基于稳定同位素技术的海州湾海洋牧场食物网基础及营养结构的季节性变化

基于稳定同位素技术对2015年春季海州湾海洋牧场海域采集的中小型生物消费者,包括鱼类、虾类、蟹类、头足类、螺类和双壳类等与其潜在碳源样品进行分析,利用IsoSource模型计算该海域消费者碳源贡献率,并对2014年夏季生物学样品与2015年春季样品比较,分析食物网营养结构的季节性变化,根据稳定同位素测定结果绘制二维双标图,计算出6种营养结构的量化指标.结果表明: 2015年春季海州湾海洋牧场海域消费者的δ¹³C值范围为-18.9‰～-17.1‰,3种潜在碳源[浮游植物、悬浮颗粒有机物(POM)、沉积物(SOM)]的δ¹³C值范围为-18.1‰～-23.4‰,根据模型计算得出浮游植物对消费者的平均碳源贡献最大,为80.8%,其余依次为SOM和POM,分别为10.8%和8.4%.2014年夏季生物样品与2015年春季样品的δ¹³C值存在显著差异,而δ¹⁵N值无显著性差异;6种量化指标表明群落营养结构存在季节性差异, 2014年夏季的δ¹³C比值范围(CR)、总面积(TA)、平均最邻近距离(NND)和平均最邻近距离标准差(SDNND)均大于2015年春季,δ¹⁵N比值范围(NR)和平均离心距离(CD)无明显变化,夏季群落营养结构冗余度小于春季,且食源多样性水平高于春季,存在季节差异.     

应用稳定同位素测定贵州凤冈麻湾洞洞穴陆生动物的食物来源及营养级

以贵州凤冈麻湾洞洞穴生态系统为研究对象,运用δ¹³C、δ¹⁵N测定了洞穴动物及其有机碳源的同位素比值,分析了洞穴生态系统的营养级关系及洞穴动物食源。结果表明:洞内植物δ¹³C范围为-41. 78‰～-38. 80‰,较洞外植物低;δ¹⁵N范围为-1. 31‰～1.23‰,在洞外陆源有机质δ¹⁵N范围内;洞穴土壤有机质的δ¹³C范围为-31. 09‰～-24.95‰,δ¹⁵N范围为-1.08‰～7.72‰;洞穴动物δ¹³C范围为-30.41‰～-12.02‰,δ¹⁵N范围为2.07‰～8.94‰;洞穴土壤有机质对动物的食源贡献率超过72%,远高于植物对动物的食源贡献率,即洞穴土壤有机质是洞穴动物的主要食物来源。麻湾洞生态系统主要由4个营养层次组成:植物为第一营养层次;闪夜蛾、螺类、马陆类处于第二营养层次;裸灶螽、长头地蜈蚣处于第三营养层次;蜘蛛类处于第三或第四营养层次。即大部分同种(或同类群)...     

长江上游弥陀漫滩水体鱼类食物网动态的季节性变化

长江上游是我国鱼类生物多样性最为丰富的地区之一,漫滩作为河流生态系统的重要组成部分对维持区域鱼类生物多样性具有重要作用。于2019年丰水期(8月份)和枯水期间(11月份)应用碳、氮稳定同位素技术并结合Bayesian混合模型和SIBER分析方法,对长江上游弥陀漫滩水体鱼类食物网结构动态的季节性变化特征进行了研究。结果显示：丰水期基础碳源的δ¹³C、δ¹⁵N平均值分别为-23.02‰和2.58‰,范围分别为-31.01‰—-11.2‰(δ¹³C)和-0.51‰—6.84‰(δ¹⁵N);枯水期其δ¹³C、δ¹⁵N平均值分别为-21.93‰、7.22‰,范围分别为-26.31‰—-15.36‰(δ¹³C)和4.89‰—8.81‰(δ¹⁵N)。丰水期鱼类食物网能量主要依赖于外源性营养物质,食物链长度达到3.6级;枯水期内源性营养物质是食物网能量的主要贡献者,食物链长度为2.6级。相对于枯水期,丰水期间鱼类群落拥有更大的生...     

基于稳定同位素技术的南海北部蓝圆鲹的营养生态位

蓝圆鲹(Decapterus maruadsi)是南海北部重要的经济鱼类之一。根据2019年9—10月在南海北部陆架区采集的样品,利用稳定同位素分析蓝圆鲹的营养生态位变化。结果表明：以长肋日月贝作为营养级计算的基线,蓝圆鲹营养级范围2.77～4.19,平均值为3.81;δ¹⁵N值范围7.29‰～12.10‰,平均值为10.83‰;δ¹³C值范围-19.32‰～-16.10‰,平均值为-17.94‰;δ¹⁵N与δ¹³C值呈正相关;δ¹⁵N和δ¹³C值随体长增大而升高,在约100 mm体长附近达到峰值,后趋于稳定并略有下降;C/N值随体长增大而降低,至约100 mm体长达到最低值,后略有升高;不同水深样品的C/N值无显著性差别(P>0.05);在对大体长样品(≥140 mm)分析发现,雌性蓝圆鲹的δ¹⁵N值显著高于雄性(P<0.05),但δ¹³C值和C/N值无显著差别(P>0.05)。     

基于稳定同位素研究海州湾短吻红舌鳎的摄食生态

根据2018年春季和秋季在海州湾海域进行底拖网调查采集的样品,基于碳氮稳定同位素分析,对海州湾短吻红舌鳎的摄食生态进行研究。结果表明: 海州湾短吻红舌鳎的δ¹³C值平均值为(-17.79±1.00)‰,其范围在-20.75‰～-15.91‰;δ¹⁵N值平均值为(9.37±1.33)‰,其范围在5.98‰～12.02‰。Pearson相关分析表明,海州湾短吻红舌鳎δ¹³C值与体长呈显著负相关,δ¹⁵N值与体长呈显著正相关。根据δ¹⁵N值计算得出海州湾短吻红舌鳎的平均营养级为(3.43±0.97),且营养级与体长呈显著正相关。海州湾短吻红舌鳎摄食的饵料生物有鱼类、蟹类、虾类、软体动物、多毛类、浮游生物和颗粒有机物等,其中虾类的营养贡献率最高。秋季鱼类、蟹类、虾类对短吻红舌鳎的营养贡献率较春季有所增高。本研究将有助于揭示短吻红舌鳎在海州湾生态系统物质循环和能量流动中的地位和作用,为其资源保护和合理利用提供科学依据。     

基于碳、氮稳定同位素研究胶州湾普氏栉虾虎鱼的摄食习性

普氏栉虾虎鱼属于小型暖温性底层鱼类,是胶州湾鱼类群落中的优势种之一,在胶州湾食物网和生态系统中发挥着重要作用.本文应用碳、氮稳定同位素技术,基于胶州湾渔业资源底拖网调查采集的样品,对普氏栉虾虎鱼的摄食习性进行了研究.结果表明: 胶州湾普氏栉虾虎鱼的δ¹⁵N值范围为11.24‰～13.99‰,平均值为(12.70±0.70)‰,δ¹³C值范围为-20.67‰～-18.46‰,平均值为(-19.08±0.36)‰;各体长组的营养级范围为3.49～3.76,平均营养级为(3.62±0.21),其δ¹⁵N值和营养级与体长呈显著负相关,δ¹³C值与体长无显著相关性.普氏栉虾虎鱼摄食的主要饵料生物类群为多毛类、虾类和软体动物,浮游动物和颗粒有机物(POM)的饵料贡献率较小.聚类分析结果表明,普氏栉虾虎鱼各体长组食物组成的相似性均在92%以上,相似性较高,说明其摄食习性随体长变化无明显差异.普氏栉虾虎鱼在胶州湾生态系统中属于中级消费者,其摄食各饵料生物类群比例的变化可能是其营养级与体长呈负相关关系的主要原因.     

大连海域食物网连续营养谱

根据2008年1月—2017年6月在大连海域收集的因搁浅、误捕及救助无效而死亡的斑海豹、江豚、小须鲸等海洋哺乳动物及2016年秋季和2017年春季在该海域进行的渔业资源调查,应用稳定同位素技术,分析了大连海域海洋哺乳动物及主要生物样品的碳、氮稳定同位素比值(δ¹³C、δ¹⁵N),并计算其营养级,进而构建大连海域食物网的连续营养谱.结果表明: 大连海域食物网的δ¹⁵N值范围为8.0‰～14.7‰,δ¹³C值范围为-21.1‰～-16.7‰.主要生物种类可划分为初级消费者、次级消费者及顶级捕食者3个营养组群.δ¹⁵N值分析显示,主要生物种类的营养级范围为2.63～4.59,其中,小须鲸、江豚、斑海豹的营养级依次为3.16、4.11、4.25,棘皮动物为3.24～3.84,头足类为3.81～3.93,腹足类为3.65～4.13,双壳类为2.63～3.15,甲壳类为3.58～4.12,鱼类为3.20～4.59.营养结构特征显示,初级消费者主要为双壳类,次级消费者主要为小须鲸、头足类、棘皮类、腹足类、甲壳类,顶级捕食者主要为江豚、斑海豹、鱼类.随着江豚体长的增加,δ¹⁵N值有增大趋势,说明随着江豚生长和摄食能力的增强,其摄食的食物趋向于更高营养层次的生物.研究建立了大连海域食物网的连续营养谱,可以为海洋哺乳动物和渔业资源的保护提供依据.     

基于稳定同位素的黄河三角洲盐碱地稻蟹种养系统中华绒螯蟹食物源分析

为探讨盐碱地稻蟹种养系统中华绒螯蟹食物源构成,2020年6—10月,在山东东营垦利区,采集稻田中华绒螯蟹及其所有可能食物来源样品,包括植物(伊乐藻、菹草、金鱼藻、浮萍、水稻茎叶、稻谷)、动物(底栖动物、浮游动物)、有机碎屑和人工饲料(配合饲料、玉米粕),并利用碳、氮稳定同位素(δ¹³C和δ¹⁵N)值进行分析,定量其在中华绒螯蟹食物组成中的贡献率。结果表明: 食物源样品δ¹³C值范围为-30.09‰～-11.24‰,δ¹⁵N值范围为0.03‰～12.78‰,不同食物源δ¹³C和δ¹⁵N值呈现明显差异。中华绒螯蟹肌肉中δ¹³C值变化范围为-24.61‰～-20.08‰,δ¹⁵N值变化范围为4.74‰～9.21‰,表明稻蟹种养系统中华绒螯蟹食物来源较丰富。养殖期间各食源贡献率为植物(46.7%～57.1%)>动物(21.5%～24.5%)>人工饲料(10.9%～21.3%)>有机碎屑(7.1%～7.9%)。可见,盐碱地稻田系统天然饵料基本能够满足中华绒螯蟹摄食需求,即使本试验投喂非动物性人工饵料,也未改变中华绒螯蟹主要食源贡献率。     

基于胃含物分析和稳定同位素技术研究鳀的摄食生态

鳀是重要的渔业资源捕捞对象,同时也是生态系统营养动力学研究的关键种。基于2020年和2008—2009年东海区采集的鳀样品,结合胃含物分析和肌肉碳、氮稳定同位素技术,分析了鳀的食物组成、食性昼夜差异、不同发育阶段的食性转变及其营养级,研究鳀的摄食生态。胃含物分析显示,鳀主要摄食浮游甲壳类和小型鱼类,优势饵料依次为太平洋磷虾[相对重要指数百分比(IRI)=87.6%,出现频率(F)=57.6%]、小拟哲水蚤(IRI=3.2%,F=15.3%)和细足法虫戎(IRI=2.1%,F=13.1%);同位素分析显示,桡足类是鳀的主要食物来源,其次是磷虾类,端足类的食源贡献率最小,不足1%。鳀食物组成昼夜差异明显,摄食强度白天比晚上高,下午最高,午夜最低;叉长90 mm是鳀食性转变的拐点,小于90 mm的鳀主要摄食浮游动物,大于90 mm的鳀主要摄食浮游动物,兼食小型鱼类。鳀的δ¹³C值范围为-21.66‰～-18.14‰,平均值为(-19.92±0.86)‰;δ¹⁵N值范围为4.07‰～10.78‰,平均值为(8.14±2.48)‰;鳀的δ¹³C和δ¹⁵N比值与叉长呈极显著正相关。基于胃含物分析的鳀营养级为3.4,基于δ¹⁵N稳定同位素的鳀营养级为2.7。本研究可为中上层小型鱼类在生态系统中的营养地位提供参考依据,为构建食物网营养通道提供基础资料。     

山东东营和烟台潮间带海草床食物网结构特征

为了探明海草床内主要生物类群间的营养关系以及食物网结构, 作者于2018年8月分别在东营黄河口潮间带和烟台西海岸潮间带海草床采集大型底栖生物样品, 采用δ ¹³C和δ ¹⁵N稳定同位素方法, 对生物样品的碳、氮同位素组成进行了测定和分析。结果表明: 东营海草床内生物的δ ¹³C、δ ¹⁵N值范围分别为-21.99‰至-12.13‰和5.23‰-11.05‰, 烟台海草床内生物的δ ¹³C、δ ¹⁵N值范围分别为-18.11‰至-14.06‰和6.60‰-10.22‰。东营海草床主要生物的营养级范围为2.00-3.85, 烟台海草床主要生物的营养级范围为2.00-3.15。根据δ ¹⁵N值计算所得的营养级图分析可知两区域海草床内初级消费者主要为滤食性双壳类和多毛类, 次级消费者为植食性或杂食性甲壳类,肉食性鱼类和腹足类。与近海海域大型底栖生物食物网相比, 海草床内底栖生物的营养级均值普遍较低。     

Role for dopamine in malonate-induced damage in vivo in striatum and in vitro in mesencephalic cultures

Defects in mitochondrial energy metabolism have been implicated in the pathology of several neurodegenerative disorders. In addition, the reactive metabolites generated from the metabolism and oxidation of the neurotransmitter dopamine (DA) are thought to contribute to the damage to neurons of the basal ganglia. We have previously demonstrated that infusions of the metabolic inhibitor malonate into the striata of mice or rats produce degeneration of DA nerve terminals. In the present studies, we demonstrate that an intrastriatal infusion of malonate induces a substantial increase in DA efflux in awake, behaving mice as measured by in vivo microdialysis. Furthermore, pretreatment of mice with tetrabenazine (TBZ) or the TBZ analogue Ro 4-1284 (Ro-4), compounds that reversibly inhibit the vesicular storage of DA, attenuates the malonate-induced DA efflux as well as the damage to DA nerve terminals. Consistent with these findings, the damage to both DA and GABA neurons in mesencephalic cultures by malonate exposure was attenuated by pretreatment with TBZ or Ro-4. Treatment with these compounds did not affect the formation of free radicals or the inhibition of oxidative phosphorylation resulting from malonate exposure alone. Our data suggest that DA plays an important role in the neurotoxicity produced by malonate. These findings provide direct evidence that inhibition of succinate dehydrogenase causes an increase in extracellular DA levels and indicate that bioenergetic defects may contribute to the pathogenesis of chronic neurodegenerative diseases through a mechanism involving DA.     

2018年中国植物科学若干领域重要研究进展

2018年中国植物科学继续呈现快速发展的态势, 我国科学家在国际植物科学主流学术刊物发表论文数量大幅增加, 取得了多项具有重要影响的成果。调控植物生长-代谢平衡实现可持续农业发展入选2018年度中国科学十大进展; 中国被子植物区系进化历史研究入选2018年度中国生命科学十大进展。以水稻为代表的农作物和果蔬等经济作物研究在国际上已呈现出明显的优势, 若干领域已从“追赶”状态跨越到“领跑”地位。该文对2018年中国科学家在植物科学若干领域取得的重要研究成果进行了概括性评述, 旨在全面追踪和报道当前中国植物科学领域的发展前沿和热点, 展示中国科学家所取得的杰出成就。     

2017年中国植物科学若干领域重要研究进展

2017年中国植物科学继续保持高速发展态势, 重大成果频出, 具体表现在中国植物学家在国际顶级学术期刊发表的文章数量平稳上升。中国植物科学领域的研究工作者成果精彩纷呈, 如新型广谱抗病机制的发现、水稻广谱抗病遗传基础及机制和疫霉菌诱发病害成灾机制研究等。2017年中国生命科学领域十大进展评选中, 有两项植物科学领域的研究成果入选。水稻生物学、进化与基因组学和激素生物学等领域学科发展突出。另外, 值得一提的是, 长期从事高等植物与代谢途径调控分子网络研究和水稻品种设计育种的李家洋院士的研究成果“水稻高产优质性状形成的分子机理及品种设计”荣获2017年国家自然科学一等奖。这一具有重大国际影响的开创性贡献标志着中国植物科学在该领域的国际科学前沿居于引领和卓越地位。该文对2017年中国本土科学家在植物科学若干领域取得的重要研究成果进行了系统梳理, 旨在全面追踪和报道当前中国植物科学领域发展的最新前沿动态, 与广大读者共同分享我国科学家所取得的辉煌成就。     

我国葫芦科植物离体培养研究进展

葫芦科植物包括多种瓜类蔬菜,对其进行离体培养研究具有重要的理论和实践意义。综述了国内在葫芦科植物器官培养、体细胞胚胎发生、花药培养、原生质体培养和体细胞杂交及离体遗传转化等方面取得的研究进展,并对葫芦科植物离体培养、遗传转化与育种的前景作了展望。     

SSTR5 ablation in islet results in alterations in glucose homeostasis in mice

Somatostatin (SST) peptide is a potent inhibitor of insulin secretion and its effect is mediated via somatostatin receptor 5 (SSTR5) in the endocrine pancreas. To investigate the consequences of gene ablation of SSTR5 in the mouse pancreas, we have generated a mouse model in which the SSTR5 gene was specifically knocked down in the pancreatic beta cells (betaSSTR5Kd) using the Cre-lox system. Immunohistochemistry analysis showed that SSTR5 gene expression was absent in beta cells at three months of age. At the time of gene ablation, betaSSTR5Kd mice demonstrated glucose intolerance with lack of insulin response and significantly reduced serum insulin levels. Insulin tolerance test demonstrated a significant increase of insulin clearance in vivo at the same age. In vitro studies demonstrated an absence of response to SST-28 stimulation in the betaSSTR5Kd mouse islet, which was associated with a significantly reduced SST expression level in betaSSTR5Kd mice pancreata. In addition, betaSSTR5Kd mice had significantly reduced serum glucose levels and increased serum insulin levels at 12 months of age. Glucose tolerance test at an older age also indicated a persistently higher insulin level in betaSSTR5Kd mice. Further studies of betaSSTR5Kd mice had revealed elevated serum C-peptide levels at both 3 and 12 months of age, suggesting that these mice are capable of producing and releasing insulin to the periphery. These results support the hypothesis that SSTR5 plays a pivotal role in the regulation of insulin secretion in the mouse pancreas.     

2018年中国植物科学若干领域重要研究进展

2018年中国植物科学继续呈现快速发展的态势, 我国科学家在国际植物科学主流学术刊物发表论文数量大幅增加, 取得了多项具有重要影响的成果。调控植物生长-代谢平衡实现可持续农业发展入选2018年度中国科学十大进展; 中国被子植物区系进化历史研究入选2018年度中国生命科学十大进展。以水稻为代表的农作物和果蔬等经济作物研究在国际上已呈现出明显的优势, 若干领域已从“追赶”状态跨越到“领跑”地位。该文对2018年中国科学家在植物科学若干领域取得的重要研究成果进行了概括性评述, 旨在全面追踪和报道当前中国植物科学领域的发展前沿和热点, 展示中国科学家所取得的杰出成就。     

我国葫芦科植物离体培养研究进展

葫芦科植物包括多种瓜类蔬菜,对其进行离体培养研究具有重要的理论和实践意义.综述了国内在葫芦科植物器官培养、体细胞胚胎发生、花药培养、原生质体培养和体细胞杂交及离体遗传转化等方面取得的研究进展,并对葫芦科植物离体培养、遗传转化与育种的前景作了展望.     

Changes in aquatic vegetation in Rhine floodplain streams in Alsace in relation to disturbance

Abstract. Changes are described in aquatic vegetation in oligotrophic, groundwater-fed Rhine floodplain streams in Alsace (eastern France), resulting from disturbance. Disturbance factors include changes in nutrients, either permanent ones - effluent from a waste water treatment plant or trout hatcheries - or periodic ones: flooding. Regular inputs of high levels of phosphate and ammonia modified the macrophyte vegetation in these streams. The floristic composition, which was characteristic of oligotrophic waters upstream of the eutrophicated sector, changed to that of a eutrophic situation as originally found downstream. Periodic disturbance by floods which normally occur once a year, irregularly eutrophicates the small streams, causing the development of a mixture of eutrophic and oligotrophic species. Six macrophyte communities are distinguished, indicating different trophic levels. The aquatic vegetation is adapted to the variations of phosphate and ammonia levels. Hence, aquatic macrophytes can be used as bio-indicators of fluctuations in water nutrient levels in relation to the type of disturbance.     

Apoptosis in experimental myocardial infarction in situ and in the perfused heart in vitro

We report the appearance of apoptotic cells in experimental myocardial infarction (rabbit heart) in in situ and in vitro preparations. Apoptosis was recognized by intravital staining with Hoechst 33342 (Ho342), by nick-end labeling (TUNEL) and by DNA laddering. A steady rise in the relative number of apoptotic cardiomyocytes (apoptotic index) was noted in in situ preparations. Apoptosis was first noted 6 h after the onset of ischemia with its highest value occurring after 72 h. Apoptotic nuclei were absent in remote areas of the left and right ventricles. Apoptotic nuclei within the infarcted area showed diminished intensity of Ho342 fluorescence. Three days after ischemia, a border zone adjacent to the infarcted area consisting of apoptotic macrophages was recognized. A novel finding was the appearance of apoptotic cardiomyocytes in the isolated perfused ischemic heart. Occurring as early as 50 min after the onset of ischemia, a high apoptotic index was present adjacent to the ligature placed around the coronary artery. This observation provides the opportunity to selectively examine factors leading to apoptosis in the ischemic heart under controlled experimental conditions.     

节肢动物内共生细菌研究进展

节肢动物门是动物界最大的门,占整个动物种数的80%,全世界约有120万现存种。节肢动物在生长发育过程中会感染多种微生物,这些微生物会与其形成协同进化和互利共生的关系。内共生细菌是一类广泛分布于节肢动物体内的共生微生物,能够进行垂直传播和水平传播,对宿主的生长发育、生殖代谢、适应性、免疫功能和进化等诸多方面均具有重要的作用。目前,随着现代分子生物学理论和技术的发展,节肢动物内共生细菌相关研究主要集中在对其宿主的生殖调控功能、与其宿主、宿主寄主植物以及其宿主体内微生物和宿主天敌间互作关系等方面。因此,利用内共生细菌对昆虫种群动态的生殖调控功能,阻断热带蚊虫带来的疾病或植物病害的传播并对宿主昆虫进行种群压制或种群替换,可达到防控害虫的目的。本文从节肢动物内共生细菌的传播方式、对其宿主生物学效应以及内共生细菌与其宿主、宿主寄主植物、宿主天敌和宿主体内微生物互作关系等多方面进行概述,并对内共生细菌今后研究方向进行展望,以期为生物进化、物种形成和种群压制提供参考。