亚致死浓度溴虫腈和毒死蜱对等钳蠊螨生长繁殖和解毒酶的影响

【目的】害虫综合治理中,化学防治对天敌资源也具有一定的杀伤力。为缓解这一矛盾,本研究旨在探究溴虫腈和毒死蜱亚致死浓度处理对等钳蠊螨Blattisocius dentriticus生长繁殖及解毒酶活性和基因表达量的影响。【方法】利用药膜法处理2-3日龄等钳蠊螨成螨24 h,测定溴虫腈和毒死蜱的亚致死剂量;测定和比较LC_(10)和LC_(30)剂量这两种药剂处理后F_0和F_1代的产卵量、产卵期、卵孵化率和雌成螨寿命等生物学特性的变化;通过酶活力分析和RT-PCR分别测定LC_(10), LC_(30)和LC_(50)剂量下这两种药剂处理后钳蠊螨成螨体内谷胱甘肽-S-转移酶(glutathione S-transferase, GST)、细胞色素P450(cytochrome P450, CYP450)、羧酸酯酶(carboxylesterase,CarE)酶活力及其基因表达量变化。【结果】溴虫腈和毒死蜱处理24 h对等钳蠊螨成螨的LC_(50)分别为42.56 mg/L和72.42 mg/L。溴虫腈和毒死蜱LC_(10)和LC_(30)剂量处理等钳蠊螨雌成螨后,与对照(清水处理)相比,仅F_0代雌成螨寿命和产卵期显著缩短(P0.05),而产卵量和卵孵化率无明变化。酶活力测定结果发现,GST, CYP450和CarE的活力在溴虫腈和毒死蜱LC_(10)和LC_(30)剂量处理后无明显变化,而LC_(50)剂量下,上述3种酶的活力均显著增加(P0.05)。基因表达结果表明,溴虫腈LC_(10), LC_(30)和LC_(50)剂量处理下2个GST基因(BdGST3和BdGST6)、3个CYP450基因(BdCYP2-4)和5个CarE基因(BdCarE1-5)表达均显著上调;在毒死蜱这3个剂量处理下3个GST基因(BdGST1,BdGST3和BdGST4)、3个CYP450基因(BdCYP2,BdCYP5和BdCYP6)和2个CarE基因(BdCarE1和BdCarE2)表达量均显著上调。【结论】结果表明,LC_(10)和LC_(30)剂量的溴虫腈和毒死蜱亚致死剂量会抑制F_0代雌成螨的生长繁殖;LC_(10), LC_(30)和LC_(50)剂量下这两种药剂可诱导等钳蠊螨GST, CarE和CYP450基因表达;LC_(50)剂量能明显诱导等钳蠊螨体内GST, CarE和CYP450活性上升。该研究为等钳蠊螨抗性品系的筛选及田间应用提供了理论依据。     

小麦吸浆虫保幼激素酯酶和保幼激素环氧水解酶基因的克隆及在滞育和变态发育过程中的表达动态

【目的】保幼激素(juvenile hormone, JH)在小麦吸浆虫Sitodiplosis mosellana滞育诱导及滞育后静息状态的维持中发挥着重要作用。保幼激素酯酶(hormone esterase, JHE)和保幼激素环氧水解酶(juvenile hormone epoxide hydrolase, JHEH)是调控JH滴度的重要降解酶。本研究旨在探讨JHE和JHEH在小麦吸浆虫滞育和变态发育中潜在功能。【方法】通过RT-PCR和RACE技术从小麦吸浆虫滞育前幼虫克隆JHE和JHEH全长cDNA序列;利用生物信息学软件分析其核苷酸及编码蛋白特性;采用qPCR技术分析其在小麦吸浆虫滞育不同时期(滞育前、滞育期、滞育后静息期和滞育后发育)3龄幼虫及1龄幼虫到成虫不同发育阶段(1-2龄幼虫、预蛹、初蛹、中蛹、后蛹、雌成虫和雄成虫)中的表达水平。【结果】克隆获得了cDNA全长分别为3 102和1 980 bp的小麦吸浆虫SmJHE和SmJHEH基因(GenBank登录号分别为MG876768和MG876769),其开放阅读框分别长1 740和1 371 bp,分别编码579和456个氨基酸,预测蛋白分子量分别为65.67和51.65 kD。SmJHE蛋白含有5个JHE家族特有的保守模块,SmJHEH含有催化三联体Asp228, Asp404和His431及组成阴氧离子洞的两个Tyr(Tyr299和Tyr374)和HGWP花样结构。序列比对和进化分析表明,SmJHE和SmJHEH均与双翅目(Diptera)长角亚目(Nematocera)昆虫同源蛋白氨基酸序列一致性较高,亲缘关系最近。不同滞育时期的表达模式表明,SmJHE和SmJHEH在滞育前期(1龄到滞育前的3龄幼虫早期)表达量变化不明显,进入滞育后表达量基本维持恒定,但均在滞育后静息阶段的当年12月至翌年1月最低。发育表达模式表明,幼虫恢复发育后SmJHE表达量逐渐升高,预蛹期达到最高,在雌成虫中的表达量显著低于雄成虫中的;SmJHEH表达量则在预蛹期最低,在雌成虫中最高。【结论】SmJHE和SmJHEH参与小麦吸浆虫滞育调控,其表达量的降低与滞育后静息阶段JH的累积有关;SmJHE在发育过程中表达量的升高可能参与幼虫到蛹的变态,表达量的降低可能与生殖发育有关。     

白念珠菌铁通透酶基因CaFTH1的功能研究

[目的]白念珠菌CaFTH1是一种铁通透酶编码基因.为了研究CaFTH1对胞内铁代谢和液泡功能的影响,构建fth1△/△单基因缺失菌株和fth1△/△fet33△/△双基因缺失菌株.[方法]利用生物信息学软件对CaFTH1进行序列比对和分析;通过实时荧光定量PCR技术研究铁离子丰度对CaFTH1表达的影响;利用PCR介导的同源重组方法构建基因缺失菌株;利用原子吸收光谱方法测定基因缺失菌株胞内铁含量的变化,并对基因缺失菌株在缺铁条件和菌丝诱导条件下的生长状况进行研究;通过代谢转换实验,研究CaFTH1对细胞液泡功能的影响.[结果]序列比对结果表明白念珠菌CaFth1蛋白属于铁通透酶Ftr1超家族,与酿酒酵母液泡膜蛋白ScFth1具有最高的同源性.铁匮乏条件会诱导CaFTH1的表达,而富铁条件则会抑制其表达.白念珠菌CaFTH1的缺失会导致胞内铁含量的降低,fth1△/△突变菌株基础上CaFET33的缺失则会进一步降低胞内铁含量.在缺铁条件下,fth1△/△fet33△/△双基因缺失菌株在一定程度上表现出代谢转换能力的缺陷.另外,在某些固体菌丝诱导培养条件下,fth1△/△fet33△/△缺失菌株菌落表面形成褶皱能力显著增强;而在液体菌丝诱导条件下,则表现为增强的菌丝聚集能力.[结论]CaFTH1是一种低铁应答基因,在维持白念珠菌胞内铁离子稳态及液泡功能方面具有重要作用.CaFTH1和CaFET33基因的双缺失会对白念珠菌的菌落形态和菌丝聚集产生影响.     

Overexpression of the phosphatidylinositol synthase gene (ZmPIS) conferring drought stress tolerance by altering membrane lipid composition and increasing ABA synthesis in maize

Phosphatidylinositol (PtdIns) synthase is a key enzyme in the phospholipid pathway and catalyses the formation of PtdIns. PtdIns is not only a structural component of cell membranes, but also the precursor of the phospholipid signal molecules that regulate plant response to environment stresses. Here, we obtained transgenic maize constitutively overexpressing or underexpressing PIS from maize (ZmPIS) under the control of a maize ubiquitin promoter. Transgenic plants were confirmed by PCR, Southern blotting analysis and real‐time RT‐PCR assay. The electrospray ionization tandem mass spectrometry (ESI‐MS/MS)‐based lipid profiling analysis showed that, under drought stress conditions, the overexpression of ZmPIS in maize resulted in significantly elevated levels of most phospholipids and galactolipids in leaves compared with those in wild type (WT). At the same time, the expression of some genes involved in the phospholipid metabolism pathway and the abscisic acid (ABA) biosynthesis pathway including ZmPLC, ZmPLD, ZmDGK1, ZmDGK3, ZmPIP5K9, ZmABA1, ZmNCED, ZmAAO1, ZmAAO2 and ZmSCA1 was markedly up‐regulated in the overexpression lines after drought stress. Consistent with these results, the drought stress tolerance of the ZmPIS sense transgenic plants was enhanced significantly at the pre‐flowering stages compared with WT maize plants. These results imply that ZmPIS regulates the plant response to drought stress through altering membrane lipid composition and increasing ABA synthesis in maize.     

Unravelling mitochondrial retrograde regulation in the abiotic stress induction of rice ALTERNATIVE OXIDASE 1 genes

Mitochondrial retrograde regulation (MRR) is the transduction of mitochondrial signals to mediate nuclear gene expression. It is not clear whether MRR is a common regulation mechanism in plant abiotic stress response. In this study, we analysed the early abiotic stress response of the rice OsAOX1 genes, and the induction of OsAOX1a and OsAOX1b (OsAOX1a/b) was selected as a working model for the stress‐induced MRR studies. We found that the induction mediated by the superoxide ion (O_2·^‐)‐generating chemical methyl viologen was stronger than that of hydrogen peroxide (H₂O₂). The addition of reactive oxygen species (ROS) scavengers demonstrated that the stress induction was reduced by eliminating O_2·^‐. Furthermore, the stress induction did not rely on chloroplast‐ or cytosol‐derived O_2·^‐. Next, we generated transgenic plants overexpressing the superoxide dismutase (SOD) gene at different subcellular locations. The results suggest that only the mitochondrial SOD, OsMSD, attenuated the stress induction of OsAOX1a/b specifically. Therefore, our findings demonstrate that abiotic stress initiates the MRR on OsAOX1a/b and that mitochondrial O_2·^– is involved in the process.     

江西黄岗山黄腹角雉种群食性研究

2004年5月至2012年6月,在江西武夷山国家级自然保护区（黄岗山）采用野外观察和笼养观察法,对黄腹角雉(Tragopan caboti)的食物构成和习性进行了研究。研究期间共记录到黄腹角雉采食物种78种(类),其中,高等植物39科65属74种,伞菌目(Agaricales)口蘑科(Tricholomataceae)、膜翅目(Hymenoptera)蚁科(Formicidae) 、蜘蛛目(Araneae)园蛛科(Araneidae)和蜻蜓目(Odonata)各1种。显示黄腹角雉为植食性、食谱广泛的雉类,采食习性学习能力和环境适应性强,在不同环境条件下行为有较大的差异。     

禁牧条件下不同类型草地群落结构特征

利用幂乘方法则模型探讨了鄂尔多斯3种不同类型草地在禁牧情况下的群落结构特征,包括物种组成、物种多样性、生物量和空间分布规律。结果表明:幂乘方法则在解析鄂尔多斯不同类型草地的空间异质性时具有很好的吻合性;羊草(Leymuschinensis)草地、芨芨草(Achnatherum splendens)草地和油蒿(Artemisia ordosica)灌丛草地均比随机分布呈现了较强的空间异质性,群落整体的空间异质性指数表现为油蒿灌丛草地>羊草草地>芨芨草草地;群落整体的物种多样性指数为油蒿灌丛草地>羊草草地>芨芨草草地;L-样方(50cm×50cm)内的平均物种数和物种多样性指数均表现为羊草草地极显著地高于油蒿灌丛草地,油蒿灌丛草地又极显著地高于芨芨草草地(P<0.001);L-样方内的平均生物量表现为油蒿灌丛草地极显著地高于芨芨草草地(P<0.001),而羊草草地与油蒿灌丛草地以及芨芨草草地之间没有显著性差异;这3种类型的草地其L-样方内的平均生物量和物种多样性指数都随着群落整体空间异质性指数的增大而增大。     

增氮对青藏高原东缘高寒草甸土壤甲烷吸收的早期影响

研究大气氮沉降对青藏高原高寒草甸土壤CH4吸收的影响,对于揭示氮素调节土壤CH4吸收的机制和评价氮沉降增加背景下大气CH4收支平衡至关重要.通过构建多形态、低剂量的增氮控制试验,测定土壤CH4净交换通量和相关土壤理化性质,分析高寒草甸土壤CH4通量变化特征及其主要驱动因子.研究结果表明:自然状态下高寒草甸土壤是大气CH4汇,CH4平均吸收量为(35.40±1.92) μg· m-2· h-1.土壤CH4吸收主要受水分驱动,其次为土壤NH4+-N和NO3-N含量.NH4+-N抑制CH4吸收,NO3--N促进CH4吸收;不同剂量氮素输入对土壤CH4吸收影响也不尽相同,低氮处理促进土壤CH4吸收,而中氮和高氮处理抑制土壤CH4吸收.结果显示青藏高原高寒草甸土壤是重要的大气CH4汇,在未来大气氮沉降加倍的情景下CH4汇功能增强,但当氮沉降量增加两倍以上时CH4汇功能将会减弱.     

生态脆弱区贫困与生态环境的博弈分析

生态脆弱区既是生态环境破坏最典型、最强烈的区域,也是贫困问题最集中的区域。然而,实践中试图摆脱"贫困陷阱"的成功案例并不多见。其中一个重要原因是鲜有协同生态保护与扶贫的研究,尤其是忽视了不同利益主体的相互作用过程与机制。从博弈论的视角,探讨生态脆弱区不同利益主体的两组核心博弈,即政府与民众以及政府与企业的博弈。研究发现,扶贫与生态环境保护相互作用过程事实上就是协调不同利益主体的目标与利益的博弈过程,博弈结果一定程度上决定了扶贫的效果以及生态环境保护的效应。研究为深入理解贫困与生态环境相互作用的过程与机制提供一个理论分析框架,并为中国生态脆弱区可持续发展实践提供有益借鉴。     

张家界武陵源风景区自然景观价值评估

自然景观提供给人们观赏、娱乐和休闲的效用和价值,长期以来,人们对自然景观的价值忽略并低估,导致在开发利用自然资源过程中出现资源浪费和生态破坏的问题.如果赋予自然景观合适的经济价值,能为其开发利用提供决策支持.为评价张家界武陵源风景区的景观价值,构建了相应的指标体系.自然景观价值乃使用价值与非使用价值之和,并对这两种价值分别运用旅行费用法和条件价值法进行评估.结果表明:2011年武陵源风景区的自然景观价值为89.01亿元,其中使用价值为79.30亿元,非使用价值为9.71亿元.分析表明,武陵源风景区的自然景观价值要远高于以往的研究及近年的旅游收入,建议景区当局全面认识其景观价值,在旅游人次不断攀升的形势下,全力保护该地生态环境,探究武陵源风景区的可持续发展道路.