华西雨屏区苦竹林土壤酶活性对模拟氮沉降的响应

2007年11月—2009年5月,对华西雨屏区苦竹人工林进行了模拟氮沉降试验,氮沉降水平分别为：对照(0 g N·m^-2·a^-1)、低氮(5 g N·m^-2·a^-1)、中氮(15 g N·m^-2·a^-1)和高氮(30 g N·m^-2·a^-1).在氮沉降进行半年后,每月采集各样方0～20 cm土壤样品,测定其土壤酶活性,连续测定1年.结果表明：苦竹人工林样地中6种土壤酶活性的季节变化较明显,蔗糖酶、纤维素酶和酸性磷酸酶活性的高峰期出现在春季,脲酶活性高峰期出现在秋季,而过氧化物酶和多酚氧化酶活性高峰期出现在冬季;氮沉降增加了苦竹林土壤中木质素分解酶和碳、氮、磷分解相关酶（多酚氧化酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶和脲酶）的活性,抑制了纤维素酶活性,而对过氧化物酶的影响不显著;苦竹林生态系统处于一种氮限制状态,氮沉降刺激了微生物 酶系统对土壤有机质的分解.     

四种沙埋深度对羊草种子出苗和幼苗生长的影响

模拟羊草种子自然埋藏深度状况,设计了0、1、2和3cm共4种沙埋深度实验,研究了其出苗率及幼苗生长对沙埋深度的响应。结果表明,羊草种子出苗率随埋深的增加呈下降趋势,0cm时出苗率最高为89.3%,1和2cm时分别为81.5%和78.5%,3cm时最低(73.5%),与前三者具有显著差异。埋深对地上株高生长动态的影响主要表现在,播种后25d,0～2cm处理的羊草幼苗地上株高均高于3cm处理;播种后36d,4种处理的地上株高没有显著差异。此外,随着埋深的增加,羊草幼苗的根长、根数、根冠比呈先上升后下降趋势,叶片数呈下降趋势,绝对株高则呈上升趋势。表明1～2cm沙埋深度更适宜于羊草种子出苗及幼苗生长,而0或3cm埋深不利于其出苗和幼苗生长。     

直播羊草在不同pH土壤环境下的生物学特性和生理反应

采用人工配制的不同pH梯度的碱化土进行盆栽试验,研究了直播羊草在不同pH土壤环境下的生物学特性和生理反应.结果表明:pH 8.50以下的弱碱性土壤环境有利于直播羊草的生长,但随着土壤pH的升高其分蘖和地上部生物量均呈下降趋势;当土壤pH达到9.78时,直播后第2年羊草总株数比对照(pH 7.15)降低了42.0%,地上部干质量比对照降低了74.1%.此外,在盐碱胁迫下,羊草地上部含水量、可溶性糖、叶绿素和K 含量亦呈下降趋势,Na 含量和叶片外渗液电导率显著升高,地上部K /Na 比值从对照的28.5下降到1.6(pH 9.78),说明较高的K 水平以及较高的K /Na 比值可能是羊草耐盐碱的重要生理机制.     

斜纹夜蛾酵母双杂交文库的构建及其在蜕皮激素受体互作蛋白筛选中的应用

【目的】蜕皮激素在昆虫变态发育中起着关键的调控作用。蜕皮激素活化为20-羟基蜕皮酮(20-hydroxyecdysone,20E)后与蜕皮激素受体二聚体〔蜕皮激素受体(ecdysone receptor,EcR)和超气门蛋白(ultraspiracle protein,USP)〕结合,启动20E诱导的级联反应。本研究旨在从互作蛋白角度探究EcR/USP自身调控的分子机理。【方法】以重要农业害虫斜纹夜蛾Spodoptera litura为研究对象,通过构建酵母双杂交筛选系统分别筛选了与EcR和USP相互作用的蛋白。【结果】文库转化效率达到3.0×106cfu/μg,文库滴度达到1.3×108cfu/m L,文库插入片段大小在500~2 000 bp之间。4种诱饵质粒(EcRA/p GBKT7,EcRB1/p GBKT7,USP1/p GBKT7和USP2/p GBKT7)对酵母细胞无毒性,并且无自激活性,说明构建的酵母双杂交文库质量可靠。用以上4种诱饵质粒筛选酵母双杂交文库,共得到110个互作蛋白,其中与EcRB1,USP1和USP2互作的蛋白分别有26,52和32个,未筛选到与EcRA互作的蛋白。随后,从中挑选了Dna J-5(Hsp40 homolog 5,一种热激蛋白分子伴侣),MBF2(mediator of Bm FTZ-F1 type 2,一种转录共激活子),polyubiquitin(多聚泛素类蛋白),esr16(ecdysteroid regulated 16k Da protein,一种蜕皮激素调控蛋白)和NEDD8-like(neural precursor cell expressed,developmentally down-regulated protein 8,一种泛素调节相关蛋白)5种蛋白,利用酵母双杂交和Far-Western印迹法进一步验证了蛋白间的互作关系。【结论】分子伴侣和泛素化修饰等在蜕皮激素受体调控中可能起着重要作用。本研究对深入理解昆虫变态发育的分子机理具有重要意义。     

华西雨屏区苦竹林土壤呼吸对模拟氮沉降的响应

 2007年11月至2008年11月, 对华西雨屏区苦竹(Pleioblastus amarus)人工林进行了模拟氮沉降试验, 氮沉降水平分别为对照(CK, 0 g N·m^–2·a^–1)、低氮(5 g N·m^–2·a^–1)、中氮(15 g N·m^–2·a^–1)和高氮(30 g N·m^–2·a^–1)。每月下旬, 采用红外CO₂分析法测定土壤呼吸速率, 并定量地对各处理施氮(NH₄NO₃)。结果表明: 2008年试验地氮湿沉降量为8.241 g·m^–2, 超出该地区氮沉降临界负荷。在生长季节, 苦竹林根呼吸占总土壤呼吸的60%左右。模拟氮沉降促进了苦竹林土壤呼吸速率, 使苦竹林土壤每年向大气释放的CO₂增加了9.4%～28.6%。在大时间尺度上(如1 a), 土壤呼吸主要受温度的影响。2008年6～10月, 土壤呼吸速率24 h平均值均表现为: 对照<低氮<中氮<高氮。氮沉降处理1 a后, 土壤微生物呼吸速率和土壤微生物生物量碳、氮增加, 并且均与氮沉降量具有相同趋势。各处理土壤呼吸速率与10 cm土壤温度、月平均气温呈极显著指数正相关关系, 利用温度单因素模型可以解释土壤呼吸速率的大部分。模拟氮沉降使得土壤呼吸Q₁₀值增大, 表明氮沉降可能增强了土壤呼吸的温度敏感性。在氮沉降持续增加和全球气候变暖的背景下, 氮沉降和温度的共同作用可能使得苦竹林向大气中排放的CO₂增加。     

斜纹夜蛾蜕皮激素合成通路相关CYP450基因的鉴定及表达分析

【目的】本研究旨在探讨蜕皮激素合成通路相关CYP450基因的表达规律,为害虫防治提供潜在的作用靶标。【方法】以家蚕Bombyx mori CYP450基因为查询序列,通过同源比对的方法从斜纹夜蛾Spodoptera litura基因组中鉴定蜕皮激素合成代谢通路中的CYP450基因,并构建其系统进化树;采用qPCR法检测鉴定的CYP450基因在斜纹夜蛾不同发育阶段(6龄幼虫、预蛹和蛹)、这3个发育阶段的不同组织(中肠、表皮和脂肪体)以及4龄幼虫取食不同寄主植物(辣椒Capsicum annuum、黄瓜Cucumis sativus、番薯Ipomoea batatas和花生Arachis hypogaea)叶片后5龄幼虫中肠中的表达量,计算4龄幼虫取食不同寄主植物叶片后发育至蛹的历期;应用PITA, miRanda, microTar和RNAhybrid 4种软件,预测调控鉴定的CYP450基因的微小RNA (miRNA)。【结果】鉴定到斜纹夜蛾蜕皮激素合成通路相关的6个直系同源CYP450基因CYP307A1, CYP306A1, CYP302A1, CYP315A1, CYP314A1和CYP18A1;系统进化树显示,斜纹夜蛾这6个CYP450基因分别归属于CYP2和线粒体CYP两个亚家族。CYP306A1, CYP314A1和CYP18A1分别在6龄幼虫、预蛹和蛹期具有最高的表达量,并且分别在6龄幼虫中肠、预蛹脂肪体和蛹表皮中表达量最高。相比取食人工饲料的对照组,4龄幼虫取食番薯和花生叶片后斜纹夜蛾4龄幼虫发育至蛹的历期显著延长, CYP306A1在5龄幼虫中肠中的表达量显著上调。在CYP307A1,CYP315A1, CYP314A1和CYP18A1上鉴定出了多种miRNA结合位点。【结论】蜕皮激素合成代谢通路中,CYP306A1,CYP314A1和CYP18A1可能分别在斜纹夜蛾幼虫、预蛹和蛹期起着关键的调控作用,同时也参与宿主植物次生代谢产物的解毒代谢,并且受到miRNA的严密调控。研究结果不仅有助于深入理解昆虫变态发育调控的复杂机制,还为将来的害虫防治提供了潜在的作用靶标,有利于斜纹夜蛾等害虫的可持续治理。     

棉铃虫与棉花相互作用研究进展

本文从昆虫对远距离寄主植物或者生境的定向 ,到达寄主植物后对取食或产卵部位的识别和选择 ,以及昆虫对寄主植物的适应及寄主植物抗虫性等 3个方面对棉铃虫与棉花的互作关系进行了综述 ,并展望了其应用前景。     

斜纹夜蛾中肠糖代谢相关基因的克隆及表达模式分析

斜纹夜蛾Spodoptera litura是一种世界性分布的重要农业害虫, 在生长发育过程中要经历幼虫 蛹的变态发育过程。由于变态发育前后昆虫的食性发生了明显的改变, 作为食物消化吸收的中肠也发生了解体和重建。与此相适应, 昆虫中肠的各种物质和能量代谢也可能会相应地发生改变。为研究斜纹夜蛾中肠变态发育过程中糖代谢途径的变化情况, 我们从斜纹夜蛾中肠EST文库中鉴定出了12个糖代谢相关基因, 克隆了其中3个基因的全长cDNA, 并应用半定量PCR和定量PCR的方法检测了其在幼虫 蛹变态发育期中肠组织的转录表达以及对激素和饥饿等因素的响应情况。结果表明： 这3个基因（α-L-岩藻糖苷酶、 N-乙酰葡萄糖胺-6-磷酸去乙酰酶和烯醇化酶基因）的开放阅读框分别为1 461, 1 200和1 299 bp, 预测的分子量分别为56.3, 43.3和46.7 kDa。这12个糖代谢相关的基因在变态发育期的中肠组织中具有5种不同的mRNA表达模式： （Ⅰ）只在幼虫期高表达（唾液麦芽糖酶前体蛋白、 糖基水解酶31家族成员蛋白、 线粒体乙醛脱氢酶、 β-1,3 葡聚糖酶基因）; （Ⅱ）只在预蛹期高表达（β-葡萄糖醛酸酶、 β-N-酰基氨基葡萄糖苷酶3基因）; （Ⅲ）只在蛹期高表达（葡萄糖胺-6-磷酸异构酶基因）; （Ⅳ）在预蛹期和蛹期高表达（α-葡萄糖苷酶、 α-淀粉酶、 N-乙酰葡糖胺 6 磷酸脱乙酰酶和α-L-岩藻糖苷酶基因）; （Ⅴ）在变态发育期恒定表达（烯醇化酶基因）。这说明, 为适应变态发育斜纹夜蛾中肠糖代谢途径发生了明显的改变。保幼激素对这些基因的表达没有明显的影响, 但蜕皮激素对Ⅰ类基因（如糖基水解酶31家族成员蛋白基因）具有一定的抑制作用, 对Ⅲ类基因（如葡萄糖胺-6-磷酸异构酶基因）有显著的上调作用。此外, 我们还发现饥饿对几乎所有这些基因的表达都有显著的抑制作用。这些结果说明, 昆虫中肠变态发育过程中糖代谢相关基因的动态变化可能受到蜕皮激素以及饥饿相关因素的共同调控。这一研究对从代谢角度揭示昆虫变态发育的分子机理具有重要意义。     

白背飞虱、灰飞虱mariner转座子的初步研究

根据毛里塔尼亚果蝇Drosophila mauritania的mariner转座子序列设计简并引物,以白背飞虱Sogatella furcifera和灰飞虱Laodelphax striatellus基因组DNA为模板,通过PCR反应扩增出了约500 bp的条带,经回收、克隆、测序,获得其核苷酸序列,与毛里塔尼亚果蝇mariner序列相比,核苷酸同源性均为71.3%,氨基酸同源性分别为69.5%和72%,证明白背飞虱和灰飞虱体内确实存在mariner转座子。     

2种土壤上羊草生长动态和主要矿物质含量的比较分析

以4叶龄羊草实生苗为实验材料,将其移栽到不同pH的黑土和盐碱土上,观察土壤盐碱胁迫对移栽羊草幼苗生长动态和主要矿物质含量的影响.结果表明,在盐碱土上,羊草幼苗生长速率较在黑土上显著降低,分蘖能力显著下降,其株高、叶片数和分蘖数分别降至黑土上的93.1%、94.4%和78.1%;羊草在盐碱土上地上部和地下部干重分别是黑土上的91.8%和92.1%,但地下部根茎较为发达,其数量和长度分别比黑土上显著增加48.9%和22.5%;盐碱土上羊草植株钠离子含量显著高于黑土,全磷和钾离子含量显著低于黑土,全氮含量与黑土上没有显著差异.研究发现,羊草在盐碱土上具有发达的根茎且能维持较高含水量,从而表现出较强的耐盐碱能力.