性纤维图像定量分析结果:各实验组TH免疫反应阳性均减低(P<0.05),d7组阳性反应最弱(P<0.01),d14组仍未恢复(P<0.05)。3、黑质致密区、腹侧被盖区、纹状体及前额叶皮质荧光分光光度计检测DA递质含量结果:与上述免疫组化结果基本一致。结论:1、大鼠各脑区TH阳性表达和DA含量,均出现不同程度的减低。2、MA中毒大鼠各脑区DA递质含量的变化与TH的变化结果基本一致。     

农牧交错带草地土壤剖面微生物总量、多样性和互作网络的垂直分布特征

【背景】草地土壤微生物是维持草地生态系统功能和稳定的关键要素之一,探寻微生物在土壤剖面的垂直分布特征和构建规律对于理解其在草地生态系统的作用至关重要。【目的】在80cm深的土壤剖面内,全面分析微生物的总量、多样性和物种间的相互作用网络表现出的垂直分布特征。【方法】基于内蒙古农牧交错带上典型草原土壤中原核微生物的定量和高通量测序数据,比较微生物的总量和多样性,使用分子生态网络方法(molecular ecological network approach,MENA)探究微生物相互作用网络的垂直变化。【结果】原核生物的总量和多样性随深度增加而逐渐降低,且群落结构变异沿土壤剖面逐渐增大。网络结构在表层最为复杂,微生物物种间联系紧密;随着深度的增加,微生物间紧密的关联会逐渐变稀疏,网络结构变得简单。此外,酸杆菌是当地土壤生态系统中的优势种群以及网络核心微生物物种,可能对土壤生态服务功能的稳定发挥具有重要的作用。【结论】原核微生物的总量、多样性和物种间的互作网络都表现出高度一致的垂直变化规律,即总量、多样性与深度成负相关,且其群落结构变异会逐渐扩大,同时微生物网络相关性会减弱。这些结果为我们提供了微生物动态变化的重要见解,对典型农牧交错带草地的生态保护具有一定的参考价值。     

宏基因组技术在氮循环功能微生物分子检测研究中的应用

氮循环是最重要的生物地球化学循环之一,而微生物是驱动自然环境中氮循环最重要的动力。应用宏基因组技术来研究自然环境中直接参与氮循环的功能微生物类群的总量和多样性是近年来环境微生物的研究热点之一。本文总结最新氮循环功能微生物类群的研究发现,聚焦各转化过程中(包括固氮、硝化、反硝化、厌氧氨氧化、氮同化/异化还原、氨化和同化作用等)分子标记基因的选择,重点介绍通过这些标记基因的分子检测方法在自然环境中检测到的微生物功能类群的分布状况,最后指出分子检测技术的革新和完善的数据分析平台的建立对未来氮循环功能微生物研究的重要意义。     

Sestrin2对热暴露肺上皮细胞凋亡的干预作用及其机制*

目的:探讨Sestrin2蛋白对热暴露肺上皮细胞凋亡的干预作用及其作用机制。方法:体外培养的Beas-2B细胞分为对照组(37℃)和热暴露组(39℃、40℃和41℃),在上述温度中暴露不同时间(0、3、6和12 h),胰酶消化后收集细胞,分别通过Western blot、荧光分光光度计、流式细胞仪等方法检测细胞中的Sestrin2、超氧化物歧化酶(SOD)、活性氧自由基(ROS)表达水平,细胞线粒体膜电位及细胞凋亡率。基因序列克隆入高表达质粒pcDNA 3.1⁺中,采用Lipfectamine 2000方法转染Beas-2B细胞,构建Sestrin2和SOD高表达细胞,观察细胞线粒体膜电位及细胞凋亡等指标的变化。结果:随着暴露温度的升高,与对照组相比,热暴露组细胞Sestrin2蛋白表达水平下降。在41℃热暴露Beas-2B细胞,不同时间点ROS水平显著上升,线粒体膜电位显著下降,细胞凋亡率增加。Sestrin2和SOD高表达细胞,在41℃暴露条件下,与对照组比较,ROS表达水平显著降低,线粒体膜电位下降幅度减小,热暴露导致细胞凋亡率降低。结论: Sestrin2能够通过线粒体膜电位和SOD缓解热暴露引起肺上皮细胞的凋亡,对Beas-2B细胞具有保护作用。     

吉林省丽金龟科(昆虫纲:鞘翅目)昆虫物种多样性

为了解吉林省丽金龟科Rutelidae昆虫物种多样性以及其在不同农业昆虫地理区域之间差异,2010-2012年连续三年对吉林省5个亚区38个取样地点进行了调查。共采集到丽金龟科昆虫标本2913号,隶属6属13种,其中多色异丽金龟Anomala chamaeleon(56.7%)、黄褐异丽金龟Anomala exoleta(16.2%)和中华弧丽金龟Popillia quadriguttat(12.0%)是优势物种。吉林省不同地理区域丽金龟科昆虫物种组成和多样性差异明显,吉东南区(A区)优势种是多色异丽金龟,吉中西区(B区)优势种是黄褐异丽金龟和中华弧丽金龟;吉林省中部的A3亚区和B1亚区的多样性指数、均匀度指数较高;吉林省最西部B2亚区的多样性指数、均匀度指数、物种丰富度指数最低,优势度指数最高。相似性分析结果表明,A区中3个亚区之间相似性系数较高,而A区各亚区和B区各亚区间相似系数较低。     

甲基苯丙胺中毒小鼠脑组织神经元 超微结构变化的研究

目的:通过观察甲基苯丙胺中毒后小鼠脑组织超微结构的改变,探讨脑组织超微结构改变与甲基苯丙胺神经毒性机制的关系。方法:将40只小鼠随机分为对照组和3组实验组(A,B,C)。A组给予MA(20mg/kg,ip,single)、B组给予MA(20mg/kg,8am,8pm,ip×2d)、C组给予MA(20mg/kg,8am,8pm,ip×4d),对照组给予等量生理盐水。用电镜观察前额叶皮质、海马、纹状体三个部位组织神经元胞体超微结构改变,并与空白对照组比较,结果进行统计学处理。结果:给予MA后,小鼠各脑区神经元胞体出现神经元固缩、变性、凋亡、坏死等超微病变。结论:MA可诱导神经细胞发生神经元固缩、变性、凋亡、坏死等超微病变,其变化程度随时间和药物蓄积有逐渐增加的趋势。     

长江三峡大坝两侧水体中氨氧化微生物种群结构分析

【目的】研究自然界中的氨氧化微生物对于理解全球氮元素循环至关重要,而人们对于人工坝体对氨氧化微生物种群生态的影响还知之甚少。本工作旨在分析三峡大坝两侧水体中浮游和附着在颗粒表面的氨氧化微生物种群构成的多样性,并试图分析其潜在的控制因素。【方法】在靠近三峡坝体的上游水体及下游水体中各选取1个取样点,在取样点现场测量水体理化参数并收集生物量,采用氨氧化功能基因的mRNA逆转录产物构建克隆文库等技术分析样品中氨氧化微生物种群的多样性。【结果】坝下水体中浊度、溶氧量和氧化还原电位略高于坝上水体。坝体两侧的氨氧化菌以氨氧化古菌(AOA)为主,没有检测到氨氧化细菌(AOB)。坝体两侧水体不同存在方式的AOA组群存在差异:坝上水体中附着在颗粒表面的AOA多样性较高,而坝下水体中浮游的AOA多样性更高;坝上水体中附着在颗粒表面与浮游的AOA种群间的差异明显大于坝下水体。【结论】三峡大坝对坝体两侧水体中AOA种群主体构成的影响不是很明显,但三峡大坝产生的水动力条件改变影响了坝体两侧水体中浮游和附着在颗粒表面的AOA组群分布。