蚊虫组学研究进展

近年来,随着高通量测序技术和生物信息学分析技术的成熟和不断革新,蚊虫基因组学、转录组学、小RNA组学也获得了快速发展。迄今为止,已有包括白纹伊蚊、埃及伊蚊、冈比按蚊在内约22种媒介蚊虫的基因组被解析报道。不同蚊种的基因组大小差异很大,且与基因组中的重复序列的多少呈正相关;蚊基因组的解析和比较基因组的分析有助于探索蚊基因组的结构和功能;转录组的研究为蚊虫嗅觉、性别决定、胚胎发育等相关基因的研究提供了有效手段;小RNA组的研究揭示了miRNA和piRNA在蚊媒抗病毒免疫通路中具有重要作用。综上所述,蚊虫组学研究为防治媒介蚊虫和蚊媒传染病病提供了理论基础和数据支撑。     

不同病理分期肺腺癌患者血清代谢组学研究

肺癌是当今世界最常见的恶性肿瘤之一,其新发率和死亡率多年来都居于各类癌症之首,其中85%的肺癌都是非小细胞癌,而腺癌又是最常见的非小细胞癌。肺癌的高隐匿性是造成其高死亡率的最主要原因,因此为肺癌的早期诊断和病理分期寻求高效可靠的方法是十分必要的。代谢组学揭示了小分子代谢物的一系列变化,反映了生命活动的最终状态,因此也能直接反映疾病不同发展阶段的病理生理变化。本研究利用核磁共振氢谱(1H-NMR),对在我院就诊的27例不同病理分期的肺腺癌患者和13例健康志愿者进行了血清代谢物分析,运用正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)对1H-NMR数据进行建模,单变量统计分析对模型进行评价。结果表明肺腺癌患者组的血清中有14种代谢物出现明显差异,其中丙酮酸、丙氨酸、NAC1、乳酸、GPC和甘氨酸比起对照组来有显著上升,而葡萄糖、谷氨酰胺、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、丙酮、乙酰乙酸和苏氨酸则显著下降。而在不同分期肺腺癌患者间进行比较后发现,异亮氨酸、乙酰乙酸、NAC1和乳酸的变化与肺腺癌的发展有相关性,可能是肺腺癌早期诊断和分期的潜在生物标志物。     

肠膜明串珠菌蔗糖磷酸化酶的酶学表征及在催化合成α-熊果苷中的应用

将来源于肠膜明串珠菌Leuconostoc mesenteroides ATCC 12291的蔗糖磷酸化酶(Sucrose phosphorylase,SPase)基因进行密码子优化后将其插入到pET-28a中构建表达载体pET-28a-spase,诱导大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3)/pET-28a-spase表达制得SPase粗酶液,将重组SPase纯化后进行酶学表征。结果表明,重组SPase的比酶活为213.98 U/mg,纯化倍数为1.47倍,酶活回收率达87.80%。该酶最适温度为45℃,最适pH为6.5,该酶对蔗糖的Km为128.8 mmol/L,Vmax为2.167μmol/(mL·min),kcat为39 237.86 min-1,利用重组SPase催化氢醌合成α-熊果苷,最优条件为:氢醌添加量为40 g/L,蔗糖/氢醌的摩尔比为5:1,重组SPase 250 U/mL。在25 mmol/L的吗啉乙磺酸(MES)缓冲液(pH 7.0)中,反应温度30℃,避光反应24 h后终止反应,再用500 U/mL的糖化酶40℃处理2.5 h。α-熊果苷产量达98 g/L,氢醌的转化率接近99%。综上所述,文中克隆并研究了重组SPase,并建立了其在α-熊果苷生产中的应用。     

江苏省不同种植年限的西/甜瓜农田土壤线虫群落特征

在江苏省主要西/甜瓜产区,采集不同种植年限的西/甜瓜农田土壤,采用线虫形态学的鉴定方法,分析了不同种植年限西/甜瓜农田土壤线虫的数量、群落结构及相关生态指数的变化。结果表明:所有调查样点中,共发现土壤线虫54属,平均682条·100 g^-1干土,其中原杆属线虫、拟丽突属线虫和矮化属线虫在不同种植年限的西/甜瓜农田土壤中均为优势属;随着种植年限的增加,土壤线虫的总数量虽无显著变化,但其中食细菌类线虫和杂食-捕食类线虫数量显著减少,而植物寄生类线虫数量显著增加;植物寄生类线虫中的矮化属、根结属线虫数量不断增加;随着种植年限的增加,土壤线虫的多样性指数(H)、瓦斯乐斯卡指数(WI)、自由生活线虫成熟度指数(MI)显著降低,线虫通道指数(NCR)、植物寄生线虫成熟度指数(PPI)、PPI/MI显著升高,其他指数无显著变化;相关性分析结果显示,土壤线虫数量与土壤pH、速效磷、有效锌和有效硼均呈显著正相关;土壤p H、有机质、全氮、速效钾、有效硼和有效锌对土壤优势属线虫的影响较大;连续种植西/甜瓜会增加土壤植物寄生类线虫数量,进而可能造成西/甜瓜连作障碍的发生;连续种植6~10年,土壤线虫的多样性最低、稳定性最差,土壤环境已趋于恶化。     

乙醇对瘤胃液接种稻秸的体外发酵产物及细菌群落结构的影响

旨在研究乙醇对山羊瘤胃液与水稻秸秆厌氧共培养的影响。利用频繁传代的体外发酵技术和高通量测序方法,分析了短链脂肪酸(SCFA)产量和细菌群落的变化。结果表明,经体外培养传代8次的稻秸发酵液的总短链脂肪酸产量显著高于瘤胃液(P<0.01);与未添加乙醇的稻秸发酵液相比,添加乙醇显著提高了乙酸、戊酸和己酸的比例,降低了丙酸和丁酸的比例(P<0.01),总SCFA产量及异丁酸和异戊酸比例无显著差异。与瘤胃液相比,稻秸发酵液的拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度下降,厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度升高(P<0.05),且添加乙醇显著提高了厚壁菌门和放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度(P<0.05);添加乙醇使双歧杆菌属(Bifidobacterium)、未定性的毛螺菌属(unidentified Lachnospiraceae)、产琥珀酸菌属(Succiniclasticum)、脱硫弧菌属(Desulfovibrio)和未定性的梭菌属(unidentified Clostridiales)的相对丰度显著升高(P<0.05)。乙醇使稻秸发酵液的显著性差异物种(Biomarker)增加;稻秸发酵液与瘤胃液亲缘关系较近,而添加乙醇显著改变了细菌区系;短链脂肪酸比例在稻秸发酵液细菌群落多样性中具有重要作用。研究表明,体外频繁传代和添加乙醇可以提高稻秸发酵液的乙酸、戊酸和己酸产量,乙醇改变了稻秸发酵液的细菌群落结构。     

结构稳定性: 概念、方法和应用

群落内物种间相互作用的结构是高度组织化的。群落结构对多物种共存的影响机制是群落生态学的核心科学问题之一。目前生态学界在这一问题上存在多种不同的观点。一个可能的原因是, 由于环境因子的复杂性, 大部分研究忽略了环境因子对群落结构和物种共存的重要影响。在这一背景下, 近期发展起来的结构稳定性理论系统地联系了群落结构、环境因子和物种共存, 并在此基础上建立了一个和经验数据紧密结合的理论框架。本文首先简要回顾了当前关于群落结构研究的争鸣, 然后介绍了结构稳定性的理论框架和计算方法, 最后详细介绍了结构稳定性理论在不同生态群落和不同生态学问题中的应用。在全球气候变化的背景下, 结构稳定性理论提供了一种新的视角来理解群落层面的生物多样性维持机制。     

典型草原大针茅种群空间格局及对长期过度放牧的响应

种群空间格局是生态学研究的基本问题之一。典型草原带由于过度放牧退化严重, 原生群落罕见, 探讨原生群落的种群空间格局具有重要生态学意义。大针茅(Stipa grandis)草原是典型草原区广泛分布的主要群落类型, 1979年围封的大针茅样地, 是目前保存完整的大针茅草原原生群落。本文选择大针茅草原原生群落和长期过度放牧群落, 应用O-Ring函数结合不同零假设模型分析了大针茅种群的空间格局。结果表明: 在原生群落中大针茅种群在小尺度范围内呈均匀分布, 而在长期过度放牧群落中则表现为聚集分布。这说明在大针茅草原原生群落中竞争是主要的相互作用, 而在长期过度放牧群落中正相互作用居主导, 验证了胁迫梯度假说; 同时证明长期过度放牧改变了种群空间格局。     

坡向和坡位对四川夹金山灌丛群落结构与物种多样性特征的影响

研究不同坡向、坡位夹金山灌丛群落结构和物种多样性特征。结果表明: 在 24 个样地中,共有维管植物 186 种,隶属于 50 科 127 属。其中,灌木层有 32 种,隶属于 14 科 22 属,阴坡下坡位物种数最多;草本层有 154 种,隶属于 43 科 109 属,阴坡物种数最少。灌木层的平均高度表现为阳坡>半阳坡>阴坡,平均密度则相反;草本层平均高度表现为阴坡>半阳坡>阳坡,平均密度无显著变化。坡位仅对阳坡草本层平均高度有显著影响,灌木层物种多样性在阴坡较高,草本层物种多样性在阳坡下坡位和阴坡中坡位较高。坡向对灌木层和草本层 Shannon多样性指数、Simpson优势度指数、物种丰富度指数、Pielou均匀度指数影响显著(除草本层 Simpson 指数),坡位对灌木层和草本层物种多样性指数均无显著影响,坡向和坡位的交互作用对草本层物种多样性的影响大于灌木层。冗余分析(RDA)表明,物种多样性不仅与坡向正弦值、坡向余弦值相关,也与群落结构特征相关性较大。     

干旱河谷微生境变化对乡土植物幼苗定植的影响

干旱区植被斑块状分布格局引起的微生境差异对植被更新影响显著。气候变化和人类活动扰动下, 干旱区生态系统微生境多样化, 急需揭示乡土植物定植对不同微生境斑块变化的响应及其种间差异性, 并采用微生境调控技术促进退化生态系统植被恢复。该研究选择岷江干旱河谷区自然分布的灌木、半灌木和裸地微生境斑块, 采用移栽鞍叶羊蹄甲(Bauhinia brachycarpa)幼苗的试验方法, 揭示微生境变化对幼苗定植的影响; 进一步以极端退化的道路边坡为案例, 通过6种乡土植物种子直播试验探讨微生境调控技术及其对乡土植物幼苗定植的促进作用。结果显示, 在自然生态系统中, 裸地斑块上幼苗保存率和生物量显著大于植被斑块, 表明裸地微生境有利于幼苗定植; 养分添加仅对裸地斑块中幼苗生物量积累有促进作用。在裸地斑块中, 叶片生物量所占的比例和比叶面积较小, 相反根和茎生物量所占的比例较大。道路边坡上植被恢复试验结果显示, 6种乡土植物均能较好地适应土石混杂的边坡生境, 多数物种出苗率大于60%; 灌木幼苗保存率大于75%, 并且形成镶嵌式乡土灌草群落结构。地表覆盖和养分添加提高了边坡上种子出苗率和幼苗保存率, 促进了幼苗定植和结构稳定。该研究提供了有效促进工程边坡上乡土植物定植的方法, 可为干旱、半干旱生态系统退化荒坡和工程破坏地乡土植被恢复提供理论依据和技术指导。