向川安瘿蜂寄生白栎虫瘿和成瘿枝的代谢组比较

虫瘿是植物受致瘿昆虫产卵和取食等刺激而异常生长形成的不正常组织。营养假说认为虫瘿组织营养物质的含量高于寄主植物的成瘿部位,而次生代谢产物的含量低于寄主植物的成瘿部位。向川安瘿蜂(Andricus mukaigawae)属膜翅目(Hymenoptera)瘿蜂科(Cynipidae),在白栎(Quercus fabri)枝条上形成虫瘿。本文基于非靶向代谢组,使用高效液相色谱-质谱检测、鉴定和比较向川安瘿蜂幼虫期虫瘿与寄主植物成瘿枝的代谢物。研究结果表明,向川安瘿蜂虫瘿和成瘿枝的代谢物组成存在差异;虫瘿的脂肪含量均高于成瘿枝,虫瘿的4种单宁和4种黄酮物质的含量均低于成瘿枝,这支持营养假说;虫瘿的氨基酸含量均低于成瘿枝,部分酚类物质的含量高于成瘿枝,这不支持营养假说。

栗瘿蜂幼虫期虫瘿与寄主植物部分营养和防御物质含量或活性的比较

为验证营养假说,本研究首次利用分光光度计测定了栗瘿蜂(Dryocosmus kuriphilus)幼虫期虫瘿及其着生枝条的部分营养和防御物质的含量或活性。研究结果表明:虫瘿中单宁和类黄酮的含量及苯丙氨酸解氨酶和多酚氧化酶的活性显著低于枝条的含量或活性,符合营养假说;虫瘿蛋白质和还原糖含量显著低于枝条的含量,淀粉的含量与枝条的含量差异不显著,不符合营养假说。

海山区浮游生态学研究

本文综述了海山浮游生态学研究的现状。海山是大洋中常见的地形单元,在有的海山附近鱼类和底栖生物的生物量比周围大洋中要多,针对这些鱼类和底栖生物的饵料来源提出了三种假说,第一种假说认为海山区特殊的物理环境导致初级生产力较高(经典假说),第二种假说认为海山区的饵料不是本地生产的,地形和流场使得外来的浮游生物在海山区富集或通量加大(外来营养补充假说),第三种假说认为海山上部的颗粒有机物营养较高,是鱼类和底栖生物的营养来源之一(颗粒有机物补充假说)。对海山浮游生态学的研究基本围绕这几个假说进行。目前只在9座海山进行了浮游生态学研究,这些研究表明单个假说并不能解释海山附近鱼类生物量较大的现象,海山鱼类和底栖生物的营养来源可能有很多,这些假说阐述的机制并不互相矛盾,海山生物之间的营养关系也比原来想象的复杂得多。已有研究都是针对其中某个假说进行验证研究,建议我国即将进行的海山浮游生态学研究针对三种假说进行海上调查,以提供完备的数据支持。

短葶飞蓬总咖啡酸酯和灯盏乙素含量的空间变化

依据嵌套分层设计原理制定野外调查取样方案,以药用资源植物短葶飞蓬不同产地93个自然种群310份植株样品的灯盏乙素和咖啡酸酯含量的嵌套方差分析,探讨次生代谢有效成分含量在产区间的空间变化。结果表明:短葶飞蓬有效成分含量存在空间差异,最低含量产区的总咖啡酸酯和灯盏乙素含量分别只是最高含量产区的52.1%和41.8%,但不与产地间的空间距离远近完全一致;同一产地短葶飞蓬总咖啡酸酯和灯盏乙素含量有一定的年际差异,但高含量产地与低含量产地是相对稳定的;作为优质药材的基本产地单元,自然地理区划单元比行政区划单元更科学;短葶飞蓬总咖啡酸酯和灯盏乙素含量与植株含N量呈极显著负相关,符合"碳/氮营养平衡假说"的预测,但植株含N量的变化只能解释短葶飞蓬总咖啡酸酯和灯盏乙素含量不同产区间约30%的变异。植物药材有效成分含量的空间变化是药用植物地区间遗传变异和生长地环境生态因子变化共同作用的结果,用自然地理区划单元为产地单元更客观。确定药材的"优质产地"可作为保障药材有效性的科学管理途径之一。

BDNF基因与抑郁

抑郁的发生发展具有重要的遗传基础。随着细胞分子生物学实验方法以及分子遗传技术的进步,与神经可塑性有关的BDNF基因作为抑郁遗传学研究的候选基因日益受到关注。概观而言,已有相关研究主要探查了BDNF基因与抑郁的直接关联,BDNF基因与其他基因对抑郁的交互作用,以及环境因素对BDNF基因与抑郁关系的调节作用。然而,研究结论尚存在分歧甚至相互矛盾。其原因包括研究设计、环境测量指标、抑郁测量方法与研究对象种族背景等方面的差异。未来研究可通过采用多基因–环境设计,考察被试种族、性别和年龄的调节作用,以及探究潜在的作用机制等进一步推进和深化有关BDNF基因与抑郁关系的研究。

土壤类型对短葶飞蓬灯盏乙素和咖啡酸酯积累的影响

在相同栽培管理条件下,分别以黑色石灰土、红色石灰土、红壤、黄红壤、紫色土和腐殖土为生长介质对短葶飞蓬(Erigeron breviscapus)进行了人工栽培试验。结果显示,生长在不同土壤类型的短葶飞蓬植株体内总咖啡酸酯和灯盏乙素含量有显著的差异。红色石灰土、紫色土及黄红壤生长的植株总咖啡酸酯和灯盏乙素含量最高,黑色石灰土和腐殖土的最低。相同土类的不同亚类土壤生长植株间2种次生代谢产物含量的差异程度,会超过不同土类间的。植株总咖啡酸酯和灯盏乙素含量与土壤P和K含量没有显著相关关系,但与土壤速效N含量及植株含N量则都有极显著负相关关系。不同土壤生长植株叶片的最大光能转换效率(Fv/Fm)值与灯盏乙素和总咖啡酸酯含量都表现出极显著负相关关系。土壤类型对短葶飞蓬次生代谢影响规律与碳素/营养平衡假说(CNB)及资源获得假说(RA)的预测一致。

昆虫与植物的协同进化:寄主植物-铃夜蛾-寄生蜂相互作用

近数10年内,Ehrlich和Raven于1964年提出的协同进化理论及Jermy于1976年提出的顺序进化理论极大地促进了对昆虫与植物相互作用的研究。文章首先简要介绍有关理论,对植食性昆虫与植物关系研究的若干核心问题进行评述。主要问题包括(1)植食性昆虫如何选择寄主植物?(2)植物次生物质是否作为植物防御昆虫取食的重要屏障?(3)昆虫能否适应植物的化学防御?(4)植食性昆虫寄主范围是否是从广到专演化的?随之,作者结合对铃夜蛾Helicoverpa系统研究取得的结果,对上述问题做了进一步的论证和阐述。最后,在继承协同进化、顺序进化等理论精髓的基础上,根据当今三营养级相互作用领域的研究新进展,提出一个新的假说,即多营养级协同进化假说。该假说肯定植物次生物质在植物防御和昆虫识别寄主植物上的重要作用,同时把其他营养级并列放入交互作用的系统,特别强调第三营养级在昆虫与植物关系演化过程中的参与和寄主转移与昆虫食性专化和广化的联系。

向川安瘿蜂无性世代幼虫和成虫期虫瘿的游离氨基酸含量和组分的比较

虫瘿是植物响应致瘿昆虫刺激而异常生长形成的非正常组织。营养假说认为致瘿昆虫诱导虫瘿营养物质的含量高于植物未成瘿组织以满足自身营养需求。瘿蜂(膜翅目,瘿蜂科)幼虫生活于虫瘿的虫室内,以虫瘿为食,而成虫一般不取食,于虫瘿咬破一个羽化口而逃离。为验证营养假说,我们使用液相色谱首次测定了向川安瘿蜂无性世代幼虫和成虫期虫瘿、成瘿枝和未成瘿枝的20种游离氨基酸含量,包括10种非必需和10种必需氨基酸。结果表明,对于游离氨基酸总量,幼虫期虫瘿显著高于成瘿和未成瘿枝,成虫期则相反,且幼虫期虫瘿显著高于成虫期虫瘿。对于必需氨基酸总量,在幼虫和成虫期,虫瘿显著低于成瘿和未成瘿枝,且幼虫和成虫期虫瘿无显著差异。对于不同氨基酸含量,幼虫和成虫期虫瘿的脯氨酸含量均显著高于成瘿和未成瘿枝,但成虫期仅脯氨酸1种,而幼虫期虫瘿有12种氨基酸含量显著高于未成瘿枝和成瘿枝,其中,天冬酰胺和色氨酸分别是含量最高的非必需和必需氨基酸。对于氨基酸组分,主成分分析表明,在幼虫和成虫期,虫瘿的氨基酸组分均与成瘿和未成瘿枝不同,而成瘿和未成瘿枝的组分相似。笔者的研究结果支持营养假说,向川安瘿蜂无性世代的幼虫可能通过取食改变了虫瘿的游离氨基酸组分,诱导虫瘿的游离氨基酸总量及多数氨基酸含量,特别是与氮运输相关的天冬酰胺含量显著高于植物组织,这有利于满足幼虫的营养需求。成虫可能通过咬破虫瘿改变了虫瘿的游离氨基酸组分,但成虫期虫瘿游离氨基酸总量和多数氨基酸含量显著低于植物组织,这可能与成虫不取食虫瘿有关。需要指出的是,虫瘿较高含量的氨基酸不仅有利于向川安瘿蜂幼虫的营养需求,也可能有利于幼虫和成虫抵御植物的防御反应,如脯氨酸有利于清除植物防御反应产生的活性氧。