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。     

“基因分离定律”的实验教学与反思

以秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）为实验材料,针对其体型性状进行相关遗传规律的实验教学活动,以培养学生的科学思维和科学探究能力,提升其生物学学科核心素养。通过实验结果的总结归纳,提升学生的数据分析能力和逻辑思维,为高中遗传学实验教学提供实践案例。本教学活动使学生体会假说演绎的全过程,提高小组合作、实验操作与分析能力。本教学实践还证明,教师的自身素养是落实学生学科核心素养的前提。     

基于DNA分子标记的潘氏闭壳龟遗传多样性分析

潘氏闭壳龟（Cuora pani）是中国特有种,国家二级重点保护野生动物。由于非法贸易加之栖息地破坏等,其野外种群数量十分稀少。本研究旨在利用线粒体基因与核基因标记揭示潘氏闭壳龟的遗传多样性和遗传结构,以期为中国潘氏闭壳龟的种群保护和管理提供科学依据。本次共研究14只潘氏闭壳龟个体,其中,6只原产地为四川广元,8只产地未知。结果表明,在14只潘氏闭壳龟样本中鉴定出Cyt b单倍型、ND4单倍型和R35单倍型各2个,且均有1个新单倍型;Cyt b、ND4和R35基因单倍型多样性分别为0.440、0.143和0.154,核苷酸多样性分别为0.000 41、0.000 19和0.000 63;各单倍型的平均遗传距离（p）均小于0.01。基于三个基因联合数据集的系统发育分析表明,潘氏闭壳龟与金头闭壳龟（C.aurocapitata）互为单系进化支,且中性检测和核苷酸错配分析显示,潘氏闭壳龟群体近期历史上可能未经历群体扩张事件。潘氏闭壳龟群体遗传多样性低,种内变异小,群体应对环境变化的能力低,建议应加强对中国潘氏闭壳龟野外种群的基础研究和保护力度,同时规范人工繁殖,以避免近亲繁殖和种群衰退。     

fliY基因失活减弱沙福芽孢杆菌ST7菌株的锰氧化能力

【背景】沙福芽孢杆菌ST7菌株具有较强的锰氧化能力,但其分子机制不清楚。【目的】着重研究鞭毛马达开关蛋白基因(fliY)对沙福芽孢杆菌锰氧化能力的影响。【方法】根据同源重组原理,以沙福芽孢杆菌ST7菌株为起始菌株,构建fliY基因敲除的突变株ΔfliY,测定菌落迁徙、细菌生物膜和锰氧化率等,研究fliY基因突变后菌株的运动能力、生物膜生成和锰氧化能力是否发生变化。【结果】经克隆测序,证实突变株ΔfliY中fliY基因的后半段被卡纳霉素抗性基因取代,fliY基因失活;与野生型菌株ST7相比,突变株ΔfliY在全营养的LB培养基中生长变化不大,但在含锰的PYCM培养基中,突变株的生长速度减慢、菌落较小、生物膜生成量显著下降,运动性和锰氧化能力分别下降65%和20%。【结论】fliY基因不仅影响菌株的生长和运动,而且参与细菌的趋化和锰氧化等生物学过程。     

湖南郴州发现岭南两头蛇

2022年8月,于湖南省郴州市永兴县湘阴渡镇（113°01′18′′E,26°11′87′′N,海拔174 m）采集到两头蛇活体标本1号,通过形态测量比较,发现所采集标本与中国广东省分布的岭南两头蛇（Calamariaarcana）形态特征基本一致;后基于线粒体Cytb基因片段进行分子系统发育分析,结果显示该标本与岭南两头蛇形成高支持率单系群（后验概率PP为1.00,自举值BS为100）,所采集标本与岭南两头蛇的遗传距离为1%。综合形态学和分子生物学证据,最终确定该标本为两头蛇科（Calamariidae）两头蛇属的岭南两头蛇,系湖南省蛇类分布新记录种。     

海州湾近岸海域的微生物群落结构和抗生素抗性基因时空变化

【背景】近岸海域抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)的污染和累积将直接影响海产品质量和安全,海州湾作为江苏省的四大渔场之一,是江苏渔业发展的主要载体,有多条大小河流注入,沿岸为重要农业区,对公众健康产生重大影响。【目的】对海州湾夏秋季的水样及沉积物展开微生物及ARGs检测。【方法】基于宏基因组测序技术开展海州湾夏秋两季近岸6个站点中水体和沉积物中ARGs种类和相对丰度以及微生物群落的组成研究。【结果】变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)是夏秋季度两种介质中最优势的门类,水样中优势的科级细菌为红细菌科(Rhodobacteraceae),沉积物样品中为脱硫杆菌科(Desulfobacteraceae);夏季水样中的ARGs相对丰度要明显高于秋季,但沉积物中不同季节的ARGs相对丰度未表现出明显的变化趋势;在水样中主要门级微生物群落的抗性机制主要是抗生素靶位替换和抗生素靶位保护,沉积物样品则以抗生素灭活机制为主,而主要科级微生物群落的抗性机制更加多样;冗余分析(redundancyanalysis...     

基于双重芯片式数字PCR快速鉴定KPC型碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌的方法

【背景】由于碳青霉烯类药物的泛用和滥用,致使肺炎克雷伯菌碳青霉烯耐药株与日俱增,产碳青霉烯酶是肺炎克雷伯菌对碳青霉烯类药物耐药的主要原因。目前对肺炎克雷伯菌碳青霉烯耐药株的检测方法存在费时费力、特异性差、灵敏度低等问题。【目的】建立一种能同时检测肺炎克雷伯菌和碳青霉烯酶基因bla_KPC的双重芯片式数字PCR方法。【方法】依据肺炎克雷伯菌的特有基因yhaI和碳青霉烯耐药基因bla_KPC保守序列设计特异性引物和探针,确定双重芯片式数字PCR同时对yhaI和bla_KPC两个基因核酸浓度绝对定量的检测范围、检出限和最佳实验体系,并进行方法特异性、灵敏度、重复性分析及临床菌株的检测。【结果】双重芯片式数字PCR检测灵敏度比双重实时荧光定量PCR提高了约1.5个数量级,在两基因同时检出的情况下,最低检出限分别为3.74 copies/μL (yhaI基因)和1.93 copies/μL (bla_KPC基因);优化后的双重芯片式数字PCR对参考菌株检测特异性的结果与双重实时荧光定量PCR结果一致;利用优化后的双重芯片式数字PCR方法共检测58株临床菌株,其中肺炎克雷伯菌43株,属肺炎克雷伯菌且含有bla_KPC基因的菌株13株,这与质谱及耐药谱检测结果一致。【结论】利用双重芯片式数字PCR技术建立了产KPC型碳青霉烯酶肺炎克雷伯菌的绝对定量检测方法。该方法特异性强、灵敏度高、准确度好,可用于检测具有碳青霉烯酶基因bla_KPC的肺炎克雷伯菌的核酸检测和定量分析,也为产其他类型碳青霉烯酶的病原菌检测提供了新的技术参考。     

猪链球菌2型Orf207基因缺失菌株的构建及其生物学特性检测

【背景】猪链球菌2型(streptococcus suis type 2, SS2)可引起人、猪的脑膜炎、关节炎及败血症等,不仅给养猪业带来巨大的经济损失,同时严重威胁公共卫生安全。本团队前期通过噬菌体展示文库技术发现Orf207编码蛋白可能参与SS2诱导的脑膜炎发生,然而其在SS2致病过程中的具体作用尚不清楚。【目的】探究Orf207基因对SS2致病性的影响。【方法】采用温敏性自杀质粒介导的同源重组系统,构建SC19 Orf207基因缺失菌株ΔOrf207及其回补菌株CΔOrf207,系统比较缺失菌株与野生株间在生长特性、形态、组织定殖能力、毒力情况、细胞黏附与侵袭及抗巨噬细胞吞噬能力等生物学特性方面的差异。【结果】与野生株相比,缺失菌株链长变短,生长速度略慢;而且Orf207缺失显著增加了小鼠的存活率,降低了细菌在血液、心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、脑组织的定殖能力和对肺组织的病理损伤并显著减弱SS2对HeLa细胞的黏附与侵袭能力及抗巨噬细胞吞噬能力。【结论】Orf207基因可以显著降低SS2对宿主的致病能力,本研究结果不仅丰富了SS2的致病机制,也为SS2疫苗等研发提供了新靶点。     

刺猎蝽属种间转录组比较分析

【目的】建立刺猎蝽属Sclomina 3种的转录组数据库,分析近缘种间转录组表达差异,探讨在转录组水平的种间趋异情况。【方法】采用Illumina HiSeq^TM4000高通量测序平台进行刺猎蝽属齿缘刺猎蝽S.erinacea、兴仁刺猎蝽S.xingrensis和广西刺猎蝽S.guangxiensis 3种转录组测序;利用Nr, Swiss-Prot, COG/KOG和KEGG数据库进行基因功能注释;对种间差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)进行GO功能注释和KEGG通路富集分析。【结果】齿缘刺猎蝽、兴仁刺猎蝽和广西刺猎蝽转录组测序组装获得42 215个unigenes。21 117个基因在上述4个数据库中得到注释(各数据库注释基因数为：Nr, 20 522; Swiss-Prot, 15 550; COG/KOG, 13 969; KEGG,10 850)。兴仁刺猎蝽vs齿缘刺猎蝽转录组有3 390个DEGs (803个上调,2 587个下调),兴仁刺猎蝽vs广西刺猎蝽转录组有12 543个DEGs (6 63...     

代谢工程改造大肠杆菌一碳模块高效合成L-甲硫氨酸

L-甲硫氨酸又名L-蛋氨酸,是人体必需8种氨基酸之一,在饲料、医药、食品领域具有重要应用。以实验室前期构建的M2(Escherichia coli W3110?IJAHFEBC/PAM)为出发菌株,以模块化代谢工程策略构建了一株L-甲硫氨酸高产菌株。首先通过过表达亚甲基四氢叶酸还原酶(methylenetetrahydrofolate reductase,MetF)和筛选不同来源的丝氨酸羟甲基转移酶(hydroxymethyltransferase,GlyA),增强了一碳模块甲基供体的生成,优化了一碳模块。随后针对一碳模块的前体供应,过表达了胱醚裂解酶(cysteamine lyase,MalY)和半胱氨酸内运基因(fliY),有效地提高了L-高半胱氨酸和L-半胱氨酸的供应。最终摇瓶发酵L-甲硫氨酸的产量由2.8 g/L提高至4.05 g/L,5 L发酵罐中达到18.26 g/L。研究结果表明,一碳模块对L-甲硫氨酸的生物合成具有十分重要的影响,在细胞内通过优化一碳模块,可以实现L-甲硫氨酸的高效生物合成。本研究为进一步提高微生物发酵生产L-甲硫氨酸的水平奠定了基础。