环境DNA技术在地下生态学中的应用

地下生态过程是生态系统结构、功能和过程研究中最不确定的因素。由于技术和方法的限制,作为"黑箱"的地下生态系统已经成为限制生态学发展的瓶颈,也是未来生态学发展的主要方向。环境DNA技术,是指从土壤等环境样品中直接提取DNA片段,然后通过DNA测序技术来定性或定量化目标生物,以确定目标生物在生态系统中的分布及功能特征。环境DNA技术已成功用于地下生态过程的研究。目前,环境DNA技术在土壤微生物多样性及其功能方面的研究相对成熟,克服了土壤微生物研究中不能培养的问题,可以有效地分析土壤微生物的群落组成、多样性及空间分布,尤其是宏基因组学技术的发展,使得微生物生态功能方面的研究成为可能;而且,环境DNA技术已经在土壤动物生态学的研究中得到了初步应用,可快速分析土壤动物的多样性及其分布特征,更有效地鉴定出未知的或稀少的物种,鉴定土壤动物类群的幅度较宽;部分研究者通过提取分析土壤中DNA片段信息对生态系统植物多样性及植物分类进行了研究,其结果比传统的植物分类及物种多样性测定更精确,改变了以往对植物群落物种多样性模式的理解。同时,环境DNA技术克服传统根系研究方法中需要洗根、分根、只能测定单物种根系的局限,降低根系研究中细根区分的误差,并探索性地用于细根生物量的研究。主要综述了基于环境DNA技术的分子生物学方法在土壤微生物多样性及功能、土壤动物多样性、地下植物多样性及根系生态等地下生态过程研究中的应用进展。环境DNA技术对于以土壤微生物、土壤动物及地下植物根系为主体的地下生态学过程的研究具有革命性意义,并展现出良好的应用前景。可以预期,分子生物学技术与传统的生态学研究相结合将成为未来地下生态学研究的一个发展趋势。     

还有"永生"的DNA链?(3)

DNA序列在一定程度上发生的改变既为生物的演化所必需,又是动物体内癌症发生、影响物种相对稳定存在的主要因素,它们之间必需要有一个平衡.在环境条件相对稳定的情况下,保持DNA序列的稳定对生物的生存更加重要.然而细胞分裂时DNA的复制过程不是100％准确,而是会有一定程度的误差,这是DNA序列发生变化的重要原因.为减少DN...     

基于环境DNA宏条形码技术的辽东湾典型围海养殖池塘内水母多样性研究

研究使用环境DNA宏条形码技术(eDNA metabarcoding)检测辽东湾东北部河口区围海养殖池塘水母种类多样性,探索适用于水母种类物种鉴定和监测的新方法。利用环境DNA宏条形码技术,分别基于18S rDNA和COI宏条形码检测了辽东湾东北部河口区围海养殖池塘水母种类多样性,通过水样采集、过滤、eDNA提取、遗传标记扩增、测序与生物信息分析的环境DNA宏条形码标准化分析流程,从围海养殖池塘7个采样点中获得可检测的采样点数据。结果显示,基于18S rDNA宏条形码检测出8种水母种类,其中钵水母纲大型水母2种、水螅水母总纲小型水母6种;基于COI宏条形码技术共检测出19种水母种类,其中钵水母纲大型水母5种、水螅水母总纲小型水母14种;两种DNA条形码标记都显示养殖种类海蜇(Rhopilema esculentum)为优势种。研究结果表明,环境DNA宏条形码技术作为一种新兴的生物多样性监测手段可用于快速检测水母种类多样性,在水母类物种鉴定、监测及早期预警中有较大的应用潜能。     

内参基因加标法定量土壤微生物目标基因绝对拷贝数

【目的】通过荧光定量PCR技术对土壤微生物目标基因进行绝对定量,其定量结果的准确性容易受到DNA提取得率以及腐殖酸抑制性的影响。【方法】采用内参基因加标法,利用构建的突变质粒DNA,对供试水稻土壤样品中的微生物16S r RNA目标基因的绝对拷贝数进行荧光定量PCR检测,用来表征该样品中细菌群落总体丰度。在定量前通过双向引物扩增方法验证突变质粒中的内参基因对供试土壤的特异性。【结果】不同水稻土壤样品的DNA提取量在样品间差异较大。通过内参基因加标法对DNA提取量进行校正,显著提高了16S r RNA基因绝对定量的精确度。不同水稻土壤样品间的变异系数为17.8,与未加标处理相比降低了66.7%。在此基础上,进一步通过内参基因加标法对土壤有机质和含水率均呈现典型空间特征差异的6处亚热带湿地土壤样品中的16S r RNA基因进行绝对定量。16S r RNA基因绝对拷贝数与土壤微生物生物量碳具有显著的线性相关性(R2=0.694,P0.001),表明内参校正后的16S r RNA基因绝对拷贝数可以准确反映单位质量土壤中微生物的丰度。【结论】内参基因加标法可以对DNA提取得率以及腐殖酸对PCR扩增的抑制性进行校正,从而提高绝对定量的准确性。基于内参基因加标法的目标基因绝对定量PCR检测,可作为土壤微生物生物量测量,以及微生物功能基因绝对丰度定量的一种核酸检测方法。     

分子生态学研究进展

介绍了这个新学科的基本内容,其特征是ＤＮＡ标记的应用。结合我国最近几年动植物自然种群的分子研究,介绍国际分子生态学各个领域的进展：①分子生态学的技术;②分子种群生物学;③分子环境遗传学;④分子适应。实验结果显示：只要方法灵敏,ＤＮＡ具有最高水平的多样性。即使是原先认为遗传变异很少的大熊猫和野生大豆,使用灵敏的方法,也能证实生物个体遗传组成的唯一性。种群内ＤＮＡ的高度多态性,不同景观生态类型种群之间低水平遗传分化,说明自然种群绝大多数多态ＤＮＡ位点是中性、近中性突变。至今没有发现盐渍条件下植物个体耐盐性水平与多态ＤＮＡ有相关性,更证实这一点。发现少数多态ＤＮＡ位点与形态分化有关或呈明显的地理梯度,暗示其适应意义。自然种群这两种生态学功能不同的多态ＤＮＡ的存在,说明有必要重新讨论遗传多样性研究和保存中的取样策略。分子遗传研究也指导生态系统和物种的保育。文章最后从分子生物学的方法论和已经阐明的生态过程的众多分子信息提出分子生态学的新思路。建议分解生态系统,找出一个或少数物种和环境构成生态系统的基本功能单位,研究所涉及的基因及基因对基因的相互作用。进一步提议首先分析最简单的生态系统里发生的专一过程的分子细节。     

Cd2+、Al3+对蚕豆(Vicia faba)DNA合成及修复的影响

利用＾３Ｈ－ＴｄＲ掺入方法,研究了不同浓度单金属离子Ｃｄ＾２＋、Ａｌ＾３＋对蚕豆ＤＮＡ合成、ＤＮＡ修复（以ＵＤＳ为指标）的影响。结果表明：在低浓度Ｃｄ＾２＾＋、Ａｌ＾３＋（Ｃｄ＾２＋浓度〈２００ｍｇ／ｌ,Ａｌ＾３＋浓度１００ｍｇ／ｌ）处理后,蚕豆ＤＮＡ合成加快,并且不同程度地诱导了ＵＤＳ的发生;但在高于此浓度的Ｃｄ＾２＋、Ａｌ＾３＋作用下,蚕豆ＤＮＡ合成受抑制,浓度越高,抑制作用超强;并且几乎不表     

中国区域可持续发展定量研究进展

基于CNKI中出现区域可持续发展定量研究以来的核心期刊文献视角,对文献的年度分布、期刊分布进行统计分析,继而从社会-经济学方法、生态学方法、系统学方法、新兴方法4个方面透视区域可持续发展定量研究方法的变动过程及趋势.分析表明,伴随文献的逐年递增,定量研究所涉及的学科领域不断拓展;方法体系由单调走向丰富,但模型的作用有被夸大的趋势;研究内容以水平评价为主,其余评价内容较少涉及;多尺度及动态的时间序列研究全面铺开,但时空结合研究有待深入.系统科学、复杂性理论及空间信息技术的综合运用将促进区域可持续发展定量研究的进一步发展和完善.     

多位点DNA指纹技术在保加利亚普通田鼠中的应用探讨

DNA指纹是一种重要的现代分子遗传学标记技术（Jeffreys et al．,1985）,它所揭示的是生物体大量的、无遗传编码信息的、具有高度多态性的卫星DNA（Chen,1996）。这些DNA序列往往占据了生物体基因组总量的80％以上,由于它不编码蛋白基因,在系统发育过程中,通常不被自然选择和人工选择,使得生物变异积累形成个体基因组间的巨大差异。因此,DNA指纹受到生物学家的青睐,以用于生物个体和群体的基因组分析（Burke and Bruford,1987;Buitmap et al．,1991;Weising et al．,1995）。     

基于粪便DNA的马鹿种群数量和性比

为分析黑龙江省完达山林区马鹿种群生存状态,制定科学有效地保护措施,从分子水平研究了种群数量和性比。2006、2007两年冬季跟踪马鹿足迹链,于五泡林场共搜集210份粪便,以成功提取DNA的167份作为分析样本。通过多态性较高的7个微卫星位点进行了基因分型分析,显示167份粪便DNA分属66只个体。基于非损伤性标志重捕法,统计出林场内马鹿数量2a平均47(39—60)只,密度0.302(0.251—0.386)只/km2,与2002年大样方法调查结果相比有减无增。SRY基因性别鉴定显示,种群雌雄性比1.00∶2.00(22♀,44♂),存在较多雄性个体,分析认为偷猎是导致性比失衡的最主要原因。数量的持续下降和性比失衡提示完达山林区马鹿种群数量的恢复需要更好地保护工作。