人乳寡糖2’-FL和3-FL的生物制备研究进展

人乳寡糖 (Human milk oligosaccharides,HMO) 是母乳中重要的免疫活性成分,对婴幼儿健康起到显著促进作用。2’-岩藻糖基乳糖 (2’-FL) 是HMO的主要组分,极具应用价值,3-岩藻糖基乳糖 (3-FL) 与2’-FL的合成途径相似,两者的研究具有相互借鉴意义,近年来针对它们的研究取得了较多进展。以微生物细胞工厂为核心理念的新型生物合成途径有望将2’-FL和3-FL产业化,未来将对乳制品行业产生重要的影响。文中综述了生物技术制备2’-FL和3-FL的最新研究进展,并对未来发展趋势进行了展望。     

橙色荧光蛋白的研究进展及其应用

荧光蛋白(Fluorescent protein,FPs)可作为探针用以探究细胞内分子间相互作用,追踪特定代谢物的代谢途径,对活细胞内的各种代谢过程和细胞通路进行详细、准确的描述。目前已有的FPs几乎已经覆盖了从紫外光到远红外光的所有光谱波段,这些FPs借助高分辨率显微技术应用于生命科学的诸多领域,为生物学的发展作出巨大贡献。橙色FPs通常指光谱区间在540–570nm的FPs,近几年来关于橙色FPs的研究进展较快,并且其作为标记蛋白以及荧光共振能量转移技术(Fluorescence resonance energy transfer,FRET)中的荧光受体在生物学及医学领域得到较多的应用。文中综述了近15年橙色FPs领域的相关研究,重点聚焦橙色FPs的发展和应用,为今后橙色FPs的研究提供依据。     

东南亚生物多样性热点地区的形成与演化

东南亚地处热带,生物多样性极为丰富,可分为4个热点地区:印度-缅甸区的中南半岛、巽他区(含马来半岛、婆罗洲、苏门答腊岛)、菲律宾区(菲律宾群岛)、华莱士区(苏拉威西岛、爪哇岛、马鲁古群岛、小巽他群岛等)。中南半岛在泥盆纪便已是欧亚大陆的一部分,在印度板块撞击欧亚大陆之后受挤压而出;巽他区来自于冈瓦纳古陆和澳洲古陆;菲律宾群岛部分来自于劳亚古陆的碎片向南漂移,部分来自于太平洋西南岛弧的向北迁移;华莱士区则是劳亚古陆碎片、太平洋西南岛弧以及澳洲古陆北侧碎片的组合。巽他区地处赤道,常年温湿;菲律宾区、华莱士区、中南半岛则都受到不同程度的季风气候决定的干湿季变动。地质历史和季风气候影响程度的不同,奠定了东南亚4个生物多样性热点地区的雏形。华莱士区保存有大量的早期被子植物原始类群如睡莲目(Nymphaeales)和木兰藤目(Austrobaileyales),是现代被子植物起源地和冰期避难所之一。巽他区(婆罗洲)和中南半岛是亚洲热带植物的现代分布中心和"进化前沿",是整个东南亚地区重要的种源;而华莱士区的爪哇岛和小巽他群岛主要是物种迁入和中转的种库。这样的物种形成历史与迁移格局,塑造了东南亚4个生物多样性热点地区物种多样性水平与地理范围的基本格局。巽他区和印度-缅甸区曾在冰期通过陆桥相连,使得东南亚成为周边植物扩散交汇的一个"十字路口"。但是,人们对东南亚生物多样性热点地区的物种长距离扩散规律及植物地理学分区仍存在分歧;东南亚与邻近生物多样性热点地区如新几内亚岛、西高止山脉-斯里兰卡、中国横断山区的历史联系,还尚待深入解析。利用现代分子生物学技术,覆盖整个东南亚地区进行全域取样开展代表性类群的物种迁移与生物地理学研究,有望进一步揭示东南亚生物多样性热点地区的形成过程与演化趋势。     

生物多样性与生态系统服务情景模拟研究进展

生物多样性和生态系统服务情景模拟是指对未来生物多样性和生态系统服务变化轨迹的定量估计,二者相互关联并为长期、稳定的保护和恢复生态系统提供了重要科学依据。梳理生物多样性以及生态系统服务预测情景的核心观点,讨论基于生物多样性和生态系统服务情景模拟的保护决策支持途径,以期服务于我国生物多样性与生态系统服务预测研究的发展和深化。研究凝练结果如下：物种分布模型需要进行更规范的评价以明晰其对具体对象的适用性,生态系统预测模型亟待在关系结构的基础上嵌入更多的生态系统过程和社会经济过程,生态系统服务评估模型有必要强化对生物多样性、生态系统服务、人类福祉级联特征的刻画;全球气候变化驱动了未来区域生物多样性的大幅改变;土地利用则是陆地生态系统服务预测中的核心驱动变量。生态区划与区域尺度情景模拟、景观尺度下的生态安全格局构建、基于社会生态网络的社区适应三点重要展望方向将对基于情景模拟的我国生态系统保护决策提供重要的理论和实践支持。     

珠江浮游真核微型生物分子多样性及其与水环境的关系

文章分别在丰水期和枯水期于珠江广州段和西江广东段43个样点采集水样, 基于末端限制性长度多态性分析, 研究了珠三角地区珠江水体的浮游真核微型生物的分子多样性及其群落结构和水体理化因子的关系。结果表明, 西江广东段及珠江广州段水体氮和磷严重超标, 水质状况堪忧。枯水期样本浮游真核微型生物香农威尔多样性指数普遍高于丰水期样本, 西江广东段样本浮游真核微型生物多样性指数普遍高于珠江广州段样本。不同水期, 不同区域的浮游真核微型生物群落结构均存在显著差异。珠江样点的浮游真核微型生物群落结构均与化学需氧量、高锰酸盐指数、氨氮、总氮、总磷高度相关; 但不同水期、不同区域的浮游真核微型生物群落结构与理化因子相关系数有所差异。此外, 分别筛选出了1个、8个末端限制性片段代表了潜在的敏感(Cystobasidium sp.或Protostelium nocturnum)、耐污(Acanthamoeba hatchetti、Babesia bicornis、Blastocystis sp.、Botryosphaerella sudetica、Candida caryicola、Coccomyxa simplex、Cryptomonas ovata、Filos agilis、Stenophora robusta、Sulfonecta uniserialis、Theileria sp.等)物种/类群。     

微藻种质资源库——藻类科学研究和产业发展的重要平台

微藻是指一类形态微小, 能够进行光合作用, 以单细胞或简单多细胞形式存在的藻类。作为一类重要的生物资源, 活体微藻的保藏和共享服务是开展藻类科学研究和藻类产业发展的必要平台和基础。坐落于中国科学院水生生物研究所的淡水藻种库(FACHB-Collection)正式成立于1973年, 1996年作为创会成员加入中国科学院典型培养物保藏委员会; 2019年成为国家水生生物种质资源库的核心成员。该库保藏逾3400株微藻, 隶属于9门169属。年均为国内外用户提供2500株藻株, 并提供藻种鉴定、分离纯化和培养技术等方面的服务和咨询。文章回顾了国际微藻种质资源库的发展历史和现状, 介绍了国内微藻种质资源保藏情况, 着重介绍国家水生生物种质资源库——淡水藻种库在库藏藻株多样性、共享服务、藻株无菌化、超低温保藏技术及优良品种选育与应用等方面的进展, 瞄准提升我国在藻类学研究和藻类产业研发的竞争力, 提出了藻种资源库未来发展的建议。     

沙地樟子松人工林土壤理化性质与微生物生物量的动态变化

为揭示不同林龄沙地樟子松人工林土壤理化性质和微生物生物量的动态和相互关系,以毛乌素沙地、科尔沁沙地和呼伦贝尔沙地不同林龄樟子松人工林为对象,分析土壤理化性质、土壤微生物生物量碳和微生物生物量氮变化规律。结果表明:樟子松人工林土壤理化性质随林龄增加在不同沙地中表现不同,毛乌素沙地土壤容重和养分含量明显降低,科尔沁沙地土壤孔隙度和养分含量明显升高,呼伦贝尔沙地土壤养分则呈现先增加后降低趋势。与土壤理化性质变化趋势类似,毛乌素沙地樟子松人工林土壤微生物生物量氮随着林龄的增加而降低,科尔沁沙地土壤微生物生物量氮随着林龄的增加而升高,呼伦贝尔沙地土壤微生物生物量氮随着林龄的增加呈先增加而后降低趋势。影响毛乌素沙地、科尔沁沙地和呼伦贝尔沙地土壤微生物生物量碳、氮的主要因子分别是硝态氮、铵态氮和有机质含量。毛乌素与科尔沁沙地樟子松人工林主要限制因子为土壤氮,而呼伦贝尔沙地樟子松受土壤有机碳限制较强。     

基于CRISPR/Cas系统的生物传感策略研究进展

CRISPR/Cas9系统是继锌指核酸内切酶、类转录激活因子效应物核酸酶之后的第三代基因组定点编辑工具,因其具有特异性切割双链DNA的能力,被广泛应用于基因编辑、生物传感等领域。Cas12a(Cpf1)、Cas13a(C2c2)等蛋白"附属切割"活性的发现,拓展了CRISPR/Cas系统在生物传感中的应用。近年来,研究人员开发出一系列快速、超敏、高特异性的生物传感系统用于分子检测,如SHERLOCK,DETECTR等。本文主要综述了基于CRISPR/Cas系统的生物传感策略的研究进展,并展望了其未来发展的方向。     

澜沧江流域水生昆虫群落分类多样性和功能多样性海拔格局的空间尺度依赖性

群落分类多样性和功能多样性的海拔格局研究, 是了解生物多样性空间分布现状、揭示多样性维持和变化机制的重要途径。当前对水生昆虫分类多样性和功能多样性沿海拔梯度分布格局, 及其尺度依赖性依旧缺乏深入研究。本文基于2013-2018年在云南澜沧江流域500-3,900 m海拔梯度共149个溪流点位的水生昆虫群落调查数据, 利用线性或二次回归模型探索并比较了局部尺度(点位尺度)和不同区域尺度(100 m、150 m、200 m、250 m海拔段)的分类多样性指数(物种丰富度指数、Simpson多样性指数和物种均匀度指数)和功能多样性指数(树状图功能多样性指数(dbFD)、Rao二次熵指数(RaoQ)和功能均匀度指数(FEve))的海拔格局。结果表明, 在局部尺度, 物种丰富度指数和dbFD指数沿海拔梯度均无显著分布特征, Simpson多样性指数、RaoQ指数、物种均匀度指数和FEve指数沿海拔梯度呈现U型或者单调递减趋势。在区域尺度, 随着区域海拔带宽度的增加, 物种丰富度指数沿海拔呈不显著的单调递减格局, 但dbFD指数沿海拔分布由U型转变为单调递减趋势; Simpson多样性指数和RaoQ指数沿海拔梯度由显著U型趋势转变为无显著分布特征; 物种均匀度指数沿海拔梯度无显著分布特征, 但FEve指数呈显著增加的海拔格局。综上, 群落分类多样性指数和功能多样性指数沿海拔梯度分布存在局部和区域尺度的空间差异, 但区域尺度下二者海拔格局随海拔带宽度的增加存在一定程度的一致性。     

中国造礁石珊瑚分类厘定

造礁石珊瑚是珊瑚礁框架建造者, 具有维持珊瑚礁生态系统功能和稳定性的重要作用, 其分类对于造礁石珊瑚和珊瑚礁的研究与保护至关重要。目前, 随着分子系统学的不断发展, 造礁石珊瑚的分类体系发生改变, 伴随着出现大量同物异名。近年来也出现许多无中文学名的中国造礁石珊瑚新记录种, 这些都给物种认定和命名带来困难, 阻碍了中国造礁石珊瑚的研究与保护工作。为此, 本文收集了中国造礁石珊瑚物种记录文献资料, 采用最新的造礁石珊瑚分类体系, 确认同物异名, 形成中国造礁石珊瑚物种名录, 并对中国造礁石珊瑚物种的中文名进行统一的规范和命名。结果表明, 中国共有造礁石珊瑚2个类群16科77属445种。与《中国动物志·腔肠动物门·珊瑚虫纲·石珊瑚目·造礁石珊瑚》相比, 科级分类阶元新增7个科, 变更5个科; 属级分类阶元新增26属, 变更1属, 合并3属; 种级分类阶元新增291种, 变更13种, 合并20种, 新命名305个物种的中文名。并且筛选出187个同物异名。此外, 由于造礁石珊瑚分类体系现仍有部分争议, 文章也进行了讨论说明。