青藏高原冻土区土壤垂直剖面中微生物的分布与多样性

【目的】冻土区储存着大量的有机碳,全球气候的变化导致冻土不断融解退化,土壤微生物对冻土有机碳的分解作用在一定程度上将会加重全球温室效应。在研究中,为了解冻土区土壤微生物的分布与多样性,对青藏高原冻土区垂直剖面中的微生物组成进行研究。【方法】采用分子生物学方法,对剖面土壤样品中的古菌与细菌的16S r RNA基因和真菌的ITS序列进行PCR扩增,并分别构建其基因文库,通过序列的同源性比较进行系统发育学分析和多样性指数分析。【结果】垂直剖面土壤中古菌序列分别属于泉古菌(Crenarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota)两个门,它们分别占克隆序列总数的29.0%和71.0%;其中泉古菌门只包括Group1.3b/MCG-A这一种类型,在古菌序列中所占的比例为29.0%,广古菌门包括4种类型,其中Methanomicrobiales序列在古菌克隆文库中所占比例较高(52.0%);分层位看,冻土活动层古菌优势类群包括Group1.3b/MCG-A、Methanomicrobiales和Methanosaetaceae,过渡层的优势类群包括Group1.3b/MCG-A和Methanomicrobiales两类,而古菌在冻土层的优势类群只有Methanomicrobiales这一种类型。细菌序列分属于10个类群,其中放线菌(Actinobacteria)、厚壁菌(Firmicutes)与变形菌(Proteobacteria)为剖面主要的优势类群,分别占克隆序列总数的28.9%、16.9%和12.1%;在冻土活动层,细菌的优势类群为Proteobacteria和Firmicutes,而在冻土过渡层与冻土层,细菌优势类群仅包括Actinobacteria一种类型。所有真菌序列均属于子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota),分别占克隆序列总数的75.3%和24.7%;子囊菌以Cladosporium sp.和Pseudeurotium bakeri为主要的优势类群,担子菌以Dioszegia sp.为主要的优势类群,所占比例分别为35.5%、34.4%和22.6%;真菌在冻土活动层的优势类群只包括Pseudeurotium bakeri这一种类型,而在冻土过渡层与冻土层,真菌优势类群则包括Dioszegia sp.和Cladosporium sp.两类。【结论】该剖面在垂直剖面上古菌、细菌与真菌多样性较高,冻土活动层与冻土层之间群落组成差异明显。     

转ACO2基因优质棉生长特性及其对田间昆虫群落的影响

新型转基因棉花的生长特性及其对棉田昆虫群落的影响是转基因棉花环境安全评价的重点内容,也是转基因棉花环境安全评价过程必须评价的内容。选用新型转ACO2基因棉花及其亲本中棉所24为试验材料,于2013年和2014年在河南安阳进行了田间棉花生长势及其对昆虫群落影响的试验。在棉花苗期、蕾期、花铃期和铃期,转基因棉花叶片干重与其亲本均无显著差异,苗期、蕾期叶面积和比叶面积与亲本无显著差异,花铃期、铃期叶面积与比叶面积均显著高于亲本材料,其中2013年分别比对照高27.1%和26.2%,2014年分别高16.0%和19.9%,差异均达显著水平;株高、主茎叶片数、大铃数、小铃数和蕾铃脱落数均与亲本材料相当,但铃期果枝数显著高于亲本材料;3个棉铃虫(Helicoverpa armigera Hubner)发生高峰期,转优质基因棉花对棉铃虫和甜菜夜蛾幼虫校正死亡率与亲本对照材料无显著差异;昆虫群落、害虫亚群落和天敌亚群落昆虫个体总数均显著高于亲本棉田,两年分别比对照高11.5%、10.5%、33.4%和12.0%、8.1%、63.1%,其中2013年差异达显著水平,2014年由于昆虫发生程度总体较轻,差异不显著,但所属"目"、"科"、"种’、生物多样性指数、优势种昆虫及其优势度与其亲本棉田无显著差异,表明外源基因ACO2导入后,对棉田昆虫发生及其群落结构没有影响,棉花生长势无明显优势,但产量构成性状在部分时期增强。上述研究初步明确了新型转基因棉花生存竞争势态和棉田昆虫群落发生规律与动态,可为新型转基因棉花环境安全评价提供理论依据,同时为转基因棉花环境安全评价积累科学数据。     

饥饿胁迫对褐纹金针虫生理特征的影响

【目的】褐纹金针虫Melanotus caudex发生为害日趋严重。本研究分析饥饿环境条件下褐纹金针虫的生理特征变化,以期揭示其饥饿胁迫下的生理和生态适应对策。【方法】以2-3龄幼虫为试验的起始对象,以喂食小麦(中旱101)苗的褐纹金针虫为对照,在土壤和蛭石两种饲养环境条件下测定不同饥饿时期金针虫的存活率、活动性、蜕皮次数、体重、含水量及呼吸率的变化。【结果】饥饿胁迫下褐纹金针虫存活率、蜕皮次数与喂食(对照)组之间无显著差异,在饥饿120 d的情况下仍有90%以上的存活率,蜕皮次数10次左右,试虫在触碰时全部具有活动性。土壤和蛭石环境饥饿胁迫下褐纹金针虫的鲜重、干重分别呈下降趋势,与喂食组相比存在显著差异。处理120 d时,土壤和蛭石环境饥饿褐纹金针虫的含水量分别达到72.52%和72.22%,相应对照组的含水量分别为49.01%和51.37%,饥饿组含水量较喂食对照组显著升高。随饥饿处理时间的延长褐纹金针虫呼吸率表现为显著下降趋势,土壤和蛭石环境饥饿胁迫下褐纹金针虫的CO2释放率分别下降了62.11%和60.46%。【结论】褐纹金针虫具有较强的耐饥饿能力,在饥饿胁迫下可通过降低呼吸代谢的生理对策维持其生长发育(正常蜕皮)。     

16S rDNA文库法分析甜菜夜蛾中肠共生菌组成

昆虫共生菌在宿主昆虫的生长、发育及适应环境方面具有重要作用。因此,本文利用16S rDNA文库随机测序法分析了甜菜夜蛾Spodoptera exigua(Hübner)初孵幼虫和1日龄整个虫体、3龄幼虫中肠和5龄幼虫中肠的细菌菌群组成,以探究甜菜夜蛾共生菌可能存在的作用。结果显示,在甜菜夜蛾中发现了12种共生细菌,其中有1种共生细菌只能鉴定到伯克氏菌目Burkholderiales;有3种可以鉴定到科,分别是丛毛单胞菌科Comanonadaceae、肠杆菌科Enterobacteria和草酸杆菌科Massilia;剩余8种均可以鉴定到属,分别是不动杆菌属Acinetobacter、噬酸菌属Acidovorax、噬氢菌属Pelomonas、埃希氏菌属Escherichia、柠檬酸杆菌属Citrobacter、肠球菌属Enterococcus、丛毛单胞菌属Cruvibacter和肠杆菌属Enterobacter。在得到的571条有效序列中,不动杆菌属Acinetobacter相对丰度最高,占72.3%,属于优势共生菌。其次是噬氢菌属Pelomonas和噬酸菌属Acidovorax分别占12.8%和5.6%,剩余种类的相对丰度均低于5%。本研究结果证明甜菜夜蛾中存在多种共生细菌,且其种类和相对丰度随甜菜夜蛾生长发育呈动态变化。其中不动杆菌属Acinetobacter作为优势共生菌具有对多种抗生素天然耐药性的重要特征,这为研究甜菜夜蛾为何易产生较强抗药性的机理提供了新思路,也为甜菜夜蛾的微生物防治研究奠定了基础。     

基于线粒体COⅠ基因黑唇苜蓿盲蝽种群遗传结构与遗传多样性分析

【目的】黑唇苜蓿盲蝽Adelphocoris nigritylus Hsiao作为一种植食性昆虫,近年来越来越多的个体有转向农作物取食危害的趋势。本研究旨在探讨黑唇苜蓿盲蝽在中国北部地区的种群遗传结构、遗传多样性、系统发育和种群历史动态。【方法】针对10个地理种群256头个体线粒体COⅠ基因片段(893bp)进行种群遗传分析。【结果】共检测到33个单倍型,确定1个祖先单倍型H5和3个高频率单倍型。Mantel检测显示种群间遗传距离与地理距离没有显著的相关性。中性检验和Beast分析显示种群整体经历了扩张。AMOVA和种群间成对Fst分析表明种群间遗传差异整体较低。Migrate分析显示种群间存在大量的基因流。BI单倍型系统发育树和Network网络中介图分析显示种群在整体扩张的同时,部分种群个体已经出现了遗传分化并形成独立的遗传支系,虽然各种群遗传单系还没有形成。【结论】作者推测人为干扰可能是导致黑唇苜蓿盲蝽整体扩张的主要原因;种群间高水平的基因流是导致低遗传差异的重要原因;廊坊种群与其它种群间存在显著的遗传差异和低的遗传多样性,可能是由于该种群在扩张过程中发生了遗传漂变。     

华北大黑鳃金龟幼虫对3种寄主植物根系分泌物的趋性反应

华北大黑鳃金龟幼虫是我国北方地区为害植物根系的重要土壤害虫,探索寄主根系分泌物对其引诱作用,可以为开发大黑鳃金龟幼虫引诱剂等绿色防控提供理论基础.以纯净空气作为对照,利用“Y”型嗅觉仪分别测定了3龄幼虫对花生、大豆、玉米根系的趋性反应.以正己烷为对照,采用GC-MS分析鉴定3种根系分泌物的成分,观测试虫对其主要成分的嗅觉反应.结果表明: 华北大黑鳃金龟幼虫对花生、大豆和玉米根系都具有显著的趋向性.通过GC-MS分析鉴定发现,根系分泌物主要成分在3种植物中均有20种及以上,而且在不同植物之间除丙三醇、十二醇和乙苯3种共有组分之外,其余组分存在明显差异.分泌物的趋性反应结果显示,供试幼虫对分泌物同一组分不同浓度的趋性反应程度明显不同.在浓度为40和80 μg·mL^-1时,2-丁烯酸、甲基丁二酸、肉豆蔻酸、乙酸和邻苯二甲酸等的引诱虫数显著多于对照;在浓度为100、200 μg·mL^-1时,化合物十四烷和十六烷等的引诱虫数显著多于对照.在浓度为300、500 μg·mL^-1时,供试幼虫对对二甲苯、邻二甲苯和棕榈酸甘油酯等有显著的趋向性反应.可见,植物根系分泌物的主要成分对华北大黑鳃金龟幼虫具有显著的引诱作用.     

不同成熟度树葡萄果实醇提取物抗氧化和抑制α-葡萄糖苷酶活性研究

为探究树葡萄果皮和种籽的抗氧化和对α-葡萄糖苷酶活性的抑制作用,采用比色法测定了不同成熟度树葡萄果皮和种籽70%乙醇提取物的总多酚和总黄酮含量,并分析了他们与抗氧化活性和α-葡萄糖苷酶活性抑制作用的相关性。结果表明,绿果皮的总多酚含量最高(95.96 mg g~(-1) DW),红果皮的最低(18.31 mg g~(-1) DW);绿果籽的总黄酮含量最高(43.48 mg g~(-1) DW),紫果籽的最低(16.50 mg g~(-1) DW);抗氧化活性及对α-葡萄糖苷酶活性抑制作用均以绿果皮的最强,紫果籽的最弱。树葡萄果皮/籽清除·OH自由基能力均高于抗坏血酸,对α-葡萄糖苷酶活性抑制作用均强于阿卡波糖;其总多酚和总黄酮含量与抗氧化能力显著正相关(P0.05),抗氧化能力与对α-葡萄糖苷酶活性的抑制作用呈显著正相关(P0.05)。因此,树葡萄绿果的总多酚及总黄酮含量较高,抗氧化活性、对α-葡萄糖苷酶活性的抑制作用较强,可用于天然抗氧化剂和α-葡萄糖苷酶抑制剂的开发。     

雌激素与葡萄糖能量代谢研究进展

雌激素是类固醇激素,有雌素酮、17β-雌二醇、雌三醇3种形式,通过不同形式的雌激素受体发挥功能。雌激素影响细胞葡萄糖能量代谢,包括葡萄糖转运、糖酵解过程、三羧酸循环和氧化磷酸化作用,同时对葡萄糖能量代谢过程中副产物如甲基乙二醛、活性氧等的产生也具有重要影响。在阿尔茨海默病和肿瘤中都存在葡萄糖能量代谢异常的现象。本文针对阿尔茨海默病和肿瘤就雌激素对葡萄糖能量代谢的调节作用进行综述,以期在预防及治疗相关疾病及开发新药过程中提供新思路。     

富营养化水体对水芹抗氧化系统和营养品质的影响

该试验以水芹(Oenanthe javanica DC.)为材料,通过浮床栽培技术,研究水芹的营养品质和抗氧化系统在富营养化水体中的变化,以明确富营养化水体对水芹生长和营养品质的影响,探讨利用水芹进行富营养化水体生态修复的可行性。结果表明:(1)在富营养化水体中生长30d后,水芹全株鲜重增长4.18~7.00倍,且在高浓度富营养化水体中生长的水芹生物量与正常栽培条件下无显著差异,可以在富营养化水体中正常生长。(2)在富营养化水体中,水芹体内SOD和POD活性均保持较高水平,MDA含量和电解质渗透率均维持在较低水平,表现出很强的抗氧化能力和对富营养化水体的适应性,避免了膜脂过氧化伤害。(3)在富营养化水体中,水芹Vc含量显著高于对照,可溶性糖含量与对照无差异,且亚硝酸盐含量远低于国家标准,其在该试验环境下营养品质较好,符合国家允许的食用标准。研究发现,水芹对富营养化水体具有较好的适应性,可以在富营养化水体中正常生长,且营养品质未受影响,能安全食用,可用于富营养化水体的生态修复。     

紫背天葵叶和花中花青素合成相关转录组基因分析

为获取紫背天葵(Gynura bicolor D C.)花青素合成代谢相关调控基因信息,该试验以紫背天葵叶片为材料,以其花朵为对照,进行转录组测序,并进行CHS、CHI、F3H等8类合成酶基因以及MYB、bHLH及WD40等3类转录因子检索,从中选取8个相关差异表达显著调控基因进行qRT-PCR验证分析。结果显示:(1)在紫背天葵中共获得72个花青素合成酶信息,其中差异表达明显的有1个F3′H和2个3GT下调,9个F3H基因中有上调基因4个和下调基因5个。(2)在紫背天葵中获取到238个MYB、113个bHLH和219个WD40转录因子,这3类转录因子中差异表达明显的分别为22个、16个和7个。(3)qRT-PCR结果显示,所选取的8个花青素合成相关调控基因,在紫背天葵叶及花朵中的下调表达趋势与转录组测序结果完全一致,但不同基因差异表达趋势略有不同。研究表明,在紫背天葵叶片和花朵中所存在的大量花青素合成代谢调控基因中,只有少量差异表达显著,但转录因子相比合成酶的调控更为复杂。