昆虫生殖系统“锁钥假说”的研究及展望

昆虫生殖系统形态的多样性在保持昆虫的多样性，保障种间生殖隔离和种的延续中有着极其重要的作用。维持这一作用的机制就是异种间的差异和同种雌雄之间的吻合。关于雌雄生殖器之间的吻合很早就有人提出了“锁钥假说”，在过去的１００多年里，曾有许许多多的实验来证明“锁钥假说”。本文将对“锁钥假说”的历史和内容进行概括，对蝗虫的生殖系统形态进行分析。最后结合现代锁钥技术的发展，展望昆虫生殖中“锁钥假说”的前景和发展方向。１“锁钥假说”的发展历史及内容１．１“锁钥假说”的发展历史最早提出昆虫生殖系统“锁钥结构”的是…     

生态学假说试验验证的原假说困境

试验方法是生态学假说的主要验证方法之一,但也存在由原假说引发的质疑.Quinn和Dunham(1983)通过对Platt(1964)的假说-演绎模型进行分析,主张生态学不可能存在可以严格被试验验证的原假说.Fisher的证伪主义与Neyman-Pearson(N-P)的非判决性使得统计学原假说不能被严格验证;而生态过程中存在的不同于经典物理学的原假说H₀(α=1,β=0)与不同的备假说H₁′(α′=1,β′=0)的情况,使得生态学原假说也很难得到严格的实验验证.通过降低P值、谨慎选择原假说、对非原假说采取非中心化和双侧验证可分别缓解上述的原假说困境.但统计学的原假说显著性验证(NHST)不应等同于生态学假说中有关因果关系的逻辑证明方法.因此,现有大量基于NHST的生态学假说的方法研究和试验验证的结果与结论都不是绝对的逻辑可靠的.     

鸟类羽色多态现象:概念及其进化制假说

多态现象对了解物种的遗传、变异和进化有着重要意义,鸟类羽色多态现象的进化机制,是多态现象研究中非常重要的内容.鸟类羽色多态现象的进化机制假说主要有分化选择假说、异类选择假说和非随机性交配假说等.本文对鸟类羽色多态现象的概念和以上进化机制假说进行了综述,并针对鸟类羽色多态现象进化机制研究中存在争议的问题及研究的不足提出了自己的看法.     

从泛甲壳动物新假说评述节肢动物系统进化的研究进展

Giribet et al(2001)构建的节肢动物系统树中,将六足动物（昆虫）完全合并到甲壳动物之中,共同构成一个新的类群：泛甲壳动物（Pancrustacea）。这与近百年来经典的节肢动物系统发生概念有很大的不同。现拟重温上个世纪以来最主要的4个假说,简要评述节肢动物系统发生研究的近况,并给予展望。     

鸟类羽色多态现象：概念及其进化机制假说

多态现象对了解物种的遗传、变异和进化有着重要意义,鸟类羽色多态现象的进化机制,是多态现象研究中非常重要的内容。鸟类羽色多态现象的进化机制假说主要有：分化选择假说、异类选择假说和非随机性交配假说等。本文对鸟类羽色多态现象的概念和以上进化机制假说进行了综述,并针对鸟类羽色多态现象进化机制研究中存在争议的问题及研究的不足提出了自己的看法。     

物种多样性地理格局的能量假说

物种多样性地理分布格局及其成因是生物地理学和宏观生态学研究的核心问题之一。为了解释物种多样性的分布格局, 人们提出了多种假说, 其中讨论最多的是能量假说。该假说认为, 物种多样性的变化受能量控制。根据能量的不同形式及其对物种多样性的影响机制, 能量假说包括以下几种形式: 生产力假说(productivity hypothesis)、水分—能量动态假说(water–energy dynamic hypothesis)、环境能量假说(ambient energy hypothesis)、寒冷忍耐假说(freezing tolerance hypothesis)以及生态学代谢假说(metabolic theory of ecology, MTE)。本文系统介绍了每种能量假说的含义、所使用的能量形式及表征变量, 以及对物种多样性的影响机制, 并对不同形式的能量假说进行了比较, 在此基础上, 分析了每种能量假说的优点和缺点以及各自面临的问题。     

剖析经典实验领悟“假说—演绎法”的实质及其应用

假说—演绎法是现代科学研究中的重要方法之一.假说是对新的经验事实提出的试探性理论,假言推理是演绎推理一种,常用于科学假说的验证过程.孟德尔在揭示遗传的基本规律时开创性地运用了多种方法,其中假说—演绎法是整个理论形成的核心方法.假说演绎法与遗传定律具有同样的教学价值,准确理解假说—演绎法的实质,是开展有效教学的前提.简述了假论-演绎法的基本内容、实质、在科学教育中的价值及应用.     

鼠类对栓皮栎和锥栗种子的贮藏:验证高单宁假说

种子中的单宁影响鼠类的取食和贮藏策略.高单宁假说认为鼠类倾向于优先贮藏单宁含量高的种子、取食单宁含量低的种子.同域分布的鼠类对种子的取食和贮藏选择是否符合高单宁假说的预测尚缺乏足够的实验证据.本研究通过围栏实验研究了四川都江堰地区亚热带常绿阔叶林中的小泡巨鼠(Leopoldamyys edwardsi)、针毛鼠(Niv...     

植物抗病基因(R)与病原物无毒基因(Avr)相互作用机制的研究进展

PTI和ETI是植物在长期进化过程中形成的两类抵抗病原物的机制。基因对基因假说的抗病方式属于ETI抗性机制的一种,该假说认为具有保守NB-LRR结构域的R蛋白识别病原物非保守的无毒蛋白效应子(Avr),激活防卫反应信号途径,导致过敏性坏死。植物抗病基因(R)与病原菌无毒基因(Avr)产物间的直接或间接相互作用而产生的基因对基因抗性是植物抗病性的重要形式,该文对植物抗病蛋白与无毒蛋白相互作用机制进行了综述。其中,间接相互作用模式是主要方式。     

假说检验和科学方法

本文的意图是让研究者审视研究方法,并在研究设计中充分使用假说检验,并在选择模式物种时充分理解其自然史.我们的总前提是,按照"强推论"(指假定拒绝某一假说而不是支持某一偏爱假说)的逻辑,科学能够进展得更快、更可观、更有确定性.我们强调并提供了符合逻辑的一系列步骤,即确定科学问题或确定具有未知生物学意义的问题;列出所有可靠的、能解释所观察现象的假说,每个假说列出其可检验的、可证明其无根据的预测;然后是符合预测检验的实验或研究设计.我们也强调,模式物种对于解决科学的理论问题以及得出推论是很重要的.本文所展示的不是新思想,只是提醒研究者要注意遵循的基本研究途径.     

具休眠体淡水水生生物分布假说的研究进展

淡水水生生物的分布模式一直是进化和生物地理学研究中的热点问题, 特别是对具休眠体水生生物的研究, 早在达尔文时代就开始探讨具休眠体淡水水生生物分布的原因。根据对文献的整理, 可以将具休眠体淡水水生生物分布模式归纳为三种假说: 随机分布(Everything is Everywhere, EIE)假说、独占(Monopolisation)假说和局域特有(Moderate Endemicity, ME)假说。通过对三种假说的定义, 研究进展和形成不同模式的原因等进行分析, 提出了在研究时需注意是否存在隐存种、季节变化引起基因型变化、研究区域是否覆盖了本物种的所有分布范围、地理环境及地质事件与分布模式之间的关系等问题, 以便更准确的研究具休眠体淡水水生生物分布模式。     

温度对中华倒刺鲃不同生理生态性能的影响:驯化有益假说的验证

驯化有益假说(Beneficial acclimation hypothesis)认为生物表型的适应性变化会增强其在诱导这些变化产生的环境中的生理机能或适合度。然而,由于动物不同生理生态性能对环境驯化的响应可能不一致,那么,测试表型性状的选择对驯化有益假说的验证就尤为关键。为此,整合表征动物生存适合度的不同生理生态性能并探究其对环境驯化的响应模式就十分必要。以我国长江中上游广泛分布的中华倒刺鲃(Spinibarbus sinensis)为对象,考察了驯化温度(18℃、28℃)和测试温度(18℃、28℃)及其交互作用对该物种有氧运动能力和无氧运动能力的影响,为驯化有益假说等相关假说的验证提供参考。研究发现,中华倒刺鲃不同生理生态性能对温度驯化的响应存在差异:(1)驯化温度对表征中华倒刺鲃无氧运动能力的快速启动游泳无显著影响(除最大加速度外)(P>0.05),研究数据倾向于支持无益假说(No-advantage hypothesis);(2)驯化温度对表征中华倒刺鲃有氧运动能力的临界游泳速度(Critical swimming speed,Ucrit)和最大代谢率(Maximum metabolic rate, MMR)影响显著(P<0.05),18℃驯化-18℃测试下的Ucrit和MMR均优于28℃驯化-18℃测试下的Ucrit和MMR,结果部分支持驯化有益假说和冷有益假说(Cooler is better hypothesis);(3)驯化温度、测试温度、游泳速度对中华倒刺鲃的运动代谢率(Active metabolic rate,MO2)和单位距离能量消耗(The energetic cost of transport, COT)影响显著(P<0.05)。值得关注的是,当游泳速度小于30 cm/s时,驯化温度对MO2和COT无影响,结果支持无益假说;而当游泳速度大于30 cm/s时,在特定的流速下经过28℃驯化的中华倒刺鲃无论在28℃还是18℃的测试环境下MO2和COT均较低,结果倾向于支持热有益假说(Warmer is better hypothesis)。研究结果提示:驯化有益假说并不具有普遍性,热驯化相关假说的验证不仅受表型性状选择的影响,而且还与测试的环境选择压力有关。     

大蹼铃蟾的两性异形

2018年6—8月,测量采自云南省昆明市金殿水库后山的71只(47♂,24♀)大蹼铃蟾Bombina maxima成体的体长、头长、头宽等15项形态特征指标并检验该物种的两性异形。结果表明:雄性平均体长为53.54 mm±1.14 mm,雌性平均体长为52.74 mm±1.45 mm,雄性与雌性平均体长比为1.015,两性异性指数为0.01;大蹼铃蟾的体长、体质量与性别之间的差异无统计学意义;除了雌性的眼间距外,其余13项形态特征与体长均有极显著相关性;以体长为协变量的协方差分析结果显示,大蹼铃蟾的头长、吻长、前臂宽、腿或后肢全长、胫长、胫宽和跗足长在两性间的差异有高度统计学意义;雄性的这7项形态特征随体长的生长速率大于雌性。性选择假说能解释大蹼铃蟾的两性异形现象。     

湖泊表层水体“甲烷悖论”现象研究进展

传统观点认为,甲烷(CH4)产生于严格的厌氧环境,在有氧环境中容易被氧化,但许多湖泊表层有氧水体出现了CH4过饱和现象,这种现象被称为"甲烷悖论"现象。为了解释湖泊"甲烷悖论"现象,本文根据湖泊表层CH4的来源,归纳出"外来假说"和"自产假说"。"外来假说"假说认为,岸边浅水区底泥或消落区土壤产生CH4向湖心表层水体横向扩散传输(FL),这种假说适应于岸边富含有机质的小型浅水湖泊。"自产假说"认为,湖心表层水体中产甲烷古生菌原位产生CH4(P),这种假说适应于山区大型深水湖泊。此外,湖泊表层有氧水体中CH4的来源还有湖泊周围河流的输入(FR)、沉淀物或次表层水体的CH4垂直向上湍流扩散(FZ)、气泡CH4溶解在表层水体中(FD)等,而湖泊表层有氧水体中CH4的损耗有"水-气"界面上气体排放(E)、CH4氧化(O)等。在厘清湖泊表层水体中CH4收支的基础上,建立CH4质量收支平衡模型,有助于客观认识湖泊表层水体中CH4的来源。实际上,湖泊表层水体中过饱和甲烷的来源与湖泊的环境特性有关,但数据分析方法、取样时段、湖泊环境条件等差异,容易造成"外来假说"和"自产假说"之争。     

中国蛇类物种丰富度地理格局及其与生态因子的关系

物种丰富度地理格局成因是生态学和生物地理学研究重要目标之一。生态假说在解释物种丰富度地理格局的成因上受到广泛关注。该文基于100km×100km空间分辨率研究中国蛇类物种丰富度的地理分布格局,并结合生态假说探讨影响蛇类分布格局的因素。该研究采用主轴邻距法获得基于特征值的空域数据,并同生态因子进行多元回归分析,结果表明:(1)中国蛇类物种丰富度在经、纬度上呈现多峰分布格局,物种丰富度最高的地区位于东洋界亚热带、热带,丰富度较低的地区位于青藏高原、北方草原荒漠、黄淮平原、两湖平原及鄱阳湖平原等;(2)多元回归分析能解释56.5%的蛇类物种丰富度变化,分析得出蛇类物种丰富度格局的主要影响因子是归一化植被指数、最冷季降水量和年温差。(3)模型选择结果显示,在多元回归分析中,P<0.05的变量(归一化植被指数、最冷季降水量和年温差)组成的模型是解释蛇类物种丰富度格局的最优模型。这说明蛇类物种丰富度格局是由不同生态因子共同作用的结果。基于中国蛇类物种丰富度地理格局成因研究的复杂性,该文提出在进一步研究中,需重视各假说中影响因子的选择和人类活动的影响,并在不同空间尺度上对蛇类物种丰富度地理格局进行综合分析。     

红瘰疣螈玉龙雪山种群的两性异形

分别测量于2018年6—8月采自云南丽江玉龙雪山的32只(17♂,15♀)红瘰疣螈Tylototriton shanjing成体的全长、头体长、头长等13项形态特征指标,并检验该物种的两性异形。结果表明:雌性平均全长为160.72 mm±3.02 mm(n=15),雄性平均全长为138.58 mm±2.57 mm(n=17),雌性与雄性平均全长比为1.160,两性异形指数为0.138,属雌性大于雄性的两栖类;全长在两性间的差异有统计学意义;除了雌性的头宽、尾宽、尾高和腋至胯距外,其他形态特征与全长均有显著或极显著相关性;以全长为协变量的协方差分析结果显示,红瘰疣螈的头体长、头长、吻长、尾长和前肢长在两性间的差异有统计学意义;雌性的尾长和前肢长随全长的生长速率大于雄性,而头体长、头长和吻长随全长的生长速率小于雄性。生育力选择假说能解释红瘰疣螈玉龙雪山种群的两性异形现象。     

代谢途径的进化

生物的新陈代谢是通过一系列的代谢途径来实现的.这些调节精妙、相瓦协作的代谢途径是如何进化形成的一直是一个引人入胜的重要问题.自1945年有关该问题的第一个假说--"逆向进化假说"提出以来,迄今已发展出七种假说,包括"逆向进化假说"、"半酶理论"、"向前发展模型"、"酶的招募假说"、"多功能酶特化假说"、"整个代谢途径的复制假说"和"从头创造假说".其中最受关注的是"逆向进化假说"和"酶的招募假说",而最近提出的"多功能酶特化假说"由于有较好的理论基础和实验证据支持,也逐渐引起人们的关注.本文对这些假说逐一作了概述,并结合作者的相关研究工作,对该领域的研究现状和发展趋势进行了分析讨论和展望.     

Bt水稻田重要非靶标节肢动物暴露于Cry2Aa蛋白的程度分析

根据风险=危险×暴露的原理,在实验室条件下评价转基因作物对非靶标节肢动物影响时,所选择的代表性非靶标生物通常是在农田系统中较高地暴露于转基因外源杀虫蛋白的节肢动物种.为了弄清Bt稻田主要节肢动物暴露于Cry蛋白的程度,选择合适的非靶标节肢动物,用于转基因抗虫水稻的风险评价,本文采用酶联免疫技术检测了水稻不同生长期从转cry2Aa基因水稻田采集的不同节肢动物体内Cry2Aa蛋白的含量.结果表明: 不同节肢动物种体内的Cry蛋白含量差异显著.一些节肢动物体内不含Cry蛋白,而一些节肢动物体内含有较高的Cry蛋白;相对于花期后采集的节肢动物,在Bt水稻花期采集的节肢动物,特别是捕食性节肢动物体内的Cry蛋白含量较高;寄生性节肢动物体内未检测到Cry蛋白.这为在实验室条件下评价转基因水稻对农田非靶标节肢动物的影响奠定了基础.     

捕食风险的种群动态效应及其作用机理研究进展

捕食者不但可以通过直接捕杀猎物而控制猎物的种群数量,还可以通过捕食风险效应影响猎物种群的繁殖和动态,并且在某些情况下,捕食风险效应对猎物种群动态的控制作用甚至大于捕食者的直接捕杀.关于捕食风险效应对猎物动物繁殖产出和种群动态变化的作用及其机理方面的野外研究越来越受到国内外学者重视.本文介绍了近年来捕食风险效应的研究进展,重点关注了美国黄石国家公园中捕食者对马鹿(Cervus elephus)、加拿大育空地区的捕食者对白靴兔(Lepus americanus)的捕食风险效应等案例研究,以阐明捕食风险效应对猎物种群动态影响的重要性,以及关于捕食风险效应影响猎物种群繁殖和动态机理的两个假说(捕食者敏感食物假说、捕食应激假说).并结合我国在捕食者与猎物之间关系的研究现状,提出了进一步在野外开展捕食风险效应对濒危有蹄类猎物种群动态影响研究的建议,阐释了开展这些研究的重要意义.     

Bt水稻田重要非靶标节肢动物权露于Cry2Aa蛋白的程度分析

根据风险=危险×机露的原理,在实验室条件下评价转基因作物对非靶标节肢动物影响时,所选择的代表性非靶标生物通常是在农田系统中较高地关露于转基因外源杀虫蛋白的节肢动物种.为了弄清Bt稻田主要节肢动物暴露于Cry蛋白的程度,选择合适的非靶标节肢动物,用于转基因抗虫水稻的风险评价,本文采用酶联免疫技术检测了水稻不同生长期从转cry2Aa基因水稻田采集的不同节肢动物体内Cry2Aa蛋白的含量.结果表明:不同节肢动物种体内的Cry蛋白含量差异显著.一些节肢动物体内不合Cry蛋白,而一些节肢动物体内含有较高的Cry蛋白;相对于花期后采集的节肢动物,在Bt水稻花期采集的节肢动物,特别是捕食性节肢动物体内的Cry蛋白含量较高;寄生性节肢动物体内未检测到Cry蛋白.这为在实验室条件下评价转基因水稻对农田非靶标节肢动物的影响奠定了基础.