摘要: 为揭示卤虫变态发育过程中的神经调控机制,研究报告了孤雌生殖卤虫三个典型发育阶段脑神经节的转录动态,鉴定了各阶段特异表达的基因并预测了其功能。结果表明:第1龄期的高表达基因(HEG)涉及大量的有机物代谢和免疫调节,如含硫化合物转运及鸟氨酸代谢;第3龄期的HEGs与细胞呼吸、甲基化和嘌呤代谢相关;第8龄期的HEGs涉及神经信号传递和细胞间识别。其中, G蛋白偶联受体(GPCR)和homeobox基因在第3和第8龄期显著高表达,继而探讨这些基因的亚家族表达特征及功能,如视蛋白受体、神经活性配体受体和嗅觉受体这类GPCRs在幼体发育的相对后期阶段显著高表达, homeobox基因家族中的Unc-42、Arx和Ceh-14在第3龄期高表达, Arx、Ceh-14、Nkx2和Phox在第8龄期高表达。总之,第1龄期幼体通过增强代谢和物质运输来支持其快速生长,第3龄期到第8龄期是细胞分化和神经系统成熟的关键阶段, GPCR和homeobox的高表达提示卤虫视觉发育及神经系统的进一步特化。研究不仅提供了一组脑神经节转录组数据,还为认识卤虫的发育机制及深入理解神经调控在甲壳动物变态发育过程中的作用提供了新线索。

摘要: 为探究水麦冬科(Juncaginaceae)系统发育上存在的争议,并丰富水麦冬科物种的遗传信息资源,研究对海韭菜(Triglochin maritima)和水麦冬(Triglochin palustris)叶绿体基因组进行测序、组装、注释和特征分析,并重建其与相关类群的系统发育关系。海韭菜和水麦冬叶绿体基因组呈环状四分体结构,全长分别为155881和155803 bp,分别鉴定出了57和60个SSRs及49个长重复序列。海韭菜和水麦冬叶绿体基因组偏好使用以A/U结尾的密码子。系统发育分析表明水麦冬科两个物种聚为一支,与其近缘类群遗传距离较远,于78.67 MYA与眼子菜属(Potamogeton)、虾海藻属(Phyllospadix)、大叶藻属(Zostera)、二药藻属(Halodule)、针叶藻属(Syringodium)、川蔓藻属(Ruppia)构成的分支产生分化。结合物种生境与形态特征支持将水麦冬属上升为水麦冬科。研究将不仅为探究水麦冬科叶绿体基因组结构进化奠定理论基础,也能为水麦冬科及相关类群物种保护和科学利用提供理论依据。

摘要: 研究设计了曼氏无针乌贼(Sepiella japonica)的特异性引物和TaqMan探针,采用eDNA方法对东海海域44个站位的175个水层样品进行了曼氏无针乌贼的水平(44个站位)和垂直分布(175份水样)分析,并进行了曼氏无针乌贼e DNA与环境变量(总深度、采样深度、温度、盐度、溶氧量、浊度、叶绿素、■)的相关性分析。结果显示,在调查海域曼氏无针乌贼的eDNA检出率为17.14%,在各站位间无显著差异,但在垂直分布上有显著差异(P<0.05)。在中表层水中检测到较高的曼氏无针乌贼eDNA浓度,在深度大于81 m的海水中未检测到曼氏无针乌贼eDNA。此外,曼氏无针乌贼的eDNA浓度(Ln([eDNA]+1))和存在/不存在(YNeDNA)受总深度、浊度、盐度、溶氧量、■等环境变量的影响。研究证明了eDNA是一种可靠的物种调查方法,可以作为传统资源调查的补充,为进一步研究东海海域曼氏无针乌贼的资源分布及栖息地选择提供技术支持,并为其资源修复和可持续利用提供参考依据。

摘要: 文章以大海马(Hippocampus kuda)为研究对象,分别设置2个光周期(L﹕D=16﹕8、L﹕D=12﹕12)和2个投饵时间策略(开灯后2h、关灯前2h),分析大海马的生物钟系统之间及生物钟与脂类代谢之间的关系,探究大海马人工养殖的适宜环境条件及其体内重要脂类物质的合成代谢条件。结果表明:在所有组别中,检测的7个钟基因中有6个基因(Clock、Bmal1、Per1、Per2、Per3和Cry1)在大海马的脑和肝脏中都有明显的节律性表达,说明生物钟基因表达与光有较密切的关系。其中,大海马在长光亮期(16﹕8)及开灯后2h投喂的条件下,其脑中的中枢钟基因与肝脏中的外周钟基因间的协同性最佳,表明该条件对大海马生长较为有利。此外,大海马肝脏中8个脂类代谢相关基因(Hmgcr、Mvk、Mvd、Lss、Fdps、Cetp、Scap、Srebp1)在开灯后2h投喂的2个组别中都呈现了节律性表达,而在关灯前2h投喂的2个组别中仅Hmgcr、Mvk、Scap、Srebp1等4个基因(L﹕D=16﹕8)和Hmgcr、Mvk、Scap、Mvd、Srebp1等5个基因(L﹕D=12﹕12)有明显节律性表达,说明脂类代谢相关基因的表达与光影响并不非常密切,大部分基因的表达受到了投喂时间的影响。总之,实验证实了大海马中存在有完整的生物钟系统,该生物钟系统与脂类代谢间存在紧密的联系。通过光和投喂时间的综合分析,初步推断大海马养殖的适宜条件为长光亮周期及在有光时及时给饵(开灯后2h内),该条件下能促使大海马的钟基因与代谢基因都呈现稳定的节律性表达,且中枢钟系统与外周钟系统间的协同性达到最佳。同时,也能较好地促进脂类物质的代谢合成和积累。

摘要: 为提高太平洋长鳍金枪鱼渔场预报准确率,探索深度学习及可解释性方法在长鳍金枪鱼渔场预报领域中的应用,采用太平洋区域(120°E—80°W、45°S—45°N) 2000—2021年长鳍金枪鱼延绳钓渔业数据,选取了月份、经纬度、海洋温度、海洋盐度、叶绿素浓度、混合层深度等16种原始特征数据,涉及标量、向量、矩阵和张量,通过组织残差结构的卷积神经网络和全连接神经网络,构建了一种新型多通道单回归深度学习模型。该模型能同时使用不同大小不同分辨率的数据,利用卷积运算的强大适应能力提取各类环境因子的潜在特征并进行融合完成预测任务。同时引入SHAP (SHapley Additive exPlanation)可解释方法对样本各个参数贡献度进行分析,沿不同维度累加SHAP值挖掘环境因子与渔获量间的内在关系,为科学分析提供实用的分析方法。结果表明,本模型能通过海量异构数据正确学习特征因子与长鳍金枪鱼渔场位置和渔获量间的相关关系,与其他渔场预测模型(随机森林、XGBOOST、广义加性模型、支持向量机、长短期记忆网络和BP模型)相比,该模型的均方误差、均方根误差和平均绝对误差最低,分别为0.00322、0.0567和0.272,较其他模型相比降低了3.9%—82.6%。该研究模型可以有效适应异构数据输入,完成端到端的学习任务。同时,通过对SHAP值的多维度分析也证明了渔获量分布与许多环境因子具有高度相关性,包括海洋温度、海洋盐度、混合层深度和海面异常高度。除此之外,可解释性方法还揭示了溶解铁对长鳍金枪鱼渔获量的相关关系。可解释性深度学习可以作为一种新的特征因子研究方法应用在环境因子与生物习性的相关性研究领域中,为传统生物学特征研究提供新的研究思路。

摘要: 研究选择黄河上游的龙羊峡水库作为研究区域,基于物种有无、个体数和生物量三种数据类型,对龙羊峡水库鱼类物种、功能和系统发育β多样性及其周转和嵌套组分的格局和驱动因子进行了分析。研究结果表明:(1)对于整体鱼类而言,基于物种有无数据,周转组分主导了物种、功能和系统发育β多样性,而基于个体数和生物量数据时,嵌套组分在三种维度β多样性占主导地位;(2)对于土著鱼类而言,基于物种有无数据,物种β多样性由周转组分主导,功能和系统发育β多样性由嵌套组分主导,而基于个体数和生物量数据时,三种维度β多样性均由嵌套组分主导;(3)多元回归分析表明,距下游大坝距离和外来鱼类数量占比对所有维度β多样性格局都有显著影响。研究结果强调,在β多样性分析中应综合考虑多种数据类型和多样性的不同维度,以更全面地了解β多样性格局及其形成机制。此外,鉴于龙羊峡鱼类β多样性以嵌套组分为主,同时具有一定比例的周转组分,因此,制定龙羊峡水库鱼类保护对策时应综合考虑α多样性较高的重点区域,同时需要兼顾多个区域。

摘要: 研究于2022年5月—2023年2月对东太湖应急水源地的浮游植物和环境因子进行了4个季度的调查分析旨在探明水源地浮游植物功能群特征动态及其与环境因子之间的关系。结果表明:（1）共鉴定出浮游植物7门128种,共划分为21个功能群,包括喜好高营养扰动的功能群MP、P、S1,喜好高营养低扰动的H1、W1,以及具广适性的L_O等,表现为夏秋季功能群种类数较多,秋季功能群生物量明显高于其他季节,指示水体生境特征为水浅、分层较少、透明度低、高营养状态;（2）优势功能群有7个（E、H1、L_O、MP、P、S1、W1）,具明显的季节性,表现为春L_O/W1/P→夏H1/S1/MP→秋L_O/P/MP→冬E/H1/L_O的季节演替,生物量占比最大的主要为以甲藻为主的功能群L_O和以硅藻为主的功能群MP;（3）冗余分析（RDA）和方差分解分析（VPA）表明,水温（WT）、氨氮■总磷（TP）和电导率（Cond）是影响水源地浮游植物优势功能群生物量的主要环境因子其中功能群LO与WT、■TP、Cond均呈负相关,功能群W1、S1、MP均与WT、■TP、Cond呈正相关;（4）功能群Q指数评价结果（2.91±0.11）表明水源地整体水质状态“中等”,但在夏季时水质较差、营养水平和蓝藻丰度较高,依然面临蓝藻水华问题。建议严格控制外源营养输入,加强生态系统结构调控,提升生态系统的稳定性和自净能力,以控制蓝藻水华发生和保障供水安全。

摘要: 为了有效抑制该入侵种的生长,保护原生态系统的生态平衡,在实验室条件下对具孔斯帕林藻（Sparlingia pertusa）的早期发育过程、生活史及环境因子对其生长发育的影响进行了详细的研究,结果表明:（1）具孔斯帕林藻的孢子发育类型为“直接盘状体”型,即孢子发育后不产生萌发管,而是分裂成细胞团,直接发育成盘状体。（2）生活史由单倍体的雌雄配子体、二倍体的果孢子体和四分孢子体组成,配子体与四分孢子体形态一致,为典型的同型世代交替。（3）温度、光照强度和盐度三种环境因子对具孔斯帕林藻的早期发育有显著影响,藻株生长的最适环境因子范围为温度8—14℃,光照强度60—100μmol photons/（m²·s）,盐度20‰—40‰。此外,温度、光照强度和盐度的交互作用对藻株盘状体生长也有显著影响。具孔斯帕林藻盘状体早期发育的最适生长条件为温度11℃、光照强度80μmol photons/（m²·s）和海水盐度30‰。研究结果阐明了具孔斯帕林藻的生活史,并明确了该藻的最适生长条件,为今后该入侵种的防治提供了理论基础。

摘要: 研究以厚唇裸重唇鱼(Gymnodiptychus pachycheilus)为研究对象,基于其53个野外分布位点,并结合筛选后的3组环境因子(包括第1组:气候因子与地形因素;第2组:淡水环境因子;第3组:气候因子、地形因素与淡水环境因子)分别构建MaxEnt模型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,分析厚唇裸重唇鱼在长江及黄河流域的当下潜在适生区分布及影响其分布的主要环境因子,并进一步探讨MaxEnt模型在内陆淡水鱼类研究中的应用前景。结果表明:(1)基于3组环境因子所构建MaxEnt模型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对厚唇裸重唇鱼当下在长江与黄河流域适宜分布的预测均具有较高的可靠性,在气候因子与地形因子的基础上,淡水环境因子的添加进一步增加了MaxEnt模型的可靠性与准确性;(2)MaxEnt模型对厚唇裸重唇鱼在长江和黄河流域的当下潜在地理分布预测结果与其现有分布基本吻合;(3)在长江与黄河流域, MaxEnt模型筛选出影响厚唇裸重唇鱼分布的主要环境因子包括草本植被横跨小集水区范围(Hb-rang)、上游平均高程(Up-ele)和温度季节性变异系数(Bio4)。研究结果为厚唇裸重唇鱼野生资源养护和栖息地保护提供了理论依据,并为MaxEnt模型在我国其他珍稀濒危鱼类适生区研究中的应用提供借鉴。此外, MaxEnt模型在我国内陆鱼类栖息地保护、鱼类更替及其灭绝驱动因素预测、鱼类群落生物多样性监测与评估、外来(或入侵)鱼类风险评估等方面具有广阔的应用前景。

摘要: 化学通讯是水生动物之间交流的重要方式,水生动物通过不同的化学感受器官识别不同的化学通讯物质,化学信号进入动物体内后经过各种不同通路的介导发挥行为调控作用。动物的化学通讯及其行为学调控机制相关研究是国际上生物学研究的前沿和热点领域。近年来,水生动物在该领域的相关研究也取得了长足进步,但与其他高等动物或者昆虫等物种研究相比进展相对落后且面临诸多难题,如特殊的水环境介质对水生动物化学通讯的研究提出更高的技术和设备要求、水生动物组织和器官的结构与发育特点与陆生生物有较大差异、相关化学通讯物质的鉴定及其作用途径和机制不明确等。另一方面,基于化学通讯调控的交配、捕食、攻击、集群、游泳等行为与经济类水生动物的养殖产量和经济效益密切相关,相关基础研究的缺失未能为实际养殖生产提供理论支持和技术指导。文章重点综述了甲壳类、鱼类等水生动物化学通讯物质-信息素的释放与接收方式、信息素类型及其行为调控机制研究进展,并展望了信息素在水产养殖等渔业活动中的应用前景,旨在为国内水生动物的行为学研究及其养殖应用提供参考。