Flexible chromosome painting based on multiplex PCR of oligonucleotides and its application for comparative chromosome analyses in Cucumis

Chromosome painting is a powerful technique for chromosome and genome studies. We developed a flexible chromosome painting technique based on multiplex PCR of a synthetic oligonucleotide (oligo) library in cucumber (Cucumis sativus L., 2n = 14). Each oligo in the library was associated with a universal as well as nested specific primers for amplification, which allow the generation of different probes from the same oligo library. We were also able to generate double‐stranded labelled oligos, which produced much stronger signals than single‐stranded labelled oligos, by amplification using fluorophore‐conjugated primer pairs. Oligos covering cucumber chromosome 1 (Chr1) and chromosome 4 (Chr4) consisting of eight segments were synthesized in one library. Different oligo probes generated from the library painted the corresponding chromosomes/segments unambiguously, especially on pachytene chromosomes. This technique was then applied to study the homoeologous relationships among cucumber, C. hystrix and C. melo chromosomes based on cross‐species chromosome painting using Chr4 probes. We demonstrated that the probe was feasible to detect interspecies chromosome homoeologous relationships and chromosomal rearrangement events. Based on its advantages and great convenience, we anticipate that this flexible oligo‐painting technique has great potential for the studies of the structure, organization, and evolution of chromosomes in any species with a sequenced genome.     

14种中国典型极小种群野生植物繁育特性和人工繁殖研究进展

繁殖是植物种群更新与维持的重要环节。包括极小种群野生植物在内的受威胁物种, 其濒危原因是在长期演化过程中自身繁育力的衰退、生活力的下降等内在因素和人类的过度采挖和生境的破坏等外在因素共同作用的结果。对极小种群野生植物进行高效的人工繁殖, 能扩大种群数量并应用于迁地保护、自然回归和满足商品市场的需求, 有利于其种质资源的保护和可持续利用。为了保持物种的遗传多样性, 采用种子繁殖育苗是有效的方法, 扦插、嫁接和组织培养技术等无性繁殖方法则可用于对难以用种子繁殖的种类进行快速繁殖。本文对14种中国典型极小种群野生植物的繁殖特性和已有的人工繁殖方法进行了综述, 并简要介绍在其种苗繁殖研究方面取得的进展。其中利用播种繁殖成功的物种有12种, 共繁殖230,000株种苗; 利用扦插繁殖成功的物种有5种, 共繁殖33,100株种苗; 华盖木(Manglietiastrum sinicum)、河北梨(Pyrus hopeiensis)和黄梅秤锤树(Sinojackia huangmeiensis)采用嫁接繁殖出了2,415株种苗; 9个物种的组织培养技术获得成功, 共繁殖了24,850株种苗。这些种苗有些已应用于迁地保护和自然回归。上述研究结果为这14种极小种群野生植物的保护和利用提供了理论和技术基础, 也能为其他极小种群野生植物的保护和利用提供参考。     

兴隆山国家级自然保护区不同生境的蝴蝶群落结构与种-多度分布

为明确甘肃兴隆山国家级自然保护区内的蝴蝶种类, 以及不同生境的蝴蝶群落结构与种-多度分布的变化情况, 在全部5个林场选取6条样线, 于2015-2018年连续4年采用样线法对保护区的蝴蝶进行调查和采集, 并分析了其多样性指数及种-多度分布。4年共采集蝴蝶标本5,719号, 经鉴定隶属8科69属120种。眼蝶科(3,093号)是保护区的优势类群, 喙蝶科仅采集到1号标本(朴喙蝶, Libythea lepita), 为保护区的稀有种类。其中, 各样线的种数、个体数、多样性指数以及物种丰富度表现为: 样线I最高, 样线IV次之, 说明其生境结构稳定, 环境良好, 适合蝶类生存; 样线III蜜源植物丰富, 各项指数较高; 样线V海拔较高, 各项指数较低; 样线II植物群落结构单一, 各项指数最低。相似性系数分析结果表明: 样线I和VI、III和IV、III和VI均为中等相似; 其余各样线间为中等不相似。区系分析结果表明: 古北种有63种, 占总种数的52.5%; 东洋种2种, 占总种数的1.7%; 广布种55种, 占总种数的45.8%。说明古北种占绝对优势, 且明显高于东洋种, 具有很强的地区代表性。种-多度分布分析结果表明: 样线I和IV呈现出对数正态分布, 模型拟合效果较好; 样线II和VI为非典型的对数级数模型, 符合生态位优先占领假说。说明不同生境以及人为干扰因素与蝶类多样性关系密切, 表现出单一生态系统蝴蝶群落的多样性指数较低, 复杂生态系统其多样性指数较高的特点。     

IPBES框架下的生物多样性和生态系统服务区域评估及政策经验

生物多样性和生态系统服务为人类的生计和良好的生活质量奠定了重要基础。然而, 越来越多的研究表明, 生物多样性和生态系统服务在全球范围内的持续下降使自然对人类的贡献大幅降低。多尺度评估能够说明不同尺度下生物多样性的现状, 有利于制定适合区域特点、符合国情的决策建议。2013年12月, 生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台(Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services, IPBES)通过第一轮工作方案, 决定开展“区域/次区域生物多样性和生态系统服务评估”(简称“区域评估”), 即评估亚洲-太平洋(简称亚太)、美洲、非洲以及欧洲-中亚四大地理区域的生物多样性和生态系统服务。区域评估报告及其决策者摘要已在IPBES第六次全体会议上(2018年3月, 哥伦比亚麦德林)审议通过。本文概述了四大地理区域的生物多样性的重要性、生物多样性保护领域取得的进展、面临的主要危机和机遇, 探讨了评估对其他国际进程的影响, 综合分析了各区域生物多样性和生态系统服务的特点以及各区域评估结果的差别, 总结了评估的政策经验, 以期为中国的生物多样性保护提供科学参考。     

全球中华鲎资源保护现状及对策建议

鲎是古老的海洋节肢动物。中华鲎(Tachypleus tridentatus)是世界现存4种鲎中体型最大的一种, 是河口生态系统的标志物种, 同时其血液被用于生产医用检验试剂――鲎试剂。中华鲎的自然地理分布范围相当狭窄, 仅局限于日本濑户内海向南延伸至印度尼西亚爪哇岛北岸以北的太平洋西岸海域, 其中在中国东岸和日本南部海域的历史产量较高。自20世纪50年代以来中华鲎种群数量出现了显著减少, 2019年中华鲎在IUCN红色名录中的濒危等级正式更新为濒危(EN), 明确了中华鲎资源呈现全球性衰退的状态, 究其原因可归纳为鲎生境破坏和过度捕捞两个方面。在开展鲎资源保护的实践工作中, 作者深刻反思当前鲎资源保护在海洋保护区划定、增殖放流及科普和野生动物保护法宣传中存在的问题并提出相应建议, 包括加快完善种群基线数据, 制定标准化种群和生境基线监测指南, 构建科学放流体系等, 以期推进全球范围内的中华鲎资源保护与科学管理。