昆虫与其肠道菌群互作机理的研究进展及其在害虫管理中的应用前景

昆虫肠道中栖息着真菌、病毒、细菌、原生动物和古菌等种类繁多、数量庞大的微生物,总称为肠道微生物群。其中,细菌是最主要的类群,统称为肠道菌群。一方面,肠道菌群广泛参与了宿主昆虫的生长发育、免疫防御与器官稳态维持、抗药性的产生、逆境抗性和社会行为等众多关键生理过程。另一方面,昆虫的肠道免疫系统中有一套精细的调控机制来维持宿主与其肠道菌群之间的共生关系。高通量测序技术与组学技术的发展和应用极大地促进了对昆虫体内微生物群的结构与功能的认识和理解,并明显提高了人类对昆虫微生物资源的利用能力。本文综合介绍了关于昆虫肠道菌群的组成、功能及其与宿主互作机理等方面的研究现状,并在此基础上对昆虫耐受与调控其肠道菌群稳态的机理研究及其相关的应用前景进行了展望。     

增温对青藏高原高寒草甸呼吸作用的影响

生态系统呼吸(ER)和土壤呼吸(SR)是草地生态系统碳排放的关键环节,其对气候变化极为敏感。高寒草甸是青藏高原典型的草地生态系统,其呼吸作用对气候变化的响应对区域碳排放具有重要的影响。以高寒草甸生态系统为对象,于2012—2016年采用模拟增温的方法研究呼吸作用对增温的响应。结果表明:增温对高寒草甸ER的影响存在年际差异,2013年和2014年增温对ER无显著影响,其他年份显著增加ER(P0.05),综合5年结果,平均增幅达22.3%。增温显著促进了高寒草甸SR(P0.05),较对照处理5年平均增幅高达67.1%;增温总体上提高了SR在ER中的比例(P0.05),最高增幅达到59.9%。ER和SR与土壤温度有显著的正相关关系(P0.05),与土壤水分没有显著的相关关系(P0.05)。对照样地中,土壤温度分别能解释33.0%和18.5%的ER和SR变化。在增温条件下,土壤温度可以解释20.5%和13.0%的ER和SR变化。在增温条件下,SR的温度敏感性显著增加,而ER的温度敏感性变化较小,导致SR的比重进一步增加。因此,在未来气候变暖条件下,青藏高原高寒草甸生态系统碳排放,尤其是土壤碳排放有可能进一步增加,土壤碳流失风险增加。     

长江经济带森林生态安全评价及时空演变研究

由于森林生态系统的安全关系到人类的生存与发展,因此本文以长江经济带1107个区县为研究对象,运用熵权法、ArcGIS和GeoDA软件、重心分析模型、空间相关分析来分析长江经济带森林生态安全指数（ESI）,结论如下：（1）森林状态指数中,权重最高的指标为森林火灾受灾率,其次为森林有害生物成灾率和林地面积比率;在森林压力指数中,权重最高的指标为政府林业投入强度,其次为年度造林比例和自然保护区占比。（2）从全域来看,森林ESI值长江上游 > 中游 > 下游,长江南岸高于北岸。长江经济带森林ESI值总体水平较低,但在2000-2015年间总体呈上升趋势。从各省看,云南省森林ESI值最高,上海市森林ESI值最低。在此15年间,湖南省森林ESI值提高幅度最大（19.77%）,江苏省提高幅度最小（0.76%）。（3）各支流流域森林ESI值排序：赣江 > 沅江 > 金沙江 > 乌江 > 湘江 > 汉江 > 嘉陵江 > 岷江。从2000-2015年,八大流域的森林ESI值总体呈上升趋势,其中湘江流域增长幅度最大（20.87%）,而金沙江流域增长幅度最小（3.6%）。（4）森林ESI值的重心先后经历了在从南往西、从西往东北和从东北往南等过程。（5）长江经济带森林ESI值有较为显著的集聚性,森林ESI值High-High集聚区域主要分布在四川省和云南省,Low-Low集聚区县主要分布在上海、江苏和安徽,其次在湖北江汉平原、四川成都平原较为集中。（6）基于以上分析,本文建议：①应注重森林火灾、病虫害防治、林业投资、植树造林等工作。②从全域看,生态修复的重点应放在长江下游。从支流流域来看,岷江、嘉陵江和汉江流域应重点加强森林修复工作。③应在上海、江苏、安徽等Low-Low集聚区域加强植树造林和退耕还林的力度,而在四川、云南、江西和浙江等High-High集聚区域适当发展木材加工和林下种植等产业。     

一种基于lacZ基因和pUC复制子的原核启动子报告系统的构建及评价

为构建一种具有广泛适用性的原核启动子报告系统,以质粒pFLX107为骨架,通过多克隆位点替换和序列改造,构建出基于lacZ基因和pUC复制子的pFGH系列报告载体,然后以lacZ基因缺失株MC4100为宿主菌筛选背景活性最低的质粒作为最终的报告系统,并利用诱导型启动子araBAD和组成型启动子rpsM分别对其进行测试。结果显示,在所构建的pFGH系列质粒中,pFGH06的背景活性显著低于同系列其他质粒,在28 ℃培养条件下甚至显著低于低拷贝参考质粒pRCL的活性 (P<0.01)。进一步的评估测试显示,质粒pFGH06可用于诱导型启动子或组成型启动子的克隆及活性测定,且在模拟应用于启动子筛选时,通过蓝白斑筛选即可实现对目标启动子的完全识别。与已报道的原核启动子报告系统相比,pFGH06具有体积小、克隆位点多、背景活性可调、对启动子筛选识别效率高等优点,具有广泛的应用前景。     

起测径对南盘江流域次生林中枯立木空间结构的影响

树木大小是林分的基础属性,反映个体在森林生态系统过程中扮演的角色和地位。作者于2016-2018年在中国西南地区南盘江流域松栎混交林中建立3块永久性标准固定样地(A、B、C),并用双相关函数g(r)、标记相关函数k_(mm)(r)、标记变差函数γ(r)和k-邻体距离分布函数D~k(r)分析不同大小枯立木的空间结构特征,以揭示林分水平上枯立木的大小和空间结构之间的关系。结果显示:(1)枯立木的起测径(minimum measured diameter, mmd)越小,小尺度上(r=0～5 m)的分布格局趋向聚集状态,但随着起测径的增大(mmd=5～8 cm),随机分布格局几乎占据每个尺度(r=0～20 m)。(2)当起测径等于1～2 cm时,枯立木的大小在小尺度上(r=0～1 m)接近聚集分布,除此之外它一直保持随机分布。(3)当起测径≤4 cm时,枯立木的树种分布集中;反之,它在每个尺度上越接近或成为随机状态。(4)当起测径由1 cm增大至8 cm时,r=0～10 m之内相邻木的株数减少且距离增加,其变化程度受到林分株数的影响。研究表明,枯立木的起测径与其分布格局类型、标记特征以及距离分布紧密相关,暗示同种小树易呈团块死亡,而大径的枯立木偏向随机分布;对比分析枯死木的空间结构需使用统一的起测径标准。     

中国农村2~5岁留守儿童膳食营养状况

目的：了解2013年中国农村2~5岁留守儿童膳食和能量、营养素的摄入特点。方法：采用多阶段分层整群随机抽样的方法在中国30个省55个监测点开展2013年中国0~5岁儿童乳母营养与健康状况监测调查,利用连续3天24小时膳食回顾法和称重法进行膳食调查,根据《中国食物成分表》计算儿童每人每日食物摄入量、能量及营养素摄入量,并根据《中国居民膳食指南（2016）》《中国居民膳食营养素参考摄入量（2013）》作出评价。结果：贫困农村、父亲外出打工、母亲低文化水平的留守儿童,其谷类摄入量分别高于普通农村、双亲外出打工、母亲中等文化水平,家庭低收入的留守儿童蔬菜、水产品和畜禽肉的摄入量低于家庭高收入,差异均有统计学意义。2~3岁组的留守儿童中水果、蔬菜、蛋类、水产品、大豆及其制品、奶及奶制品摄入不足的比例分别为88.1%、95.7%、56.2%、91.9%、76.2%、100%;4~5岁组的留守儿童中水果、蔬菜、蛋类、水产品、大豆及其制品、奶及奶制品摄入不足的比例分别为99.0%、97.1%、65.7%、93.1%、89.2%、97.1%。贫困农村、父亲外出打工的留守儿童,其能量、碳水化合物、维生素B1分别高于普通农村、双亲外出打工,不同的收入水平组间,留守儿童的钙、铁、锌、硒、维生素B1、尼克酸的摄入量不同,差异均有统计学意义。2~5岁的留守儿童,有超过97%的人群存在钙摄入不足的风险,超过60%的人群存在维生素A、维生素B1、维生素B2、维生素C的摄入不足风险。结论：中国农村2~5岁留守儿童的谷类、畜禽肉摄入较多,水果、蔬菜、蛋类、奶及奶制品等摄入不足,钙、维生素A、维生素B2等主要营养素缺乏,贫困农村、双亲外出打工、家庭年人均低收入与留守儿童营养状况有关,仍需加强关注。     

2016-2017年中国12-17岁儿童青少年能量及宏量营养素摄入状况

目的：分析2016—2017年中国12～17岁儿童青少年能量及宏量营养素摄入状况,为引导中国12~17岁儿童平衡膳食和合理营养提供科学依据。 方法：数据来源于2016—2017年中国儿童与乳母营养健康监测数据,采用多阶段分层随机抽样方法,在全国31省抽取275个监测点开展营养健康监测。膳食调查采用连续3 d 24 h膳食回顾法收集食物摄入信息,采用食物秤称重记录家庭或学校食堂连续3 d食用油和调味品的摄入量,依据《中国食物成分表》计算能量和三大宏量营养素的摄入量。结果：2016—2017年中国12～17岁儿童青少年膳食能量、碳水化合物、脂肪和蛋白质的平均每人日摄入量分别为1 995.0 kcal、253.8 g、84.5 g、61.4 g。碳水化合物、脂肪和蛋白质的供能比分别为50.6%、37.1%、12.3%。72.9%的儿童青少年脂肪供能比高于推荐值30%、48.0%的儿童青少年碳水化合物供能比低于推荐值50%、22.6%的儿童青少年蛋白质供能比低于推荐值10%。儿童青少年膳食脂肪来源于食用油、动物性食物和植物性食物的比例分别为43.9%、36.6%、19.6%。12～17岁儿童青少年平均每人日膳食能量、碳水化合物、脂肪和蛋白质的摄入量均随年龄的增长而增加,男生高于女生,能量、蛋白质和脂肪摄入量存在城乡差异,城市高于农村（P<0.01）。城市儿童青少年蛋白质供能比达到中国居民膳食宏量营养素可接受范围（AMDR）的比例高于农村（P<0.01）。结论：中国12～17岁儿童青少年每人日膳食能量基本满足,三大宏量营养素供能比不合理。能量、蛋白质和脂肪摄入量存在城乡差异,农村儿童脂肪供能比增幅过快亟待关注。     

草菇低温胁迫初期应答关键通路的探究

本研究利用表达谱芯片技术解析了低温胁迫初期（0-120min）不同低温处理时间草菇转录组水平的变化。芯片结果分析发现在低温诱导过程中,低温处理20min内变化基因的功能为单加氧酶、氧化还原酶和细胞内的氧化还原。低温处理40min时表达差异基因具有结合RNA的功能。80min的时间段内,基因的功能比较集中于核酸物质和能量的代谢。CYP450的代谢途径在20-40min、60-80min和100-120min低温处理的菌丝体中均有显著性变化,表明这一通路在草菇低温处理过程中表现活跃。基因表达趋势分析发现34个表达差异基因富集到显著表达趋势模型,基因共表达网络分析发现VVO_04066位于网络的核心地位,推测VVO_04066通过提高磷酸肌醇特异性磷脂酶C（PI-PLC）的胞内水平,促进糖蛋白和几丁质的合成,从而完成草菇细胞的低温胁迫应答。     

RGMb/DRAGON与BMP信号转导

RGMb/DRAGON为RGM家族成员之一,在许多组织和器官中存在并表达.最初它作为粘附分子在神经系统中调节轴突排斥被发现.近来研究发现,它还是BMP的辅助受体,与BMP配体和受体结合,通过调控BMP信号通路在繁殖、肾脏机能的维持以及免疫疾病等生理和病理条件下发挥重要作用.本文评述了RGMb的基因及蛋白结构特征、表达定位及其在神经系统中的作用,并重点介绍了其在BMP信号通路中的作用机制和生物学研究进展.     

一种展示SARS冠状病毒受体结合区的重组枯草杆菌芽孢的制备及免疫原性分析

目的：利用枯草杆菌芽孢呈递技术制备表达SARS冠状病毒S蛋白受体结合区（RBD）的重组芽孢。方法：将枯草杆菌 CotB 基因构建到基因组整合质粒pDG1664中,再将 RBD 基因连接到 CotB 基因的下游,构建成重组质粒pDG1664-CotB-RBD,通过同源重组整合到PY-79枯草杆菌基因组中;利用红霉素抗性筛选重组菌并进行PCR和DNA测序鉴定,Western印迹鉴定重组菌芽孢表面RBD蛋白的表达情况;用表达RBD的重组芽孢以口服方式免疫小鼠,通过ELISA和流式细胞术检测重组芽孢的免疫原性。结果：制备出枯草杆菌基因组整合了RBD抗原基因的重组菌株RS1931,形成的重组芽孢表达相对分子质量约62×103的CotB-RBD融合蛋白;重组芽孢免疫的小鼠血清RBD抗原特异性IgG抗体滴度在末次免疫后2周可达1∶10880,重组芽孢初免后18周的小鼠脾细胞中IFN-γ＋CD4^＋、IL-4＋CD4^＋和IFN-γ＋CD8^＋T细胞比例上调,表明重组芽孢经口服免疫产生良好的体液免疫和细胞免疫应答。结论：针对SARS冠状病毒S蛋白RBD建立了枯草杆菌芽孢呈递技术方法,制备出在枯草杆菌芽孢表面稳定表达外源RBD蛋白的重组株,获得的重组芽孢具有良好的免疫原性,为开发芽孢呈递型SARS疫苗奠定了基础。