昆虫生物钟分子调控研究进展

昆虫生物钟节律的研究是人类了解生物节律的重要途径。昆虫在生理和行为上具有广泛的节律活动,如运动、睡眠、学习记忆、交配、嗅觉等节律活动,其中昼夜活动行为节律的研究广泛而深入。昆虫乃至高等动物普遍具有保守的昼夜节律系统,昼夜生物钟节律主要包括输入系统:用于接受外界光和温度等环境信号并传入核心振荡器,使得生物时钟与环境同步;核心时钟系统:自我维持的昼夜振荡器;输出系统:将生物钟产生的信号传递出去而控制生物行为和生理的节律变化。早期分子和遗传学研究主要关注昼夜节律振荡器的分子机制及神经生物学,阐明了昼夜生物钟节律的主要分子机制及相关神经网络。最近更多的研究关注生物钟信号是如何输入和输出。本文以果蝇运动节律的相关研究为主要内容,围绕生物钟输入系统、振荡器、输出系统这3个组成部分对昆虫生物钟研究进展进行总结。     

水稻褐飞虱综合治理研究与示范——农业公益性行业专项“水稻褐飞虱综合防控技术研究”进展

针对我国褐飞虱Nilaparvata lugens(Stl)近年来严重为害及其对当家农药品种抗性急剧上升的现状,本项目在华中、华南、华东地区等代表性地区开展褐飞虱灾变规律、抗虫品种培育、抗药性监测及复配农药新剂型开发、生态治理新技术研究、预测预报技术、可持续治理技术集成与示范研究。结果表明:越南、老挝等境外虫源地及我国华南、长江中下游等地田间褐飞虱种群仍以2型为主,3型次之。田间小气候是褐飞虱逃避高温的关键因素,褐飞虱在上午气温升高时大量向温度较低的水稻基部20cm范围内转移以逃避高温,将高温天气造成的不利影响降至最低。不同栽插方式对褐飞虱发生量有明显影响,手栽稻田褐飞虱发生最重,机插稻次之,直播稻最轻。不同水稻品种、N肥施用水平对褐飞虱的发生有明显的影响:超级杂交稻褐飞虱虫口密度明显高于常规杂交稻,高N肥施用量促进褐飞虱的发生,且水稻品种与N肥施用量对褐飞虱发生量的影响有明显交互作用。抗药性监测结果表明:我国褐飞虱对吡虫啉有极高水平抗性(168.1～561.5倍),对噻嗪酮为低到中等水平抗性(4.2～33.1倍),对氟虫腈为敏感性降低到高水平抗性(2.7～67.7倍),对烯啶虫胺与毒死蜱为低水平抗性。筛选出噻虫嗪、吡蚜酮、唏啶虫胺和仲丁威4种高效低毒的防治单剂。研制出3种农药复配新制剂,其中1种新制剂已获得农业部药检所正式登记,且规模化生产,2种新制剂已进入农药登记程序。精细定位水稻抗褐飞虱基因Bph6、Bph7、Bph9、Bph15、BG1222,并找到了它们的近距离共分离分子标记。培育出高产、优质、熟期适宜、含有抗稻飞虱基因Bph14的水稻新品种广两优476。储备了一批聚合多抗稻飞虱基因的水稻亲本材料。研发出在田埂种植芝麻、大豆等天敌诱集植物,增加褐飞虱卵期寄生蜂和捕食性天敌蜘蛛的种群数量的轻简化生态调控技术;研发出对褐飞虱成、若虫取食及雌成虫产卵均有驱避作用的植物提取物混配剂3种;研发出显著提高稻虱缨小蜂对田间褐飞虱卵寄生率的引诱剂1种。建立了褐飞虱环境友好防控技术集成体系,并在湖南、湖北、广东、广西、浙江、江西6省区示范应用,取得了良好的经济、生态、社会效益。     

长木蜂的形态和生物学观察

长木蜂Xylocopa tranquebarorum(Swederus)属于多访花性昆虫。本文报道了长木蜂的形态特征、生活史及幼虫和成虫的行为等生物学特性。该蜂在南京地区1年发生1代,以成虫在巢室内越冬。翌年的3月下旬成虫开始外出活动,主要是筑巢、采集粉蜜、酿贮蜂粮和产卵。6月中旬至7月下旬新一代成虫羽化,新羽化的成虫群集在蜜源植物青桐树上补充营养,并在青桐的附近空中婚飞、交配。室内观察长木蜂的卵期9～11d,平均(9.97±0.76)d;幼虫期19～22d,平均(20.30±1.18)d,预蛹期8～9d,平均(8.53±0.51)d,蛹期19～21d,平均(19.67±0.66)d。雌雄比为2.17∶1。雌蜂酿制蜂粮的盛期在5月上旬,采集蜂粮的最佳时期在5月上中旬。该蜂的卵产在块状的蜂粮上,卵长10.06～13.34mm,腊肠形或香蕉形,略弯曲,两端钝圆,头部略窄与尾部,尾部最宽,重(0.0438±0.0122)g。     

西花蓟马表皮碳氢化合物成份分析

西花蓟马Frankliniella occidentalis(Pergande)是一种重要的世界性害虫。为了明确西花蓟马表皮碳氢化合物的主要成分,本文采用改进的进样技术,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对西花蓟马成虫和若虫表皮碳氢化合物进行分析。经NIST数据库检索,并与标准图谱比较,应用色谱峰面积归一法测定各种成分及其相对含量,实验结果表明,西花蓟马成虫和若虫表皮中的主要成分为C25～C29的直链和支链饱和烷烃;成虫表皮中含有9种碳氢化合物,若虫表皮中有8种碳氢化合物;9-甲基二十五烷是其成虫特有的,其它8种碳氢化合物是成虫与若虫共有的,但其含量略有差异。     

阴道镜及宫颈活组织检查对早期宫颈上皮内瘤变诊断价值分析

目的:探究阴道镜及宫颈活组织检查对早期宫颈上皮内瘤变(cervicalintraepithelialneoplasia,CIN)的诊断价值。方法:选择2015年3月至2018年5月于我院接受诊治的543例疑似宫颈上皮瘤变患者,分别对其实施阴道镜及宫颈活组织检查,以病理学检测结果为金标准,分别评估两种方式单独检测及联合检测对早期CIN的诊断一致性、灵敏度和特异度,并进行组间对比。结果:(1)543例疑似CIN患者病理诊断早期CIN阳性患者168例,阴性患者375例,诊断率为30.94%;阴道镜对早期CIN诊断发现阳性患者有143例,良性患者有400例,诊断率为26.34%;宫颈活组织检测对早期CIN诊断发现阳性患者有159例,良性患者有384例,诊断率为29.28%;阴道镜联合颈活组织检测对早期CIN诊断发现阳性患者有163例,良性患者有380例,诊断率为30.02%。(2)检测发现,阴道镜对早期CIN诊断一致性为81.77%,灵敏度为60.12%,特异度为91.47%。(3)宫颈活组织对早期CIN诊断一致性为91.71%,灵敏度为83.33%,特异度为95.47%。(4)阴道镜联合宫颈活组织对早期CIN诊断一致性为96.50%,灵敏度为92.86%,特异度为98.13%。(5)联合检测对早期CIN诊断的一致性、灵敏度和特异度均明显优于阴道镜及宫颈活组织单独检测。结论:阴道镜及宫颈活组织检测对早期CIN具有较好的诊断效果,但联合检测诊断准确率更高,适用于早期CIN临床筛查中。     

PI3K通路抑制剂LY294002对人脑胶质瘤细胞株U87细胞衰老和凋亡的影响

目的:PI3K/Akt信号通路是与胶质瘤发生发展密切相关的核心通路之一,LY294002是该通路的特异性抑制剂。本研究通过探讨PI3K通路抑制剂LY294002对U87胶质瘤细胞系细胞衰老及凋亡的影响,从而为胶质瘤患者治疗的新策略奠定理论基础。方法:将体外培养的人脑胶质瘤U87细胞株分为DMSO处理的对照组和LY294002(100μM)处理的实验组,采用β-半乳糖苷酶染色和流式细胞术的方法,分别检测并比较两组肿瘤细胞衰老和凋亡的情况。结果:LY294002处理组U87胶质瘤细胞的衰老指数(32.20±4.46%)显著高于DMSO对照组(3.40±1.61%,t=6.254,P0.001)。另外,与DMSO对照组相比,凋亡蛋白caspase-3mRNA的表达在LY294002处理组胶质瘤细胞中显著上调(t=8.923,P0.05)。LY294002处理组肿瘤细胞的凋亡指数(80.10±4.832%)明显高于DMSO对照组(4.260±1.073%,t=8.923,P0.05)。结论:LY294002既能够诱导肿瘤细胞衰老,又能够诱导肿瘤细胞凋亡,然而其诱导胶质瘤细胞凋亡的能力占据主导地位,为其发挥抗胶质瘤效应的主要途径。另外,在LY294002的持续作用下,部分衰老的肿瘤细胞或许会发生凋亡。这些结论为为临床增强胶质瘤患者的联合化疗奠定了理论基础。     

Role of root hydrophobic barriers in salt exclusion of a mangrove plant Avicennia officinalis

Salt exclusion at the roots and salt secretion in the leaves were examined in a mangrove, Avicennia officinalis. The non‐secretor mangrove Bruguiera cylindrica was used for comparative study of hydrophobic barrier formation in the roots. Bypass flow was reduced when seedlings were previously treated with high salt concentration. A biseriate exodermis was detected in the salt‐treated roots, along with an enhanced deposition of hydrophobic barriers in the endodermis. These barriers reduced Na⁺ loading into the xylem, accounting for a 90–95% salt exclusion in A. officinalis. Prominent barriers were found in the roots of B. cylindrica even in the absence of salt treatment. A cytochrome P450 gene that may regulate suberin biosynthesis was up‐regulated within hours of salt treatment in A. officinalis roots and leaves, corresponding with increased suberin deposition. X‐ray microanalysis showed preferential deposition of Na⁺ and Cl^? in the root cortex compared with the stele, suggesting that the endodermis is the primary site of salt exclusion. Enhanced salt secretion and increased suberin deposition surrounding the salt glands were seen in the leaves with salt treatment. Overall, these data show that the deposition of apoplastic barriers increases resistance to bypass flow leading to efficient salt exclusion at the roots in mangroves.     

从仿生学到神经科学

在中国科学院生物物理研究所,从仿生学到神经科学研究方向的确立,经历了几代人的艰辛努力.从1959年生物物理研究所三人理论组(仿生学研究室的前身)的成立,到2005年脑与认知科学国家重点实验室申报成功,走过了46年历程,本文拟对这段历史进行回顾和评述.     

施肥对桢楠幼苗光合生理及生长特性的影响

以1年生桢楠(Phoebe zhennan)幼苗为材料,采用盆栽试验方法,选用氮肥(NF)、复合肥(CF)、有机肥(OF)和混合肥(MF)4种肥料,依据年施氮量为标准设置低(L,0.3g/桶)、中(M,0.6g/桶)、高(H,0.9g/桶)3个施肥水平,于5、7、9月分3次将各肥料平均施入各栽植桶中,考察施肥1个月后桢楠幼苗的形态和光合生理指标,探讨施肥对桢楠幼苗光合生理及生长特性的影响。结果显示:(1)3个施肥水平中,中氮水平(M)对桢楠幼苗的生长促进效应最大;各种肥料中又以CF肥效最差,NF的肥效仅在初期(5～6月)比较明显,施MF的后期(9～10月)养分供应相对不足,而OF能持续地为植株提供养分。(2)施肥可以促进桢楠幼苗叶片叶绿素合成,延长绿叶功能期,并增大净光合速率,其中OF和MF的效果更明显,且有效地提高了幼苗在强光照、高浓度CO2环境下的光合能力。(3)除CF以外,施其他3种肥料均能不同程度地增加桢楠幼苗苗高及地径生长量,且以中氮水平的有机肥(MOF)促进效应最大,其生长量可以达到对照(CK,不施肥)的2倍。综上可知,中氮量有机肥是桢楠幼苗的最佳肥料施用方式。     

硝酸镧浸种对NaCl胁迫下柳枝稷种子萌发及幼苗生理特性的影响

为探讨镧对NaCl胁迫下柳枝稷种子萌发及幼苗生理特性的影响,该研究以柳枝稷(Panicum virgatum L.)种子为研究材料,通过不同浓度(0、0.05、0.1、0.5和1.0mmol/L)La(NO3)3溶液浸种24h处理后,添加100mmol/L NaCl溶液,以蒸馏水为对照,在种子发芽箱中培养并观察柳枝稷种子萌发和幼苗生长,测定幼苗叶片相对电导率、丙二醛、脯氨酸和叶绿素的含量。结果显示:(1)0.05mmol/L La(NO3)3浸种处理可缓解100mmol/L NaCl对种子发芽的影响。(2)不同处理对幼苗苗长无显著影响,0.1mmol/L La(NO3)3浸种显著增加了幼苗的鲜重和叶面积,当浓度≥0.5mmol/L时根长、根冠比、鲜重和叶面积受到抑制。(3)幼苗叶片相对电导率和脯氨酸含量随La(NO3)3浓度的增加呈先降低后增加的趋势,其中0.05和0.1mmol/L La(NO3)3浸种处理下效果较好,丙二醛含量随La(NO3)3浓度的增加持续降低,但各浓度处理间差异不显著,叶绿素含量在0.05mmol/L La(NO3)3浸种处理下较NaCl处理显著增加,当浓度≥0.5mmol/L随着浸种浓度的增加呈下降趋势。(4)不同指标间发芽势与发芽率、根长和叶绿素含量间呈极显著正相关关系,与根冠比、电导率和脯氨酸含量均呈极显著负相关关系,而与苗长不相关。研究表明,低浓度(0.05mmol/L)La(NO3)3可缓解NaCl胁迫对柳枝稷种子萌发及幼苗生长的影响,而高浓度(1.0mmol/L)的La(NO3)3则会加重NaCl的胁迫危害。