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纵肋扁甲的线粒体基因组特征及系统发育定位

四川动物 2024年

作者：甘雨洁黄旭艳欧阳博文魏中华西华师范大学生命科学学院

对纵肋扁甲Cucujus costatus的线粒体基因组进行了测序、组装及注释，并对其基因组结构特征进行了对比分析，构建基于13个蛋白质编码基因（PCGs）串联数据的扁甲科Cucujidae最大似然树。研究结果表明：纵肋扁甲线粒体基因组序列全长16 0... 详细信息

对纵肋扁甲Cucujus costatus的线粒体基因组进行了测序、组装及注释，并对其基因组结构特征进行了对比分析，构建基于13个蛋白质编码基因（PCGs）串联数据的扁甲科Cucujidae最大似然树。研究结果表明：纵肋扁甲线粒体基因组序列全长16 033 bp,A+T含量为77.28%，存在显著的AT偏向性。含有22种tRNAs，除trnS1外，其他tRNAs二级结构均为典型的三叶草结构。在PCGs中，ND6的Pi值最高（0.220）;COX2的Ka/Ks值最低（0.03）。系统发育研究结果表明：所有的扁甲科物种聚为一支，其中扁甲属Cucujus位于系统发育树的基部，该属中5个物种的系统发育关系为：未知扁甲Cucujus sp.与红扁甲C. clavipes构成姐妹群，蓝翅扁甲C. mniszechi与肯氏扁甲C. kempi构成姐妹群，2组姐妹群进一步与纵肋扁甲构成姐妹群。结果为深入研究扁甲科的线粒体基因组特征及系统发育分析提供了基础数据，也为后续分类创造了条件，提高了该科分子生物学的认知水平。

关键词：扁甲属纵肋扁甲线粒体基因组系统发育

嘉陵江河岸湿地土壤中参与多环芳烃降解的关键微生物

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长江流域资源与环境 2024年第1期33卷 189-200页

作者：颜辰瑶杨蕊毓叶春宏吴一超彭超路璐西华师范大学生命科学学院四川南充637009 西华师范大学环境科学与工程学院四川南充637009

为了探究河岸湿地土壤中多环芳烃(PAHs)在好氧和厌氧环境下的微生物降解过程,采用微宇宙培养结合高通量测序及化学分析方法,揭示了嘉陵江河岸湿地土壤对萘、荧蒽和芘3种PAHs的好氧和厌氧降解速率及其关键降解微生物类群,以及厌氧条件下... 详细信息

为了探究河岸湿地土壤中多环芳烃(PAHs)在好氧和厌氧环境下的微生物降解过程,采用微宇宙培养结合高通量测序及化学分析方法,揭示了嘉陵江河岸湿地土壤对萘、荧蒽和芘3种PAHs的好氧和厌氧降解速率及其关键降解微生物类群,以及厌氧条件下添加不同电子受体对PAHs微生物降解过程的影响。结果表明,在培养35 d后,有氧条件下,萘、荧蒽和芘的去除率分别为70.6%、61.5%和41.41%;在厌氧条件下,萘、荧蒽和芘的去除率分别为76.01%、72.59%和42.57%。添加NO3-显著促进了荧蒽和芘的厌氧降解效率,而添加SO42-显著抑制了3种PAHs的厌氧降解效率;水铁矿Fe(Ⅲ)仅显著促进了芘的降解效率,针铁矿Fe(Ⅲ)仅促进了荧蒽的降解效率。添加PAHs均显著促进了phnAc和bssA等功能基因的丰度。测序结果表明,好氧环境下的PAHs主导降解菌群为MND1、Arenimonas、Mycobacterium和Burkholderiales,而厌氧环境下则为Geobacteraceae、Hydrogenophaga和Bacteroidetes_vadinHA17。添加不同的电子受体改变了潜在的PAHs降解菌群,如添加NO3-显著促进了Lysobacter、Arenimonas等菌的增加。该研究表明河岸湿地土壤中PAHs降解过程由不同的好氧和厌氧降解菌群共同驱动,NO3-和Fe(Ⅲ)依赖型厌氧PAHs降解微生物可能对河岸湿地土壤中的PAHs移除有重要贡献。

关键词：多环芳烃微生物降解电子受体多环芳烃厌氧降解微生物群落

嘉陵江河岸湿地土壤好氧甲烷氧化潜力及关键功能微生物研究

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长江流域资源与环境 2024年第2期33卷 398-408页

作者：杨蕊毓彭超叶雨秋莫永亮路璐西华师范大学生命科学学院四川南充637002 西华师范大学环境科学与工程学院四川南充637002

河岸湿地是水域和陆地生态系统的交错带,也是微生物甲烷产生和氧化的热点区域。以嘉陵江(南充段)河岸湿地土壤为研究对象,采用室内微宇宙CH4氧化培养实验,以及基于13 CH4的稳定性同位素核酸探针(DNA-Stable Isotope Probing,DNA-SIP)技... 详细信息

河岸湿地是水域和陆地生态系统的交错带,也是微生物甲烷产生和氧化的热点区域。以嘉陵江(南充段)河岸湿地土壤为研究对象,采用室内微宇宙CH4氧化培养实验,以及基于13 CH4的稳定性同位素核酸探针(DNA-Stable Isotope Probing,DNA-SIP)技术和高通量测序技术,揭示该土壤中微生物的甲烷氧化潜力及其活性的好氧甲烷氧化微生物类群。结果表明,土壤中加入6%(v/v)的甲烷培养28 d后,甲烷的平均氧化速率为11.94μg g-1 d-1。通过对超高速密度梯度离心获得的DNA中pmoA基因的定量分析表明,好氧甲烷氧化微生物的DNA被13 C显著标记。对获得的13 C-标记的DNA测序发现,TypeⅠ和TypeⅡ的甲烷氧化菌主导了该土壤中的好氧甲烷氧化过程,其中TypeⅠ的相对丰度最高78.49%,包括Methylomicrobium、Crenothrix、Methylogaea,其中Methylomicrobium占比高达61.37%;隶属于TypeⅡ的Methylocystis参与了该土壤的好氧甲烷氧化过程。此外,FAPROTAX功能注释预测结果显示,13 C-DNA中微生物参与与碳循环相关的化能异养、甲醇氧化、甲基营养代谢等碳循环的功能,以及氮循环相关的固氮功能均显著增强,表明甲烷氧化微生物在进行甲烷氧化的同时,可能协同参与氮循环等其它生物地球化学循环过程。研究表明河岸湿地土壤的好氧甲烷氧化过程由多种具有代谢活性的微生物共同完成,为研究河岸湿地甲烷氧化关键微生物的生理生态特征提供参考。

关键词：河岸湿地甲烷氧化稳定性同位素核酸标记甲烷氧化微生物碳氮循环功能

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小麦氮素吸收利用的调控机制研究进展

植物生理学报 2024年第5期60卷 784-798页

作者：艾伟伟魏淑红西华师范大学生命科学学院四川南充637100

小麦(Triticum aestivum)供给人类基本的营养物质。人口不断增长需要更高的粮食产量,施加氮肥可实现小麦增产,但大部分氮肥未被作物吸收利用,而是流失到环境中并造成严重的环境污染,因此提高小麦氮素利用效率对农业可持续发展至关重要... 详细信息

小麦(Triticum aestivum)供给人类基本的营养物质。人口不断增长需要更高的粮食产量,施加氮肥可实现小麦增产,但大部分氮肥未被作物吸收利用,而是流失到环境中并造成严重的环境污染,因此提高小麦氮素利用效率对农业可持续发展至关重要。本文综述了小麦氮素吸收利用的生理和分子基础及代谢调控,并提出未来重点关注的几个研究方向:(1)挖掘调控小麦根长、根数、根体积、根面积、根角等性状的基因,并探讨其在氮素吸收利用中的作用;(2)关注土壤养分、土壤微生物及非生物胁迫与小麦氮素吸收利用之间协同共享调控途径的研究;(3)加强氮素吸收、转运和同化相关基因的功能及调控机制研究;(4)鉴定氮素吸收、转运、同化基因的优异等位变异,挖掘优异小麦遗传资源,以期为提高小麦氮素利用效率(NUE)提供基础。

关键词：小麦氮素利用效率生理和分子基础调控机制

DL-MAML:一种新的蝴蝶物种自动识别模型

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计算机研究与发展 2024年第3期61卷 674-684页

作者：赵戈伟许升全谢娟英陕西师范大学计算机科学学院西安710119 陕西师范大学生命科学学院西安710119

蝴蝶种类成千上万,每种蝴蝶都与一定植物密切相关,研究蝴蝶种类自动识别有重要意义.野外环境下的蝴蝶物种识别研究受制于现有数据集蝴蝶种类较少,每类样本(图像)数量较少,使基于机器学习的蝴蝶种类识别面临泛化推广难的挑战.另外,野外... 详细信息

蝴蝶种类成千上万,每种蝴蝶都与一定植物密切相关,研究蝴蝶种类自动识别有重要意义.野外环境下的蝴蝶物种识别研究受制于现有数据集蝴蝶种类较少,每类样本(图像)数量较少,使基于机器学习的蝴蝶种类识别面临泛化推广难的挑战.另外,野外环境下的蝴蝶翅膀遮挡使分类特征学习面临挑战.因此,提出基于元学习的蝴蝶物种自动识别新模型DL-MAML(deep learning advanced model-agnostic meta-learning),实现野外环境下的任意蝴蝶种类识别.首先,DL-MAML模型采用L2正则改进经典元学习算法MAML(model-agnostic meta-learning)的目标函数和模型参数更新方法,并对MAML增加了2层特征学习模块,避免模型陷入过拟合风险,解决现有野外环境下蝴蝶物种识别面临的泛化推广困难;其次,采用ResNet34深度学习模型提取蝴蝶分类特征,对图像进行表征预处理,作为DL-MAML模型元学习模块的输入,克服其特征提取不足的缺陷,以及野外环境下蝴蝶翅膀遮挡带来的分类特征学习困难.大量消融实验以及与同类模型的实验比较表明,DL-MAML算法学习获得的初始模型参数对蝴蝶新类识别具有很好的效果,优于MAML和其他同类模型,对野外环境下的蝴蝶种类识别很有效,使利用现有野外环境下的蝴蝶数据集构造通用且完全的蝴蝶物种识别系统成为可能.

关键词：蝴蝶分类深度学习特征提取元学习 MAML算法

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辽西北荒漠化区植物群落分异

应用生态学报 2024年第1期35卷 41-48页

作者：陈晴王佳啸王一凡王杨王艳沈阳师范大学生命科学学院沈阳110034

荒漠化区植物群落研究是评价区域生态环境质量和开展荒漠化防治的科学基础,本研究按经度将辽西北荒漠化区划分为东部(122°50'37″—123°49'40″E)、中部(121°16'41″—122°35'00″E)和西部(119°20'03″—120°02'41″E)3个区域,对... 详细信息

荒漠化区植物群落研究是评价区域生态环境质量和开展荒漠化防治的科学基础,本研究按经度将辽西北荒漠化区划分为东部(122°50'37″—123°49'40″E)、中部(121°16'41″—122°35'00″E)和西部(119°20'03″—120°02'41″E)3个区域,对植物群落进行调查。结果表明:乔木林所占比例及郁闭度自西向东增加;东部区域多为樟子松林和杨树林,中部区域多为油松林和杨树林,西部区域则多为油松林和西伯利亚杏林。灌丛在东部、中部和西部区域占比分别为0、22.2%和28.0%。东部和中部区域的草地多由人为扰动后形成。物种数量为中部区域(110种)>西部区域(88种)>东部区域(75种)。东部和中部区域都以一年生植物占比最高,分别为68.2%和66.7%,西部区域则以地面芽植物最占优势(36.3%);小高位芽植物、矮高位芽植物、地上芽植物和地下芽植物的比例从东向西逐渐升高。物种数量、Shannon指数和Simpson指数均以中部区域最高,Pielou均匀度指数则从东向西逐渐升高。β多样性指数显示,东部与西部区域之间的群落相似性最小,中部与西部区域的群落相似性较高。中部区域的群落类型、物种数量、物种构成特征及物种多样性均呈现出了生态过渡带的特征。总体上,辽西北荒漠化区植被状况良好,但存在乔木林垂直结构简单、树种组成单一、人为干扰较为严重等问题。

关键词：荒漠化植物群落物种多样性

沉默大豆GmATG5加速叶片衰老并增强大豆抗病性

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生物工程学报 2024年第4期40卷 1065-1075页

作者： Said M.Hashimi 黄敏君陈宇刘建中浙江师范大学生命科学学院浙江金华321004 浙江师范大学生命科学学院遗传与发育生物学研究所浙江金华321004 浙江师范大学生命科学学院浙江省特色经济植物生物技术重点实验室浙江金华321004

自噬在生物体细胞内物质循环利用及适应各种胁迫方面起着重要作用。然而,对大豆自噬途径的研究鲜有报道。本研究利用大豆豆荚斑驳病毒(bean pod mottle virus,BPMV)介导的基因沉默技术,对大豆自噬相关基因5(autophagy-related gene 5,AT... 详细信息

自噬在生物体细胞内物质循环利用及适应各种胁迫方面起着重要作用。然而,对大豆自噬途径的研究鲜有报道。本研究利用大豆豆荚斑驳病毒(bean pod mottle virus,BPMV)介导的基因沉默技术,对大豆自噬相关基因5(autophagy-related gene 5,ATG5)同源基因进行沉默。结果发现,经暗处理的GmATG5沉默植株叶片上积累过量的ATG8蛋白,说明自噬降解途径受损;与自噬途径受损相一致,暗处理的GmATG5沉默植株叶片出现明显的衰老加速的表型;另外,GmATG5沉默植株叶片中活性氧(reactive oxygen species,ROS)的积累量以及水杨酸含量显著增加,说明沉默GmATG5激活了免疫反应;抗病性分析表明,GmATG5沉默植株对大豆斑点病菌(Pseudomonas syringae ***,Psg)的抗性较空载体对照植株显著增强,但该抗病性的增强并不依赖于丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)途径的激活。

关键词：自噬病毒诱导的基因沉默免疫反应丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)

衡水湖鱼类群落结构及优势种鱼类体长-体重关系分析

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水生态学杂志 2024年

作者：何姗曾燏杨晴丁庆秋胡莲史方邹曦西华师范大学生命科学学院水利部中国科学院水工程生态研究所

调查衡水湖鱼类资源现状及优势种鱼类的生长状况，为衡水湖的鱼类资源保护及生态系统修复提供理论依据。于2021年及2022年5-6月对衡水湖鱼类资源调查数据，运用Shannon-Wiener多样性指数(H’)、物种丰富度(D)、均匀度指数(J’)等分析衡... 详细信息

调查衡水湖鱼类资源现状及优势种鱼类的生长状况，为衡水湖的鱼类资源保护及生态系统修复提供理论依据。于2021年及2022年5-6月对衡水湖鱼类资源调查数据，运用Shannon-Wiener多样性指数(H’)、物种丰富度(D)、均匀度指数(J’)等分析衡水湖鱼类群落结构，以W=aLb方程对优势种鱼类体长体重关系进行拟合，并结合鱼类的Fulton状态指数(K)与相对体重(Wr)分析了优势种鱼类的生长状况。结果显示，衡水湖共分布鱼类39种，隶属于6目14科33属，其中鲤形目鱼类最多，有27种，占总种数的69.23%；2021年衡水湖鱼类的Shannon-Wiener多样性指数(H’)为2.77、Margalef种类丰富度指数(D)为3.91、Pielou均匀度指数(J’)为0.79；2022年衡水湖鱼类的Shannon-Wiener多样性指数(H’)为2.68、Margalef种类丰富度指数(D)为3.57、Pielou均匀度指数(J’)也为0.79；衡水湖主要以杂食性、底层性、产黏性卵鱼类为主；优势种为鲤(Cyprinus carpio)、鲫(Carassius auratus)、麦穗鱼(Pseudorasbora parva)、红鳍原鲌(Chanodichthys erythropterus)、张氏?(Hemiculter tchangi)和鲢(Hypophthalmichthys molitrix)，6种优势种鱼类均为异速生长，衡水湖的鱼类处于一个低生产力的环境中，有必要开展长期的鱼类资源监测和保护。

关键词：群落结构多样性分析优势种体长-体重衡水湖

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草莓YABBY基因家族的鉴定及表达分析

生物工程学报 2024年第1期40卷 104-121页

作者：余婷婷沈淑容许以灵王欣雨余瑶马伯军陈析丰浙江师范大学生命科学学院浙江金华321004

YABBY蛋白是一类调控植物形态建成与器官发育的重要转录因子。为了研究草莓YABBY,通过生物信息学技术鉴定了森林草莓(二倍体)与栽培草莓(八倍体)的YABBY基因家族成员及其序列特征,构建了各成员与植物YABBY的系统发育树与共线性关系图,... 详细信息

YABBY蛋白是一类调控植物形态建成与器官发育的重要转录因子。为了研究草莓YABBY,通过生物信息学技术鉴定了森林草莓(二倍体)与栽培草莓(八倍体)的YABBY基因家族成员及其序列特征,构建了各成员与植物YABBY的系统发育树与共线性关系图,并利用RNA-seq数据与定量逆转录聚合酶链反应(quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction,qRT-PCR)技术分析其表达模式,构建绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)融合表达载体,在烟草叶细胞中瞬时表达观察其亚细胞定位。研究结果表明,森林草莓有6个FvYABBY基因,栽培草莓有26个FxaYABBY基因;FvYABBY基因家族成员可归为5个不同的进化分支,与拟南芥AtYABBY基因家族存在5对直系同源。在森林草莓中,所有Fv YABBY在根和花托中基本不表达,FvYABBY1、FvYABBY2、FvYABBY5和FvYABBY6在叶、茎、花和瘦果中高表达;在栽培草莓中,FxaYABBY1、FxaYABBY2、FxaYABBY5和FxaYABBY6在瘦果中表达,所有FxaYABBY在花托中为低表达或不表达。此外,在低温、高盐和干旱等非生物胁迫下,FvYABBY1、FvYABBY3、FvYABBY4和FvYABBY6下调表达,FvYABBY5上调表达,FvYABBY2则先上调后下调表达。在烟草叶细胞中,所有FvYABBY蛋白均定位在细胞核。以上结果为草莓YABBY基因的后续功能研究奠定了基础。

关键词：草莓 YABBY基因家族序列分析表达模式亚细胞定位