不同来源植物乳杆菌基因组结构和功能差异的比较研究

[目的] 本试验研究不同来源植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）基因特点以及在不同环境下其基因多样性,探究2株L.plantarum A8和P9在肠道生境及植物表面适应性的异同,为优良菌株的开发提供理论基础。[方法] 本研究对从动物肠道和植物表面分离获得的L.plantarum A8和L.plantarum P9的基因组进行分析,利用第二代测序技术（NextGeneration Sequencing,NGS）,基于Illumina NovaSeq测序平台,同时利用第三代单分子测序技术,基于PacBio Sequel测序平台,对L.plantarum A8和L.plantarum P9进行测序。采用Carbohydrate-active enzymes（CAZy）、Koyto encyclopedia of genes and genomes（KEGG）和Clusters of orthologous genes（COG）数据库对基因组进行功能注释;采用CGView软件绘制菌株的基因组环形图谱。应用比较基因组学与已经公开发表的其他L.plantarum基因组进行比较分析。[结果] 由研究可知L.plantarum A8和L.plantarum P9基因组大小存在差异,通过构建系统发育树发现2株菌与其他来源的L.plantarum分在同一分支,并且L.plantarum P9与母乳来源的L.plantarum WLPL04菌株距离最近,而L.plantarum A8与L.paraplantarum DSM10667距离最近。通过基因家族分析可知,2株菌共有基因为2643个,其中包括一些抗应激蛋白如热休克蛋白、冷休克蛋白。L.plantarum A8和P9独特基因分别为321和336个,L.plantarum A8中独特基因主要参与DNA复制、ABC转运系统（ABC transfer system）、PTS系统（phosphotransferase system）、磺酸盐转运系统、氨基酸生物合成等代谢通路;L.plantarum P9的独特基因以参与碳水化合物的运输和代谢基因居多,例如rpiA基因、lacZ基因、FruA基因等。[结论] 通过比较基因组学方法解析L.plantarum的基因组信息,发现动物肠道来源的L.plantarum具有较好的氨基酸转运能力,植物表面附着的L.plantarum菌株具有较好碳水化合物利用能力,从而为益生菌的开发与利用提供理论依据。     

葱蝇海藻糖-6-磷酸合成酶基因的克隆、序列分析及滞育相关表达

海藻糖-6-磷酸合成酶（trehalose-6-phosphate synthase, TPS）是昆虫海藻糖合成途径中的关键酶之一。本研究通过对葱蝇Delia antiqua海藻糖-6-磷酸合成酶基因的克隆、 序列分析及滞育相关表达的分析, 旨在证明该基因在能源合成以及抵御高温和低温环境方面发挥重要作用, 为进一步弄清葱蝇滞育分子机制提供理论依据。根据葱蝇抑制消减杂交文库中的EST序列信息, 设计特异性引物, 并通过RACE技术克隆了葱蝇海藻糖-6-磷酸合成酶基因全长cDNA, 命名为DaTPS1 （GenBank登录号： JX681124）, 其全长为2 904 bp, 开放阅读框2 448 bp, 编码815个氨基酸, 推测其相对分子质量为91.2 kD, 等电点为5.96。生物信息学分析表明, 该基因编码的氨基酸序列具有两个保守结构域, 与其他物种TPS具有较高的同源性, 其中和黑腹果蝇Drosophila melanogaster亲缘关系最近, 氨基酸序列一致性为92.1%; 其蛋白质三维结构有15条大的α螺旋和11股反向平行的β链折叠。RT-PCR分析表明, DaTPS1在葱蝇非滞育、 夏滞育和冬滞育期蛹中都有表达, 但是非滞育期各时期表达量基本没有变化, 而在夏滞育和冬滞育蛹的滞育前期表达量较高, 滞育保持期表达量较低, 滞育期后期表达量又有所升高。推断在葱蝇蛹夏滞育和冬滞育期前期, TPS1开始催化合成较多的海藻糖以提高滞育期抵御不良环境的能力, 滞育保持期蛹的新陈代谢降低, 所需能量较少, 所以TPS1处于低水平表达状态, 而滞育期结束后, 蛹生长发育逐渐恢复, 所需能量有所增加, TPS1的表达量再次升高。本研究对揭示昆虫TPS在能量代谢通路中的作用及昆虫滞育的分子机理具有一定的科学意义。     

在高中生物学教学中显化科学探究技能教育的教学建议

深刻挖掘教材中的科学探究技能教育资源,通过“模块教学中渗透、实验教学中体验、科学史教学中感悟、概念教学中凸显、问题解决中演练和总结反思中领悟”等途径,实现科学探究技能教育由“单一隐性”逐步向“显性一隐性”结合的方式发展,进而达成科学探究技能教育“显性为主、隐性为辅”的教育愿景,从而在中学生物学教学过程中有效地落实“提高生物科学素养”的课程理念。     

家域研究进展

家域是动物行为学和保护生物学的重要概念之一,它在动物对资源环境的适应与选择,种群密度及社会关系等生态学过程研究中有着重要的作用.对家域的内涵、特征、估算方法(包括取样方法,样本含量,位点数据自相关,模型评价等)等方面进行阐述,总结了家域估算模型的发展过程及发展方向,评述了3种主要家域估算模型的优势与不足,并结合最新的理论和应用,对未来的研究方向提出建议.     

生态系统生产总值核算:概念、核算方法与案例研究

生态系统产品与服务功能是人类生存与发展的基础。生态系统生产总值(GEP)可以定义为生态系统为人类福祉和经济社会可持续发展提供的产品与服务价值的总和,包括生产系统产品价值、生态调节服务价值和生态文化服务价值。生态系统生产总值核算的基本任务有3个,即核算生态系统产品与服务的功能量、确定生态系统产品与服务的价格、核算生态系统产品与服务的价值量。生态系统生产总值核算可以用于揭示生态系统为经济社会发展和人类福祉的贡献,分析区域之间的生态关联,评估生态保护成效和效益。以贵州省为例,探讨了生态系统生产总值核算的应用方法,评价了贵州省生态系统为贵州和其他地区人们福祉和支撑经济社会发展所提供的产品和服务及其经济价值总和。评价结果显示,贵州省2010年全省生态系统生产总价值为20013.46亿元,人均GEP 57526元,是当年该省国民生产总值和人均GDP的4.3倍。研究表明,生态系统生产总值的核算可以反映生态系统对经济社会发展的支撑作用,并为建立生态系统保护效益与成效的考核机制提供基础。     

北京城区道路沉积物污染特性

为了解城市道路沉积物污染物的浓度水平及可能造成的生态环境危害,在北京城区的生活区、文教区、交通干线和公园绿地这四种功能区的道路沉积物进行了取样监测,并分析了道路沉积物中总氮(TN)、总磷(TP)、重金属铜(Cu)、铬(Cr)、铅(Pb)、锌(Zn)和有机质(TOC)的污染特性.研究结果表明,各类功能区道路沉积物中TN、TP和TOC的含量较高.交通干线、文教区、生活区和公园绿地道路沉积物TN均值分别为0.1009、0.1440、0.1071、0.0974mg/kg,文教区道路沉积物的TN显著高于其他类型道路沉积物;TP均值分别为0.0695、0.0729、0.0665、0.0608mg/kg,以文教区最高,但未达显著水平.交通干线和文教区道路沉积物TOC浓度显著高于生活区和公园绿地,交通干线、文教区和生活区道路沉积物重金属的含量高于公园绿地.主要原因可能是人类活动和车辆交通量的影响.四类功能区氮主要以可溶态赋存,磷主要以颗粒态赋存在沉积物中,并且交通干线道路沉积物中溶解态磷比例最低.溶解态的重金属占总量的比例均较低,只有溶解态Cu达到5％以上,表明重金属主要赋存在颗粒态存在的沉积物中.道路沉积物或者外界带入的固体物质是地表径流污染物的重要来源,研究结果为城市地表污染控制提供重要参考.     

北京城区气传花粉季节分布特征

研究北京城区气传花粉种类、数量及季节消长规律,为防治花粉症及建设合理城市绿地提供有效资料.应用Burkard采样器于2010年12月31日至2011年12月31日对北京城区气传花粉浓度进行监测,并对花粉浓度进行统计学分析.研究结果显示,2011年北京城区的花粉季节从3月20日起始,至10月18日截止,持续213d,占全年天数的58％;全年花粉含量月分布呈现两个高峰,第1个高峰为3-4月,主要花粉为木犀科、杨属、柳属等树木花粉,占全年花粉总量的30％;第2个高峰为8-9月,主要花粉为菊科、藜科及苋科等莠草花粉,占全年花粉总量的50％;2011年度北京城区最具代表性的气传花粉来自于菊科,比重占了收集到气传花粉的35％.研究结果还表明,秋季的气传花粉致敏性强,所以北京花粉症的高发季节主要集中在秋季,以8-9月为最高,其中有95％的病人在此期间出现花粉症症状.花粉浓度及飘散规律受当地植被状况及气候等多种因素影响,因此,北京城区空气中气传花粉飘散种类、数量及季节分布规律的调查结果,可以为本地区花粉症防治及绿化品种的选择提供可靠依据.     

张家界武陵源风景区自然景观价值评估

自然景观提供给人们观赏、娱乐和休闲的效用和价值,长期以来,人们对自然景观的价值忽略并低估,导致在开发利用自然资源过程中出现资源浪费和生态破坏的问题.如果赋予自然景观合适的经济价值,能为其开发利用提供决策支持.为评价张家界武陵源风景区的景观价值,构建了相应的指标体系.自然景观价值乃使用价值与非使用价值之和,并对这两种价值分别运用旅行费用法和条件价值法进行评估.结果表明:2011年武陵源风景区的自然景观价值为89.01亿元,其中使用价值为79.30亿元,非使用价值为9.71亿元.分析表明,武陵源风景区的自然景观价值要远高于以往的研究及近年的旅游收入,建议景区当局全面认识其景观价值,在旅游人次不断攀升的形势下,全力保护该地生态环境,探究武陵源风景区的可持续发展道路.     

苦瓜叶片结构与白粉病抗性的关系

以不同抗白粉病的苦瓜品系幼苗为材料,对它们的叶片及上下表皮厚度、栅栏组织及海绵组织厚度、叶片结构紧密度及疏松度、蜡质含量、比叶重、气孔及茸毛密度等叶片结构进行观察比较,探讨苦瓜白粉病抗性与其主要叶片结构指标的关系。结果显示:（1）抗病苦瓜品系叶片的蜡质含量显著高于感病品系,与病情指数呈显著负相关关系,蜡质层是其抵抗和延迟病原菌侵入的一个有力结构屏障。（2）感病品系叶片的气孔和叶背面茸毛数量显著多于抗病品系,且叶背面的气孔及茸毛密度与病情指数呈显著正相关关系,即气孔和茸毛越少越抗病。（3）抗病苦瓜品系的叶片栅栏组织以及海绵组织排列整齐、紧密,而高感品系的叶片组织出现大量孔隙,较难观察到完整细胞。（4）抗病品系叶片厚度、下表皮厚度、栅栏组织厚度、叶片结构紧密度明显高于感病品系,而感病品系的海绵组织厚度、叶片结构疏松度明显高于抗病品系;且苦瓜比叶重与其白粉病抗性关系不大。研究认为,苦瓜叶片蜡质含量、叶背面气孔及茸毛密度可以作为苦瓜白粉病抗性鉴定的参考指标。     

呼伦贝尔典型退化草原土壤理化与微生物性状

以内蒙古克鲁伦河流域呼伦贝尔典型草原为对象,设置了轻度、中度和重度退化3种类型样地,研究不同程度退化草原的物种组成、地上生物量、土壤理化性状、土壤微生物数量和酶活性,以及微生物生物量的变化.结果表明: 中度退化样地的群落物种丰富度最大,轻度退化样地的地上生物量显著高于重度退化样地.退化样地的土壤水分、养分(有机质、全氮),微生物量碳、氮,以及微生物数量和酶活性显著下降,土壤容重显著增加.退化样地的土壤微生物生物量碳、氮在128～185和5.6～13.6 g·kg^-1,土壤脱氢酶和脲酶活性均与土壤容重呈显著负相关,与土壤全氮、有机质、微生物数量以及微生物生物量碳、氮呈显著正相关,地上生物量与土壤细菌和真菌数量呈不同程度的正相关.