Genomic insights into selection for heterozygous alleles and woody traits in Populus tomentosa

Heterozygous alleles are widespread in outcrossing and clonally propagated woody plants. The variation in heterozygosity that underlies population adaptive evolution and phenotypic variation, however, remains largely unknown. Here, we describe a de novo chromosome-level genome assembly of Populus tomentosa, an economic and ecologically important native tree in northern China. By resequencing 302 natural accessions, we determined that the South subpopulation (Pop_S) encompasses the ancestral strains of P. tomentosa, while the Northwest subpopulation (Pop_NW) and Northeast subpopulation (Pop_NE) experienced different selection pressures during population evolution, resulting in significant population differentiation and a decrease in the extent of heterozygosity. Analysis of heterozygous selective sweep regions (HSSR) suggested that selection for lower heterozygosity contributed to the local adaptation of P. tomentosa by dwindling gene expression and genetic load in the Pop_NW and Pop_NE subpopulations. Genome-wide association studies (GWAS) revealed that 88 single nucleotide polymorphisms (SNPs) within 63 genes are associated with nine wood composition traits. Among them, the selection for the homozygous AA allele in PtoARF8 is associated with reductions in cellulose and hemicellulose contents by attenuating PtoARF8 expression, and the increase in lignin content is attributable to the selection for decreases in exon heterozygosity in PtoLOX3 during adaptive evolution of natural populations. This study provides novel insights into allelic variations in heterozygosity associated with adaptive evolution of P. tomentosa in response to the local environment and identifies a series of key genes for wood component traits, thereby facilitating genomic-based breeding of important traits in perennial woody plants.     

NO2胁迫下三角梅叶片形态解剖结构和最优光响应模型研究

植物的形态结构和光合作用能够反映植物对城市空气污染的响应特性。探究城市道路机动车尾气中的典型污染物NO₂气体,对植物叶片的生理光合响应特性。以二年生三角梅（Bougainvillea spectabilis）幼苗为对象,利用智能化人工熏气室模拟熏气（NO₂体积分数分别为0 μL/L （自然空气）、4 μL/L,8 μL/L,记作CK、T1、T2）,观察NO₂胁迫后三角梅的叶片形态、微观结构和光合特征。结果表明：（1）通过叶片形态观察发现,与CK相比,低浓度T1组叶片变化不明显,随着NO₂气体胁迫浓度的增加,高浓度T2组叶片逐渐出现失水、叶表面有明显的水渍状或烧灼状黄色斑点。（2）通过叶片微观结构解剖发现,高浓度NO₂胁迫后气孔皱缩程度增加,气孔开度减小;叶绿体结构变形,尤其是类囊体结构疏松,膨胀等变化。（3）叶片光合特性分析发现,T1和T2组的NO₂胁迫导致光饱和点（LSP）和最大净光合速率（P_nmax）下降、光补偿点（LCP）增加,表观量子效率（AQE）和暗呼吸速率（Rd）在4种光响应模型中变化规律存在一定的差异性。（4）4种光响应模型中,CK组决定系数（R²）越高,均方根误差（RMSE）越低,精度最高,尤以叶子飘等机理模型为最优,拟合效果最好,其次是直角双曲线模型。研究结果表明三角梅可通过自身的形态变化、调整光合特征参数,较好地适应不同浓度的NO₂,尤其是高浓度急性胁迫下,该研究结果有助于促进不同道路绿地三角梅的推广应用,对探究三角梅的景观效益和生态效益,揭示其对环境异质性的适应机制具有重要意义。     

-cyano-substituted analogoues of decarboxylated S-adenosylmethionine as enzyme activated, irreversible inhibitors of S-adenosylmethionine decarboxylase

A pair of -cyano analogues of decarboxylated S-adenosylmethionine (2a and 2b) were synthesized as potential enzyme activated, irreversible inhibitors of the[pyruvoyl enzyme S-adenosylmethionine decarboxylase (AdoMet-DC). Each of these analogues acts as an irreversible inactivator for ADoMet-DC from Escherichia coli (IC₅₀ values of 9 and 50 μM, respectively). These analogues also inactivate human AdoMet-DC, with K_I values of 246.6 and 7.2 μM, and k_inact values of 0.29 and 0.03 min⁻¹, respectively.     

气候变化导致青藏高原马鹿种群适应性分布退缩：以类乌齐马鹿国家级自然保护区为例

近50年青藏高原的气候变化速率是全球平均值的2倍,对高原有蹄类的种群分布和多样性维持带来严重影响。本研究以西藏类乌齐马鹿国家级自然保护区的马鹿种群为例,通过2013年和2021年对马鹿和牦牛种群数量、分布的调查,并整合了物种分布模型和种群动态模型,评估了当前和未来气候变化及人类活动(放牧、道路、居民点等)对马鹿种群适应性分布的影响。研究表明,马鹿种群在2013—2021年由890头增加到1 400头,根据种群增长模型预计在2050年马鹿种群数量将达到1 735头,但其适宜栖息地在2050年代下降43.4%,2070年代下降5.1%,表明马鹿种群增长与适宜栖息地缩小之间的冲突将不利于马鹿种群的可持续发展。同时,当前马鹿与牦牛栖息地重合率为19%,2050年代为60%,2070年代为37%,且牦牛与马鹿存在食物竞争,这在一定程度上减少了马鹿原有的适宜栖息地。为保护马鹿,建议减少牦牛的饲养量1 000～1 500头。本研究将种群增长模型、种间竞争关系与物种分布模型整合,把气候变化对物种的影响延伸到种群层面,对其他物种的保护具有借鉴意义。     

内蒙古地区传统制作奶豆腐和乌日莫中乳酸菌多样性及分布特征

【背景】传统制作奶豆腐和酸性奶油(乌日莫)是内蒙古农牧地区最喜爱的食品,蕴含着十分丰富的乳酸菌资源,亟待开发利用。【目的】通过解析内蒙古农牧地区传统自制奶豆腐和乌日莫样品中乳酸菌多样性及分布特征,为优良菌株选育与利用提供资源和理论基础。【方法】采用稀释涂布法分离纯化乳酸菌,测定菌株16S rRNA基因序列鉴定种属关系,阐明乳酸菌系统发育、遗传分化及菌群结构。【结果】传统自制样品中共分离得到乳酸菌81株,主要归属于乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)、戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)、短乳杆菌(Lactobacillus brevis)、瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)、副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)、食二酸乳杆菌(Lactobacillus diolivorans)、奥塔基乳杆菌(Lactobacillus otakiensis)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、开菲尔乳杆菌(Lactobacillus kefir)、乳酸乳球菌(Lactoc...     

大球盖菇的生物学基础、活性成分及其应用

大球盖菇是联合国粮农组织向发展中国家推荐栽培的食用菌之一,对农作物秸秆及林木枝条、落叶等有较强的降解能力。通过人工种植可培养营养丰富、美味可口的大球盖菇子实体产品,其菌渣还能够改善土壤环境,在生态农林产业及循环经济等方面具有重要作用。本文从大球盖菇的生物学基础、子实体营养、生物活性成分及其在农林生态和环境修复应用等角度进行综述,为大球盖菇的进一步开发利用及其相关产业发展提供参考。     

Sub-Cellular Distribution of Zinc in Different Vegetative Organs and Their Contribution to Grains Zinc Accumulation in Rice Under Different Nitrogen and Zinc Supply

Journal of Plant Growth Regulation - Zinc is an important micronutrient for the growth and development of human body and plants. Proper use of nitrogen fertilizer and foliar application of Zn have...     

氰氟虫腙对草地贪夜蛾的毒力与田间防效

【目的】本研究旨在明确氰氟虫腙对草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda幼虫的毒力水平和田间防治效果,为科学使用氰氟虫腙防治草地贪夜蛾提供参考依据。【方法】采用饲料混毒法在室内测定了氰氟虫腙与4种常用杀虫剂甲维盐、氯虫苯甲酰胺、虱螨脲和茚虫威对草地贪夜蛾3和6龄幼虫的致死中浓度(LC₅₀)及LC₉₀值,以及LC₉₀浓度的这些杀虫剂对3龄幼虫的致死中时(medium lethal time, LT₅₀)值。采用人工喷雾方法测定了玉米田中22%氰氟虫腙悬浮剂(6.6 g/667 m²)、22%氰氟虫腙悬浮剂(17.6 g/667 m²)、5.7%甲维盐水分散剂(1 g/667 m²)和150 g/L茚虫威悬浮剂(2 g/667 m²)对草地贪夜蛾幼虫的防效。【结果】室内生测结果显示,供试的5种杀虫剂中氰氟虫腙对草地贪夜蛾3和6龄幼虫均具有较高的毒力,其LC₅₀值分别为2.64和4.3...     

中国沙棘幼苗对土壤镉生理耐性和富集转运特征的性别差异

为探究中国沙棘对土壤镉(Cd)胁迫的性别响应差异,该研究以中国沙棘2年生幼苗为材料,利用盆栽试验研究在不同浓度Cd处理下(0(CK)、25、50、100和200 mg·kg^-1)雌、雄株幼苗的生长、叶片生理特性以及Cd富集特征的差异。结果表明：(1)Cd处理下中国沙棘幼苗雌、雄株的株高和基径生长以及各器官生物量均表现出低浓度(<50 mg·kg^-1)促进,高浓度(> 100 mg·kg^-1)抑制的现象;低浓度Cd处理下雌株的株高、基径增长率和生物量的增幅均高于雄株;高浓度Cd处理下(200 mg·kg^-1)雄株株高增长率、叶生物量和总生物量分别较CK显著降低,而雌株均未显著下降。(2)随着Cd浓度升高,雌、雄株叶片光合色素含量和抗氧化酶活性呈先升后降的变化趋势,丙二醛(MDA)和渗透调节物质含量呈上升趋势;Cd浓度为50～200 mg·kg^-1时,雌株叶片的光合色素含量、抗氧化酶活性和渗透调节物质含量均高于雄株,而MDA含量始终低于雄株。(3)随着Cd浓度升高,雌、...     

采用Reichardt运动检测器和Boltzmann Machine神经网络的运动计算

建立了一个探讨灵长类视皮层从Ｖ１区到ＭＴ区的运动信息加工原理的计算模型,这个过程的突出特征是视觉运动信息经过了从局部检测进步到整体感知。模型的第一层由用于抽提运动模式的局部速度以及结构性质的Ｒｅｉｃｈａｒｄｔ运动检测器组成,进一步的加工是通过Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ Ｍａｃｈｉｎｅ神经网络来实现的。这种网络的学习算法具有局部更新的显著性质,在学习阶段,网络不断地修改联结权重以形成对于记录在网络的显单元上