药用野生稻复合体（稻属）的分子系统发育与进化研究

稻属（Oryza L.）隶属于禾本科（Gramineae）Ehrhartoideae亚科的稻族（Oryzeae），包括两个栽培种（亚洲栽培稻O. sativa和非洲栽培稻O. glaberrima）和大约20多个野生种，广布于热带亚洲、非洲、大洋洲、中美洲和南美洲。药用野生稻复合体（O. officinalis complex）是稻属中最大、也是最复杂的一个复合体，共包括9个种，含有5种染色体组类型（B、C、BC、CD 和E）。作为栽培稻品质改良的重要基因库，药用野生稻复合体在稻属中具有重要的地位。但是，相似的形态和重叠的地理分布使部分物种的分类和鉴定一直较为困难;种内染色体组构成和倍性的不同更增加了分类鉴定的复杂性。这种情况阻碍了对这些野生稻遗传优势的有效利用。另外，由于物种间断分布和缺乏明确的二倍体亲本等原因，药用野生稻复合体内的异源多倍体起源一直存在争议。本文通过细胞核乙醇脱氢酶基因（Adh）和nrDNA的内转录间隔区（ITS）限制性片段长度多态性（RFLP）分析;叶绿体matK 基因、trnL 内含子和trnL-trnF 基因间隔区、核基因Adh和GPA1以及核糖体DNA ITS片段等序列比较的方法，对药用野生稻复合体中染色体组和物种的鉴定、种间系统发育关系，以及异源多倍体CCDD物种的起源和多倍体ITS的分子进化等进行了研究。主要研究结果如下： 1． 利用核Adh 基因限制性片段长度多态性，检测了来自国际水稻研究所基因库的64份药用野生稻复合体的样品。结果证明，所有O. rhizomatis样品都是含C染色体组的二倍体，所有O. minuta样品都是含BC 染色体组的四倍体。但是，种子库中鉴定为O. officinalis、O. punctata和O. eichingeri的样品中，同时都发现了含C染色体组的二倍体和含BC染色体组的四倍体。四倍体的O. officinalis只在印度分布，而且曾被描述为另一个种O. malampuzhaensis。 四倍体的O. punctata，也被一些学者称为O. schweinfurthiana，被发现和其二倍体一样分布广泛。值得注意的是，有两个曾被作为O. officinalis 四倍体的样品实际上是含有CD染色体组的物种O. latifolia。我们的结果增进了对国际水稻研究所种子库中部分野生稻样品染色体组构成的理解, 纠正了以往对药用野生稻复合体样品的错误鉴定，为今后进一步研究和利用这部分资源提供了种质编目的重要基础。 2． 对稻属中代表不同地理分布区的、含CD染色体组的11个样品（包括77个克隆）的ITS片段进行了测序。基于这些ITS序列的限制性片段长度多态性，提出一个快速而可靠的区分稻属CD 染色体组物种的方法。这个方法的具体步骤是：（1）利用通用引物扩增ITS 片段;（2）利用限制性内切酶FokI和/或DraⅢ消化PCR扩增产物;（3）用1%的琼脂糖胶电泳并根据消化产物的片段长度多态性来区分不同物种。 3． 利用包括两个叶绿体片段（matK和 trnL-trnF）、nrDNA内转录间隔区（ITS）和三个核基因（Adh1、Adh2和GPA1）的同源序列分析，探讨了药用野生稻复合体中二倍体物种和它们所代表的染色体组之间的系统发育关系。独立和合并的基因系统发育树都显示了一致的结果，即C染色体组和B染色体组的亲缘关系要比它们和E染色体组的近。三个含C染色体组的二倍体中，O. officinalis 和O. rhizomatis表现出较近的亲缘关系。值得注意的是，在O. eichingeri种内，尽管基于多基因的数据支持来自斯里兰卡的样品和来自非洲的样品聚成一个分支，但是较低的支持率表明, 两个地区的样品之间存在着较高的遗传分化。 4． 稻属中含CD染色体组的物种特产于拉丁美洲，包括O. alta、 O. grandiglumis 和O. latifolia。由于具有相同的染色体组类型、相似的形态特征和重叠的地理分布，这3个物种间的系统发育关系一直存在争论。另外，因为美洲大陆上没有含C和D染色体组的二倍体物种存在，对这些含CD染色体组物种的可能起源也有不同的假设被提出。使这个问题更具挑战性的是，尽管开展了世界范围的收集，至今仍没有找到含D 染色体组的二倍体物种。在本研究中，代表含C、CD和E染色体组以及含G染色体组的外类群共7个物种，共15份样品的2个叶绿体片段（matK和trnL-trnF）和3个核基因（Adh1，Adh2 和 GPA1）部分片段被测序。基于简约法、距离法和最大似然法的系统发育分析都充分支持含CD染色体组的物种起源于一次杂交事件的推论，并且显示，在物种形成时，含C染色体组的物种（O. officinalis 或O. rhizomatis 而非O. eichingeri）可能承担了母本，而含E染色体组的物种（O. australiensis）则可能承担了父本。另外，CCDD物种间非常一致的系统发育关系表明，非常大的分歧存在于 O. latifolia 和其它两个种（O. alta和O. grandiglumis）之间，这个结果倾向于将后两个种处理为同种或同种下不同分类群。 5． 基于178个克隆序列比较，探讨了ITS在稻属多倍体中的致同进化及其系统学意义。研究发现稻属异源四倍体的ITS存在不同形式的进化方式：首先，非洲BBCC四倍体O. eichingeri和O. punctata 的ITS片段同时保留了双亲拷贝，而且系统发育研究表明，二倍体的O. eichingeri和O. punctata 可能是这两个四倍体的直接祖先;其次，亚洲四倍体O. malampuzhaensis和O. minuta 的ITS仅定向保留母本ITS拷贝;另外，美洲CCDD四倍体的ITS序列发生了双向致同进化，即O. alta和O. grandiglumis的ITS位点一致化成C染色体组类型，而O. latifolia一致化成 D/E 染色体组类型。我们的研究进一步表明在利用ITS片段进行系统发育分析时，特别是涉及异源多倍体时必须慎重。 6． 利用栽培稻的微卫星引物，对含B/C染色体组的6个物种，157个体的SSR位点进行扩增。结果在这些亲缘关系稍远的野生稻中得到7个SSR位点，其中5个位点表现出多态性。比较BB、CC和BBCC物种SSR位点的每位点平均等位基因数A、多态位点百分率P和期望杂合度He ，3项指标发现，四倍体物种的遗传多样性，总体上要高于二倍体物种;二倍体物种内部，O. officnalis的遗传变异最大。另外，以遗传相关性为标准，讨论了B/C染色体组物种间的系统发育关系，同时推测了现存二倍体物种和4个BBCC四倍体物种的遗传关系。

高山松的二倍体杂种起源-来自三个基因组的证据

利用松科植物特殊的遗传体系（叶绿体基因组一父系遗传、线粒体基因组—母系遗传、核基因组一双亲遗传），我们对高山松及其两个亲本种进行了广泛的群体取样，通过线粒体基因nadl、叶绿体基因rbcL和trnL-F基因间区以及低拷贝核基因4CL的序列分析或PCR-RFLP分析，为高山松同倍体杂种起源假说提供了翔实的遗传学证据，同时在个体水平上探讨了高山松不同群体的遗传组成、群体遗传结构、基因交流方向、群体建立过程以及杂种基因组的进化。具体结果如下： 1．细胞质基因组分析 1)线粒体基因nudl分析 本研究对油松、高山松和云南松的19个群体、295个个体的线粒体基因nadl的一个内含子进行了序列分析或PCR-RFLP分析，共检测到3种线粒体DNA单倍型-A、B和C。油松所有的取样群体仅含单倍型A;除BX群体外，所有的云南松群体仅含单倍型B; 10个高山松群体中，5个群体固定单倍型A，4个群体固定单倍型B，1个群体(ZD)分布有A和B两种单倍型。2)叶绿体rbcL基因分析 对同一组群体的rbcL基因进行序列分析或PCR-RFLP分析，共检测到两个变异位点和三种叶绿体单倍型（TT、TC和GC）。TT和GC分别是油松和云南松种特异性叶绿体单倍型，而在高山松群体里则三种单倍型均有分布，而且TC单倍型广泛地分布在7个杂种群体中，该单倍型很可能来源于点突变或第三个已灭绝的亲本。rbcL基因检测到的高山松群体分化系数很高(Gst=0.533)。 3)叶绿体trn L-F区序列分析 叶绿体trnL-F分子标记检测到的不同单倍型的差异主要是由引物“e”下游120碱基处一个多聚T结构的长度变异所致（叶绿体SSR位点）。10个高山松群体中共检测到5种叶绿体单倍型，其中两种主要的单倍型(9T和11T)分别为油松和云南松的种特异性单倍型，其他单倍型均为非典型单倍型。群体遗传结构分析表明：杂种群体表现最高的遗传多样性，而且trnL-F分析得到的高山松群体的分化系数也很高( Gst=0.443)。 总之，对高山松、油松和云南松的同一组群体取样进行的细胞质基因组分析表明：高山松群体分布有油松和云南松种特异性的线粒体和叶绿体单倍型，该细胞质DNA单倍型的地理分布为假说“高山松为油松和云南松的的二倍体杂种”提供了翔实的遗传学证据。油松和云南松在不同的杂种群体中分别做父本和母本，即两亲本在杂交过程中发生了双向基因交流。群体遗传结构分析发现高山松群体表现最高的遗传多样性，而且群体间的分化系数很高。不同的杂种群体在遗传组成上的差异表明他们经历过不同的建立和进化历史。从线粒体和叶绿体单倍型的地理分布可以看出杂种群体的建立曾经历强烈的奠基者效应和回交。青藏高原的隆升对高山松的起源、杂种群体的适应辐射以及保持产生了重要的影响。川西南和滇西北作为青藏高原的东边边界，很可能是当初云南松和油松分布的重叠区及杂交地带，即高山松的起源地。 2．核基因4CL分析 对高山松、油松和云南松的19个群体、32个个体的低拷贝核基因4CL进行了克隆及序列分析，获得的78条序列可分为两种类型（类型A和类型B）。这两种类型明显的差别是类型A相对于类型B在内含子区有- 20bp的缺失。以华山松的3条序列为外类群，对得到的78条序列进行基因谱系分析，发现所有的序列分成明显的两支，分别对应于类型A和类型B，而且每一支均包含三个种的部分序列，表明4CL基因在这三个种分化之前就已发生重复。另一个明显的特点是某个种的一条序列与另一个种的序列比其与同种的其他序列关系更近，可能因基因交流（杂交和渐渗）、非共祖、致同进化和重组等进化事件所致。三种松树中共检测到4CL基因序列的两种类型和六个亚类型，高山松群体中没有发现杂种独特的类型或亚类型。高山松和云南松共享三种序列亚类型以及最多的序列多态性，表明这两个种之间曾存在广泛的基因交流。

毛乌素沙地中间锦鸡儿根瘤菌遗传多样性对柠条生态系统功能的影响

生物多样性科学（BiodiversityScience）的国际规划提出生物多样性对生态系统功能的影响是整个研究计划五大核心的核心.生物多样性包括遗传、物种和生态系统三个水平,其中遗传多样性是其它两个水平多样性的基础和最终来源.该文在实验室多年研究毛乌素沙地柠条遗传多样性的基础上,分别从表型（生理生化）、蛋白质、同工酶以及遗传型（rDNA）水平探讨中间锦鸡儿根瘤菌的遗传多样性,并模拟沙地生境,建立人工共生体系,以期发现最有效的共生伙伴关系,这不仅有得提高毛乌素地区农牧业产量,更重要的是在当今沙尘暴肆虐的情况下,发挥柠条防风固沙的能力具有现实意义. 1.毛乌素沙地中间锦鸡儿根瘤菌遗传多样性(1)全细胞可溶性蛋白质谱将供试中间锦鸡儿根瘤菌菌株分为两大类群，其中硬梁覆沙地菌株GH72不同于来自沙丘顶部和底部的菌株，而且中间锦鸡儿根瘤菌独立于参比菌株。酯酶同工酶谱分析表明，中间锦鸡儿根瘤菌与参比菌株仅存在一个等位酶位点差异，其余等位点与参菌株共享，因此，酯酶同工酶反映出中间锦鸡儿根瘤菌的异质性。(2)16SrDNA部分序列与16S-23S rDNA IGS结果表明，所有供试菌株扩增产物均较前人报道的分子量偏高。经16S rDNA PCR-RFLP分析，中间锦鸡儿根瘤菌共形成12种基因型，表现出丰富的遗传多样性，其中属于基因型2的菌株占42.4%。代表菌株GH33 16S rDNA全序列结果显示，与已知的快生型根瘤菌同源性在95%以上。(3）中间锦鸡儿根瘤菌生理生化反应特性B．T．B实验证明所有中间锦鸡儿根瘤菌均产酸，符合快生型根瘤菌的特征．唯一碳源测试显示，95%中间锦鸡儿根瘤菌不利用淀粉，33%菌株不利用乳糖，对其他测试碳源不具有选择性。检洲在不同盐离子浓度、不同酸性梯度以及不同温度条件下菌株生长状况，发现毛乌素沙地中间锦鸡儿根瘤菌具极强的耐盐性．53.8%的菌株可以在9%NaCl的YMA培养基生长．75%的菌株在pH4．O和pHl0,0 环境中仍能生长，66.7%菌株在60℃处理1 0min后仍具有生活力。体现出对于干旱沙地的适应。 2．不同实验共生系统中植物和根瘤菌对生态系统功能的影响14株根瘤菌分与三个柠条种（小叶锦鸡儿，中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿）回接，用土壤上覆沙模拟毛乌索沙地景观生态条件，以多石砾贫瘠土壤为对照，比较不同基因型柠条与根瘤菌人工共生体的长和结瘤与生境的关系，初步证明根瘤菌很可能是该生态系统的关键种。寄主植物与共生根瘤菌的遗传多样性对生态系统功能的影响与生态环境有关。实验还表明，选择适当的共生组合对于防治沙漠化有很大潜力。3．银染变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测RAPD遗传模式以85株小钻杨F2代为材料，用本实验室改良的银染变性聚丙烯酰胺凝胶电泳法检测RAPD遗传模式。结果表明，仅用9个引物共扩增到399个位点，其中98个位点表现为多态性，卡方测验显示，79个多态位点符合经典的孟德尔遗传(3：1)，占多态位点80.6%。这种改良的检测RAPD标记的方法必将推动RAPD标汜构建连锁图谱的进程。

中国都江堰地区两种林龄森林中外生菌根真菌的多样性

外生菌根是重要的菌根类群，在自然界中分布广泛。外生菌根真菌参与了生物地球化学循环，是森林生态系统中的重要组分。由于外生菌根真菌的宿主植物通常是一些生态系统的优势种和建群种，并且这些真菌还参与了许多森林生态系统的有机和无机元素循环、物种的竞争和共存、生物多样性的维持、生态系统的演替等过程，因而对外生菌根真菌的研究有助于对这些生态系统维持和演替机制的深入理解。作者在中国四川都江堰地区选择了两个不同林龄的森林，应用分子生物学方法，研究了它们的外生菌根真菌群落组成。比较分析了两种年龄亚热带森林下真菌群落的物种组成、密度和多样性的差异，并分析了外生菌根真菌群落与宿主植物群落之间的相互关系，主要研究结果如下： (1) 用分子方法(巢式PCR, RFLP和DNA测序)鉴定了87个土样中的ECM真菌。共检测到70种真菌，属于13目21科30属，其中,子囊菌门5目6科6属8种,担子菌门8目15科24属62种。在担子菌门中，革菌目、红菇目和伞菌目三个目的真菌为常见种。 (2) 成熟林的ECM真菌物种数、密度和物种多样性都显著高于幼林。 (3) 少数几种ECM真菌在群落中占绝对优势，而大多数种类的相对多度和相对频度都较低。重要值（IV）至少在一个样地中大于4.0％的真菌共有12种。成熟林中，IV大于4.0％的ECM真菌有8种，分别是：Russula sp.01，Tomentella sp.01，Tomentella sp.04，Tomentella sp.05，Boletales-01，Lactarius sp.01，Tricholomataceae-01，Leptodontidium sp.01；幼林中IV大于4.0％的真菌有6种，分别是：Lactarius quietus，Russula sp.01，Tomentella sp.01，Tomentella sp.02，Tomentella sp.03， Trechisporales-01。 (4) 成熟林与幼林中的优势属有所不同，成熟林以绵菌属和红菇属最丰富，幼林以乳菇属最丰富，其次是绵菌属和红菇属； (5) ECM真菌群落与乔木群落关系密切，ECM真菌群落物种多样性随着菌根乔木群落物种多样性的增加而增加；ECM群落密度随着非菌根乔木群落密度的增加而降低；ECM群落物种数随着非菌根乔木群落物种数的增加而降低。 (6) ECM真菌群落间的相似性与菌根乔木群落间相似性之间呈显著正相关，即，菌根乔木群落之间越相似，则菌根群落之间也越相似；ECM群落间的相似性与非菌根乔木群落间的相似性之间无相关性。

乙醇浸泡蜜蜂标本DNA的提取纯化

利用RAPD、PCR、RFLP、分子杂交等分子生物学 技术研究生物的遗传变异、遗传多态、分子进化等，必 须以DNA作为模板，目前所见有关DNA提取纯化的 报道均用活体或冰冻蜜蜂，这给样品采集、保存带来不 便。本实验以采自云南不同地区以及马来西亚的蜜蜂 乙醇(75％)浸泡标本为材料，参照王文(1994年)的蛋 白酶K提取法并加以改进，对DNA进行提取纯化。

中国胭脂鱼种群的遗传分析

采用RAPD和PCR RFLP技术 ,分析了长江中游两个中国胭脂鱼群体的遗传结构。 50个随机引物进行RAPD分析 ,有 3个引物显示了多态 ,宜昌、金口群体内个体之间的遗传相似度分别为 0 .92 74、0 .931 3 ,群体之间遗传相似度为 0 .90 0 0。 1 2个限制性内切酶分析了两群体线粒体DNAND - 5/ 6基因的限制性片段长度多态性 ,仅内切酶Ncil的酶切图谱显示了多态 ,基因型间的核苷酸序列歧化距离为 0 .2 35 % ,核苷酸多样性为 0 .0 0 4。分析表明 ,长江中游

Genetic structure and low-genetic diversity suggesting the necessity for conservation of the Chinese Longsnout catfish, Leiocassis longirostris (Pisces : Bagriidae)

Genetic variation and phylogenetic relationship of Leiocassis longirostris populations from the Yangtze River were investigated at mitochondrial DNA level. The samples were collected from the upstream and mid-downstream of the Yangtze River. Three mitochondrial DNA fragments, ND5/6, cytochrome b (Cyt b) and control region (D-loop), were amplified and then digested by 10 restriction endonucleases. Twenty-three D-loop fragments randomly selected were sequenced. Digestion patterns of ND5/6 by AluI and HaeIII, D-loop by HinfI and RsaI, and Cyt b by HaeIII were polymorphic. Ten and eighteen haplotypes were obtained from RFLP data and sequence data, respectively. The individuals from upstream and mid-downstream of the Yangtze River were apparently divided into two groups. The average genetic distance was 0.008 and 0.010 according to the two data. Low diversities and decreasing abundance indicated that Leiocassis longirostris may be in severe danger and reasonable measures of fishery management should be taken.

Geographic distribution of Pelteobagrus fulvidraco and Pelteobagrus vachelli in the Yangtze River based on mitochondrial DNA markers

Three populations of Pelteobagrus vachelli and Pelteobagrus fulvidraco of the Yangtze River were examined by PCR-RFLP analysis of mitochondrial DNA fragments. ND5/6 and D-loop fragments were digested by 10 restriction endonucleases. Significant geographic variations between upstream and mid-downstream populations in the haplotype frequencies and restriction patterns were revealed. This suggested that the diversity of P. vachelli was high; 11 haplotypes were obtained from all the samples. The upstream population shared seven haplotypes and the middle and downstream populations shared another four haplotypes. Among all of the haplotypes, one haplotype was shared in 30 samples of the populations from middle and downstream, but it was not found in the upstream population. Any haplotype found in the upstream population was not detected in the middle and downstream populations. Genetic diversity of P. fulvidraco was low and only five haplotyes were detected from all 60 samples. Phylogenic relationships also indicated that the fishes from upstream and mid-downstream were apparently divided into two populations.

氮肥缺失对旱地土壤细菌群落多样性的影响

本文旨在研究氮肥缺失对旱地土壤细菌群落多样性的影响。采用直接提取土壤微生物总DNA的方法,对不施肥(CK)、适量施肥(F1)、和缺氮施肥(F2)3种不同施肥水平土样DNA进行提取,扩增细菌16S rDNA基因片段,建立克隆文库。用限制性内切酶HhaI和RsaI进行PCR-RFLP分析,分别得到146、187、11个酶切类型。采用α多样性的测度对试验结果进行分析统计结果表明,不同处理间土壤细菌的多样性(H′、Ds和Dg)和物种丰富度(dMa、R2和E)均为F1>CK>F2;λ、dMa、E和H′指数在不同施肥处理间的变异系数达到56.96%~163.1%,尤其Simpson指数λ是非常敏感的指标,处理间的差异最大,表明氮肥缺失严重影响土壤细菌群落多样性,合理施肥有利于土壤细菌的多样性。

固氮树木丛枝菌根真菌(AMF)遗传多样性的研究

丛枝菌根是自然生态系统中分布最广的内生菌根，在促进植物生存与生长、植被恢复以及生物多样性保护等方面有着非常重要的作用。 随着现代分子生物学技术的不断发展，丛枝菌根真菌研究得到空前发展。大量DNA分析新技术在丛枝菌根真菌的分子遗传、分类鉴定、种间及种内亲缘关系、菌株持久性等方面得到应用，与传统菌根研究方法相比，表现出巨大的优越性。 本项研究利用分子生物学技术和研究方法对中国吉林长白山地区非豆科固氮植物以及东北地区固氮树木的丛枝菌根真菌DNA分子多态性及其与宿主植物之间的相互关系等进行初步研究，旨在利用分子生态学理论和研究方法揭示丛枝菌根真菌多样性及其与宿主植物之间相互适应和协同进化的一般规律，为更好地保护和利用这一重要的微生物资源提供理论依据。 通过比较与筛选，建立起丛枝菌根真菌痕量DNA快速、简便、高效的提取纯化方法——改良CTAB法。经PCR检测，所得DNA满足进一步研究的要求。 根据丛枝菌根真菌18s rRNA 小亚基核基因片段的特点，利用“科”特异性引物进行半巢式标记PCR (Labelled Primers-PCR，LP-PCR) 及单链构象多态性（Single-Stranded Conformation Polymorphism，SSCP）分析技术研究了长白山赤杨在属水平上表现出的多样性。另外，利用巢式PCR-RFLP技术，分别对来源于长白山不同海拔的四种赤杨菌根样品的AMF侵染情况及其系统进化进行了研究。利用AMF特异性PCR技术对我国东北地区四种非豆科树木和5种豆科树木菌根侵染情况和系统发育规律进行了研究 研究结果显示：赤杨根内AMF存在丰富的基因多样性。AMF的侵染有从宿主混乱性向宿主专一性发展的趋势。 长白山地区赤杨属植物至少有东北赤杨、西伯利亚赤杨和色赤杨三个树种在其“属”的水平上与共生的球囊霉科（Glomaceae）至少一个“种” 的丛枝菌根真菌，即根内球囊霉（Glomus intraradix），在“种”的水平上表现出不相关于宿主海拔高度的某种相互选择性。 东北赤杨AMF菌的宿主专一性水平最强，球囊霉属已成为东北赤杨的优势侵染类群；对于其余三种赤杨，AMF则出现宿主混乱现象。宿主因素比海拔因素对AMF侵染特异性的影响更为重要。 豆科与非豆科样本的混乱性都比较强，在特定植物和AMF属之间无特异侵染规律，相对来说，非豆科树木比豆科树木对于AMF的选择性要更强一些，更倾向于和球囊霉属与无梗孢囊霉属的AMF构建共生体。

固氮树木丛枝菌根真菌（AMF）遗传多样性的研究

丛枝菌根是自然生态系统中分布最广的内生菌根，在促进植物生存与生长、植被恢复以及生物多样性保护等方面有着非常重要的作用。 随着现代分子生物学技术的不断发展，丛枝菌根真菌研究得到空前发展。大量DNA分析新技术在丛枝菌根真菌的分子遗传、分类鉴定、种间及种内亲缘关系、菌株持久性等方面得到应用，与传统菌根研究方法相比，表现出巨大的优越性。 本项研究利用分子生物学技术和研究方法对中国吉林长白山地区非豆科固氮植物以及东北地区固氮树木的丛枝菌根真菌DNA分子多态性及其与宿主植物之间的相互关系等进行初步研究，旨在利用分子生态学理论和研究方法揭示丛枝菌根真菌多样性及其与宿主植物之间相互适应和协同进化的一般规律，为更好地保护和利用这一重要的微生物资源提供理论依据。 通过比较与筛选，建立起丛枝菌根真菌痕量DNA快速、简便、高效的提取纯化方法——改良CTAB法。经PCR检测，所得DNA满足进一步研究的要求。 根据丛枝菌根真菌18s rRNA 小亚基核基因片段的特点，利用“科”特异性引物进行半巢式标记PCR (Labelled Primers-PCR，LP-PCR) 及单链构象多态性（Single-Stranded Conformation Polymorphism，SSCP）分析技术研究了长白山赤杨在属水平上表现出的多样性。另外，利用巢式PCR-RFLP技术，分别对来源于长白山不同海拔的四种赤杨菌根样品的AMF侵染情况及其系统进化进行了研究。利用AMF特异性PCR技术对我国东北地区四种非豆科树木和5种豆科树木菌根侵染情况和系统发育规律进行了研究 研究结果显示：赤杨根内AMF存在丰富的基因多样性。AMF的侵染有从宿主混乱性向宿主专一性发展的趋势。 长白山地区赤杨属植物至少有东北赤杨、西伯利亚赤杨和色赤杨三个树种在其“属”的水平上与共生的球囊霉科（Glomaceae）至少一个“种” 的丛枝菌根真菌，即根内球囊霉（Glomus intraradix），在“种”的水平上表现出不相关于宿主海拔高度的某种相互选择性。 东北赤杨AMF菌的宿主专一性水平最强，球囊霉属已成为东北赤杨的优势侵染类群；对于其余三种赤杨，AMF则出现宿主混乱现象。宿主因素比海拔因素对AMF侵染特异性的影响更为重要。 豆科与非豆科样本的混乱性都比较强，在特定植物和AMF属之间无特异侵染规律，相对来说，非豆科树木比豆科树木对于AMF的选择性要更强一些，更倾向于和球囊霉属与无梗孢囊霉属的AMF构建共生体.

有机碳对混合菌群亚硝酸盐氮氧化的影响

自养硝化过程在自然界氮素循环和污水处理系统脱氮过程中起着关键作用。因此，了解有机碳对硝化的影响和硝化菌与异养菌之间的竞争对微生物生态学和污水处理系统设计都很重要。目前对氨氧化到硝酸盐氮过程的研究文献很多，但对亚硝酸盐氧化过程在异养菌的存在下如何受到有机碳影响的研究甚少。本文从生理生化指标、基因组学、蛋白组学三方面考察了在实验室条件下有机碳（乙酸钠）对硝化细菌和异养菌组成的混合菌群的硝化性能、菌群结构及代谢功能的变化的影响。 全文分为两大部分： 第一部分为乙酸钠对游离态硝化混合菌群的硝化性能和菌群结构的短期影响。混合菌株先在自养条件下进行连续培养，两个月后硝化速率达到20 mg N/(L·d)；而后离心收集菌体进行批式实验。在批式反应器中，初始亚硝氮均为126mg N/ L，乙酸钠-C 与亚硝酸盐-N 的比分别为0，0.44，0.88，4.41，8.82。结果表明：在低C/N 比（0.44 和0.88）时，亚硝酸盐去除速率比C/N=0 下高，细菌呈现一次生长；而在高C/N 比（4.41 和8.82）时，出现连续的硝化反硝化，亚硝酸盐去除率仍比对照下高，细菌呈现二次生长。不同C/N 比下微生物群落明显不同，优势菌群从自养和寡营养细菌体系（包括亚硝酸盐氧化菌，拟杆菌门,α-变形菌纲,浮霉菌门和绿色非硫细菌下的一些菌株）过渡到异养和反硝化菌体系 （γ-变形菌纲的菌株尤其是反硝化菌Pseudomonas stutzeri 和P. nitroreducens 占主导）。 第二部分为乙酸钠对硝化混合菌群生物膜的硝化性能和菌群结构的长期影响。接种富集的硝化混合菌群于装有组合式填料的三角瓶中，于摇床中自养培养；两个月后填料上形成生物膜的硝化速率达到20 mg N/ (L·d)；而后进行长期实验，每12 小时更换混合营养培养基（亚硝氮约200 mg N/ L，C/N 比同上）。结果显示：相较于C/N 比=0 时的亚硝酸盐氧化反应来说，低C/N 比出现了部分的反硝化，而高C/N 比则是几乎完全的反硝化。与对照比，C/N=0.44 时亚硝酸盐氧化速率并未受乙酸钠的影响，反而上升了，但C/N=0.88 时亚硝酸盐氧化速率有所下降。菌群结构分析表明自养对照与混合营养下微生物群落的不同；PCR-DGGE未检测出混合营养下硝化杆菌的存在，而显示异养菌尤其是反硝化菌的大量存 在。荧光定量PCR 结果表明随C/N 比上升，硝化杆菌数量从2.42 × 104 下降到1.34× 103 16S rRNA gene copies/ ng DNA，反硝化菌由0 增加至2.51 × 104 nosZgene copies/ ng DNA。SDS-PAGE 的结果表明不同C/N 比下的蛋白组较为复杂且呈现一定的差异性。 有机碳对亚硝氮氧化及微生物群落的影响很复杂，本文分别讨论了对游离态和生物膜固定态两种状态的混合菌群相应的短期和长期影响研究。研究发现，有机碳并非一定带来硝化的负影响，如果控制在适当的C/N 比范围，有机碳是有利于亚硝氮氧化的。这些发现阐明了有机碳和硝化反硝化的关系，填补了硝化微生物生态学上的空白，对污水处理系统中减少异养菌的影响并提高氮去除率有一定理论指导意义。 Nitrification plays a key role in the biological removal of nitrogen in both nature and wastewater treatment plant (WWTP). So, understanding of the effect of organic carbon on nitrification and the competition between nitrifying bacteria and heterotrophic bacteria is important for both microbial ecology and WWTP design and operation. Despite the fact that the nitrification process of ammonia to nitrate has been extensively investigated, it is not known how the process of nitrite oxidization is affected by organic carbon when heterotrophic bacteria are present. By measuring different physiological and biochemical parameters, as well as using genomic DNA and proteome analysis, we investigated the influence of organic (acetate) on nitrite oxidizing performance, community structure and metabolic function of nitrite-oxidizing and heterotrophic bacteria under laboratory conditions. The dissertation involves two parts: Part one deals with the effect of organic matter on functional performance and bacterial community shift of nitrite-oxidizing and heterotrophic bacteria under suspended state. The bacteria were prepared in a continuous-flow stirred reactor under autotrophic condition; after two months, the nitrification rate of the culture reached about 20 mg N/ (L·d); then the bacteria were harvested for the next batch experiments. The initial concentrations of nitrite were 126 ± 6 mg N/ L in all flasks, and sodium acetate (C) to nitrite (N) ratios were 0, 0.44, 0.88, 4.41, and 8.82, respectively. The results showed that at low C/N ratios (0.44 or 0.88), the nitrite removal rate was higher than that obtained under autotrophic condition and the bacteria had single growth phase, while at high C/N ratios (4.41 or 8.82), continuous aerobic nitrification and denitrification occurred besides higher nitrite removal rates, and the bacteria had double growth phases. The community structure of total bacteria strikingly varied with the different C/N ratios; the dominant populations shifted from autotrophic and oligotrophic bacteria (NOB, and some strains of Bacteroidetes, Alphaproteobacteria, Actinobacteria, and green nonsulfur bacteria) to heterotrophic and denitrifying bacteria (strains of Gammaproteobacteria, especially Pseudomonas stutzeri and P. nitroreducens). Part two describes the influence of acetate on nitrite oxidizing performance, community structure and metabolic function of nitrite-oxidizing and heterotrophic bacteria in biofilms. Bacterial enrichments was transferred into flasks with polypropylene carriers and cultured under agitated and autotrophic condition. After two month, the biofilms grown on the carriers had a nitrification rate of about 20 mg N/ (L·h); then the biofilms were refreshed with mixotrophic medium (nitrite were 200 mg N/ L in all flasks, and C/N ratios was the same as above) every 12 h. the results show: normal nitrite oxidization reactions were performed when C/N = 0, but nitrite oxidization and partial denitrification occurred with low C/N ratios (0.44 or 0.88). At high C/N ratios (4.41 or 8.82), we mainly observed denitrification. In contrast to C/N = 0, the nitrite oxidization rate was unaffected when C/N = 0.44, but decreased with C/N = 0.88. The structure of bacterial communities varied significantly between autotrophic and mixotrophic conditions. Nitrobacter was hard to detect by PCR-DGGE while heterotrophs and especially denitrifiers were in the majority under mixotrophic conditions. Real-time PCR indicated that the Nitrobacter population decreased from 2.42 × 104 to 1.34 × 103 16S rRNA gene copies/ ng DNA, while the quantity of denitrifiers obviously increased from 0 to 2.51×104 nosZ gene copies/ ng DNA with an increasing C/N ratio. SDS-PAGE indicated the complexity of and a certain difference between the proteome of nitrite-oxidizing and heterotrophic bacteria at different C/N ratios. We conclude that the influence of organic matter on nitrite oxidation and the community structure of NOB and heterotrophic bacteria is complex. In this dissertation, we focused on how sodium acetate influenced the system both under suspended state and in biofilms. We observed that acetate did not necessarily have a negative impact on nitrification. Instead, an appropriate amount of acetate benefited both nitrite oxidization and denitrification. These findings provide a greater understanding about the relationship between organics and nitrification; they fill the gaps in the field of microbial ecology of nitrifying bacteria; they also provide insight into how to minimize the negative impact of heterotrophic bacteria and maximize the benefit of nitrogen removal in biological treatment systems.

长白山赤杨根瘤内Frankia的基因多样性分析

采集长白山自然保护区北坡东北赤杨、西伯利亚赤杨、色赤杨根瘤样品 2 1个 ,对根瘤内FrankiaDNA的 16S -2 3SrDNA和nifD -nifK两个基因间隔区段 (IGS)进行PCR -RFLP分析 ,研究其基因多样性。结果表明 :与赤杨共生的Frankia菌存在丰富的基因多样性 ,基因类型与宿主种型关系密切。东北赤杨对Frankia的特异性较高 ,与西伯利亚赤杨和色赤杨共生的Frankia菌有较近的亲缘关系。上述结果说明Frankia菌与其宿主赤杨间存在着协同进化

树木外生菌根真菌多样性研究方法进展

树木外生菌根真菌在森林生态系统中发挥着重要的作用,其多样性研究能反映外生菌根真菌的种群结构。随着分子生物学技术在多样性研究中的应用,打破了传统方法诸如大多数微生物处于不可培养状态的局限性,提高了人们对外生菌根真菌群落结构的认识。本文主要介绍了几种外生菌根真菌多样性研究常用的方法,综述了它们在菌根研究中的应用状况,为森林生态系统生物多样性研究提供参考。

The polymorphism of lysozyme gene in Zhikong scallop (Chlamys farreri) and its association with susceptibility/resistance to Listonella anguillarum

Lysozyme functions as a crucial biodefence effector against the infection of bacterial pathogens in innate immunity. The nucleotide sequence polymorphisms in promoter region of a nuclear goose type lysozyme gene from Zhikong scallop Chlamys farreri (designated as CFLysG) were investigated to explore their association with susceptibility/resistance to Listonella anguillarum infection. Eight sites of single nucleotide polymorphisms (SNPs) and two sites of insert-deletion (ins-del) polymorphisms were identified in the promoter region of CFLysG. Two of them, -753 TATCTCGATCAGG ins-del polymorphism and -391 A-G SNP were selected to analyze their distribution in the susceptible and resistant stocks, which were identified according to the survival time after L. anguillarum challenge. Using polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP), two genotypes were found at each site, which were ins/del and ins/ins at locus -753, and A/A and A/G at locus -391, respectively. The -753 ins/del genotype was more prevalent in the resistant stock than that in the susceptible stock, 30% vs 16.67% in frequency, but there was no significant difference in the frequency distribution between these two stocks (P=0.15). In contrast, the frequency of -391A/G genotype in the resistant stock was significantly higher (30%) than that in the susceptible stock (7.14%) (P=0.007), indicating a significant association with the resistance of Zhikong scallop to L anguillarum. To confirm the presumption, another independent challenge experiment was performed, in which the cumulative mortality of scallops with -391 A/A genotype (96.8%) was significantly higher than those with -391 A/G genotype (64.5%) (P=0.001), which further validate the association between -391 A/G genotype and the resistance of Zhikong scallop to L anguillarum. These results suggested that the -391 A/G could be a potential marker applied in future selection of Zhikong scallop with enhanced resistance to L anguillarum. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.