传统稻鱼系统中“田鲤鱼”的形态特征

稻田养鱼是一种重要的传统农业系统,养殖在稻田中的鲤鱼,在长期的自然选择和人工选择下逐渐形成了适应于稻田浅水环境的“田鲤鱼”.本研究以具有千年历史的全球重要农业文化遗产系统“青田稻鱼共生系统”和“从江稻鱼鸭系统”的青田田鱼和从江田鱼为范例,通过采样对两种“田鲤鱼”进行传统形态学分析和地标几何形态学分析;采用线粒体基因构建系统发育树;通过数据库数据提取和采样测量对两种“田鲤鱼”和其他常见鲤鱼种群或品系进行传统形态学聚类分析.传统形态学分析和地标几何形态学分析表明,青田田鱼和从江田鱼在形态上存在差异,与青田田鱼相比,从江田鱼尾部长而窄,体型较细长,尾部长度占身体长度比例小.对这两种田鱼及养殖于其他水体的其他鲤鱼种群进行系统发育树分析表明,青田田鱼和从江田鱼在遗传上是独立的种群;但形态聚类分析表明,这两种田鱼归为一类,明显不同于其他鲤鱼种群或品系,与其他鲤鱼种群的差异主要表现在背鳍和尾鳍上.这些研究结果说明,长期生活在稻田环境的青田田鱼和从江田鱼在遗传和形态上均明显不同于其他水体养殖鲤鱼种群,且青田田鱼和从江田鱼之间形态上存在差异.     

稻鱼系统中田鱼对资源的利用及对水稻生长的影响

稻田为鱼类等水产生物提供生境,稻田养鱼在提高水稻产量的同时,通过控制病虫害的暴发以及充分利用养分来降低化肥农药的使用.但田鱼对稻田资源的摄食(浮游植物、杂草、浮萍、田螺)及利用后转化成养分对水稻生长发育的促进作用尚缺乏研究.本研究设计了2个田间试验,通过摄像观察稻鱼系统中田鱼的活动,采用稳定性同位素分析田鱼对稻田资源的摄食,并测定水稻的生长发育进程和水稻产量.结果表明: 与鱼单养处理相比,稻田养鱼显著地促进了田鱼的活动频率并扩大了田鱼的活动范围.在稻鱼共作不投喂饲料处理下,稻田中3类水生生物(浮萍、浮游植物、田螺)对田鱼食谱的贡献率分别为22.7%、34.8%和30.0%;而投喂饲料处理下,这3种水生生物对田鱼食谱的贡献率分别为8.9%、5.9% 和1.6%,饲料的贡献率为71.0%.与水稻单作比较,稻鱼共作处理显著增加水稻分蘖期和灌浆期的叶片氮含量,延长分蘖期10~12 d,并显著提高成穗率和产量.表明稻鱼系统通过田鱼摄食稻田资源并转化为水稻可利用养分,促进了水稻生长,实现了水稻产量的提升.     

黄瓜CsERECTA基因的原核表达及其多克隆抗体制备

ERECTA基因编码一个富含亮氨酸重复序列结构的丝/苏氨酸类受体蛋白激酶,参与调控植物器官的形态建成,在株型控制及抗逆方面也有重要作用。该研究通过构建带有maltose binding protein(MBP)标签的pET21a-CsERECTA融合蛋白原核表达载体,实现了在大肠杆菌(E.coli)BL21(DE3)中的高效表达,并对诱导表达的温度、时间和IPTG浓度进行了优化。利用镍离子螯合层析纯化得到MBP-CsERECTA融合蛋白,再用rTEV蛋白酶对其进行酶切,得到CsERECTA蛋白并制备了该蛋白的多克隆抗体。结果表明,黄瓜CsERECTA蛋白以可溶和包涵体2种形式表达,低温有助于蛋白以可溶性形式大量存在。最佳诱导温度为23℃,诱导时间为6h,IPTG浓度为0.5mmol·L~(-1)。通过Western blot可检测到黄瓜内源的CsERECTA蛋白,说明制备的多可隆抗体具有较好的特异性。多克隆抗体的成功制备为进一步研究CsERECTA的功能奠定了基础。     

绿豆bHLH转录因子家族的鉴定与生物信息学分析

bHLH是真核生物中重要的一类转录因子,其主要由碱性氨基酸区和螺旋-环-螺旋区组成。本研究利用生物信息学的方法鉴定到122个绿豆bHLH转录因子,并对其理化性质、保守结构域、基因结构、在染色体上的分布、系统进化以及部分典型基因的组织表达差异等进行分析。结果表明,bHLH转录因子理化性质差异较大;含有2个保守结构域,分别位于N端的碱性氨基酸区和C端的螺旋-环-螺旋区,碱性氨基酸区含有His5-Glu9-Arg13保守序列,与靶基因结合有关,HLH区含有Arg23和Arg55,与形成二聚体有关,同时含有5种保守元件;bHLH基因在11条染色体上分布不均匀,5号、7号和8号染色体上分布较多,1号、4号和10号染色体上分布较少,大部分基因含有1~9个不等的内含子,在染色体上成簇状分布;122个bHLH转录因子可分为11个亚家族。多数bHLH基因在绿豆根、茎、叶、花和种子等组织中均有表达,但具有组织表达特异性,且不同基因表达量差异较大。本研究为进一步研究绿豆bHLH转录因子家族的生物学功能奠定基础。     

稻鱼共生系统的土壤产甲烷和甲烷氧化微生物群落

稻鱼共生对稻田甲烷(CH₄)排放产生明显影响，但稻鱼共生是否影响与CH₄排放相关的产甲烷菌和甲烷氧化菌仍有待阐明。本研究以全球重要农业文化遗产——青田稻鱼系统为例，通过田间试验，比较研究了水稻单作系统(RM)、无饲料投放的稻鱼共生系统(RFN)和有饲料投放的稻鱼共生系统(RFF)水稻和田鱼的产量、土壤碳氮磷含量以及产甲烷和甲烷氧化微生物的特征。结果表明，RFF的水稻产量和土壤碳氮增量均显著高于RM。荧光定量PCR分析表明，稻鱼共生(RFN和RFF)的产甲烷菌和甲烷氧化菌丰度显著高于RM,且RFF的产甲烷菌丰度显著高于RFN。Illumina Miseq测序分析表明，稻鱼共生显著影响产甲烷菌群落结构，但对甲烷氧化菌群落结构的影响不显著；对于不同代谢类型的产甲烷菌，稻鱼共生(RFN和RFF)氢营养型产甲烷菌的丰度显著高于RM,且RFF的乙酸营养型产甲烷菌丰度显著高于RFN;对于不同代谢类型的甲烷氧化菌，RFN和RFF对类型Ⅰ的甲烷氧化菌丰度影响均不显著；RFF中类型Ⅱ的甲烷氧化菌丰度显著高于RM和RFN。可见，稻鱼共生可明显影响产甲烷菌和甲烷氧化...     

水生动物碳氮稳定同位素富集系数的整合分析

同位素富集系数即动物组织与其食物之间同位素丰度（δ）的差异值(Δ),是稳定性同位素技术应用于生态系统营养关系、食性和食物网研究的重要参数.不同生境条件下和不同物种之间的富集系数通常被认为是相对稳定的,但越来越多的研究发现,富集系数在不同类型动物之间存在明显差异而不是一个恒定值,尽管这一差异范围仍不清楚.本文进行了3种不同权重设置方式的整合分析,综述并比较了4类水生动物(硬骨鱼类、甲壳类、爬行类、软体动物)的碳氮稳定同位素富集系数.在Web of Science和CNKI数据库上搜索2014年底之前发表的论文,获得了42篇包含140个Δ¹³C的研究结果和159个Δ¹⁵N的研究结果.使用3种不同的加权方式进行3次独立整合分析,3种加权方式分别是以方差倒数作为权重、以样本量作为权重和相等权重.结果表明,整合分析统计结果十分稳健,不同权重设置的分析结果差异很小.水生动物碳稳定同位素富集系数(Δ^13C)总体平均值为1.0‰,其中,硬骨鱼类1.0‰,甲壳类1.3‰,爬行类0.5‰,软体动物1.5‰;氮稳定同位素富集系数(Δ¹⁵N)总体平均值为2.6‰,其中,硬骨鱼类2.4‰,甲壳类3.6‰,爬行类1.0‰,软体动物2.5‰.统计分析表明,硬骨鱼类、甲壳类、爬行类、软体动物之间的Δ¹³C没有显著差异,而Δ¹⁵N存在显著差异.因此,应用稳定性同位素技术研究水生动物营养关系、食性和食物网中碳富集系数可以选择总体平均值,而氮富集系数则应根据不同水生动物类型选取相应的系数值.