鸟鸣及其鸣唱控制系统发育可塑性研究进展

鸟类的鸣唱控制系统已成为研究神经系统与学习、行为和发育相关的一个重要模型。鸣禽鸣唱学习行为的神经基础为脊椎动物复杂习得行为的解剖学功能定位提供了一个范例。它也可为我们研究人类语言学习记忆提供借鉴,对近年来在鸟类鸣唱及其呜唱控制系统发育可塑性方面的研究进展进行了综述。     

微卫星标记分析白斑狗鱼遗传多样性

为了解我国境内白斑狗鱼(Esox lucius)野生群体的遗传多样性现状,利用8对微卫星引物对额尔齐斯河流域185河段、635河段、乌伦古湖及吉力湖4个地理群体的遗传多样性进行了研究。结果显示,8个微卫星位点的平均等位基因数为6.625 0,多态信息含量为0.603 6～0.656 5,可有效用于白斑狗鱼遗传多样性和遗传结构分析。4个群体的平均期望杂合度为0.712 6～0.660 0,表明我国境内野生白斑狗鱼群体有较高的遗传多样性水平。整个群体的总近交系数为0.266 6,少数个体存在近交现象,白斑狗鱼群体有近交倾向。平均分化系数为0.062 2,群体间的遗传变异占总群体变异的6.22%,白斑狗鱼各群体间的分化程度不大。群体间的基因流值变化范围为10.077 5～3.360 6,说明白斑狗鱼不同群体间存在较为广泛的基因交流。     

鸟类学习记忆研究进展

在学习记忆研究中,需根据不同的实验目的选用不同的实验动物和模型。鸟类在生物进化上具有独特的地位,由此决定了其在认知科学研究中的价值。现已建立了呜禽呜唱学习、鸟类空间学习及视觉分辨学习等重要实验模型,并开展了一系列的学习记忆机制研究。文章对近年来鸟类学习记忆研究的进展,从鸟类鸣唱行为、海马功能以及神经递质作用等方面做了回顾。     

基于高通量测序的鱼菜共生池塘与普通池塘微生物群落结构比较

鱼菜共生(Aquaponics)作为一种可持续、循环型、零排放的新型的复合耕作体系, 因具有良好的生态环境效应和食品安全保障, 成为解决农业生态危机的有效途径。研究采用Illumina高通量测序平台对西北地区典型池塘鱼菜共生养殖模式下, 养殖水环境与根系细菌微生物16S rRNA基因(V3—V5区)进行高通量测序。比较群落结构和微生物多样性表明, 细菌总有效序列为56444条, 细菌物种平均注释OTU数目为945条。在鱼菜共生模式下的优势门类为变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、蓝菌门(Cyanobacteria)。根系微生物群落中占优势地位的分别为拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)。OTU聚类分析结果显示6个样品共有OTU数目为165, 其中新疆水生野生动物救护中心鱼菜共生池塘水样(JH.KX)特有OTU数量最高(137), 其空心菜根系水样(JH.R)最低(30), 而乌鲁木齐市米东区长山子镇水源地养殖基地空心菜根系水样(MD.R)和新疆水生野生动物救护中心对照池塘水样(JH.C)数量相同(85)。通过对各OTU进行注释, 发现了根瘤菌、鱼类致病菌、耐寒细菌、降解有机物细菌、降低重金属及毒素危害的细菌。研究为鱼菜共生生态养殖模式下微生物群落结构及其生态调控机理提供了参考依据。     

ERK信号通路对病毒性心肌炎心肌细胞CAR表达的影响

目的:观察细胞外信号调节激酶(Extracellular Regulated Protein Kinases,ERK1/2)信号通路对病毒性心肌炎(Viral Myocarditis,VMC)心肌细胞柯萨奇病毒-腺病毒受体(Coxsackie-adenovirus Receptor,CAR)表达的影响。方法:新生SD大鼠心肌细胞体外培养48 h后随机分为3组,除对照组外均体外接种柯萨奇B3m病毒(Coxsackievirus B,CVB),建立VMC细胞模型。C组:DMEM对照组;V组:CVB3m感染组;U+V组:接种病毒前30 min,给予ERK1/2通路抑制剂U0126(10μmol/L)。各组分别于种毒后12 h、24 h、36 h取心肌细胞,用Western blot法测定ERK1/2活化水平及CAR表达量,并按上述时间点观察各组心肌细胞形态、搏动情况、细胞损伤程度,取培养液测定乳酸脱氢酶(LDH)水平。结果:在接种病毒后12 h,V组与C组相比,P-ERK1/2表达增高(3.25±0.61 vs 0.59±0.09,P0.05),CAR表达增高(1.03±0.17 vs 0.78±0.11,P0.05),逐步出现细胞病变,细胞搏动停止,培养液中LDH水平明显增高(1016.67±67.75 vs 336.34±28.67,P0.05),心肌酶学的升高与镜下心肌细胞损伤程度平行;U+V组与V组相比,P-ERK1/2表达降低(1.66±0.28 vs 3.25±0.61,P0.05),CAR表达明显增高(1.73±0.27 vs 1.03±0.17,P0.05),但细胞损伤却明显减轻,LDH水平明显降低(410.06±13.62 vs 1016.67±67.75,P0.05)。动态观察24 h、36 h,同样出现上述变化趋势。结论:ERK1/2信号转导通路参与心肌细胞感染CVB发生急性损伤的过程,并参与调控CAR的表达。在病毒感染后36 h内,阻断ERK1/2信号通路,CAR表达上调,并未加重心肌细胞损伤。     

基于线粒体Cyt b序列对新疆额尔齐斯河贝加尔雅罗鱼遗传结构的分析

采用线粒体Cyt b基因序列对额尔齐斯河流域的青河(QH,18尾)、哈巴河(HBH,21尾)、185团(185T,18尾)和乌伦古湖(WLG,20尾)4个贝加尔雅罗鱼(Leuciscus leuciscus baicalensis)群体进行了遗传结构的比较分析。在片段长度为1 109 bp的同源序列上,77尾个体共检测到54种单倍型,其中共享单倍型7个,总单倍型多样性指数(Hd)、总核苷酸多样性指数(π)和平均核苷酸差异数(K)分别为0.981 9、0.008 21和9.091,且185团群体单倍型多样性指数和核苷酸多样性指数最高、青河群体最低。4个群体间遗传距离在0.006~0.011之间,基于Kimura 2-parameter法构建的单倍型邻接关系树分为3支,群体间遗传关系和地理分布没有明显的相关性。AMOVA分析显示额尔齐斯河流域贝加尔雅罗鱼遗传差异极显著(P0.01)。青河和乌伦古湖群体基因流(Nm)远高于其他群体间,推测乌伦古河或许是二者进行基因交流的渠道。尽管单倍型核苷酸不配对分布呈双峰,但偏差平方和(Q)与粗糙指数(r)均不显著(P0.05),且Tajima′s D和Fu′s Fs检验也均显著偏离中性,结合群体呈现高单倍型多样性和低核苷酸多样性的特点,推测贝加尔雅罗鱼经历了群体扩张事件。参考已校正的鲤科鱼类Cyt b基因0.76%/Ma的进化速率,估算群体扩张的时间大约在1.97 Ma前的更新世中晚期,推测该时期阿尔泰山地区发生的冰川作用和频繁的古地震造成的地理隔离和融合可能是贝加尔雅罗鱼发生群体扩张的重要原因。     

鸣禽与人类发声器官及发声行为神经控制通路的比较

与人类语言学习或形成一样,鸣禽鸣唱也是一种发声学习行为,二者具有一定的相似性,例如发声学习过程均需听觉反馈的参与,幼年期具有更强的发声学习能力,可对复杂的声学结构和音节序列进行控制等。尽管鸣禽和人类的发声器官在结构上有很大差异,但二者发声的物理机制仍表现出很强的相似性。虽然相比于其他哺乳动物,鸣禽和人类的亲缘关系很远,但通过对比发声行为产生的基础通路——脑干先天发声控制通路,以及与发声学习相关的更高神经水平的发声运动和学习通路脑区位置、相互联系、功能及基因表达谱,提示鸣禽鸣唱和人类语言的神经控制具有一定的进化相似性。这些共同特征使得鸣禽成为了研究发声学习的理想模型。本文对鸣禽与人类的发声器官及发声行为的神经控制通路进行了比较,并对鸣禽模型在人类失语症治疗研究中潜在的应用前景进行了展望,以期为研究人类语言学习的神经机制及语言障碍的治疗带来理论参考和借鉴。     

综述与专论: 鸣禽模型在语言学习中承担独特的生物学角色

鸣禽鸣唱与人类语言相似，是一种复杂的发声学习行为，并受脑中一组相互联系的神经核团调控。该组核团与人类发声控制相关脑区具有一定程度的结构同源性，并可能共享某些发声学习调控机制。因此，鸣禽成为研究发声学习神经机理的重要模式动物，不仅对鸟类语言学习，也可为揭示人类语言学习的神经过程和语言障碍的治疗提供重要参考借鉴。本文基于本课题组长期坚持的研究方向，较系统地概述了国内外鸣禽鸣唱行为研究的历史、重要发现和进展，及其为相关中枢神经系统疾病治疗带来的启示。