红外相机技术在物种监测中的应用及数据挖掘

由于濒危物种数量稀少以及大多数野生动物对人类活动敏感,增加了传统调查的难度。众所周知,红外相机在野生动物调查研究中具有天然优势;然而随着红外相机技术的广泛推广应用及数据采集量的不断加大,科研人员也面临了一系列关于红外相机监测及后续数据处理中出现的问题。本文详细阐述了红外相机数据管理和利用方面存在的3个关键问题:数据管理缺乏规范化、数据网络缺乏一体化、数据获取缺乏标准化。同时以秦岭、卧龙等地的一些研究为主体,列举分析了红外相机照片后续数据挖掘中8个方面的内容,即兽类的个体识别、物种时间活动格局、物种空间活动格局、偶见物种信息利用、物种行为活动、繁殖信息、疾病情况、人为干扰。这些信息的有效利用可为野生动物及生物多样性的保护、管理提供一定科学支撑。     

基于地高辛标记对小麦进行Southern杂交分析主要影响因素的优化和验证

以转基因小麦和野生型小麦DNA为材料,对利用地高辛标记对小麦基因组DNA进行Southern杂交分析的影响因素进行了优化研究,包括探针制备与纯化、样品DNA量、酶切体系、真空转印条件、杂交条件、免疫检测方法等。结果表明,对随机引物标记的模板和标记后的探针进行纯化可明显提高探针的标记效率,10μg高质量的DNA样品在80μl的体系中,酶切8～12h可获得良好的效果;真空转膜时使用碱性液比中性液获得的转膜效果更干净;试剂纯度、杂交温度及杂交炉转速等均对杂交效果产生重要影响;配合改进的CSPD涂布方法,使用化学发光检测系统比单纯使用X光片显像更易操作,背景更干净;本研究所优化的地高辛标记的小麦Southern杂交分析显示出较高的灵敏度和信噪比,结果稳定,可克服同位素标记对实验条件、设备及实验人员身体状况等限制,在普通实验室推广应用。     

人参皂苷Rg5对胃癌细胞周期和侵袭的影响及其机制

目的:观察ginsenoside-Rg5 (Rg5) 对胃癌细胞周期和侵袭的影响,并探讨其机制。方法:采用不同浓度人参皂苷ginsenoside-Rg3 (Rg3)和Rg5 (10、20、30、40、50 μmol/L) 处理人正常胃粘膜细胞GES-1和胃癌细胞株AGS、MKN-45 24 h,每个浓度设3个复孔。通过CCK-8检测细胞存活率。通过流式细胞仪检测细胞周期、Transwell小室分析迁移和免疫印迹法及ELISA法检测相关蛋白。结果:CCK8 实验结果显示人参皂苷Rg3和Rg5 对GES-1细胞无毒副作用,但可以抑制胃癌细胞AGS和MKN-45的增值。且Rg5抗胃癌细胞的活性强于Rg3。 20 μmol/L Rg5诱导MKN-45细胞发生S期阻滞通过降低CyclinA1/CDK2/PCNA 的表达和升高P21^CIPI蛋白表达。Rg5还可以抑制MKN-45癌细胞的迁移通过降低MMP2和MMP9的表达。WB结果显示Rg5抑制胃癌增殖及迁移主要是通过抑制Notch1蛋白的表达从而调控其下游的周期及侵袭相关蛋白。结论:Rg5抗胃癌细胞活性高于Rg3且通过调控Notch1通路抑制细胞增殖和迁移。     

秦岭中段野生动物多样性的红外相机监测数据库平台介绍

秦岭地处我国中西部, 生物地理位置重要, 拥有丰富的生物多样性, 有大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)、秦岭羚牛(Budorcas bedfordi)、金丝猴(Rhinopithecus roxellana)和朱鹮(Nipponia nippon)等4个秦岭森林旗舰物种, 被称为“秦岭四宝”。利用红外相机技术开展秦岭野生动物的非损伤性监测不仅可以为秦岭山系提供物种名录信息, 还可以为了解秦岭野生动物的行为和活动格局提供科学数据。清华大学环境学院生态团队自2009-2020年在秦岭中段南坡先后实施了7个项目, 对秦岭南坡的4个保护区进行了野生动物监测, 面积达1,113 km ²(26.5 km × 42 km), 红外相机位点数267个, 相机日数152,160天, 共获取红外相机照片855,260张。共鉴定出27种野生兽类和63种野生鸟类, 并应用这些照片数据开展了信息挖掘工作, 对野生动物行为、稀有物种、与生境的关系, 以及人为活动对野生动物的影响等领域进行了研究, 已取得部分成果。在此基础上建立了“秦岭中段野生动物多样性的红外相机监测数据库平台”, 供团队内部及合作者使用。通过10年的监测, 我们提出未来研究建议: (1)对于非常偶见的物种, 还需要更长的时间并在更多样化的生境布设相机, 以获取更多影像数据评估其现状; (2)数据库需要在更大程度和深度上进行信息挖掘, 尤其在种间关系、物种-生境关系、种群动态等方面; (3)对典型大种群数量的物种(如秦岭羚牛和野猪Sus scrofa)及食物链顶端大型捕食动物(如金钱豹Panthera pardus)进行种群动态研究, 为整个秦岭生态系统的健康持续提供科学支撑; (4)利用数据库的数据及今后红外相机监测数据进行野生动物疾病的发生发展监测研究。     

利用回交结合Wx基因分子标记培育部分糯性小麦

颗粒结合型淀粉合成酶Ⅰ(GBSSI,Waxy蛋白)是小麦胚乳中直链淀粉合成的关键酶。小麦基因组中存在3个Waxy基因(Wx-A1、Wx-B1、Wx-D1)。在白火麦中Wx-D1位点的突变(Wx-D1b)引起Wx-D蛋白的缺失,导致直链淀粉含量下降,其面粉表现出部分糯性。与目前生产上推广品种相比,白火麦的农艺性状较差,产量非常低。为了培育农艺性状优良的部分糯性小麦,我们将白火麦与具有优良农艺性状的小麦品种PH85-16、济南17和烟农15(轮回亲本)分别进行杂交,后代分别与相应的三个轮回亲本回交五代,在每代中均选择农艺性状与轮回亲本相近并含有Wx-D1b的后代。在第六代自交后选择具有Wx-D1b的纯合体,选出的单株连续自交三代。获得了六个农艺性状与轮回亲本相似的品系,它们均携带纯合的Wx-D1b位点。研究表明采用回交的方法并结合基于Wx基因序列的分子标记技术,是培育优良部分糯性小麦的一种非常有效的方法。本研究培育出的部分糯性小麦品系可以直接用于大田生产。     

小麦种子基因的表达序列标签分析(英文)

以授粉后12d的小麦(TriticumaestivumL.)种子为材料,构建起cDNA文库。从中随机挑选10000个克隆,利用Biomek2000核酸工作站制成高密度cDNA阵列。然后分别以未受精子房、胚和胚乳中提取的RNA为模板,反转录合成探针与膜杂交,进行差示筛选。根据筛选结果,选取800个在胚、胚乳或胚和胚乳中表达的克隆进行表达序列标签(EST)分析,鉴定出216个不同的基因序列。其中24个ESTs属于已知的小麦基因;122个ESTs为推测的小麦新基因,它们编码的产物与种子贮藏蛋白或与生化代谢、发育等其他的生物学过程有关;70个ESTs的序列特征尚未确定。本研究为研究种子发育和小麦品质改良等提供了基础资料。     

三种丛枝菌根真菌对茅苍术的生长、生理及主要挥发油成分的影响

在温室条件下研究了3种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungus,AMF):Glomus etunicatum BGC AM0048(A1)、Glomus tortuosum BGC AM0001(A2)和Glomus mosseae BGC AM0045(A3)对茅苍术组培苗的成活率、生长、生理特性及挥发油积累的影响。结果表明:接种AMF均提高了茅苍术组培苗的移栽成活率;苍术苗移栽35 d后,3个接种组的菌根侵染率由高至低依次为A3(63.39%)、A2(47.81%)和A1(42.41%);菌株对苍术苗的生长促进作用与侵染率规律一致,以A3对苍术苗的生长促进作用最明显,苍术苗的单株株高、单株根长、单株叶片数较对照组分别增加了21.9%、65.%和38.7%,各项检测指标与对照组的差异均达到显著水平;AMF处理组叶片中抗病相关酶系(PAL、PPO和β-1,3-葡聚糖酶)、抗氧化酶系(SOD、CAT和POD)的活性和叶绿素含量均有不同程度的提高,且接种AM真菌均促进了苍术苗挥发油中3种主要成分苍术醇、β-桉叶油醇和苍术素的积累。不同的AMF与植物之间具有偏好性,在人工栽培中,G.mosseae BGC AM0045菌株可作为茅苍术苗菌根化处理的优良菌株。     

小麦种子基因的表达序列标签分析

以授粉后12 d的小麦(Triticum aestivum L.)种子为材料,构建起cDNA文库.从中随机挑选10 000个克隆,利用Biomek 2000核酸工作站制成高密度cDNA阵列.然后分别以未受精子房、胚和胚乳中提取的RNA为模板,反转录合成探针与膜杂交,进行差示筛选.根据筛选结果,选取800个在胚、胚乳或胚和胚乳中表达的克隆进行表达序列标签(EST)分析,鉴定出216个不同的基因序列.其中24个ESTs属于已知的小麦基因;122个ESTs为推测的小麦新基因,它们编码的产物与种子贮藏蛋白或与生化代谢、发育等其他的生物学过程有关;70个ESTs的序列特征尚未确定.本研究为研究种子发育和小麦品质改良等提供了基础资料.     

癌症的转化

在发育过程中的一个转变或许能够作为研究肿瘤生长的实用模型。 一直到最近,在癌症研究领域,人们普遍认为癌细胞是细胞复制过程中多次突变的累积形成的。根据这个观点,导致肿瘤迁移扩散到全身的突变发生在肿瘤形成的晚期。但是最近随着对癌症干细胞（CSC）的认识逐步深入,这个观点受到了挑战,癌症干细胞为癌症的发生和增殖提供了一个新的解释。