2018年河南省肠道病毒环境监测结果分析

通过对2018年河南省环境污水中肠道病毒(Enterovirus,EV)的持续监测,了解河南省环境污水中脊灰病毒(PV)和非脊灰肠道病毒(NPEV)的血清型分布及流行情况.选取了河南省东、西、南、北、中部的五个城市,对每个城市有10万～30万人共同使用的下水管网的地区进行污水采样,每两个月采集1次,每次采集两份污水样品,采集持续1年,对污水样品进行浓缩,将浓缩液接种至RD细胞、L20B细胞和HEp-2细胞进行病毒分离.对病毒分离物进行VP1区核苷酸序列测定分析,采用最大似然法构建系统进化树对EV进行分子定型,并进行核苷酸相似性分析.共采集污水样品60份,分离到EV阳性毒株16株(26.67％),分别为8株CVB5、3株E7、3株E11、1株CVB5+E11混合株;1株PVIII;环境监测标本与急性弛缓性麻痹(Acute flaccid paralysis,AFP)病例标本,在济源市和周口市分离到的CVB5比例有一致性,郑州市和济源市分离到的E7比例有一致性;污水标本中阳性毒株的检出时间要早于AFP病例标本中同种毒株型别的检出时间1～3个月.来源于AFP病例监测和环境监测的CVB5之间的核苷酸相似性为94.7％～99.6％,来源于AFP病例监测和环境监测的E7之间的核苷酸相似性为92.5％～100.0％.来源于AFP病例监测和环境监测的CVB5属于同一个基因型,E7也是同一个基因型,甚至是同一个病毒传播链.河南省2018年建立了环境监测方法,是AFP病例监测的有益的补充,也可对人类肠道病毒病流行或暴发进行预测和预警.     

陆地生态系统环境控制实验的研究方法及技术体系

生物及生态系统与环境变化间的反馈关系及其过程机制是生态学研究的重要内容。不同类型的生物环境因素控制实验以及大尺度的联网野外控制实验被认为是认识生态系统响应和适应环境变化过程机制、精细定量表达的有效手段及认知过程的加速器。近年来发展了大型野外物理模拟实验装置网络(如ECOTRON)、生态系统分析与实验平台(AnaEE)、国际干旱实验研究网络(Drought Network)、氮沉降联合实验网络(Nutrient Network),以及基于各区域性生态观测实验站的联网控制实验(如USA-ILTER)。发展大陆尺度联网实验研究平台事业正日益受到学术界的重视,将会在认知生态系统环境响应过程机制方面发挥更重要的作用。基于以上背景,本文综述了生态系统环境控制实验的研究方法和实验体系的发展,明确指出各种类型的生物环境控制实验需要形成联合协作体系,共同解决生态系统对环境变化的响应及适应的基本科学问题。目前的控制实验包括: 1) 实验室封闭装置内的生物生理生态学控制实验;2) 野外实验场的半开放部分环境要素控制实验;3) 近自然状态的野外环境控制实验;以及4) 基于野外生态站的联网控制实验。进而,本文还深入讨论了陆地生态系统的环境响应及适应过程机制实验系统设计的发展趋势,分析了基于大尺度自然环境梯度实验及生态站尺度的要素控制实验的优势,提出了整合两种实验技术、发展新一代的野外联网实验体系的科学设想,讨论了基于野外联网控制实验的研究体系,论证了研究生态系统对环境变化短期响应和长期适应的规律和机制、生态系统环境响应定量表达的技术途径。若本文提出的控制实验体系设计方案能够得以实施,必将大大促进我国乃至全球生态系统和环境变化科学的研究水平,对我国应对气候变化和生态环境建设具有重要的科学意义。     

刺槐核糖体蛋白同源基因RpRPL22在共生结瘤过程中功能研究

目的: 核糖体蛋白(RPs)属于多功能蛋白,能够参与调控细胞生长和响应胁迫条件。RpRPL22是一个从豆科植物刺槐中分离得到的结瘤相关基因,通过序列比对发现其与核糖体大亚基蛋白RPL22高度同源。对其如何通过调控根瘤菌侵染而在共生结瘤过程中发挥重要作用进行了较为深入的探索。方法: 利用实时荧光定量PCR技术(qRT-PCR)分析RpRPL22在接菌后不同时间及不同植物组织的表达变化。利用cDNA末端快速扩增技术(RACE)获得目的基因cDNA全长。通过GFP报告基因进行RpRPL22亚细胞定位分析。通过Gateway BP重组技术构建RNA干扰(RNAi)重组载体,借助电转化法将重组载体转至农杆菌K599,利用农杆菌介导植物根部,接菌后观察和测量植株表型。首先从宏观水平统计观察目的基因是否对结瘤过程有影响,其次从分子水平揭示目的基因在共生结瘤过程的重要功能。结果: 不同接菌时期、不同植物组织目的基因qRT-PCR相对表达量结果显示,几乎在所有取样的接菌时间,目的基因RpRPL22在接菌根中的相对表达量都低于未接菌对照根,只有接菌后第25天除外。在成熟的根瘤中,接菌后第25天该基因的表达量也最高。洋葱表皮和毛状根亚细胞定位结果均显示在椰菜花叶病毒(CaMV)的35S启动子控制下,RpRPL22融合绿色荧光蛋白GFP的荧光信号在细胞核和细胞质有明显的表达。RNAi转化植株的表型统计观察结果,比如植株鲜重、植株的有效结瘤数目较对照组均有明显的降低;同时RNAi转化植株在根瘤菌侵染过程形成的侵染线数目和根瘤原基数目较对照均显著降低。根瘤切片实验用于观察根瘤显微超微结构,结果显示RNAi植株根瘤中固氮区的受菌侵染细胞数目与对照相比明显减少。电镜观察根瘤单个受菌侵染细胞中类菌体形态显示,RNAi根瘤中类菌体侵染细胞胞体多呈不规则形状,皱缩变形严重,环类菌体周间隙空间增大,多共生体融合,表现出细胞凋亡的迹象。对照根瘤中的受菌侵染细胞胞体多呈圆形椭圆形,胞质饱满丰富且分布均匀,细胞发育正常,表明RNAi植株根瘤发育过程明显受阻。结论: 核糖体蛋白(RP)能够参与调控豆科植物共生结瘤过程,相关同源基因RpRPL22可能在起始根瘤菌侵染植物和阻止类菌体降解过程中起重要作用。     

人为干扰对溪流鱼类功能多样性及其纵向梯度格局的影响

溪流鱼类多样性沿着河流纵向梯度的空间分布规律已得到大量报道, 但这些研究大多聚焦基于物种组成的分类α多样性, 而有关分类β多样性和功能多样性的纵向梯度分布规律及其对人类干扰的响应研究较少。本文以青弋江上游3条人为干扰程度不同的河源溪流为研究区域, 比较研究了人为干扰对溪流鱼类功能α和β多样性及其纵向梯度分布格局的影响。结果显示, 人类干扰改变了河源溪流鱼类功能多样性的纵向梯度格局——由线性变化变为二项式分布。此外, 我们发现, 人为干扰导致土著种被本地入侵种取代, 且较强的土地利用和水污染排放可能增大环境的不连续性, 而群落周转和嵌套变化往往取决于环境的变化。尽管功能β多样性由嵌套成分主导, 但周转成分占比相对于人为干扰较小的溪流而言明显增加。人为干扰显著改变了受干扰溪流鱼类的物种组成和功能多样性, 且功能多样性的纵向梯度格局在不同的多样性指标上存在差异。本研究强调, 在评估人为干扰下多样性的变化时, 需要从多方面考虑, 包括空间尺度和多样性指标等。     

传粉昆虫下降背景下的授粉生态弹性: 内涵、机制和展望

全球传粉昆虫多样性正在下降, 如何保障农林生态系统传粉功能是当前研究的热点。理论上说, 传粉功能不仅与生态系统的传粉昆虫多样性相关, 还与生态系统的调节能力有关。近年来, 学者们逐渐认识到授粉生态弹性对传粉功能的影响。本文在回顾已有研究的基础之上, 总结传粉昆虫授粉生态弹性的内涵, 厘清授粉生态弹性与工程弹性、稳定性和抗性的异同。目前, 学者对授粉生态弹性形成机制开展广泛探讨, 提出功能冗余假说、密度补偿假说、响应多样性假说、连接周转假说和跨尺度弹性假说, 但这5个假说间的关系仍不清楚, 存在一词多义、词意混淆等现象。我们依次阐述功能冗余假说、密度补偿假说、响应多样性假说、连接周转假说和跨尺度弹性假说, 介绍不同假说中授粉生态弹性形成过程、研究热点和发展动态。通过解析授粉生态弹性的形成机制可知, 5个假说在内涵上存在紧密联系, 它们从不同空间尺度和研究对象下解释传粉昆虫授粉生态弹性的形成机制。未来授粉生态弹性研究将整合传粉昆虫群落动态和传粉功能动态的量化方法, 通过实验验证5个假说的合理性, 并揭示不同假说间的联系, 由此阐明授粉生态弹性的发生条件、形成阈值和动态规律。随着研究的深入, 授粉生态弹性理论有望用于指导农林生态系统传粉功能的经营管理。     

青藏高原不同高寒草地类型土壤酶活性及其影响因子

土壤酶活性作为生态系统养分循环的关键因素, 是反映土壤质量和生态系统功能的重要指标, 但是关于高寒草地生态系统中不同草地类型间酶活性的差异研究还很少。因此, 该研究在藏北高寒草地选择高寒草甸、高寒草原、高寒草甸草原、高寒荒漠草原和高寒荒漠5种草地类型进行野外原位调查和采样, 测定了涉及碳(C)、氮(N)和磷(P)循环的14种酶的活性, 并建立了高寒草地酶活性与土壤微生物和土壤理化性质等环境因子的关系。结果表明: C循环酶(蔗糖酶、纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶和过氧化物酶)和P循环酶(碱性磷酸酶)在不同高寒草地类型间活性差异明显, N循环酶中仅芳香氨基酶和亚硝酸盐还原酶两种酶在不同高寒草地类型间活性差异明显。同时, C、N和P循环酶之间存在一定的相关关系, 其中, 蔗糖酶和碱性磷酸酶、纤维素酶和α-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性显著正相关, 多酚氧化酶与亚硝酸还原酶和β-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性显著负相关。在测定的19个环境指标中, 土壤有机质(SOM)含量、革兰氏阴性菌数量、土壤N和P含量计量比、革兰氏阳性菌数量、细菌数量、放线菌数量、全氮含量、真菌数量是影响土壤酶活性的关键因子, 且SOM含量的影响最大(解释量为11.9%)。综上所述, 不同高寒草地类型间C循环酶、P循环酶和两种N循环酶(芳香氨基酶和亚硝酸还原酶)活性差异显著, SOM含量、微生物数量和N含量等是影响高寒草地生态系统土壤酶活性的关键因子。     

环境因子对海南岛野生兰科植物物种组成与分布格局的影响

海南岛是中国兰科植物物种丰富度较高的地区, 了解环境因子对海南岛野生兰科植物物种组成和分布格局的影响, 对于该地区野生兰科植物的保护管理和相关研究具有重要指导意义。基于海南岛野生兰科植物调查分布样方的植被类型、海拔、坡向、坡度、年平均气温、年降水量的数据, 采用典范相关分析探索了环境因子对物种组成的影响, 并计算各个环境因子对物种组成的总效应与净效应, 同时分析了6个环境因子对野生兰科植物分布格局的影响。结果表明, 所选的6个环境因子共解释了海南岛野生兰科植物组成变异的3.7%; 植被类型、海拔、年平均气温、年降水量、坡向、坡度这6个环境因子的总效应与净效应均达显著水平, 但其解释率依次减小。所选的6个环境因子对海南岛野生兰科植物的分布均有影响, 野生兰科植物在海南岛主要分布在中海拔段、5°-35°的坡度范围、阴坡与半阴坡、年平均气温较低且年降水量较高的环境, 并且于原生植被中分布最多。     

长江中下游岸带(宜昌-铜陵段)湿生植物的群落构建机制研究

沿长江中下游（宜昌-铜陵段）13座城市共37个位点,分别于丰水期和枯水期对岸带的湿生植物进行调查,从物种和系统发育2个维度研究群落的构建机制,并结合环境和空间因子探讨其驱动因素。结果显示：（1）丰水期湿生植物群落的α多样性高于枯水期,且丰水期α多样性主要与水分条件呈正相关,而枯水期则主要与温度和土壤总氮含量有关。（2）丰水期的系统发育结构指数呈聚集趋势,暗示生境过滤起着主导作用,而枯水期的NRI（net relatedness index）和NTI（nearest taxon index）呈不同趋势,暗示存在近期的群落分化。（3）群落的α多样性在物种层面和系统发育层面存在显著关联性,其多样性水平可在一定程度上互为表征。（4）长江中下游沿岸湿生植物群落的构建机制在不同时期存在差异,丰水期的群落构建是环境筛选和扩散限制共同作用的结果,且以环境筛选作用占主导,而枯水期的群落构建仅在物种层面受一定程度环境筛选作用的影响。（5）大生境的温度变化、微生境的土壤水分和养分条件是影响长江中下游岸带湿生植物群落差异的主要驱动因素。该研究结果可为长江中下游岸带湿地生态系统的管理和保护提供科学支持。     

旅游干扰对云丘山景区内植被的影响

选择云丘山景区为研究区域,以该区域的主要植被为研究对象,采用样方法对旅游干扰对云丘山景区内植被的影响进行了研究,共设置了40个乔木样方,并利用TWINSPAN聚类分析以及旅游干扰程度（TDD）对所取样方进行分析。结果表明：TWINSPAN聚类分类将景区内的植物群落划分为5个群系,其中、群系Ⅱ中伴人植物的优势度明显高于其它。干扰程度分析表明,在景区的40个乔木样方中,只有4个样方基本没有受到干扰,有3个样方受到中度干扰,其余的33个样方均为轻度干扰。TWINSPAN聚类分析科学合理地对旅游活动作用下植被景观的类型特征进行了分析。旅游干扰程度（TDD）直观地反映出各个样方所在地植被被干扰的程度,该研究结果可为旅游管理者提供一定的理论依据。     

RNA干扰茄病镰刀菌ALP基因及其基因沉默菌株的制备

目的构建RNA干扰质粒载体抑制茄病镰刀菌碱性丝氨酸蛋白酶(ALP)基因,通过检测ALP的表达及酶活性变化筛选出基因沉默菌株。方法构建2个ALP的干扰载体,转化茄病镰刀菌孢子,获得ALP基因沉默菌株△ALP1、△ALP2,通过RT-PCR检测△ALP1、△ALP2的ALP基因mRNA变化,并通过蛋白琼脂廓清率培养基检测ALP酶活性变化,对所得菌株的毒力进行判断。结果 RNA干扰后所获基因沉默菌株中,ALP的mRNA表达量显著低于标准茄病镰刀菌株(F=184.67,P<0.01),其中ΔALP2抑制效果较好、酶活性显著低于标准菌株及△ALP1(q=5.276、5.463,P<0.01)。结论通过LiAc转化法对茄病镰刀菌ALP进行RNA干扰,可有效抑制茄病镰刀菌ALP的表达;ALP基因沉默茄病镰刀菌株的获取,为进行动物体内实验、深入研究ALP在茄病镰刀菌性角膜炎发病机制中的作用、探索新型治疗方法提供思路。