运用稳定同位素技术分析三峡坝前水域的食物网结构

选择茅坪水域和香溪河水域作为坝前干支流的代表性水域, 采样分析了碳、氮稳定同位素(δ13C、δ15N), 并据此了解食物网结构。结果显示, 坝前干流水域鱼类δ13C范围是-33.5‰--19.4‰, 支流水域鱼类δ13C为-28.3‰--13.9‰, 两水域同种鱼类δ13C值差异在1‰-8.9‰之间,说明两地同种鱼类食源存在一定差异; 干流鱼类δ15N范围是6.72‰-15.29‰, 支流水域鱼类δ15N范围是4.8‰-14.4‰, 干流鱼类δ15N的平均值(11.1‰)大于支流(10.1‰), 且干流每种鱼类δ15N均大于支流的同种鱼类。对颗粒有机物(POM)的δ15N分析发现, 其范围在3.61‰-5.76‰, 将其作为初级生产者进行相对营养级分析, 干流鱼类的平均相对营养位置为3.00, 食物链长度为4.35; 支流鱼类的平均相对营养位置为2.64, 食物链长度为3.9。在计算得到的反映鱼类群落的营养结构得的碳氮同位素指标中, 香溪河水域食物网的总面积(TA)、平均最邻近距离(NND)和最邻近距离标准差(SDNND)均大于坝前干流水域, 说明坝前干流水域的鱼类营养结构更为冗余。研究表明坝前干流水域食物链长度比香溪河支流水域食物链长度更长; 坝前干流水域食物网结构较香溪河更稳定, 坝前干流不同鱼类的种间竞争较支流水域更激烈, 坝前干支流均存在中间生态位较拥挤的情况。     

三峡库区蓄水初期大宁河鱼类重金属污染特征

三峡水库蓄水后,库区不同水域的水体状态存在差异.为揭示三峡库区中不同水体环境条件对鱼类重金属含量的影响,以大宁河河口(巫山)和回水区(大昌)分别代表库区中的河流型和湖泊型水体,在两地分别采集了11种鱼类,利用稳定同位素分析了两地鱼类食物来源和营养等级,并测定鱼类样本中的Cr、Cd、As、Pb、Ni、Cu和Zn 7种重金属含量.结果显示,大昌鱼类的稳定同位素δ13C值范围(-28.8‰～-22.5‰)宽于巫山鱼类的δ13C值范围(-26.2‰～-23.1‰),但大昌鱼类的δ15N值普遍负于巫山鱼类.两地鱼体重金属含量除As外均处于较低水平.两地的中上层鱼类体内重金属含量无明显区别,但大昌的底层鱼类体内重金属含量显著高于采自巫山的底层鱼类含量,与沉积物的较多接触可能是该地区底层鱼类部分重金属水平显著升高的重要原因.     

草海湿地食物链稳定碳氮同位素特征与食物链结构

以国家级自然保护区贵州威宁草海为研究对象,利用稳定同位素技术,分析草海湿地食物链碳(δ~(13)C)、氮(δ15N)同位素特征,计算各生物类群营养级别,建立草海食物链结构。结果表明:草海湿地生态系统中δ13C比值范围为-27.56‰～-13.25‰(均值±标准差,-21.52‰±3.61‰);δ15N值范围为0.32‰～15.14‰(8.69‰±3.92‰),δ13C与δ15N呈显著负相关(r=-0.423,P0.01)。草海湿地食物链中消费者营养级处于0.8～3.7,其中:鱼类营养级为0.8～2.5,相对其他地区偏低;底栖动物营养级为2.0～2.8,鸟类营养级为1.0～3.7。鱼类和底栖动物的营养级别均表现为肉食性杂食性植食性。草海食物链结构复杂,主要的两条碳流动途径分别为:底泥和浮游植物→浮游动物→鱼类→鸟类以及水生植物→鱼类和鸟类。     

三峡水库干-支流作用下生态水文过程的氢氧同位素示踪

三峡工程蓄水运行后,三峡库区支流不同区域的水动力状态存在差异。为了阐明支流库湾的生态水文过程,本文以库腹支流(朱衣河)为研究对象,应用同位素示踪技术,分析了2015年朱衣河及其毗邻长江干流的氢氧同位素时空变化特征,并揭示了干-支流、源头-支流等端元混合过程中的水团特性。结果表明:(1)朱衣河库湾回水区河水的δD组成范围为-84.1‰~-54.4‰,δ~(18)O组成范围为-11.71‰~-8.13‰,与毗邻的干流水体接近,明显低于支流源头来水(δD为-49.6‰~-46.1‰,δ~(18)O为-7.61‰~-7.19‰)。(2)运用二元线性混合模型估算出长江干流对朱衣河回水区的水量补给率约为95%,库湾水体主要受干流倒灌作用的支配。(3)长江干流水体对朱衣河库湾的倒灌模式主要为:汛前消落期和枯水期集中在河口中层;汛期和蓄水期则集中在河口中上层。氢氧同位素示踪技术在分析库湾受干流倒灌模式上具有较好的适用性。(4)长江流域位于季风性气候区域,雨季影响朱衣河库湾氢氧同位素组成的主要因素排序为:干流倒灌作用降水同位素分馏作用,不同于旱季(干流倒灌作用同位素分馏作用降水)。     

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...     

长江宜宾江段铜鱼属鱼类种间食物关系

采用碳、氮稳定同位素技术对2012年4-5月长江宜宾江段铜鱼和圆口铜鱼的食物组成进行了分析,并利用多元统计分析方法探讨了铜鱼和圆口铜鱼种间食物关系,包括饵料相似性指数、重叠系数及2种鱼的摄食器官形态差异对食物组成的影响.结果表明:1)铜鱼的δ13C和δ15N变化范围分别为-21.15‰～-20.31‰和9.67‰～ 10.21‰,为偏动物性的杂食性鱼类;圆口铜鱼的δ13C和δ15N分别为-23.30‰～-21.18‰和7.40‰～ 9.21‰,相对铜鱼为偏植物性的杂食性鱼类,铜鱼和圆口铜鱼均与传统肠含物分析的结果存在一定的差异;2)两种鱼的食物相似性指数和食物重叠系数分别为78.7％和55.6％;3)主成分分析(PCA)表明,铜鱼和圆口铜鱼摄食器官形态特征存在一定的差异.长江宜宾江段铜鱼和圆口铜鱼种间竞争不激烈,作为向家坝蓄水前最后一次对长江宜宾江段铜鱼和圆口铜鱼食性及种间食物关系的调查,研究结果可为分析向家坝蓄水对宜宾江段鱼类营养结构的影响提供数据参考.     

贵州百花湖鱼体汞污染现状

以西南汞污染严重的贵州百花湖为对象,选取湖中优势鱼、贝类,通过测定其总汞和甲基汞含量,并结合水体、沉积物汞含量和相关水质参数,探讨了百花湖鱼类汞污染的现状及其影响因素.百花湖鱼体总汞平均含量为28.0ng·g-1,变化范围为4.2～143ng·g-1;甲基汞的平均含量为10.9ng·g-1,变化范围为3.0～39.3ng·g-1.虽然百花湖遭受上游贵州有机化工厂含汞废水的严重污染,但鱼体汞含量并没有超过国家食品卫生标准.其主要原因可能是:百花湖的鱼主要是人工养殖的草食性或杂食性鱼类,鱼龄较小,且其摄取的食物汞含量低、食物链简单,不利于汞的富集;其次,其较快的生长速度对鱼体汞具有生物稀释的作用.     

中国北方干湿气候区C_3草本植物δ~（13）C值及其与湿润指数的关系

通过对中国北方C3草本植物稳定性碳同位素的测定以及有关该区植被碳同位素资料的收集,共获取了47个样点的地理位置、气候因子和325个植物样品的碳同位素数据;计算了中国北方不同气候分区的湿润指数,分析了C3草本植物δ13C值的空间特征以及与湿润指数等环境因子之间的关系。在所调查的范围内,中国北方地区C3草本植物δ13C值的分布区间为-29.9‰--25.4‰,平均值为-27.3‰。C3草本植物δ13C的平均值从半湿润地区到半干旱地区再到干旱地区显著变重;3个气候分区植物δ13C值的变化范围分别是-29.9‰--26.7‰（半湿润区）、-28.4‰--25.6‰（半干旱区）和-28.0‰--25.4‰（干旱区）。一元回归分析表明,各气候分区C3草本植物δ13C值与湿润指数的关系存在差异,在半干旱区、半湿润区和整个北方地区,C3草本植物δ13C值与湿润指数均呈显著线性负相关（P〈0.05）,随着湿润指数的增加,C3植物δ13C平均值均变轻,但下降幅度不同。而在北方干旱气候区内,C3草本植物δ13C与湿润指数呈显著正相关（P〈0.05）,湿润指数每升高0.1,植物δ13C平均值增加1.3‰。年均温度可能是决定该区内各样点湿润指数和C3植物对13C分馏能力差别的主要原因。     

基于稳定同位素技术对长江口主要渔业生物营养级的研究

2014年11月至2015年10月在长江口采集到33种鱼类和9种无脊椎动物,分析了常见渔业生物的同位素组成与营养级结构。结果表明:长江口常见渔业生物的同位素变化幅度较大,其中鱼类的δ~(15)N和δ~(13)C值范围分别为9.26‰~15.39‰和-29.78‰~-14.25‰;无脊椎动物δ~(15)N和δ~(13)C值范围分别为7.73‰~13.53‰和-22.22‰~-14.84‰。以底栖动物毛蚶(Scapharca subcrenata)作为基线生物,计算出各物种相应的营养级,鱼类营养级范围为2.49~4.60,属于3个营养级,其中中华鲟(Acipenser sinensis)营养级最高(4.60±0.02),杂食性鲢(Hypophthalmichthys molitrix)营养级最低(2.49±0.02);无脊椎动物营养级范围是2.00~3.84,属于2个营养级,中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)最高(3.84±0.02)。对棘头梅童鱼(Collichthys lucidus)、中国花鲈(Lateolabrax maculatus)和斑尾刺虾虎鱼(Acanthogobius ommaturus)3种鱼类不同体长的营养级进行分析,结果发现,随鱼体体长的增加营养级均有相应增大趋势,这可能是由于随着鱼类生长及其摄食习性发生变化导致其营养级也随之发生改变。本研究初步建立了长江口水域食物网连续营养谱,为渔业资源开发及保护提供了依据。     

黔西北次生林优势树种叶片-凋落物-土壤连续体有机质碳稳定同位素特征

稳定性碳同位素自然丰度(δ13C)能够揭示生态系统长时间尺度的有机碳动态变化,阐明生态系统功能的变化特征。以黔西北次生林14个优势树种为研究对象,测定叶片、凋落物以及根区土壤有机碳含量和δ13C值,分析不同层次碳含量和δ13C丰度之间的相关性。结果表明:14个优势树种叶片碳含量为404.67—487.14 g/kg,总体为针叶树种较高、常绿灌木较低;δ13C值为-31.2‰—-27.1‰,随生活型的变化规律不明显。凋落物碳含量为414.62—561.31 g/kg,与叶片碳含量的变化规律较为一致;δ13C值为-31.5‰—-27.3‰,随树种生活型的变化特征也不明显。根区土壤碳含量为10.02—91.59 g/kg,δ13C值为-26.8‰—-22.5‰,碳含量以光皮桦、银白杨等落叶乔木较高。叶片、凋落物和根区土壤3个层次的碳含量与δ13C丰度之间均呈不显著相关,不同层次的δ13C丰度之间和碳含量之间均为正相关。研究结果有助于反映森林生态系统碳循环过程的关键信息,为森林植被恢复提供理论依据。     

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。