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数字PCR技术在低生物量环境样本16S rRNA基因定量分析中的验证与应用
在环境微生物研究领域,准确量化低生物量样本中的微生物DNA一直是重大技术挑战。传统定量PCR(qPCR)虽广泛应用,但受标准曲线制备繁琐、抑制剂干扰等问题制约,特别是在检测极端环境(如深层土壤、地下水)样本时,其准确性常受质疑。随着微流体技术进步,数字PCR(dPCR)这种无需标准曲线的绝对定量技术崭露头角,但其在环境微生物学中的应用尚未系统验证,尤其针对通用引物16S rRNA基因的检测性能存在知识空白。30 copies·μl-1浓度范围内准确性相当,但dPCR对常见环境抑制剂(如乙醇、腐殖酸)表现出更强耐受性。令人意外的是,研究中发现商用试剂中普遍存在微生物DNA污染,即使经过紫外线或D
来源:ISME Communications
时间:2025-07-11
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水平基因转移和附属基因变异驱动Lucinid双壳类内共生菌多样性
在海洋生态系统中,Lucinid双壳类与γ-变形菌纲的Candidatus Thiodiazotropha内共生菌形成了独特的化能合成共生关系。这些共生菌通过氧化硫化物为宿主提供能量,同时依赖卡尔文循环固定二氧化碳。然而,尽管已有研究揭示了其基本的代谢途径,但驱动不同内共生菌种群功能分化的进化机制仍不清楚。特别值得注意的是,相同宿主物种在不同地理区域可能携带不同的内共生菌基因型种,这种变异模式背后的选择压力和环境适应机制亟待阐明。Clemson University(克莱姆森大学)的研究团队通过大规模比较基因组分析,揭示了地理隔离和宿主特异性交互作用如何通过水平基因转移和基因丢失塑造内共生菌的
来源:FEMS Microbiology Ecology
时间:2025-07-11
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基于序列条形码追踪微生物群落中抗生素抗性基因水平转移的新方法
抗生素抗性危机已成为全球公共卫生的重大威胁,而环境微生物被认为是抗性基因(ARG)向人类病原体传播的重要"蓄水池"。然而,这些基因如何通过水平基因转移(HGT)跨越不同生态位,特别是在复杂微生物群落中的动态传播过程,仍是未解之谜。传统研究方法如单一质粒追踪或宏基因组分析各有局限:前者难以反映自然群落的复杂性,后者则无法揭示基因转移的具体路径。为突破这些技术瓶颈,赫尔辛基大学(University of Helsinki)和图尔库大学(University of Turku)的研究团队开发了一种创新的序列条形码系统,相关成果发表在《ISME Communications》。该系统通过在sul1抗
来源:ISME Communications
时间:2025-07-11
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亚热带常绿阔叶林海拔梯度下土壤胞外酶活性变化揭示微生物养分限制格局
在气候变化加剧的背景下,山地生态系统如何响应环境梯度成为生态学研究的热点。海拔作为"天然实验室",能压缩呈现温度、湿度等关键气候因子的变化,但其对土壤微生物代谢活动的调控机制仍存在争议。亚热带常绿阔叶林作为全球重要的碳汇,其土壤胞外酶驱动的养分循环过程对气候变化的敏感性尚未明晰——这正是武夷大学福建省生态产业绿色技术重点实验室联合武夷山国家公园的研究团队在《BMC Microbiology》发表论文的核心关切。研究人员选取武夷山国家公园700-1200米六个海拔梯度的常绿阔叶林(以米槠为优势种),通过测定β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、碱性磷酸酶(AP)等C/N/P获取酶活性,结合向量分析(V
来源:BMC Microbiology
时间:2025-07-11
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PhyloScape:面向多场景应用的交互式系统发育树可视化平台
在生命科学领域,系统发育树(Phylogenetic tree)是解析基因、物种进化关系的核心工具。随着COVID-19疫情中病毒溯源等需求的爆发,传统可视化工具如iTol、ggtree的局限性日益凸显——它们或缺乏交互式扩展能力,或需要编程基础,难以应对多模态数据整合的挑战。更棘手的是,极端分支长度差异(如某些病毒进化速率的显著差异)会导致传统树形图可读性急剧下降,而现有工具对15,000+节点的大规模树渲染效率低下。中国科学院计算机网络信息中心的研究团队在《BMC Bioinformatics》发表了创新性解决方案PhyloScape。该平台通过多技术整合实现了三大突破:首先,基于d3.j
来源:BMC Bioinformatics
时间:2025-07-11
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综述:共价有机框架材料在光催化应用中的进展:水分解、二氧化碳还原、过氧化氢生产及有机转化
光催化机制与材料要求半导体光催化遵循能带理论:当入射光能量超过材料带隙(Eg)时,价带(VB)电子跃迁至导带(CB),形成电子-空穴对。这些载流子迁移至表面参与氧化还原反应,如水解离产生H2或CO2还原为碳氢化合物。理想的COFs需具备宽光谱吸收、高效电荷分离及表面活性位点等特性。COFs的独特优势区别于传统半导体,COFs通过有机单元共价连接形成刚性多孔框架,具有三大核心优势:结构可设计性:如TFPT-COF通过苯基与腙键构建蜂窝状平面结构,实现可见光吸收与载流子传输;卓越稳定性:聚芳醚连接的JUC-505在400℃或强酸/碱条件下仍保持稳定;π-共轭效应:如LZU-190的电子离域特性促进
来源:Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews
时间:2025-07-11
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感官多样性对实验大鼠重复觅食任务中无聊样行为的影响研究
在动物认知与福利研究领域,一个长期被忽视的现象正逐渐引起科学家们的关注——非人动物在单调环境中表现出的无聊样状态(boredom-like states)。这种特殊的行为综合征表现为两种看似矛盾的特征:既会出现寻求刺激的躁动行为(如反复尝试逃脱),又伴随低觉醒的呆滞状态(如长时间静止不动)。这种现象不仅影响动物训练效果,更关系到实验室、农场和动物园动物的心理健康。然而,关于任务相关性无聊(task-related boredom)的实证研究却十分匮乏,这成为Charlotte C. Burn团队在Royal Veterinary College(英国皇家兽医学院)开展本项研究的出发点。为探究感
来源:Animal Cognition
时间:2025-07-11
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单细胞转录组学揭示纳米纤毛虫混合营养策略的关键基因差异
在广袤的海洋微生物食物网中,纳米级纤毛虫(<20μm)扮演着能量传递"微型枢纽"的角色。这些单细胞生物既能捕食浮游细菌(异养),又能通过保留猎物体内叶绿体进行光合作用(混合营养),但这种双重生活方式的分子机制始终成谜。更棘手的是,传统形态学分类对这类透明脆弱的微生物束手无策,而现有基因组数据多来自淡水纤毛虫(如四膜虫),与海洋种群差异显著。希腊海洋研究中心(Hellenic Centre for Marine Research)的Filomena Romano团队选择地中海东部超寡营养海域为天然实验室,捕获了五种游动迅速的纳米纤毛虫。通过单细胞RNA测序技术,研究人员像拆解微型"黑匣子"
来源:Microbial Ecology
时间:2025-07-11
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比利时不同生态区硬蜱微生物组多样性及其与病原体和共生菌的互作研究
在自然界中,小小的蜱虫却是传播疾病的"隐形杀手"。作为重要的病媒生物,硬蜱(Ixodes ricinus)能够传播莱姆病螺旋体(Borrelia burgdorferi sensu lato)、人粒细胞无形体病(Anaplasma phagocytophilum)等多种人畜共患病。然而,蜱虫体内并非只有病原体独舞,它们还携带着复杂的微生物群落,这些"房客"之间如何相处?环境因素又会如何影响这场微观世界的"权力游戏"?这些问题对于理解蜱媒疾病传播机制至关重要。比利时Sciensano国家健康研究所的研究团队将目光投向了这个微观生态系统的奥秘。比利时虽国土面积不大,却拥有从沿海平原到阿登高地的多样
来源:Microbial Ecology
时间:2025-07-11
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配体添加剂稳定的溶剂辅助配体交换法制备硫功能化MOF材料及其高效去除Hg2+的性能研究
摘要金属有机框架(MOFs)作为多功能吸附分离材料,其精确功能化是提升性能的关键。研究团队开发了配体添加剂稳定的溶剂辅助配体交换(SALE)新策略,成功将含硫配体2-巯基咪唑引入ZIF-8骨架。通过系统研究配体浓度、反应时间和溶剂环境等参数,揭示了配体交换动力学与框架稳定性的关联规律。定量图像分析表明,高浓度配体(200 mM)会导致ZIF-8纳米立方体向球形结构转变,而添加2-甲基咪唑可有效抑制结构变形。1 引言MOFs因其可调孔隙和化学环境成为环境修复的理想材料。传统合成含硫配体MOFs面临配位竞争导致结构坍塌的挑战。本研究创新性地采用配体添加剂策略,通过平衡热力学SALE过程与动力学解离
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南半球南露脊鲸种群恢复的十年变迁:澳大利亚南部水域保护与管理的生态启示
南露脊鲸种群恢复的十年动态与保护挑战摘要南露脊鲸(Eubalaena australis)作为商业捕鲸禁令后的旗舰保护物种,其澳大利亚种群的恢复呈现显著的时空异质性。基于30年标准化监测数据,研究发现Head of Bight(HOB)核心繁殖区的年增长率已降至3.34%(95% CI: 2.24-4.44),而170公里外的Fowlers Bay(FB)则以15.29%的年增长率(95% CI: 7.54-24.33)成为新兴热点,暗示密度依赖驱动的栖息地扩张。这一发现为理解大型海洋哺乳动物的生态适应性提供了关键案例。研究方法研究整合了三种数据来源:陆地观测:HOB和Encounter Ba
来源:Marine Mammal Science
时间:2025-07-11
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环境与人类因素共同塑造广布性海洋捕食者剑鱼的营养生态学
环境与人类因素对剑鱼营养生态的塑造机制2 研究方法研究团队在2017-2018年间采集了地中海西部和东北大西洋(从加的斯湾到加那利群岛)253尾剑鱼样本。通过肌肉组织的δ15N和δ13C稳定同位素分析,采用贝叶斯稳定同位素混合模型(BSIMMs)重建食性,将猎物分为鱼类(包括中上层鱼类、鳕形目等)、头足类(两组鱿鱼)和胶质生物三类。模型参数使用2.62±0.31‰(δ15N)和1.06±0.12‰(δ13C)的食饵组织分馏系数。广义加性模型(GAMs)用于分析食性与环境、生物及人为因素的关系。环境变量来自Bio-ORACLE v3.0数据库,包括海表温度(SST)、混合层深度(MLD)、叶绿素
来源:Journal of Animal Ecology
时间:2025-07-11
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西班牙多抗性长芒苋种群分析揭示抗性基因eccDNA从美洲引入的分子证据
1 引言长芒苋作为全球最具威胁的入侵杂草之一,其抗药性进化机制备受关注。研究聚焦西班牙加泰罗尼亚地区两个种群(MB和TA),探究其对ALS抑制剂(噻吩磺隆THIF和咪唑乙烟酸IMA)及草甘膦的多重抗性机制。该物种通过异交繁殖快速传播抗性基因,已在美洲、亚洲等地对9类除草剂产生抗性,而欧洲作为新入侵地,其抗性起源尚不明确。2 材料与方法实验采用美国敏感型野生种(WT)为对照,通过剂量反应实验(草甘膦0-3200 g ae ha-1)和靶基因测序分析抗性特征。关键方法包括:ALS基因测序:扩增CAD结构域(引物Ap_3F/Ap_4R)和BE区域(Ap_2F/Ap_2R),检测Pro-197、Asp
来源:Pest Management Science
时间:2025-07-11
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微塑料污染生态毒理学研究:揭示榆树(Ulmus pumila)抗虫防御机制与苏云金芽孢杆菌(Bt)的协同防控效应
陆地生态系统中微塑料污染的生态毒性效应正引发广泛关注。本研究创新性地构建了聚乙烯(PE)微塑料污染土壤-榆树(Ulmus pumila)-美国白蛾(Hyphantria cunea)幼虫三级食物链模型,揭示了PE通过双重作用机制影响生态平衡:一方面,PE胁迫显著降低榆树叶片的营养物质(葡萄糖/氨基酸代谢通路基因受抑)、叶绿素含量及次生代谢产物(黄酮类/总酚)积累,关键合成基因FLS(黄酮醇合成酶)和CHS(查尔酮合成酶)表达受阻,导致榆树自我防御能力下降;另一方面,PE与苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis, Bt)联合处理产生协同效应,使幼虫死亡率提升且体重抑制加剧。
来源:Pest Management Science
时间:2025-07-11
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热带山地森林树种全范围与局域尺度土壤化学变异对局部适应的贡献机制解析
引言理解环境如何塑造遗传变异分布是进化生态学的核心命题。神圣冷杉作为墨西哥山地森林优势种,其适应机制长期受气候因素主导,而土壤化学变异(如Ca2+、pH、EC)的作用被低估。本研究首次在全范围(18个种群)和局域尺度(3个相距7.4 km的种群)解析土壤化学梯度对遗传结构的影响,揭示多空间尺度下适应性分化的非对称性。材料与方法样本与测序113个全范围个体和95个局域个体经GBS简化基因组测序,获得1585个高质量SNPs。土壤数据来自墨西哥国家尺度插值模型(1 km2分辨率),筛选7项非共线性指标(Ca2+、K+、OC等)。分析框架采用三种GEA方法(LFMM、SAMβADA、BAYESCEN
来源:Evolutionary Applications
时间:2025-07-11
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两种巴塔哥尼亚Liolaemus蜥蜴的捕食风险研究:不同环境背景下相似的逃逸行为及其生态意义
在广袤的巴塔哥尼亚高原上,蜥蜴与它们的捕食者上演着永恒的生存博弈。捕食风险(predation risk)作为行为生态学的核心议题,其评估机制受到生境复杂性、捕食者密度乃至猎物自身特征的共同调控。然而,当这些因素产生相反作用时(如高捕食压力与高隐蔽性并存),猎物如何权衡风险?阿根廷生物多样性与环境研究所(INIBIOMA)的Martín Cristian Castillo团队以两种具有性二色性(sexual dichromatism)的蜥蜴——Liolaemus kolengh(高海拔低复杂性生境)和L. zullyae(低海拔高复杂性生境)为模型,揭示了环境与内在特征的交互作用如何塑造逃逸行
来源:Behavioural Processes
时间:2025-07-11
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同种个体存在对爱琴海壁蜥觅食决策的影响:岛屿与大陆种群的比较行为学研究
在动物王国中,觅食从来都不是简单的"找饭吃"问题。当一只蜥蜴发现美味昆虫时,它面临着一个复杂决策:是独自享用,还是跟随同类寻找更多食物?这个看似简单的选择背后,隐藏着进化博弈的精妙平衡——获取社会信息的收益与种内竞争的代价如何权衡。特别是在岛屿与大陆这样差异显著的生境中,这种权衡可能造就完全不同的行为策略。比利时弗拉芒研究基金会(FWO)的Ioanna Gavriilidi团队在《Behavioural Processes》发表的研究,首次系统比较了爱琴海壁蜥(Podarcis erhardii)在希腊三个小岛、两个大岛和两处大陆种群中的"局部增强(local enhancement)"行为。
来源:Behavioural Processes
时间:2025-07-11
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人为噪声对 Himalayan Monal 鸣声频率特征的影响:基于分位数回归的双生境比较研究
在喜马拉雅山脉的云雾缭绕处,栖息着被誉为"山地彩虹"的 Himalayan Monal(Lophophorus impejanus)。这种 endemic(特有)的 Galliform(鸡形目)鸟类凭借独特的双音警报鸣声"kleeh-wick"维系着种群的社会结构,但日益猖獗的旅游噪声正撕裂着这片声学净土。Kedarnath 麝鹿保护区(KMS)内,登山靴的踩踏声与基建轰鸣形成低频噪声污染,威胁着这种依赖声通讯的 indicator species(指示物种)的生存——正如研究所揭示,当噪声超过65dB时,其求偶鸣声的 detectability(可探测性)会骤降40%。为解析这一生态危机,研
来源:Behavioural Processes
时间:2025-07-11
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: 谷蠹与黄曲霉复合侵染优化谷物微环境以提升昆虫适应性及害虫管理启示
在谷物堆中,同时侵染的谷蠹(Sitophilus oryzae)和黄曲霉(Aspergillus flavus)巧妙地优化了非生物条件,显著提升了昆虫的适应能力。研究人员设计实验,在300克小麦容器中设置不同处理组:无添加、仅75只谷蠹成虫、仅11.6克黄曲霉接种谷物,或两者共存。利用数据记录仪每5分钟监测温度与湿度。60天后,令人惊奇的是,尽管平均温度未一致改变,但谷蠹与黄曲霉的组合使相对湿度稳定上升7%至8%,谷物水分从初始10.8%增至约13%。更关键的是,当黄曲霉存在时,谷蠹的F1子代数量竟暴增203倍,强烈暗示一种互利共生关系。这项发现强调了在害虫管理项目中,必须协同调控昆虫和微生物
来源:Environmental Entomology
时间:2025-07-11
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基于粪便遗传分析的日本濒危水鼩(Chimarrogale platycephalus)系统地理演化研究
这项研究采用粪便样本遗传分析技术,深入探究了日本特有濒危物种平头水鼩(Chimarrogale platycephalus)的系统地理演化历程。研究揭示该物种在更新世(Pleistocene)期间从亚洲大陆向日本列岛扩散的路径:祖先群体首先抵达九州,随后向本州东北方向扩张。在Calabrian至Chibanian地质时期,其分布范围随着冰期-间冰期气候波动呈现周期性收缩扩张。分子证据表明,平头水鼩在冰期避难所(refugia)中分化形成4个独立遗传谱系。有趣的是,其中2个谱系在本州地区形成大范围分布重叠区,呈现典型的二次接触(secondary contact)现象。通过整合生态位模型(eco
来源:Biological Journal of the Linnean Society
时间:2025-07-11