丛枝菌根真菌物种多样性研究进展

丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)在不同生态系统均发挥至关重要的作用,研究其多样性能够为AMF物种资源的保护和利用提供科学依据。AMF不能被离体纯培养以及自身的高变异性等因素严重阻碍了对其进行深入研究,随着研究方法的不断改进,尤其是新一代测序技术的运用,极大加速了人们对AMF物种多样性的认识。本文主要从AMF分类系统、不同宿主植物和不同生境中的AMF物种多样性及AMF物种多样性研究方法(包括形态鉴定、Sanger测序和高通量测序)方面介绍AMF物种多样性研究进展,并且探讨AMF物种多样性研究中存在的主要问题,认为在今后AMF物种多样性研究中不仅要注重运用新的研究手段,还应该着重解决AMF不能离体纯培养的问题。     

物种与物种多样性

本文首先讨论生物物种的科学概念和生物学本质，分析物种客观存在的自然属性和物种概念的局限性，认为物种的生物学属性和物种多样性的科学属性之间有着本质联系。物种多样性研究的实质是研究生物物种的生物学多样性。度量物种多样性程度有多种方法，但物种数目是物种多样性程度最直接、也是最基本的表达，估计物种多样性数目是当前国际上物种多样性研究的核心与热点内容。物种多样性产生的根源是物种形成，物种绝灭速率是维持物种多样性的关键因素。本文简要总结了物种形成与绝灭的基本模式和机制，通过分析生物地理区系与物种多样性研究的密切关系，说明物种的区系成份分析是物种多样性大尺度格局研究的重要内容。     

高通量测序技术在线虫多样性研究中的应用

土壤线虫多样性是土壤生态学研究的热点之一, 然而对土壤线虫群落组成及多样性的研究通常受到分类学和方法学的限制。当前, 分子生物学技术的快速发展丰富了我们对土壤线虫多样性的认识, 但也存在一定的局限性。本文综述了常用分子生物学技术如变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE)、末端限制性片段长度多态性分析(terminal restriction fragment length polymorphism, T-RFLP)、实时荧光定量PCR (quantitative real-time PCR, qPCR)和高通量测序(high-throughput sequencing, HTS)技术近年来在线虫多样性研究中的应用, 重点从土壤线虫DNA提取方法、引物和数据库的选择、高通量测序技术和形态学鉴定结果的比较等方面阐述了高通量测序技术在线虫多样性研究中的优势与不足, 并提出选择合适的线虫DNA提取方法结合特定引物和数据库进行注释分析, 仍是今后使用高通量测序技术开展线虫多样性研究的重点。当研究目标是土壤线虫多样性时, 优先推荐富集线虫悬液提取DNA的方法, 因此, 研究人员应根据具体目标选择最优组合开展实验研究。     

16S rRNA基因高通量测序法分析黄河太岁细菌的多样性

【背景】太岁在我国的记载由来已久,《神农本草经》记载其具有扶正固本、轻身不老的功效。但是,太岁作为一种生物体,它的组成分类尚不明确,因而其药用价值得不到有效的科学验证。因此,利用各种生物技术和手段来客观地分析太岁的成分,为利用和开发太岁提供科学依据。【目的】检测太岁(编号D15112285)中所含细菌的种类,探究太岁中可能存在的原核微生物的种类及其之间的关系。【方法】采用Illumina MiSeq 2×250系统对黄河太岁的细菌16S rRNA基因(V4区)进行研究,利用FLASH等软件对数据进行分析。【结果】共获得OTU(Operational taxonomical unit)626条,涉及19门49纲80目107科112属。在属的水平上前十的优势菌群有Bacteroides、Coprococcus、Escherichia、Ruminococcus、Lactobacillus、[Ruminococcus]、Oscillospira、Faecalibacterium、Shewanella和Halomonas。【结论】黄河太岁中存在多种不同种类的细菌。     

DNA测序技术概述

DNA测序技术作为现代生命科学研究的核心技术之一,自上世纪70年代中期DNA发明以来发展迅速。我们简要综述现有的几代DNA测序技术的原理及其发展历程,并对未来可能出现的第三代测序进行预测。     

物种濒危等级划分与物种保护

介绍了国际与国内濒危物种等级最新标准。探讨了濒危物处等级的划分标准存在的问题和物种的保护优先序。介绍了确定物种保护优先序时的两种不同观点。     

高通量测序技术及其应用

高通量测序技术是DNA测序发展历程的一个里程碑,它为现代生命科学研究提供了前所未有的机遇。详细介绍了以454、Solexa和SOLiD为代表的第二代高通量测序技术,以HeliScope TIRM和Pacific Biosciences SMRT为代表的单分子测序技术,以及最近Life Science公司推出的Ion Personal Genome Machine (PGM)测序技术等高通量测序技术的最新进展。在此基础上,阐述了高通量测序技术在基因组测序、转录组测序、基因表达调控、转录因子结合位点的检测以及甲基化等研究领域的应用。最后,讨论了高通量测序技术在成本和后续数据分析等方面存在的问题及其未来的发展前景。     

杂交测序——DNA测序新策略

杂交测序──ＤＮＡ测序新策略陈尚武,马涧泉（中山医科大学生化教研室,广州５１００８９）关键词ＤＮＡ,测序,杂交人类基因组计划要求改进ＤＮＡ测序方法,促进了测序技术的发展,一种全新的测序方法──杂交测序（ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇｂｙｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏ...     

贵州部分森林群落物种多样性初步研究

 本文根据贵州省178个森林群落样地的数据研究了群落物种的多样性。测定的指标有群 落物种丰富度,群落Simpson多样性指数和群落均匀度。测定结果表明;不同垂直带生物气 候条件下的森林群落有不同的多样性。相同垂直带生物气候条件下,基质生境相同时,不同森林植被亚型的群落的多样性近似,基质生境不同时,群落多样性则不同;同一群落类型的各个样地的多样性也有变化,结构不同的群落个体,其多样性指数不同,演替趋势也不同。乔木第二亚层的多样性普遍地高于乔木第一亚层。同一演替系列中,越接近顶极阶段多样性越高。多样性指数与群落物种丰富度,均匀度呈紧密的正相关,与群落个体总数没有相关。认为多样性测定在比较、说明群落的结构、类型、组织特征、生境、演替等方面有一定意义。     

北部湾徐闻海域红树内生细菌物种多样性及其杀线虫活性研究

为发掘红树植物内生细菌资源和寻找新型微生物杀虫剂,该研究从北部湾徐闻海域采集7种红树植物共16份样品,设计10种分离培养基,使用稀释涂布法分析红树植物内生细菌的分布特征,通过16S rRNA分子生物学方法对内生细菌进行多样性分析,并利用秀丽隐杆线虫模型,通过杀线虫活性实验测试内生细菌乙酸乙酯提取物的杀线虫活性。结果表明:(1)从16份红树植物各组织器官中获得33株内生细菌,分布于19个科23个属。其中,芽孢杆菌属(Bacillus)为优势菌属,并发现了10株潜在的新种或新属。(2)筛选到具有显著杀线虫活性的菌株IMDGX 4725和IMDGX 4744,半数致死浓度(LC₅₀)分别为61.58、100.89mg·mL^-1。研究结果证实了徐闻海域红树具有多样性丰富的内生细菌,同时部分细菌具有较强的杀线虫活性,具有发现新型微生物杀虫剂的潜力。     

ABI PGM测序平台用于细菌基因组de novo测序的评价

为了探索加快细菌基因组研究的方法,利用ABI PGM测序平台测定了1株单细胞硫还原地杆菌的基因组序列。测序共获得1.4 Gbp数据,平均读长为177 bp。通过多个拼接软件并采用合适的组装策略,得到一个完整细菌基因组3.55 Mbp和一条完整质粒序列110 kbp。测定基因组序列与参考基因组kn400序列的相似性达到94%,参考基因组91%的基因能在测定基因组中找到相似基因。通过本研究表明采用ABI PGM测序平台结合灵活的拼接策略可快速构建细菌基因组精细图谱,为进一步的功能注释及深入的信息分析提供准确的数据,大大加快研究进程。     

中国部分自然保护区物种多样性与环境因子的关系

采用典范对应分析 CCA 对全国73个自然保护区的种子植物多样性的分析表明:在纬度低于25°N的自然保护区中,物种多样性主要受热量因子和水分因子的影响,并具有较高的种子植物科数和属数值;纬度范围介于25°N和30°N之间的自然保护区,其物种多样性主要受海拔的影响,并且种子植物种数较多,同时有较高的种子植物种属比;在更高纬度范围内,地理及地形因子对物种多样性影响显著,并且随着纬度的增高,纬度因子的作用有增强趋势.     

日本七鳃鳗物种特异性microRNAs及其前体的识别与验证

MicroRNAs(miRNAs)对参与多种生物代谢过程的基因在转录及转录后水平进行负调控。近年来,随着深度测序及芯片技术的应用,有关miRNA的发现和功能分析在植物和动物中得到广泛研究。文章利用第二代测序技术对日本七鳃鳗(Lampetra japonica)白细胞的小RNA进行了高通量测序,共得到5 207 787条小RNA序列,其中4 739 346条序列可以拼接为10 989种mi RNA变体。基于序列相似性分析,发现这10 989个变体序列与306个已知的保守mi RNA家族成员序列相匹配;其中,6个保守miRNA家族成员呈极高丰度表达,表明mi RNA在物种间具有保守性。70个未注释序列被预测为新的miRNA。通过miRNA微阵列技术鉴定与验证了34个新预测的mi RNA在免疫处理的日本七鳃鳗白细胞中表达,其中16个mi RNA前体的最低折叠自由能系数大于0.85,说明日本七鳃鳗存在特异性miRNA。这些物种特异性miRNAs的存在可能在日本七鳃鳗的白细胞生长、发育和对疾病的反应中发挥重要的调控作用。     

论物种的客观真实性

关于物种的概念和本质的争论由来已久。大多数学者认为种是自然界客观存在的真实单位,是形态上和生殖上间断的群体体系,与种内连续的群体体系——宗,有着本质的区别。少数学者则认为种是主观意识的产物,是为了分类的目的而任意确定的人为的分类阶元,与宗只有程度的不同而无本质的区别;只有个体才是客观真实的单位。以形态标准为主的分类学种概念和以生殖隔离为标准的生物学种概念只能说代表了自然界有机体类群不连续性的两个不尽相符,但部分一致的侧面,而不能说就是客观物种的反映。自然界的生命有机体有两重性。它们既不是一群乱七八糟的乌合之众,也不是秩然不紊的鳞次栉比,而是以群体的组织形式适应于各自分布区内的生态位,在表型和基因型的变异式样上具有一定规律的遗传多样性。物种的客观本质也有两重性。物种作为有机体组合的单位既存在又不存在。说物种客观存在是因为按形态或生殖的不连续性标准划分的“种”在自然界具有一定的普遍性;说物种并非客观存在是因为至今还没有一个能把所有的生命有机体都划分成统一的生物学单位的不连续性标准。     

单细胞测序方法研究进展

近年来,高通量测序技术(Next-generation sequencing,NGS)快速发展,已广泛应用于生命科学各个领域,但传统的混合细胞测序(Bulk cell sequencing)检测的是细胞群体的总平均反应,无法反应每个细胞的真实情况,这会影响研究者对细胞功能认知的准确性。单细胞测序技术(Single cell sequencing,sc-Seq)的出现,从一定程度上解决了传统测序固有的缺陷。单细胞测序是针对单个细胞的RNA或DNA进行测序,能够准确测出单个细胞的基因结构和表达状态,从而分析相同表型细胞的异质性。本文首先介绍单细胞测序的原理、测序类型和测序平台,有助于理解单细胞测序和在进行科研项目时设计合适的项目方案。进一步介绍单细胞转录组测序的分析流程和各种常用的分析工具或软件,并重点阐述单细胞转录组测序分析中的细胞聚类和拟时序分析的原理和研究进展,为进行单细胞转录组测序数据分析提供参考。最后,本文简述了单细胞测序研究热度、单细胞测序的应用、挑战和展望等,有助于更全面地认识单细胞测序。     

新一代测序技术的研究进展

大规模DNA测序技术是揭秘人类和其它生物遗传密码的重要技术,在分子生物学和基础医学领域有广泛应用。第二代测序技术的出现使DNA测序的通量大幅提高,测序的成本大幅下降,原来只有在大型测序中心才能完成的测序任务现在已经可以在更多的实验室展开。但是,早期的第二代测序技术仍然存在诸如文库构建过程复杂、测序成本依然较高等缺点。为了克服上述缺点,近三年发展了几种新的第二代和第三代测序技术,这些技术不仅继承了早期第二代测序技术通量高的优点,而且在文库构建等方面取得了重要突破,进一步简化了测序操作,降低了测序成本,缩短了测序时间。本文就几种最新的大规模测序技术的原理、特点与发展趋势进行简要介绍。     

DNA测序技术比较

自从1953年,J.D.Watson和F.H.C.Crick发现DNA的双螺旋模型之后,DNA测序技术随着科学的进步得到了迅猛发展.1977年Sanger[1]发明DNA双脱氧末端终止测序技术,Maxam与Gilbert[2]发明利用化学降解法进行测序的技术,2种测序技术被誉为DNA测序技术的始祖.随后,在第1代DNA测序技术的基础上,相继出现了第2代测序技术、基因芯片技术以及第3代测序技术.总结并展望了每一代测序技术及基因芯片技术的诞生、原理及应用前景,为利用测序技术研究基因表达提供理论基础和实验依据.     

稻田生态系统多个物种共存对病虫草害的控制

建立多个物种共存的农作模式、利用物种多样性控制有害生物是农业可持续发展的重要途径.本文综述了国内外稻田物种多样性利用模式的研究进展,论述了稻田多个物种共存对水稻病、虫、草的控制效果及作用机理.稻田系统多个物种共存模式如稻田养鱼模式、稻田养鸭模式、稻-萍-鱼或稻-萍-鸭模式等,对水稻纹枯病、稻飞虱、稻纵卷叶螟和杂草有显著的控制作用;稻田系统多个物种共存的另一类模式如水稻品种多样性混合种植、稻-茭白间作和稻-湿生作物间作等,可明显降低稻瘟病等病害的发生与流行.稻田多个物种共存模式对病虫草控制的效果和机理研究仍需要从作物、分子生物学和化学生态等方面做进一步的研究探讨.     

物种概念及其界定

半世纪以来,物种概念的定义备受关注,不同研究方向的生物学家提出24种不同或至少有分歧的物种概念,根据其不同的物种概念,物种的界定和物种的数量会出现很大的差异。人们普遍认同:物种是进化分离的微居群谱系,但把谱系分离过程中获得的特征如生殖隔离、可鉴定性、单系统发生等视为鉴定物种次级特征却有不同的声音。该文提出统一的物种概念,把谱系进化分离作为物种界定的唯一而又必要的特征,把谱系分离过程中获得的次级特征作为界定谱系分离的证据。鉴于此,物种概念间的分歧就会化解。其一,物种概念化与物种界定明显分开,不再混淆;其二,谱系的次级特征只与物种界定有关,在某种程度上为谱系分离提供证据;第三,若能把合理解释的任何一个特征作为某物种客观存在的证据,这样更多的特征更能确定谱系分离;最后最重要的是,统一物种概念使我们解放思想,扬弃传统的物种界定标准,探求物种界定的新思路。     

单分子测序技术及应用研究进展

从DNA双螺旋结构的发现开始,生命科学研究进入分子水平,在20世纪70年代出现的测序技术为破译遗传密码作出了巨大贡献.近几年出现的单分子测序技术,可以在单个分子水平读取核苷酸序列,也被称为第三代测序技术,主要代表有HeliScope、Nanopore和PacBio等.与传统的第一代和第二代测序技术相比,第三代测序能够产生更长的碱基读长,能直接对RNA进行测序,无需逆转录,测序速度极快,同时其中某些技术所涉及的设备可以小型化,可便携至野外现场测序.第三代测序技术在生命科学基础理论研究及生物医学临床实践中,具有广泛的应用.本文重点介绍了各种单分子测序技术的原理、优缺点,及其应用研究进展.