基于蜜蜂球囊菌纳米孔测序数据的基因非翻译区延长、SSR位点发掘及未注释基因和转录本鉴定

【目的】利用已获得的纳米孔长读段测序数据完善现有的蜜蜂球囊菌Ascosphaera apis参考基因组注释信息,并对未注释的新基因和新转录本进行鉴定和功能注释。【方法】基于已获得的纳米孔长读段测序数据,采用gffcompare软件将蜜蜂球囊菌全长转录本与参考基因组注释的转录本进行比较,进而对参考基因组注释基因的非翻译区(untranslated region, UTR)进行延长。利用TransDecoder软件对蜜蜂球囊菌基因的开放阅读框(open reading frame, ORF)及相应的氨基酸序列进行预测。通过MISA软件发掘长度在500 bp以上的全长转录本的SSR位点。通过Blast工具将鉴定到的新基因和新转录本比对Nr, KOG, eggNOG, Swiss-Prot, Pfam, GO和KEGG数据库进行功能注释。【结果】共对蜜蜂球囊菌的9 481个基因进行了UTR延长,其中5′UTR和3′UTR延长的基因分别有4 744和4 737个。共预测出10 492个完整ORF,其中编码长度分布在0～100和100～200个氨基酸的ORF最多,分别占ORF总数的38.96%和3...     

中华蜜蜂6日龄幼虫响应蜜蜂球囊菌侵染的长链非编码RNA应答研究

[目的]本研究旨在探究长链非编码RNA (long non-coding RNA,lncRNA)在中华蜜蜂(Apis cerana cerana,简称中蜂)6日龄幼虫应答蜜蜂球囊菌(Ascosphaera apis,简称球囊菌)侵染过程中的差异表达谱及调控作用.[方法]利用链特异性cDNA建库的RNA-seq技术对未被...     

模拟多情景下白洋淀流域土地利用变化及生态系统服务价值的空间响应

模拟多情景下白洋淀流域土地利用变化引起的生态系统服务价值改变,对保障流域生态安全和提升区域生态系统服务价值能力具有重要意义。选取白洋淀流域上下游所涉及的河北省相关县级行政区为研究区,以1990、2000、2010、2020年4期遥感影像及统计年鉴为基础数据,分析和测算30年间白洋淀流域的土地利用与生态系统服务价值变化,在此基础上利用CA-Markov模型模拟2035年趋势延续、均衡发展和统筹发展等3种情景下研究区土地利用变化情况,估算各情景下生态系统服务价值,利用网格工具可视化表达3种情景下生态系统服务价值的空间分布状况以及集聚程度。研究结果表明：①1990-2020年白洋淀流域土地利用变化最明显的特征是耕地面积锐减,建设用地迅速扩张,30年间耕地面积减少了122776.99hm²,建设用地增加了167369.74hm²。②1990-2020年研究区生态系统服务价值分别为852.59亿元、788.26亿元、796.95亿元和784.68亿元,总体呈波动下降的趋势。③在趋势延续、均衡发展和统筹发展等3种模拟情景下,生态系统服务价值依次为785.36亿元、807.26亿元、812.46亿元。研究区生态系统服务价值整体呈现西北高东南低的空间分布特征。④ESV值的热点和冷点分布范围较大且集聚性较强,热点区域主要集中在西北部山地区域,冷点区域主要分布在研究区东南部平原地区以及研究区西北部的部分区域。模拟白洋淀流域未来土地利用变化趋势,探寻不同情境下生态系统服务价值的响应有利于构建流域国土空间开发保护新格局,为今后全面推进白洋淀流域的可持续发展提供科学基础和决策参考。     

施污土壤重金属有效态分布及生物有效性

以城市污泥为研究对象,将城市污泥与土壤按照一定的质量比配成污泥混合土壤.采用6种不同性质提取剂(0.05mol/L EDTA、0.1 mol/L CH3 COOH、0.01 mol/L CaC12、1 mol/L CH3COONH4,0.05 mol/L NaHCO3和0.05 mol/L Tris-HCl)分别对污泥混合土壤中重金属(Cd、Pb、Cu和Zn)的螯合态、酸溶态、中性交换态、中性结合态、碱性交换态和蛋白质结合态进行提取,考察污泥的添加对土壤中不同形态重金属的消长规律.通过黑麦草盆栽试验,探究污泥混合土壤中不同形态重金属的植物可利用性.结果表明:污泥混合土壤中重金属螯合态比例较大,占总量的20.3％-40.0％;其次为酸溶态和中性结合态,而中性交换态、碱性交换态和蛋白质结合态的含量较低.污泥的添加促进了黑麦草对Cd、Cu和Zn的吸收,在污泥添加率为44.4％时根部对其吸收量达最大,分别较CK处理增加了0.3、2.3和6.5倍.抑制了对Pb的吸收,在污泥添加率为37.5％时,根部对Pb的吸收较CK处理下降0.4倍.Pearson相关系数分析结果表明:污泥混合土壤中以螯合态、酸溶态和中性结合态存在重金属可被黑麦草吸收利用.     

黄土丘陵区退耕还草植被恢复阶段优势种铁杆蒿的化感效应

为揭示黄土丘陵区退耕还草植被恢复阶段植被群落结构的形成与植物化感作用之间的关系,阐明退耕还草植被恢复阶段铁杆蒿群落形成的原因,采用种子萌发实验,对黄土丘陵区退耕还草中后期群落优势种铁杆蒿(恢复10 a、15 a、20 a、30 a)浸提液(水浸提液和甲醇浸提液)对其伴生种达乌里胡枝子(Lespedeza davurica,LD)、狗尾草(Setaria viridis,SV)、茵陈蒿(Artemisia capillaries,AC)以及铁杆蒿(Artemisia sacrorum,AS)自身化感作用进行研究。结果表明:铁杆蒿浸提液对3种伴生种以及自身种子萌发的化感作用差异显著(P0.05),总体表现出低促高抑"浓度效应",且根受到的抑制作用要强于芽。茎叶浸提液的浓度为0.1 g/mL时,对茵陈蒿种子萌发和幼苗生长的化感指数RI为-1.00,达到完全抑制。铁杆蒿不同器官的化感作用差异显著(P0.05),茎叶及根系浸提液不同程度的抑制LD、AC种子的萌发和幼苗生长,且在同一浓度下抑制作用随着恢复时间的增长逐渐增强。根际土浸提液促进了伴生植物及铁杆蒿自身种子的萌发,抑制了LD和AC幼苗的生长。铁杆蒿种群的化感作用可能是导致铁杆蒿在退耕还草中后期成为优势种的原因之一。     

污泥堆肥对草坪草生长及光合特征的影响

研究不同污泥堆肥施用量(0、0.8%、2%、6%和10%)对高羊茅、黑麦草和早熟禾3种草坪草生长及光合特征的影响.结果表明: 污泥堆肥施用量为6%时效果最好.随污泥堆肥施用量的增加,高羊茅、黑麦草和早熟禾的株高、单叶面积和单株生物量均显著增加,根冠比显著降低,其中,株高增幅分别为64.9%～180.8%、97.3%～200.9%和39.1%～156.5%,单叶面积增幅分别为91.3%～417.4%、186.4%～394.9%和164.6%～508.3%,单株生物量增幅分别为333.4%～867.6%、138.4%～445.1%和316.3%～669.2%.随污泥堆肥施用量的增加,高羊茅净光合速率(P_n)、胞间CO₂浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)和水分利用效率(WUE)呈先增加后降低的趋势;早熟禾P_n、T_r和WUE逐渐增加,C_i呈先增加后降低的趋势;黑麦草P_n和WUE逐渐增加,但其C_i和T_r呈先增加后降低的趋势.污泥堆肥施用使3种草叶绿素a、b和(a+b)含量增加,施用量>6%后叶绿素a、b和(a+b)含量下降,但叶绿素a/b变化不明显.
     

基于small RNA组学分析揭示意大利蜜蜂响应东方蜜蜂微孢子虫胁迫的免疫应答机制

【目的】通过深度测序和组学分析在small RNA组学层面揭示意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica,简称意蜂)响应东方蜜蜂微孢子虫(Nosema ceranae)的免疫应答机制。【方法】利用small RNA-seq技术对正常及N. ceranae胁迫7 d和10 d的意蜂工蜂中肠(Am7CK、Am7T、Am10CK和Am10T)进行深度测序。利用相关生物信息学软件对测序数据进行质控、已知micro RNA (mi RNA)鉴定、新mi RNA预测及mi RNA的结构特征分析。通过Stem-loop RT-PCR验证新mi RNA的表达。按照|log2(Fold change)|≥1和P≤0.05的标准筛选出Am7CKvs.Am7T和Am10CKvs.Am10T比较组的差异表达mi RNA(differentially expressed mi RNA,DEmi RNA)。利用软件预测DEmi RNA靶向结合的m RNA并进行GO和KEGG数据库注释,根据注释信息对细胞和体液免疫相关通路及富集靶m RNA进行统计和分析。根据靶向结合关系构建DEmi RNA和免疫通路相关差异表达m RNA (differentially expressed m RNA,DEm RNA)的调控网络。采用RT-q PCR对数据的可靠性和DEmi RNA的差异表达进行验证。【结果】共获得165895574条原始读段和132028990条有效序列标签,各组的组内Pearson相关性平均在87.92%及以上。共鉴定到928个已知mi RNA和56个新mi RNA。这些mi RNA的长度介于18–28nt,多数的长度为18nt和22nt且首位碱基主要偏向U。验证了12个新mi RNA的真实表达。Am7CKvs.Am7T比较组包含48个上调mi RNA和36个下调mi RNA;Am10CK vs. Am10T比较组包含56个上调mi RNA和51个下调mi RNA。两个比较组的DEmi RNA可分别靶向结合9827个和10720个m RNA。这些靶m RNA可分别注释到50和47条功能条目,以及138和135条KEGG通路。DEmi RNA与免疫通路相关靶m RNA的调控网络分析结果显示,Am7CK vs. Am7T中有26个DEmi RNA靶向与内吞作用等免疫通路相关的10个DEm RNA;Am10CK vs. Am10T中有15个DEmi RNA靶向与MAPK信号通路等免疫通路相关的10个DEm RNA。验证了测序数据和4个DEmi RNA差异表达的可靠性。【结论】研究结果揭示了宿主DEmi RNA可能通过调控物质和能量代谢、细胞和体液免疫对N. ceranae产生应答,但DEmi RNA不参与抗菌肽基因的表达调控;mi R-1-z可能参与宿主的细胞增殖、细胞凋亡和免疫进程;氧化磷酸化通路可能在宿主免疫应答及宿主-病原互作中发挥特殊作用。     

HIV-1假病毒应用的优势与弊端

HIV-1假病毒是携带一种外源性病毒包膜且仅能复制一代的病毒颗粒,其膜蛋白易于改造与检测,生物学过程易于量化、安全性高,不需要在BSL-3实验室进行研究,常用于研究HIV-1调节基因和功能、评估中和抗体、筛选抗病毒药物和疫苗以及HIV-1耐药性检测等。但HIV-1假病毒与野生型病毒之间存在必然的差异,在构建和表达过程中,HIV-1假病毒会存在复杂生物背景、质粒和转染试剂、细胞培养条件、产量和检测不均一等弊端,因此,有必要对HIV-1假病毒应用优势和弊端进行全面综述。     

以豆蚜为食物的大草蛉生命表及饥饿对其食物利用率的影响

在温度25℃±1℃、RH 55％±5％、光周期16L:8 D条件下,构建了以豆蚜Aphis craccivora为食物的大草蛉Chrysopa pallens实验种群生命表,明确其种群发育情况,并研究了饥饿对大草蛉食物利用率的影响.结果 表明,大草蛉卵、1龄、2龄、3龄幼虫和蛹的发育历期分别为3.03、3.10、3.39、4.43和12.52 d,雌成虫平均寿命为29.38 d,个体繁殖力为325.76±16.06粒.内禀增长率(r)、周限增长率(λ)、净增殖率(R0)和世代平均周期(T)分别为0.1197 d-1、1.1076 d-1、68.41粒/个体和41.36 d.在饥饿胁迫下,大草蛉3龄幼虫的食物利用率显著高于2龄幼虫,且随着饥饿程度的增加,2龄、3龄幼虫的食物利用率也逐渐增大.说明在25℃时,以豆蚜为食物的大草蛉个体发育和种群增长情况较好,为以豆蚜作为替代食物饲养大草蛉以及大草蛉作为天敌昆虫防控豆蚜提供了理论基础;饥饿对大草蛉的食物利用率的研究为明确天敌昆虫在田间应用时面临食物短缺问题时的取食状况提供了基础数据.