寒武纪早期是全球小壳动物化石大幅射的时期,贵州寒武纪初期磷块岩中就含有大量种类丰富的小壳动物化石,而前人对其研究多局限于外观形态的描述,对其微观结构方面的研究较少.文中通过对贵州熊家场地区磷块岩中小壳动物Turcutheca,Paracircotheca,Loculitheca zhijinensis以及Protospongia化石进行电子显微镜观察,描述其显微结构特征.并对Turcutheca,Paracircotheca进行重点生物结构研究,探讨其壳体形态、生长发育方式.通过对小壳动物化石壳体进行SEM-EDS分析,确定组成壳体主要成分为碳氟磷灰石.另外,对化石Turcutheca内核填充部分、壳壁、围岩进行EDS能谱分析,及其元素特征进行对比,初步探讨生物体与成磷之间的关系,认为寒武纪早期小壳动物的繁盛对同期磷块岩的形成起到了至关重要的作用.

小壳化石壳体成分的鉴定对于揭露寒武纪早期小壳动物群的演化具有重要意义.本文通过岩石薄片观察,分析了川南马边老河坝磷矿区麦地坪组中不同岩性管状化石壳体成分特征.结果显示,不同围岩中管状化石壳体成分不同:围岩为磷块岩,管状化石中间层保存成分以胶磷矿为主,夹白云石晶体;围岩为白云岩,管状化石中间层保存成分以胶磷矿为主;而围岩为灰岩,管状化石的中间层保存成分以胶磷矿或方解石为主.后期磷酸盐化作用改造明显:壳体内部碳酸盐矿物被胶磷矿或微晶质石英交代、磷质壳内部被白云石或隐晶质燧石交代现象发育,其中以碳酸盐矿物被胶磷矿交代的现象居多;部分管状化石的壳体出现模糊的多圈层结构和壳体增厚的现象;壳体内部填充的胶磷矿在围岩中普遍出现.壳体保存成分与围岩性质密切相关,研究区内保存的管状化石壳体成分绝大部分经历了磷酸盐化作用.

埃迪卡拉纪(震旦纪)是早期多细胞生物起源与辐射的重要地质时期,磷酸盐化保存的微体化石则是研究该时期生命演化的重要窗口.目前对我国扬子地台埃迪卡拉系陡山沱组磷酸盐化微体化石的研究主要集中于贵州瓮安等地,其他地区的研究偏少.本次研究报道了保存于湖北保康白竹磷矿埃迪卡拉系陡山沱组磷块岩的微体化石.这些微体化石以三维磷酸盐化形式保存,种类丰富,共计14属21种,包括大型带刺疑源类Asteroca psoides sp.,Dicros pinas phaera sp.,Knollisphaeridium sp.,Mengeosphaera chadianensis,Tanarium conoideum,T.digitiforme,T.pilosiusculum,Tianzhushania sp.;球状化石Megasphaera inornata;球状蓝藻Archaeophycus yunnanensis,丝状蓝藻Cyanonema majus,Obruchevella minor,Salome sp.,Si phonoph ycus septatum,S.robustum,S.typicum,S.kestron;以及多细胞藻类Gremi ph yca corymbiata,Thalloph yca ramosa,Wengania exquisita,W.globosa.这些微体化石的发现,进一步丰富了白竹磷矿陡山沱组的化石组合,为华南扬子地台陡山沱组的生物地层对比提供了新的材料.

华南埃迪卡拉系陡山沱组燧石结核中保存丰富的疑源类化石,对它们的研究一直以岩石切片为手段,这在很大程度上影响到对其三维形态的恢复、系统分类的讨论,以及不同埋藏相下化石组成的对比.本研究尝试用氢氟酸浸解燧石结核来获取立体保存的疑源类标本.本实验使用4％(体积分数)的稀氢氟酸配合20目和400目尼龙筛网,以每2-3小时一次的频率收集酸浸解残余,从来自宜昌地区晓峰河和五指山剖面的陡山沱组二段燧石结核中获得了一些硅质标本,包括立体保存的球状疑源类和疑似化石的片状标本.其中,球状疑源类保存了膜壳塑性变形、膜壳外板片状装饰、内部小球体等结构特征,与从燧石结核岩石薄片中获得的标本和从磷块岩中酸浸解获得的立体磷酸盐化标本完全可以对比;它们的保存状态显示多数标本为疑源类的硅质铸模.本研究表明,作为岩石薄片法的重要补充,氢氟酸浸解法在分离和研究埃迪卡拉系燧石中保存的硅化疑源类上有较大潜力.

寒武纪大爆发是生命演化史上重要的创新事件.我国澄江动物群(距今约5.18亿年)代表了寒武纪大爆发的高潮,而产自寒武系最底部,时代上早于澄江动物群的宽川铺生物群(距今约5.35亿年)则为研究寒武纪大爆发的第一幕提供了重要的埋藏窗口.宽川铺生物群产自陕南宁强、西乡等地寒武系底部宽川铺组钙质磷块岩和磷质碎屑灰岩中,以保存了大量动物胚胎和软躯体微型动物而闻名.其中四方塔型壳(Quadrapyrgites)是宽川铺生物群中常见的软躯体动物化石,因与同层位的橄榄蛋(Olivooides)在发育过程和形态上具有相似性而被认为是后者的姐妹群.但它们在动物树上的位置仍然存在争议.为检验前人提出的各种亲缘关系假说,本文综合使用电子扫描显微镜成像和超高分辨率X射线显微断层成像技术,重建了四方塔型壳胚胎标本的三维结构,首次揭示了其内陷式原肠作用类型.新的数据支持了四方塔型壳属于刺细胞动物而非环神经动物的观点.

加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)是一种分析多个样本间基因表达模式的方法,可将表达模式相近的基因聚类并发掘与特定的性状或表型相关的关键基因.本研究采用转录组测序和WGCNA方法,分析了三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)在缺磷、红光和黄光等非生物胁迫下对岩藻黄素积累的影响.结果表明,与对照组相比,岩藻黄素含量在缺磷和红光处理后显著提高(P＜0.05),但是在黄光处理后显著降低(P＜0.05).利用转录组测序得到的10,392个基因构建加权基因共表达网络,为了确保无标度网络,选择β=18(R2＞0.8)作为软阈值.通过对岩藻黄素含量进行关联分析,共鉴定了 10个共表达模块,其中purple模块与岩藻黄素含量呈正相关(r=0.9,P=1E-200),并确定了 9个关键基因,包括5个岩藻黄素合成通路上的基因(DXR、PSY、PDS1、ZEP2、VDL2)和4个转录因子基因(bHLH5、HOX2、CCHH13、HSF1 b).进一步利用qRT-PCR证实,关键基因在缺磷处理时表达量更高,线性回归分析结果表明基因相对表达量均与转录组数据高度相关.本研究结果为进一步研究三角褐指藻中岩藻黄素的复杂调控机制奠定了基础.