丝核菌的分类系统：现状及存在问题

以重要植物病原菌为特征的丝核菌是一类在土壤中广泛分布的丝状真菌,通常不产孢,以菌丝或菌核的形式存在,多样性非常丰富。本文基于国内外最新研究进展,对依据菌丝体的细胞核数目、菌丝融合、有性生殖和系统进化等方面的基本特征展开的丝核菌分类体系及分类现状进行了综述。基于菌丝的细胞核数目,丝核菌被分为单核、双核和多核丝核菌三大类群。自然界中单核丝核菌数量极少,多核和双核丝核菌在全球分布广泛,占丝核菌的绝大多数。基于菌丝融合试验的结果,目前多核丝核菌被分为13个菌丝融合群,双核丝核菌被分为18个菌丝融合群。部分融合群内又根据一些稳定的特征分了亚群,但亚群的建立标准并不统一。目前的分子系统学研究结果基本支持丝核菌的菌丝融合群及亚群的分类。基于部分有性世代被发现的菌株的形态特征,多核和双核丝核菌分别被鉴定为亡革菌属和角担菌属。此外,目前已有分属重要植物病原菌和兰科菌根菌类群的至少9个融合群或亚群的17个菌株完成了基因组测序,比较基因组学和线粒体组学开始在丝核菌分类和进化研究中发挥作用。丝核菌分类系统特殊且复杂,作者在文末提出了目前丝核菌分类学研究面临的问题和今后研究的趋势,期待更多的学者参与到这个重要菌...     

分枝杆菌LY-1内源性表达元件的筛选及其在降低Cas9蛋白毒性中的应用

【背景】分枝杆菌LY-1因能够将天然植物甾醇代谢转化为重要甾体药物中间体,目前已成为工业上的优势生产菌株。高效的CRISPR/Cas9基因编辑技术是工业菌株代谢工程改造进行产量性状提升的关键。然而由于Cas9蛋白的高表达毒性问题且分枝杆菌中已公开报道的可用表达元件较少,极大地限制了Cas9蛋白在该菌株中的适度表达。【目的】筛选内源性表达元件,利用合适的表达元件启动Cas9蛋白的表达,降低其对菌株的毒性。【方法】依据文献和前期研究获得的分枝杆菌基因转录组水平数据,并结合启动子在线预测网站BDGP(https://www.fruitfly.org/seq＿tools/promoter.html),筛选内源性表达元件。以增强型绿色荧光蛋白作为报告基因对表达元件的强度进行评估,并采用不同强度的表达元件启动Cas9蛋白的表达。【结果】获得了23个不同表达强度的表达元件,采用中等强度的表达元件及弱表达元件都降低了Cas9蛋白对分枝杆菌LY-1的毒性,实现了Cas9蛋白在该菌株中的适度表达。【结论】建立了分枝杆菌LY-1内源性表达元件库,为后续菌株中高效CRISPR/Cas9基因编辑技术的构建及关键...     

基于水供需服务流及外溢价值核算的太湖流域横向生态补偿机制

通过生态补偿协调流域内经济发展与生态保护的关系、缓解上下游利益相关者之间的矛盾是保障流域经济社会可持续发展的关键措施,而流域生态补偿核定的关键在于两点:一是如何模拟并量化水供需服务流动的流向、流量、流速及路径以明确供需双方及其空间关系;二是如何实现栅格尺度-地理单元-行政单元的尺度推演以实现不同行政单元之间生态系统服务的盈余、占用、外溢核算。整合卫星遥感、经济社会统计、水文气象观测等多源异构数据,集成水量平衡、水供需服务流动、生态价值核算等方法,构建了基于水供需流动及其外溢价值核算的流域横向生态补偿标准核定框架,利用D8流向法解决了水供需服务流动的流向、流量、流速及路径模拟与量化,实现了"栅格尺度-地形单元-行政单元"空间尺度推演的外溢价值核算,形成了流域内横向水生态补偿资金收取与分配方案。以太湖流域为例,在全面分析水资源外溢、占用及其价值的基础上,解析了县域尺度的水供需时空关系、流动路径及属性特征,辅以水质指标进而明确界定了责任方与补偿对象,形成了补偿资金收取与分配方案。结果表明,太湖流域水供需双方界线清晰、服务流近似于自然汇流过程,供给方以流域西部、西南部、中部县域为主,特别是西部至中部的县域,应受偿资金较多,平均各县应受偿资金比例超过2%/a,应受偿资金最多的嘉善区,比例超过19.66%/a;需求方聚集于流域中部、东部,特别是黄浦江自然汇流沿岸县域,应收取补偿资金较多,平均各县应收取资金比例超过5%/a,应收取最多的浦东新区,比例超过15.48%/a;净补偿资金基本呈现西高东低的分布特征,流域的大部分城市核心区的县域净补偿资金为负值。研究的核定框架、量化核算方法、资金统筹方案可应用到其他流域的横向生态补偿机制构建,实现流域内部与流域之间生态保护和经济发展的整体协调。     

鸿雁迁徙对停歇地的选择特征

建立合理的湿地水鸟保护地是缓解水鸟栖息地丧失和种群下降的重要手段。以往的保护地设计中,由于越冬地和和繁殖地水鸟停留时间长、种群数量大,受到较多的关注。分析湿地水鸟对停歇地的选择偏好,掌握停歇地的自然条件和人类活动特征可为水鸟保护网络优化和保护地管理提供决策依据。而在水鸟迁徙过程中,停歇地作为保护网络的重要节点也发挥了重要作用。因此选择鸿雁为伞护种,获取了29只鸿雁项圈追踪数据,分析蒙古国Khukh湖-中国东北鸭绿江口秋季迁徙路线对停歇地生境选择偏好,识别了鸿雁在湿地周边不同距离梯度下的活动频率变化。根据鸿雁停歇数据共识别停歇地63处,以此为基础分析停歇的自然条件和人类活动因素特征。结果表明,鸿雁除选择湖泊和沼泽为停歇地外,周边250m内的裸地和草地也是重要栖息地;当鸿雁停歇地人类活动较少时,鸿雁倾向于选择土壤肥沃、食物丰富区,而人类活动强度加大时,栖息地植被条件提高能够为鸿雁提供遮避条件,也吸引了更多鸿雁停歇。研究建议,在水鸟迁徙重要廊道区应增加水鸟停歇地保护区,保护区的设计应根据关键保护对象活动频率加强对湿地周边的栖息地保护,减少水滨人类活动对鸿雁停歇的负面影响;在人类活动强度较大的地区设立水鸟保护地,还应加强对植被的保护,在水鸟利用频率较高的停歇地周边进行植被修复。     

新疆风力发电减碳效益全生命周期评估

风力发电减碳效益评估有助于从减碳角度更好制定能源发展相关政策。以风力资源总体丰富且亟需发展风力发电以实现能源系统脱碳的新疆为研究区,将生命周期方法与风力发电模型结合,在省、市级尺度分别评估了风力发电全生命周期的排放水平及发电效益,核算了风力发电相对于火力发电和光伏发电的减碳效益,有效弥补了传统生命周期评估中空间差异考虑不充分的问题。结果表明,风机全生命周期平均发电量为13.1×10⁷ kWh,风力发电全生命周期共排放3944.24 tCO₂-eq,通过材料处置回收和循环再利用可减少1424.79 tCO₂-eq。新疆发展风力发电具有低排放强度和高减碳效益的特点,与火电相比可减少97.44%排放,减碳效益平均可达906.72 gCO₂-eq/kWh,并且应优先布局在哈密、巴音郭楞蒙古自治州和北屯市;与光伏相比,减碳效益可分别达到43.85 gCO₂-eq/kWh(衰减率DR=1%)和169.84 gCO₂-eq/kWh(DR=3%),此情景下风电应主要部署在克孜勒苏柯尔克孜自治州、喀什和和田。在风电减碳效益较差地区如石河子市、铁门关市和双河市应考虑利用本地充足太阳能资源发展光伏发电。需注意风电的排放强度和减碳效益在局地小尺度评估中存在不确定性,获取更精细的结果仍需进一步评估。未来应大力发展新疆本地的风电产业,打造绿色供应链和加快发展处置回收技术以增加减碳效益。     

2000-2020年青海湖流域植被降水利用效率时空变化

植被降水利用效率(PUE)是评价植被生产力对降水量时空动态响应特征的重要指标。以年净初级生产力(NPP)数据、年降水量数据为基础,利用地理信息系统(GIS)和遥感(RS)技术,计算并研究了2000-2020年青海湖流域植被降水利用效率时空分布格局及其地形效应,结合年均气温、年均地表温湿度、年生长季光合有效辐射吸收系数和年植被覆盖度等数据,探讨了PUE与各因子间的相关关系。结果表明:(1)青海湖流域单位像元(1 km²)PUE平均值在0.4-0.7 gC m^-2 mm^-1间变化,平均为0.54 gC m^-2 mm^-1,且在年际间无显著变化趋势(R²=0.05, P≥0.05)。在空间上,青海湖流域多年PUE平均值环湖呈现不均匀分布,除青海湖东岸外,PUE值随湖面距离增大呈减小趋势;其高值区主要集中分布在青海湖西岸和南岸的半环区;年PUE变化趋势的斜率值为-0.05-0.04 gC m^-2 mm^-1 a^-1,其中显著变化的区域占流域面积的29.63%。(2)青海湖流域多年PUE平均值在海拔效应和坡度坡向两种不同微地形效应下表现出明显的差异。海拔每升高50 m,PUE值将减少0.02 gC m^-2 mm^-1;随坡度增加,PUE值呈降低趋势,平坡至险坡(>45°)的变化范围为0.3-0.61 gC m^-2 mm^-1;不同坡向PUE值表现为由东北坡向西南坡递减,范围为0.52-0.56 gC m^-2 mm^-1。(3)在空间上,青海湖流域PUE值与地表温度、光合有效辐射吸收系数、植被覆盖度和叶面积指数相关性较为明显。沿海拔梯度,空气温度和地表温度与PUE呈极显著正相关(R²=0.94, P<0.01; R²=0.98, P<0.01),光合有效辐射吸收系数、植被覆盖度和叶面积指数与PUE显著正相关(R²=0.89, P<0.05; R²=0.90, P<0.05; R²=0.86, P<0.05),地表土壤湿度与PUE无显著相关性(R²=0.16, P≥0.05)。评估了青海湖流域植被降水利用效率的特征及其与各因子间的相关关系,明确了植被对降水的利用能力及其耗水特性,可为青海湖流域植被保护和国家公园建设提供理论参考。     

一株稀有海洋真菌Stachybotrys longispora FG216的De Novo测序及基因组学分析

【背景】长孢葡萄穗霉菌(Stachybotrys longispora) FG216是一株稀有海洋真菌,其次生代谢产物FGFC1具有纤溶活性。进行S. longispora FG216的基因组序列分析,将充实和促进海洋微生物功能基因和次生代谢产物合成生物学的基础研究和应用研究。【目的】解析S. longispora FG216的基因组序列,分析基因组生物功能和同源相似性关系,分析次生代谢产物纤溶活性化合物FGFC1的相关基因。【方法】基于Illumina HiSeq高通量测序平台对S. longispora FG216菌株进行De Novo测序,使用SSPACE、Augustus等软件进行组装、编码基因预测、基因功能注释、物种共线性分析以及预测FGFC1次生代谢产物合成基因簇。【结果】S. longispora FG216的基因组测序总长度为45622830bp,共得到605个Scaffold,GC含量为51.31%,注释预测得到13329个编码基因和169个非编码RNA。基因组测序数据提交至国家微生物科学数据中心(编号为NMDC60016264),其中13 053、8 422、8 460、7 714和2 847个基因分别能够在NR、KEGG、KOG、GO和CAZy数据库匹配到注释信息。比较基因组学分析发现,Stachybotrys具有保守性,核心基因占基因家族总数目的71.44%,S. longispora FG216与S. chlorohalonata IBT 40285的相似性最高;同时,预测得到101个次生代谢产物合成基因簇,其中18个基因簇与已知的化合物相匹配。通过antiSMASH预测,Cluster57是编码合成FGFC1母核结构异吲哚啉酮的基因簇,与S.chlorohalonataIBT40285中的基因簇相似度为40%。【结论】海洋稀有真菌S.longisporaFG216的基因组信息已上传至国家微生物科学数据中心公开使用,为Stachybotrys种属的研究提供了重要的参考意义,同时发现了S. longispora FG216次生代谢产物纤溶活性化合物FGFC1母核部分编码基因是Cluster 57。     

嗜线虫致病杆菌抑制灰葡萄孢的效应

[背景] 灰葡萄孢（Botrytis cinerea）是引起葡萄采后病害的主要病原菌之一,严重影响葡萄的贮期和品质,给葡萄产业带来极大损失。利用拮抗微生物抑制采后病原菌生长已逐渐成为防治葡萄采后灰霉病的重要手段。[目的] 利用昆虫病原线虫共生细菌广谱高效的抑菌特性,从现有共生细菌资源中筛选对灰葡萄孢具有高拮抗作用的菌株,为葡萄采后灰霉病的抑制提供新的材料和研究方向。[方法] 通过平板对峙培养法和菌丝生长速率法分离筛选拮抗共生细菌,并对优选的高效拮抗共生细菌进行16S rRNA基因序列进化分析,采用扫描电镜观察其对灰葡萄孢菌丝生长的影响,利用损伤接种法对红地球葡萄防治效果进行验证。[结果] 初步分离筛选共获得9株拮抗菌,复筛与复测得到一株抑菌效果显著的共生细菌（命名为ALL）,经进化分析其为嗜线虫致病杆菌（Xenorhabdus nematophila）,其16S rRNA基因序列的Genbank登录号为MW488402,与菌株Xenorhabdus nematophi la NC116聚于同一分支,相似性达99.79%。扫描电镜观察该菌株导致灰葡萄孢菌丝扭曲变形、表面皱缩、失水塌陷,该菌株发酵（36 h）上清液浓度为1%时对灰葡萄孢菌丝抑制率达44.5%。在葡萄常温防效实验中,与对照组比较,ALL菌株发酵上清液对灰霉菌防治效果较好,3 d后防效为63.50%。[结论] 本研究应用昆虫病原线虫共生细菌生物防治葡萄贮期灰霉病,筛选出一株高效拮抗灰葡萄孢的昆虫病原线虫共生细菌,而且其上清液对灰葡萄孢具有良好的抑制效果,为生物防治贮期葡萄灰霉病提供了新的生物材料和相关研究基础。     

毛竹和雷竹地下系统结构及生物力学性质

利用植物稳定山体边坡是一种环保、经济、可持续的生物工程措施,符合生态文明建设新理念。以亚热带典型散生竹种毛竹和雷竹地下系统结构为研究对象,描述毛竹和雷竹根系在土壤中的空间分布状况,探究影响毛竹和雷竹地下系统生物力学性质的因素。结果表明:随着土层的深入,3个径级的毛竹和雷竹根系长度和体积所占比重均表现出逐渐减少的趋势,0—40 cm土层中集中了80%以上的根系。毛竹和雷竹径级D≤1 mm根系占全部根系长度的比重均为最大,大小依次为雷竹鞭根(83.62%)>雷竹竹根(80.46%)>毛竹鞭根(75.70%)>毛竹竹根(70.45%),毛竹径级D≥2mm根系体积所占比重最大,分别为竹根78.73%和鞭根70.23%,雷竹径级D≥2mm(43.60%)和D=1—2mm(39.76%)竹根体积比例相当,径级D=1—2mm鞭根体积为最大(50.78%);毛竹和雷竹不同生长阶段竹鞭抗拉强度和弹性模量之间均存在显著差异,中龄竹鞭抗拉强度显著高于幼龄和老龄,而中龄竹鞭的弹性模量显著低于幼龄和老龄,说明生长阶段是影响竹鞭抗拉强度和弹性模量的因素;饱和含水率条件下,毛竹和雷竹根系抗拉强度与...     

2000—2015年祁连山南坡生态系统服务价值时空变化

祁连山是我国西部重要的生态安全屏障和生物多样性保护优先区域,其中南坡地区是水源涵养服务核心区,但目前对该区域生态系统服务时空分布及动态变化仍缺乏深入认识。利用遥感技术和生态系统服务理论,综合多源数据产品,借鉴生态系统服务计算方法,对包括土壤保持等7个生态系统服务类型展开功能及价值核算,对祁连山南坡土壤保持等7个生态系统服务类型2000—2015年间的时空分异及动态展开监测和评估,研究表明:(1)近16年来祁连山南坡生态系统服务平均单位面积价值为76.27万元/km²,总价值为658.74亿元,且调节气候、水源涵养和调节空气质量服务构成了研究区生态系统服务的主体。(2)高寒草甸和高寒草原的生态系统服务总价值最高,而森林和灌丛的单位面积服务价值最高;天峻县和祁连县的生态系统服务总价值最高,而海晏县和刚察县的单位面积服务价值最高。(3)近16年来祁连山南坡生态系统服务价值呈增长趋势,其中调节气候和调节空气质量服务价值的增速最快,且增长区域主要集中在研究区北部祁连县和天峻县境内。(4)研究区东部山区、南部环湖区以及中部湿地区能够提供多项复合生态服务功能,应作为生态保护和管...