MAR-FISH技术及其在环境微生物群落与功能研究中的应用

对复杂环境中微生物群落结构和功能的研究是微生物生态学的重要任务。尽管现代分子生物学技术已经成功地用于解析环境中微生物的群落结构, 但是这些方法并不能提供微生物的原位生理学信息。而一种新的方法, 微观放射自显影和荧光原位杂交集成技术(MAR-FISH)则能够同时在单细胞水平上, 检测复杂环境中微生物的系统发育信息及其生理特性。本文总结了MAR-FISH方法的原理, 实验步骤及其在环境微生物群落与功能研究中的应用。     

固氮施氏假单胞菌亚硝酸盐还原酶基因nirS转录特性及功能鉴定

【目的】研究固氮施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)A1501亚硝酸盐还原酶结构基因nir S的转录调控机制及其在反硝化过程中的功能。【方法】构建nir S-lac Z融合载体,利用三亲本结合法将其导入野生型A1501,通过β-半乳糖苷酶活性的测定,分析不同供氧状况、不同浓度的硝酸盐、亚硝酸盐对nir S基因表达的影响;同时将该载体导入rpo N突变株中,研究氮代谢调控因子Rpo N对nir S基因转录影响。通过同源重组方法构建nir S突变株,通过生化表型测定明确nir S在反硝化过程中的功能。【结果】启动子活性测定表明,nir S基因厌氧条件下高水平表达,是好氧条件下表达水平的4倍;nir S的表达受硝酸盐诱导,但不受亚硝酸盐的诱导;Rpo N突变株中,nir S的表达活性为野生型的1/4,nir S启动子未发现Rpo N的保守结合位点,表明nir S的表达受Rpo N间接调控。表型测定显示以硝酸盐为电子受体时Δnir S的反硝化能力降低了约20%;以亚硝酸盐为电子受体时Δnir S仅有微弱的反硝化能力,并且nir S的突变使得菌体在反硝化条件下利用亚硝酸盐的能力显著减弱。nir S突变提高了菌体在亚硝酸为电子受体的反硝化条件下的固氮酶活。【结论】A1501中nir S基因的转录受外界氧及硝酸盐的影响,同时受氮代谢Sigma因子Rpo N的调控。nir S在A1501菌反硝化过程中起关键作用,参与了亚硝酸盐的转化。     

中华虎凤蝶湖南种群栖息地特性及其生态保护策略

自2009年首次在湖南乌云界国家级自然保护区发现中华虎凤蝶种群以来,在该保护区持续开展了10余年的野外调查监测。通过对中华虎凤蝶湖南种群6个分布点的野外观测数据分析,结果表明中华虎凤蝶湖南种群栖息环境中的植被以禾本科、菊科、蔷薇科、百合科及豆科植物为主,共计有46科96属128种;不同栖息生境中种群数量差异较大,高山灌草丛为中华虎凤蝶湖南种群的主要生境,而梯田生境、乔木林生境中,其种群数量均很低,展现出与低矮芒草丛的保温遮阴特性以及寄主植物的分布密切相关。寄主植物的复壮和围栏的建设对中华虎凤蝶湖南种群的栖息环境起到了明显的保护作用、对其种群数量的增效作用显著。为深入研究中华虎凤蝶湖南种群的生物学和生态学特性提供了基础数据,为中华虎凤蝶湖南种群的保育工作开展奠定了理论基础,也为当地保护区的保护措施优化提供了科学依据。     

西双版纳热带山地常绿阔叶林蕨类植物的组成及生态特征

根据4个50m×50m样地(400个5m×5m小样方,共计1hm2取样面积)的详细调查及对各样地外蕨类植物区系的采集调查,研究了西双版纳热带山地常绿阔叶林蕨类组成特点及其数量特征等。结果表明:在所调查的5hm2滇南热带山地常绿阔叶林里记录有蕨类植物64种;在生活型组成上,以地面芽和地下芽为主;在叶特征上,以革质和纸质叶居多,叶形以一回羽状和二回羽状叶占优势;在森林群落中蕨类植物有明显的季相变化;在重要值上,狗脊、疏叶蹄盖蕨、苏铁蕨、光叶鳞盖蕨、清秀复叶耳蕨和假稀羽鳞毛蕨的重要值之和占重要值总和的84.02%,其中,狗脊的重要值占重要值总和的1/3以上,它们是该森林群落中占优势的蕨类种类,在生态分布上为该森林群落的"适宜种";研究还发现,勐腊凤尾蕨为该森林群落的确限种。     

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。     

城市绿化竹子生态适应性评价

针对城市绿化竹种要求,选择生长和抗性指标,用集对分析方法,分析和评价华安竹种园200个丛生竹和散混生竹种（或变种）生态适应性,结果表明：丛生竹种中,黄竹、小叶琴丝竹、糯竹、花竹、乡土竹、妈竹、青竿竹、泰竹等在华安生态适应性好,银丝大眼竹、孟竹、大绿竹、麻竹、白节勒竹、撑篙竹、石角竹、大木竹、小刺竹、勃氏甜龙竹、鱼肚腩竹等竹种生态适应性较差,其它竹种适应性中等.而散混生竹种中,衢县苦竹、实心竹、南平倭竹、矮若竹、乌哺鸡竹、毛竹、高节竹、红哺鸡竹、毛环水竹、斑苦竹、满山爆竹、斑箨茶秆竹等竹种适应性较好;缅甸方竹、四季竹、玉山竹篌竹、花毛竹、金镶玉竹等竹种适应性较差,其它竹种适应性中等.     

丁酸梭菌及产丁酸代谢改造

丁酸梭菌(Clostridium butyricum)是一种专性厌氧菌,可通过多基因过表达、同源重组、基于非复制型质粒和非复制型质粒的同源重组等多种遗传操作方式对其进行改造。丁酸是丁酸梭菌发酵的产物之一,丁酸用途广泛,用于饲料添加剂,可提高动物抵抗力,减少抗生素的使用。用丁酸梭菌发酵产丁酸,其产量仍然较低,不利于工业化生产,有必要通过代谢工程对丁酸梭菌产丁酸的途径进行优化。对丁酸梭菌的主要代谢途径、遗传操作体系及丁酸合成途径的优化等研究进展进行了综述。在此基础上,对丁酸梭菌进一步改造的思路和想法进行了展望。     

荒漠植物梭梭稳定碳同位素组成与环境因子的关系

以广泛分布于新疆荒漠地区的建群种植物——梭梭(Haloxylon ammodendron)为研究对象,通过对23个样地101份梭梭同化枝样品δ~(13)C值的测定,分析了梭梭稳定碳同位素组成的变化特征及其与环境因子(海拔、日照时数、潜在蒸散量、年平均降水量和年平均温度)的关系,并讨论了不同生境下梭梭同化枝δ~(13)C值的变化特征。研究结果显示:(1)梭梭同化枝δ~(13)C平均值为-14.15‰,其在95%置信区间的变化范围为-13.14‰—-15.38‰,表明梭梭是C_4光合途径的植物。(2)梭梭同化枝δ~(13)C值与年平均降水量和年平均温度呈显著负相关关系,而与日照时数、潜在蒸散量和海拔呈显著正相关关系。我们推测梭梭同化枝δ~(13)C值对各环境因子响应趋势的不同,可能是由气孔限制因素造成的,它是梭梭适应干旱荒漠环境的一种策略。(3)在不同生境下,梭梭同化枝的碳同位素组成存在显著差异。当梭梭群落中的主要伴生种为白刺、红砂时,其δ~(13)C值最高,当主要伴生种为沙拐枣和假木贼时,其δ~(13)C值最低。在灰漠土与灰棕漠土样地中的梭梭δ~(13)C值高于棕钙土、风沙土、石质土样地;盆地中梭梭同化枝δ~(13)C值低于平原、山地、丘陵地形条件下的样地。以上结果表明:梭梭水分利用效率在不同环境梯度和生境中,存在着显著不同,表现出显著的适应策略差异。     

九孔鲍养殖水体及其肠道不同菌群抗药性研究*

为更好地防治鲍鱼病害的发生和流行,对分离自广东汕尾健生鲍鱼养殖场九孔鲍养殖环境及其肠道中不同细菌菌群的耐药性进行了研究。结果表明,四环素、青霉素G、卡那霉素、丁胺卡那霉素和新生霉素均对绝大多数异养菌和弧菌菌株都不敏感或无作用;相反,氟哌酸、红霉素、氯霉素以及环丙沙星等则均对它们比较敏感;复方新诺明、链霉素和多粘霉素B对弧菌菌株均有作用,而且多粘霉素B也对水体中的异养菌群相当有效。     

应用酶标仪动力学方法监测棉蚜的抗药性

用酶标仪动力学测定法对3个抗性水平不同的棉蚜品系（R1、R2和R3）和1个敏感品系（S）的羧酸酯酶进行了研究,S、R1、R2和R3品系对α-乙酸萘酯（α-NA）的平均比活力分别为57．10、1171．69、1236．14和3293．00μmol·mgpro－1·min-1（分光光度计终点测定法）和38．24、85．27、198．14和762．25mOD·min－1·aphid-1（酶标仪动力学法）。终点测定法结果显示出不同品系间最大相差达60倍;酶标仪动力学测定法研究表明,4个棉蚜品系羧酸酶活性与其抗药性程度显著相关。通过对这两种方法的比较,酶动力学方法的测定结果更可靠。