乡村生态景观生物多样性维护与预警技术研究

针对乡村生态景观中生物多样性维护的保护管理需求,本研究以物种、基因和生态系统为基础,采用分子遗传标记、无人机航拍等现代高新技术与传统地面调查相结合的研究方法,构建了乡土景观生物多样性检测、筛选、分类和空间制图的方法,解析了生物多样性变化规律和驱动因素,研发出面向乡村三生空间的基因、物种和生态系统3个层次生物多样性维护技术,建立了基于“驱动力-压力-状态-影响-响应”的生物多样性监控预警机制和可视化平台,形成了乡村生态景观生物多样性多尺度全链条“识别-维护-预警”技术体系。研究成果突破了单一学科研究手段的局限性,为乡土植物的遴选、配置和景观营造提供了“师法自然”的成套技术方案,解决了乡村生态景观营造中生物多样性的维护技术缺失问题,为动态管理乡村生物资源和美丽中国建设提供了关键技术支撑。

嗜热蓝细菌高温适应机制及生物技术应用

嗜热蓝细菌是一类具有独特耐热特征的蓝细菌,可以作为研究光合生物高温适应机制的模式生物。系统解析嗜热蓝细菌的高温适应机制,有助于深入理解光合生物及其他微生物响应和适应高温环境的分子机理,同时还具有指导耐热作物培育和构建微生物耐热细胞工厂的潜在应用前景。本文全面综述了嗜热蓝细菌的相关研究进展,包括其生态分布、形态特征、组学研究和耐热机制挖掘等多个方面;此外,还对嗜热蓝细菌在生物技术领域的应用前景与未来研究方向进行了展望。本文为深入了解蓝细菌光合生理与代谢特点,特别是嗜热蓝细菌在高温适应机制方面的研究提供了参考。

湖南油茶林丛枝菌根真菌多样性及其群落结构特征

从攸县、浏阳、邵阳等油茶林样地共分离出3属8种丛枝菌根(AM)真菌,即球囊霉属Glomus 5种、无梗囊霉属Acaulospora2种和盾巨孢囊霉属Scutellospora1种。其中球囊霉属摩西球囊霉Glomus mosseae的孢子密度、分离频度、相对多度和重要值均最高,为湖南省油茶林AM真菌优势属种。各油茶林样地AM真菌孢子密度平均为16个/50g土。植物数量与孢子密度(r=0.72,P<0.01)、植物种的丰富度与AM真菌种的丰富度(r=0.79,P<0.01)以及植物种的丰富度与AM真菌孢子密度(r=0.69,P<0.01)均呈极显著正相关关系。土壤因子对AM真菌的生态多样性的影响顺序为:土壤有机质>氮含量>pH值>速效磷。

基于可见-近红外光谱技术的炭疽病侵染后油茶叶片叶绿素含量预测研究

分析炭疽病侵染后油茶冠层的可见-近红外光谱特征,探索建立病害胁迫下油茶冠层叶片叶绿素含量的预测模型。通过实地调查病情指数,获取不同病害程度的油茶冠层叶片光谱数据及其叶绿素含量,并对光谱数据进行了一阶微分与滑动平均滤波相结合的预处理,再通过光谱数据重采样,提取敏感波段建立了叶绿素含量的BP神经网络预测模型。结果表明:(1)随着病情的加重,油茶冠层光谱可见光区域的反射峰和吸收谷逐渐消失;红光到近红外陡峭的红边被逐渐拉平;在近红外区域,健康油茶的光谱反射率明显大于感病油茶的光谱反射率。(2)微分光谱484～512,533～565,586～606和672～724nm四个波段是叶绿素吸收和反射的敏感波段。(3)以敏感波段为输入变量建立的BP神经网络模型,其计算出的预测值与观测值之间的相关系数r和均方根误差分别为0.992 1和0.045 8。因此,利用可见-近红外光谱技术预测炭疽病侵染后油茶叶片叶绿素含量是可行的。

湖南紫金山马尾松的群落特征及物种多样性分析

采用样方法,对湖南紫金山马尾松群落的种类组成、群落外貌、结构特征及物种多样性进行了研究。结果表明:在1 200m2样地中,共有维管束植物41种,隶属于25科38属,其中优势科主要有樟科、山茶科、豆科、大戟科及蔷薇科等;该群落是以马尾松为主的单优种群落,生活型谱以高位芽植物最多,群落季相明显;群落分层明显,可划分为乔木层、灌木层、草本层和层间植物;灌木层植物种类相对较丰富,对群落物种多样性具有较大影响,物种多样性的大小顺序依次为灌木层>乔木层>草本层。

月月桂AACT基因的cDNA全长克隆及生物信息学分析

为了克隆分离月月桂AACT(乙酰辅酶A酰基转移酶)全长基因,并研究其基因特征和蛋白结构,以月月桂花瓣RNA为模板,通过反转录PCR及RACCE技术分离克隆AACT全长。再利用NCBI网站及生物信息学软件对其碱基分布、氨基酸组成、亲疏水性、二级结构、保守区及三级结构进行预测和分析,并对10个物种的AACT氨基酸进行多重比对,对基因进行进化分析。分离克隆出AACT基因的cDNA序列长为1580bp,编码405个氨基酸,该蛋白质相对分子质量为41347.89D,等电点为5.66,其中Ala含量最高为14.53%,平均疏水值为0.215,属Cond-enzymes超家族。氨基酸序列比对中,胡黄连、假马齿苋氨基酸序列同源性最高。OsAACT基因稳定,编码的蛋白为疏水性蛋白,其在进化过程中相对保守。试验获得的基因信息为萜类物质合成途径进一步研究奠定基础。

博落回提取物对松梢螟幼虫生物活性的影响

在室内测定了博落回乙醇提取物对松梢螟幼虫的生物活性。结果表明:博落回提取物对松梢螟幼虫的生物活性随浓度的升高而增强。在提取液为100 g/L供试浓度下,松梢螟幼虫24 h、48 h的拒食率分别为92.62%和91.95%,显著高于其他浓度;生长抑制率分别为95.20%(24 h)和92.43%(48 h),处理后96 h的生长抑制率亦高达90.80%;对3龄幼虫的触杀作用高于5龄幼虫,处理后24 h、48 h的校正死亡率分别为86.67%和76.66%,与标准药剂对照噻虫啉的效果没有明显差异。可见,博落回提取物对松梢螟幼虫具有一定的生物活性。

进化工程在蓝细菌生物学和生物技术研究中的应用

蓝细菌是光合作用、叶绿体起源和植物进化等基础生物学研究的重要模式生物,也作为极具潜力的微生物光合平台在固碳合成领域引起广泛关注。蓝细菌基础生物学研究和生物技术开发过程中面临大量的复杂生理和代谢表型改造需求,理性的靶向改造技术往往难以取得理想效果。进化工程不依赖于对微生物遗传背景和代谢网络的认识,在微生物复杂生理耐受表型改造和相关功能机制解析方面有着显著的技术优势,在蓝细菌基础生物学和生物技术研究中也发挥了重要作用。结合进化工程的技术特点和实施案例,在蓝细菌基础科学机制解析和光合生物制造技术开发两条路线上,对进化工程的应用进展进行了总结并对未来发展方向进行了展望。

樟树和马尾松人工林土壤酶活性和微生物群落对干季和湿季的响应

【目的】樟树和马尾松林是我国亚热带地区重要的用材林和生态林,通过探究土壤理化性质、土壤酶活性与土壤微生物之间的相关性,阐明樟树和马尾松人工林土壤酶和土壤微生物对干季和湿季变化的响应规律,以期为人工林的科学经营提供参考依据。【方法】利用生理生化方法测定土壤理化性质和酶活性,Illumina高通量测序技术测定土壤微生物群落结构多样性。【结果】1)与干季相比,湿季提高了樟树和马尾松林土壤含水率、有机质含量和全氮含量,降低pH值和全磷含量,同时提高土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶的活性水平;2)在干季和湿季时,樟树和马尾松林土壤细菌优势菌群为酸杆菌门、变形菌门、放线菌门和绿弯菌门,土壤真菌的优势菌群为子囊菌门、担子菌门和被孢霉门,且樟树和马尾松林土壤细菌多样性指数表现为湿季>干季,真菌多样性指数表现为干季>湿季;3)RDA分析结果表明土壤全磷和含水率是调控该地区樟树和马尾松人工林土壤微生物群落结构的主要因素;相关性分析结果表明,含水率与脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶呈极显著正相关关系,与疣微菌纲和纤线杆菌纲呈显著正相关关系;全磷与脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶与之间呈极显著负相关关系,与酵母纲、银耳纲和粪壳菌纲呈显著正相关关系;4)樟树和马尾松人工林土壤细菌功能在干季和湿季具有相似性,但土壤真菌的功能具有显著差异。【结论】湿季提高了樟树和马尾松人工林土壤含水率、土壤有机质、全氮含量、土壤酶活性和土壤细菌的多样性以增加其适应性。

银杏酚酸生物活性及合成途径研究进展

银杏酚酸是有多种应用前景的活性成分,其生物合成途径及其调控机制研究日益增多,逐渐成为研究热点。概述了银杏酚酸生物活性,介绍了由脂肪酸合成和聚酮合成共同构成的银杏酚酸合成途径,总结了合成中所涉及关键酶(ACP、KAS、SAD、PKSⅢ、PKS-cyclase)的相关生化与分子生物学研究进展。最后,展望了未来研究的方向。该研究为银杏酚酸生物合成调控进一步深入研究提供参考。

木荷人工林生物量及生产力研究

以广西国有高峰林场48年生木荷(Schima superba)人工林为研究对象,探讨其生物量及生产力。结果表明,木荷人工林单株生物量为81.61~576.12 kg;总生物量为281.79 t/hm^2,其中乔木层、林下层分别为268.71和13.08 t/hm^2,占比分别为95.36%和4.64%;乔木层生产力为7.77 t·hm^-2·a^-1,占林分总生产力(7.89 t·hm^-2·a^-1)的98.48%。

微生物耐受丁醇机制及其在生物转化领域中的应用

通过生物转化的方式获取新型能源是目前的一个研究趋势,主要以获取乙醇和丁醇为主。在获取乙醇、丁醇的过程中有机溶剂的毒性是重点要解决的问题之一。有机溶剂的浓度与微生物的生长呈现负相关,即有机溶剂浓度过高时,微生物的生长会受到抑制,甚至导致微生物的死亡。因此,提高微生物对有机溶剂的耐受性对生物质资源的饲料转化利用具有重要意义,可以提高微生物对生物质原料的降解,进而提高消化率。通过微生物乙醇和丁醇的耐受性机制研究可以为生产提供参考。文章系统阐述微生物耐受乙醇和丁醇的机理,对其在转化利用中出现的问题进行评述。

生态旅游型乡村的乡土景观植物遗传多样性

乡村景观植物是生态旅游型乡村营建中的关键因素,研究乡村景观植物遗传多样性,揭示其群体内遗传变异的丰富度和遗传结构的稳定性,为乡村生态景观营建和生物多样性维护提供重要理论依据,对美丽乡村建设具有重要意义。本文以两个生态旅游型乡村为研究对象,选取了8个乡土景观物种,采集了整体村域的植物样品,对表型性状进行了测量并开展了ISSR-PCR试验:通过表型性状和分子标记遗传多样性检测分析,计算植物表型Shan-non指数和Nei’s基因多样性指数等,揭示乡土景观植物在不同区域的遗传多样性水平。研究结果表明:基于表型性状聚类分析划分出5类枫香、6类福建青冈、4类青冈、16类榉树、7类香椿、10类马兰、5类野菊和6类蓬蘽的品系资源。8个乡土景观植物的表型变异系数为0.23~0.58,Shannon指数为1.51~6.74。8种植物在整体村域、人工区域和自然区域的Nei’s基因多样性指数分别为0.240~0.536、0.244~0.540和0.193~0.367,多态性位点百分率范围为45.00%~100.00%,等位基因数范围为1.45~2.00,有效等位基因数范围为1.30~1.64。讨论分析表明,8个乡土景观植物的表型(Shannon指数)和分子(Nei’s基因多样性指数)遗传多样性水平总体高于多种景观植物的平均水平,遗传变异丰富;部分乡土植物总体遗传多样性高,但自然区域和人工区域的遗传多样性水平有所差异。在乡村景观建设中应关注乡土景观植物群体的遗传多样性水平的变化,采取相应措施提高群体的遗传多态性和基因分布均匀度,维护乡土景观植物遗传多样性水平,保证乡村生态景观的稳定性和长效性。

重楼皂苷的药理作用和临床应用研究进展

重楼根茎部位含有重楼皂苷等成分,具有抗肿瘤、止血、抗菌、消炎、镇痛、镇静、抑制血管生成、免疫调节、抗氧化、保护肝脏与肾脏等功效,广泛应用于各类疾病的治疗。本文对重楼皂苷的药理活性和临床应用的研究成果进行归纳和总结,以期为重楼皂苷的科学研究与高效利用提供理论基础。

14个油茶良种遗传多样性的SRAP分析

对14个油茶良种进行SRAP标记(序列相关扩增多态性)的遗传多样性分析。采用改良CTAB法提取的油茶叶片基因组DNA为模板,利用优化的SRAP-PCR反应体系,从16个正向引物和20个反向引物中筛选出条带特异、多态性好、稳定性高的8对引物组合。利用这些引物组合对14个油茶良种扩增出65条清晰可重复的条带,其中22条是多态性条带,多态性条带百分率为33.85%。通过生物学软件对所得数据进行遗传学分析,计算出遗传相似系数,绘制出分子聚类图,为油茶良种的后续分子鉴定及分子育种提供了科学基础。

桉树Genomic-SSR和EST-SSR引物的快速筛选与通用性研究

桉树是桃金娘科（Myrtaceae）桉属（Eucalyptus）、杯果木属（Angophora）和伞房属（Corymbia）3个属的树种总称,约有945种。桉树具有生长迅速、轮伐期短、耐干旱、耐贫瘠、适应性广等优良特性,且用途广、经济效益高,因此,桉树现已被世界近百个国家与地区引种,遍布于地中海地区、东南亚、美洲和非洲,目前已经成为世界第二大类造林树种（陈少雄等,2008;欧阳乐军等,2008;祈述雄,2006）。

赤桉CCoAOMT亚家族的基因克隆及可变剪接分析

通过同源克隆策略和RACE技术获得赤桉CCoAOMT亚家族2个成员的全长cDNA序列。CCoAOMT1基因的全长cDNA序列为1 020 bp,其中可读框ORF长度为738 bp,5’-UTR为106 bp,3’-UTR为176 bp;CCoAOMT2基因的全长cDNA序列为1 047 bp,其中可读框ORF长度为741 bp,5’-UTR为125 bp,3’-UTR为158bp。CCoAOMT1和CCoAOMT2基因都由5个外显子组成,主要的区别在于前者第1个内含子存在5’端可变剪接位点,形成2条不同长度的mRNA,一条的ORF长度为738 bp,而另一条比前者缺失了42 bp,但不影响其余氨基酸的读码框顺序。赤桉CCoAOMT1基因在茎段中可变剪接发生在5—9月间,是桉树一年中树高和直径增长最快的阶段,这个可变剪接可能与组织器官生长发育有关。蛋白质三维结构分析表明,CCoAOMT能形成正确的酶活性中心与底物结合位点。抑制CCoAOMT基因表达,降低桉树木质素对于减少制浆造纸工业污染具有重要意义。

马尾松根际土壤溶磷菌分离筛选、鉴定及其溶磷效果研究

为了筛选出优良的溶磷菌株,为进一步研制生物复合肥提供基础资料和理论、实践依据,采用NBRIP培养基从马尾松不同林龄根际土壤中分离出具有溶磷能力的菌株431株,不同林龄溶磷菌数量分布有差异,其数量为15年>20年>25年>10年>2年。用溶磷圈法初筛出11株D/d比值较大的菌株,经钼锑抗比色法测定其溶磷量,最后复筛出1株解有机磷能力较强的菌株yL14。结合形态特征、生理生化特性及16S rDNA序列分析表明,yL14菌株属于黄褐假单胞菌(Pseudomonas fulva),该菌溶磷能力达65.14mg/L。试验表明,相对于对照试验培养液的pH值,溶磷菌培养液pH值均略有下降,但是pH值与溶磷量之间无线性关系。该试验获得了溶磷能力较强的菌株,可作为下一步研制生物复合肥的优良菌种。

基于SRAP的赣南油茶良种分子鉴别研究

油茶是我国南方的主要木本食用油料树种,赣南油茶良种是我国重要的油茶资源组成部分。利用SRAP(序列相关扩增多态性)标记技术,对我国油茶良种分子鉴别进行探索性研究。以14个赣南油茶良种为对象,提取叶片基因组DNA作为模板,筛选出稳定性高的引物组合;采用SRAP-PCR的优化反应体系,对获得的清晰可重复的条带进行{0,1}数据转换,并根据SRAP的谱带特征建立了赣南油茶良种的分子鉴别体系,为油茶良种的分子鉴定提供了理论依据和技术基础。

不同磷源对油茶幼苗生长的影响

采用盆栽试验,比较研究四种不同供磷形态的磷源(K-P、Al-P、Ca-P、Fe-P)对油茶幼苗生长的影响。结果表明:K-P、Al-P和Ca-P处理均显著增加了油茶幼苗的苗高、地径和生物量;油茶幼苗的根系生长受磷源影响也较为显著,K-P、Ca-P和Al-P处理均显著增加了油茶主根生长,减小了侧根数和根冠比;不同磷源处理都显著增加了油茶幼苗磷含量,与对照相比,K-P、Ca-P、Al-P和Fe-P处理的叶片中磷增加量分别为99.00%、90.90%、84.16%和48.51%。结论:4种磷源对油茶幼苗生长的影响作用大小为K-P>Ca-P>Al-P>Fe-P。