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2023年  14卷  第1期

全健康
α−芋螺毒素LvIA第11位氨基酸的新突变体合成及其靶点活性
李浩楠, 杨奕帅, 长孙东亭, 朱晓鹏, 罗素兰
2023, 14(1): 1-7. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.2023.01.004
摘要:
为了进一步探究第11位氨基酸的性质对LvIA靶点结合活性的影响,设计了LvIA的2个新型突变体[D11R]LvIA和[D11H]LvIA,即用2个碱性氨基酸−精氨酸(R)和组氨酸(H)分别替换原来的酸性氨基酸D。先人工合成了这2个新突变体的线性肽,然后采用2步氧化法进行折叠,以获得在第1位和第3位半胱氨酸(Cys 1~3)、第2位和第4位半胱氨酸(Cys 2~4)之间定点连接形成二硫键。经高效液相色谱分离纯化和质谱鉴定,合成了含有Cys(1~3, 2~4)二硫键连接方式的多肽,其分子质量正确,纯度在95%以上。利用双电极电压钳电生理学技术对这2种突变体与α3β2 nAChR的结合活性进行了检测。结果发现,当该位点的氨基酸性质由酸性转换为碱性后,对LvIA的活性影响巨大,直接导致对α3β2 nAChR的阻断活性丧失。[D11R]LvIA和[D11H]LvIA的活性与野生型LvIA相比分别降低了574.38%和408.62%。由此表明,第11位氨基酸的酸碱性对LvIA的活性至关重要。
西沙群岛珊瑚礁区大型底栖生物群落特征
夏光远, 陈石泉, 谢海群, 沈铭辉
2023, 14(1): 8-16. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.2023.01.003
摘要:
为了解西沙群岛的珊瑚礁区大型底栖生物群落组成和分布特征,于2016—2019年期间对西沙群岛附近珊瑚礁区的大型底栖生物进行了连续的采样调查,系统分析了该海域大型底栖生物的种类组成、丰度和生物量的分布、生物多样性等生物学特性。结果表明,5个生物大类中的252种底栖生物中,甲壳动物出现的种类最多,有120种;其次为软体动物,有72种;棘皮动物37种,环节动物17种,其他门类生物6种。大型底栖生物密度为(334.45±396.40) ind·m−2,生物量为(110.79±126.56)g·m−2,Shannon-Wiener多样性指数(H’)为3.85±0.84、丰富度指数(d)为5.51±2.64、均匀度指数(J’)为0.89±0.05;多样性指数显示,2016年永兴岛及2018年西沙州海域受到轻度扰动;群落聚类分析显示,该区域大型底栖生物群落随时间变化较显著;丰度-生物量比较曲线法(ABC曲线)评价显示,2017年和2018年的部分岛屿大型底栖生物群落受到一定程度干扰。结果说明西沙群岛珊瑚礁区大型底栖生物群落总体上以软体动物和甲壳动物为主,调查时间的变化比地理位置的变化对底栖生物群落的结构有更大影响。
浮游细菌群落结构及其与网箱养殖鱼病害的关系
陈鹤, 李筱鑫, 崔婧, 蒙爱云, 骆大鹏, 刘庆明, 邱名毅, 涂志刚
2023, 14(1): 17-24. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.2023.01.015
摘要:
为了揭示深水网箱养殖区养殖过程中浮游细菌群落结构及其与网箱养殖鱼类细菌性病害的关系,采用Illumina测序技术对海南后水湾深水网箱养殖水样进行16S rRNA基因高通量测序。结果表明,检测到浮游细菌种群归属于36个门、56个纲、98个目、235个科、807个属,香农-威纳指数范围为2.47~4.5,说明该养殖区水体中浮游细菌具有丰富的多样性。变形菌门是主要优势门类,其次为拟杆菌门、放线菌门、厚壁菌门和蓝细菌门;主要类群为Cobetia属、弧菌属(Vibrio)、假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas)、盐单胞菌属(Halomonas)等,不同养殖期优势类群差异较大,其中休养期以Cobetia属、玫瑰变色菌属和嗜冷杆菌属为主;养殖初期以Cobetia属、假交替单胞菌属、Kushneria属和弧菌属为主;养殖中期优势类群为Cobetia属、盐单胞菌属、交替单胞菌属(Alteromonas)、弧菌属和假交替单胞菌属;养殖后期优势类群为GpIIa属和Cobetia属。潜在致病菌弧菌属相对丰度在不同养殖期差异较大,在养殖初期、中期含量较高,而在非养殖期和养殖后期含量较低,与网箱养殖卵形鲳鲹细菌性病害发病规律相吻合,表明由于弧菌引起的鱼类病害为养殖区的主要细菌性病害类型。
黄鳍金枪鱼重金属富集特征及食品安全评估
孙安俯, 潘帅, 肖娟, 黄海, 郭志强
2023, 14(1): 25-31. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.2023.01.002
摘要:
为了解南海黄鳍金枪鱼(Thunnus albacares)体内重金属富集特征及其食品安全性,对大、中、小3种体型的南海黄鳍金枪鱼肌肉与肝脏中8种重金属(Cd、Ba、As、Cu、Fe、Cr、Se、Zn)含量进行了测定。结果表明,随着体型的变化,各重金属元素的累积特征不同,肌肉中Fe、Se和Cd的含量随着体型变大而不断增加;Zn与Cu则相反;而As、Ba、Cr的含量在3个体型组中无显著变化。在肝脏组织中,Fe、Se、Cu和Cd的含量随体型变大而不断增加;Cr累积趋势相反;Zn、As、Ba的含量在3个体型组中无显著变化。在3个体型组的肝脏中Cd、As、Cu、Fe、Se和Zn含量均显著高于肌肉对应金属元素含量,而Ba、Cr的含量在肌肉与肝脏中无显著差异。在重金属食品安全方面,可食用部分(肌肉)中各重金属元素含量均低于我国食品安全国家标准,但Cd与 iAs的单因素污染指数表明南海黄鳍金枪鱼存在轻微的重金属安全风险,因此,建议成人和儿童每日摄入南海黄鳍金枪鱼应分别小于120.00和37.71 g。
鲸落生态研究进展与展望
林明利, 李松海
2023, 14(1): 32-41. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.2023.01.005
摘要:
鲸落是指须鲸(Balaenoptera)和抹香鲸(Physeter macrocephalus)等大型鲸类死亡后,尸体沉入海底,形成的一个长期以鲸尸为营养源的生态系统。鲸落研究始于1987年,迄今已经积累了一些生态认识,对这些认识的梳理将为我国即将兴起的鲸落研究提供借鉴。鲸落的演替可分为移动清道夫、机会主义者、化能自养和礁岩阶段,促进、耐受和抑制作用是推动不同阶段演替的主要生态因子,而水深、水温和地理位置对各演化阶段的物种组成和群落结构具有重要影响。目前尚未在移动清道夫阶段发现鲸落专性物种,但已经在机会主义者和化能自养阶段发现了包括食骨虫在内的129种专性物种,这些物种通过洋流将生活史早期产生的浮游幼虫在鲸落间进行扩散。基于全球大型鲸类种群数量和死亡率,有学者粗略估算出相邻且演化阶段相同鲸落的平均距离为5~16 km,这些鲸落随机散布于各大洋海底,可为生物在位置固定、区域距离较远的冷热泉间扩散提供垫脚石,共同维持深海生物多样性水平。有研究认为,捕鲸业对大型鲸类的大肆捕杀导致全球鲸落减少了65%~90%,这已引起深海物种生物多样性水平的严重下降甚至大规模灭绝。鲸落研究极具挑战性,无论探测自然鲸落还是人工植入鲸落都要求配备高性能潜水器和具备熟练深潜作业能力,是一个国家对深海探索能力和综合海洋科技水平的体现。根据国际鲸落研究进展和我国深海探测技术现状,提出我国鲸落研究应充分利用区域优势、聚焦共性科学问题和注重新技术应用的建议。
微生物合成5-羟基色氨酸的研究进展
翁可欣, 张明亮, 李力
2023, 14(1): 42-49. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.2023.01.016
摘要:
5−羟基色氨酸 (5-hydroxytryptophan,5-HTP)是血清素和褪黑素生物合成的中间代谢物,可有效治疗多种疾病,如抑郁症、头痛、肥胖和失眠等。传统生产5-HTP的方法是植物提取或化学合成,然而,这些方法效率低,难以大规模生产,无法满足不断增长的市场需求。随着代谢工程和合成生物学的发展,利用微生物合成目标产物成为必然趋势。笔者综述了微生物合成5-HTP的研究进展,通过定向进化羟化酶以及引入辅酶因子合成与再生途径,实现了微生物合成5-HTP,再经代谢工程调控,通过平衡宿主细胞内代谢流提高5-HTP生产效率,为工业微生物有效合成5-HTP提供了理论基础和技术支持。
CRISPR/Cas9技术在昆虫基因功能研究中的应用及优化
刘露露, 林哲, 邹振
2023, 14(1): 50-59. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.2023.01.006
摘要:
主要概述了CRISPR/Cas9技术应用于涉及鞘翅目、鳞翅目、膜翅目、半翅目、直翅目和双翅目的昆虫在色素沉着、抗性、嗅觉、交配和性别发生等方面的研究进展,包括基因敲除和基因敲入技术的应用,同时总结了目前CRISPR/Cas9系统的优化方案,最后对改良CRISPR/Cas9系统在昆虫基因组学研究和农业害虫防控的应用前景进行了展望。利用基因编辑技术对昆虫基因功能进行探究是除基因过表达、RNA干扰等方法外的一种有效策略。CRISPR/Cas9技术是近年来出现并迅速发展的第三代基因编辑工具,以操作简便、成本低和编辑效率高等优点而被广泛应用于生物科学中的各个分支。
广州管圆线虫免疫调控机制及诊断技术研究进展
许靖云, 周宇晨, 黄硕, 韩谦
2023, 14(1): 60-70. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.2023.01.001
摘要:
对广州管圆线虫的病原生物学、流行病学、发病机理、免疫机制及诊断技术的研究进展进行了概述。广州管圆线虫(Angiostrongylus cantonensis, A. cantonensis)是一种食源性人兽共患寄生虫,在热带及亚热带地区的许多国家引起重大的公共卫生问题。人作为其非适宜宿主,通过摄入感染性幼虫污染的食物而发生感染,引起嗜酸性粒细胞增多性脑膜炎(eosinophilic meningitis, EM)。广州管圆线虫病的范围正在不断扩大,以前认为无A. cantonensis的地区也出现了感染病例。我国广州管圆线虫病流行情况显示我国广州管圆线虫病相对罕见,但2022年最新流行病学数据显示广州管圆线虫中间宿主的感染率相对较高。通常根据食用软体动物史、临床特征及实验室检查做出推定诊断。目前已开发出多种针对广州管圆线虫病的血清学检测方法,但许多诊断方法的灵敏度及特异性仍有待提高。增加对广州管圆线虫病的认识将有助于快速诊断并改善临床结果。
南繁育种
南繁产业作为海南主导产业地位的论证
刘婉璐, 陈冠铭
2023, 14(1): 71-76. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.2023.01.009
摘要:
基于钻石理论搭建模型,根据产业结构演变的影响因素和主导产业选择基准构建指标体系,并匹配计算模型,将南繁产业与海南其他主要涉农产业如冬种瓜菜、芒果产业、橡胶产业等进行赋值和分析,筛选指标并计算出各指标的权重,综合得出各个产业竞争力指数,结果表明,南繁产业在涉农产业中竞争力指数远超过其他产业,将南繁产业作为海南未来主导产业符合海南实际需求。
海南两系杂交稻制种关键发育期气候风险区划
吕润, 车秀芬, 吴慧, 陈小敏, 张亚杰, 邹海平, 白蕤
2023, 14(1): 77-81. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.2023.01.010
摘要:
为了对海南两系杂交稻制种关键发育期进行精细化气候风险区划,对海南两系杂交稻制种产业区域布局提供指导,利用2006—2020年海南岛南部8个市县144个区域气象站的资料,在数据质量控制的基础上,根据两系杂交稻制种的气候风险等级指标,制定海南岛两系杂交稻制种关键发育期气候风险区划。结果表明,不育临界温度22℃时,两系杂交稻制种综合气候低风险区分布于昌江、东方、乐东、三亚、保亭、陵水和万宁;不育临界温度23℃时,两系杂交稻制种综合气候低风险区分布于东方、乐东、三亚、保亭和陵水大部分地区;不育临界温度23.5℃时,两系杂交稻制种综合气候低风险区分布于乐东、三亚和陵水大部分地区;不育临界温度24℃时,两系杂交稻制种综合气候低风险区分布于乐东、三亚和陵水沿海地区。所构建的气候风险区划可为海南两系杂交稻制种种植规划提供有效借鉴,对南繁扩种具有一定的指导意义。
生物入侵
海南主要粉蚧种类及危害
蔡波, 敖苏, 孟瑞, 徐淼锋, 魏久锋, 杨苗
2023, 14(1): 82-87. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.2023.01.007
摘要:
为了探明海南主要粉蚧的种类及危害状况,通过对海南各县市的各类热带水果、经济作物、绿化植物及花卉等上发生的有害粉蚧进行野外调查和分类,共鉴定出海南主要粉蚧10属21种。通过对21种粉蚧基础信息的梳理,明确了土著种13种、入侵种8种、海南新纪录2种。
番茄潜叶蛾生物防治研究进展
梁永轩, 郭建洋, 王绮静, 张毅波, 张桂芬, 杨念婉, 周琼, 刘万学
2023, 14(1): 88-104. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.2023.01.008
摘要:
总结了生物防治在番茄潜叶蛾防控领域的研究和应用现状,旨在为该害虫在我国的高效、可持续防控提供参考。番茄潜叶蛾的天敌昆虫资源丰富,其中赤眼蜂科、姬小蜂科和茧蜂科等寄生蜂,以及盲蝽科的捕食性蝽等对该害虫的控害能力较强。近年,相关研究报道了部分天敌昆虫的大规模饲养与释放技术,为其田间应用提供了良好条件,如暖突赤眼蜂Trichogramma achaeae、烟盲蝽Nesidiocoris tenuis等在国际上已被广泛应用于番茄潜叶蛾的田间防治,并取得良好成效。此外,病原微生物,如绿僵菌Metarhizium anisopliae、苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringiensis等,及植物源提取物,如印楝Azadirachta indica、麻疯树Jatropha curcus种子的提取物等,对该害虫有较强的杀虫活性,且相对于化学农药更为安全。再者,RNAi等新兴生物技术在针对番茄潜叶蛾防治的研究也已逐渐开展。
植物保护
橡胶树炭疽菌孢子的拉曼光谱特征及其在聚类分析中的应用
徐鑫泽, 施泽坤, 纪晓贝, 李志刚, 李潇, 刘文波, 林春花, 缪卫国
2023, 14(1): 105-110. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.2023.01.014
摘要:
为了弥补分类学上单纯依靠形态学与分子生物学鉴定炭疽菌的不足,基于共聚焦显微拉曼技术的橡胶树炭疽菌3个种群孢子聚类分析方法,对橡胶树炭疽菌孢子的拉曼光谱进行扫描,找到了其共有的位于1 005 cm−1, 1 155 cm−1和1 515 cm−1处的3个主要的拉曼峰以及其他次级峰,并对峰的产生来源进行初步确认。结合拉曼光谱与主成分分析(PCA),依靠3个主要的拉曼峰以及其他次级峰在PC1、PC2以及PC3的三维空间得分图中快速有效地将3种橡胶树炭疽菌孢子区分开来,为鉴别炭疽菌孢子提供了一种新方法,满足了灵敏与微量的要求,且样品无需预富集和预处理。
海南3种相思树红根病病原菌的鉴定
朱清亮, 李增平, 丁婧钰, 张宇, 程乐乐
2023, 14(1): 111-119. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.2023.01.013
摘要:
为进一步明确引起海南相思树根腐病的病原灵芝菌种类,利用形态学与分子生物学鉴定手段对发生于海南的台湾相思(Acacia. confuse Merr.)、马占相思(A. mangium Willd.)和耳叶相思(A. auriculiformis A. Cunn. ex Benth.)等3种相思树上的红根病的病原灵芝菌进行了种类鉴定。从海南省海口、儋州、昌江等市县采集3种相思树红根病病原菌的担子果,对其进行形态学鉴定。采用组织分离法分离菌株,完成了3种病原菌的致病性测定,构建了基于ITSSSULSU基因的多基因系统发育树,结合形态学与分子生物学鉴定结果,确定这3种相思树红根病病原灵芝菌均为热带灵芝[Ganoderma tropicum (Jungh.) Bres.]。
环境科学
海南红树林沉积中硫酸盐还原菌群落的特征
刘文娟, 陈新, 李建聪, 李思萍, 陈英洁, 唐敏
2023, 14(1): 120-128. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.2023.01.011
摘要:
在海南北部的红树林及其附近光滩区域,通过高通量测序技术研究了原位沉积中硫酸盐还原菌(SRB)群落结构的季节差异,检测了重金属铜和锌的赋存形态,并分析了相关生态环境因子对SRB群落的影响。结果显示,红树林沉积中SRB的多样性在旱季显著高于雨季,旱季光滩中SRB的多样性最高;在科的水平上,红树林沉积中索利氏菌科(Solibacteraceae)的相对丰度在旱季和雨季都为最大,但SRB群落组成结构在旱季和雨季显著不同;在光滩沉积中,在旱季相对丰度最大的是索利氏菌科,而雨季则为脱硫球茎菌科(Desulfobulbaceae)。相关性分析表明,沉积中的总氮、总磷、pH和特定赋存形态的铜和锌与SRB群落结构的季节性差异显著相关。本研究结果有助于阐明红树林沉积中SRB群落结构特征的季节性差异及其影响机制,为利用红树林进行重金属生态修复提供参考。
红树林沉积物反硝化和厌氧氨氧化速率的时空变化及环境响应
林雨彬, 秦永强, 马思远, 曾若菡, 陈雨梅, 刁晓平
2023, 14(1): 129-135. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.2023.01.012
摘要:
为研究红树林退塘还林过程对沉积物氮循环速率的影响,使用15N同位素示踪技术研究原生红树林区域(原生区)、修复红树林区域(修复区)和退养鱼塘区域(鱼塘区)3种生境的红树林沉积物反硝化与厌氧氨氧化速率的时空分布特征,并分析影响沉积物反硝化与厌氧氨氧化速率的环境因素。结果表明:1. 不同生境沉积物理化因子存在季节性差异,沉积物反硝化速率具有空间差异。旱季修复区反硝化速率(14.39 nmol·g−1·h−1)与鱼塘区(11.48 nmol·g−1·h−1)相比未有明显差异,但显著高于原生区(8.08 nmol·g−1·h−1)(P<0.05);雨季修复区反硝化速率(11.67 nmol·g−1·h−1)与原生区(11.29 nmol·g−1·h−1)、鱼塘区(9.62 nmol·g−1·h−1)相比无明显生境差异;不同生境的反硝化速率无明显季节性差异。2. 沉积物厌氧氨氧化速率具有时空差异。旱季不同生境沉积物厌氧氨氧化速率变化趋势与反硝化速率相似:旱季修复区厌氧氨氧化速率(0.52 nmol·g−1·h−1)最高,显著高于原生区(0.10 nmol·g−1·h−1)(P<0.05);雨季不同生境沉积物厌氧氨氧化速率差异不明显。原生区沉积物厌氧氨氧化速率具有明显的季节差异,雨季明显高于旱季(P<0.05)。对各环境因子与沉积物反硝化速率和厌氧氨氧化速率进行相关性分析发现,沉积物温度、盐度、氨氮、硝氮与不同季节沉积物反硝化和厌氧氨氧化速率的相关性存在一定差异,不同生境沉积物的温度、氨氮和硝氮与反硝化速率和厌氧氨氧化速率具有明显的相关性,反硝化速率与厌氧氨氧化速率两者在红树林区域存在明显的协同。研究结果为红树林的生态修复和清退工作的效果及阶段评估提供科学支持。