基于SWCI-NDVI特征空间的县域耕地地力遥感反演

利用遥感反演县域耕地地力状况,快速、准确、高效地实现耕地定级,是区域耕地资源利用与管理的客观需求。本研究以东平县为研究区,利用Landsat-TM卫星影像和耕地地力评价资料,构建以地表含水量指数(SWCI)、归一化植被指数(NDVI)为特征参量的水分植被地力指数(MVFI),进而优选得到最佳反演模型,并在县域空间上进行推广应用和精度验证。结果表明: MVFI与耕地地力综合指数(IFI)的相关系数为-0.753,能综合反映小麦长势、土壤墒情和地力水平,具有明确的生物物理意义;最佳反演模型为二次模型,反演精度较高;模型适用于县域耕地地力的反演,反演结果与地力评价结果的空间分布规律和均匀程度相似,高、中、低等级耕地的面积差均低于2.9%。本研究提出的基于特征空间理论的耕地地力遥感反演方法,可有效提高县域耕地地力的评价效率和预测精度。     

中国东部海岛黑松群落功能多样性的纬度变异及其影响因素

黑松(Pinus thunbergii)群落在中国东海和黄海海域的海岛广泛分布, 研究其功能多样性的纬度变化特征及其影响因素, 有助于揭示是否在高度隔离的片断化景观中, 同一植物群落类型的生物多样性也具有显著的纬度地带性特征。该研究调查和测定了中国东部海域跨越13个纬度的27个海岛60个黑松群落的物种组成和植物功能性状, 分析了生物因素(黑松优势度和物种多样性)与非生物因素(年平均气温、总太阳辐射和干旱指数)与黑松群落功能多样性的关系, 并利用广义线性回归和方差分解揭示了各影响因素对黑松群落功能多样性的相对影响。主要结果: 随纬度升高, 群落的黑松优势度和物种丰富度, 以及枝干性状和枝叶性状总体的功能丰富度、功能分散度、Rao二次熵均显著降低, 但叶片功能多样性无显著变化趋势。黑松优势度、物种多样性和气候综合解释了枝叶性状总体功能丰富度、分散度和Rao二次熵变异的63%、47%和39%, 枝干性状功能丰富度、分散度和Rao二次熵变异的56%、67%和53%, 对叶片性状功能多样性的综合解释度较低(21%-30%)。物种丰富度和辛普森多样性显著增加叶功能多样性, 香农-维纳多样性显著降低叶功能丰富度。干旱度显著增加枝叶性状总体和枝干功能多样性, 年平均气温显著降低枝干功能分散度和Rao二次熵。该结果表明, 中国东部海岛黑松群落的功能多样性具有明显的纬度格局, 气候因素和物种丰富度是决定黑松群落功能多样性纬度变异的重要因素。     

抗感水稻品种受灰飞虱为害后的生理反应差异

灰飞虱Laodelphax striatellus Fallén(SPBH)是我国水稻生产上的一种重要害虫。为探明水稻抗灰飞虱的生理基础,在不同灰飞虱虫口密度(0、5、10、20头/株)及不同为害时间(3 d、6 d)下,检测了抗感水稻品种相关生理指标的变化差异。结果表明,灰飞虱为害后,抗感水稻植株中叶绿素、可溶性糖及可溶性蛋白含量均呈下降趋势,感虫品种中的下降幅度显著大于抗虫品种,且感虫品种的叶绿素、可溶性糖及可溶性蛋白含量在不同虫口密度及不同为害时间下,均存在显著差异。当灰飞虱以20头/株为害6 d后,武育粳3号、Kinmaze、DV85和Mudgo中叶绿素下降幅度分别为46.0%、46.0%、2.3%和2.1%,可溶性糖含量下降幅度分别为55.5%、46.3%、9.2%和11.7%,可溶性蛋白含量下降幅度分别为22.3%、29.5%、8.5%和6.7%。抗感水稻中过氧化物酶活性随虫量增大和为害时间延长而显著升高,过氧化氢酶活性则随虫量增加和为害时间延长而降低,但抗虫植株中保护性酶活性对虫害胁迫的响应明显早于感虫材料。游离脯氨酸和丙二醛含量均随着灰飞虱虫量增大及为害时间延长而上升,其中,游离脯氨酸在抗虫材料中的上升幅度高于感虫品种,丙二醛含量则在感虫品种的上升幅度显著高于抗虫材料。     

芥蓝miR156a家族进化特性及表达分析

miRNA广泛参与植物的发育过程。芥蓝形态多样,叶片发育因品种而异。为了解miR156a家族的进化特性及其在芥蓝叶片发育中的表达模式。该研究对芥蓝miR156a成员及其前体pre miR156a成员进行生物信息学分析,比较不同品种芥蓝叶形的差异,并采用qRT PCR方法分析芥蓝不同组织部位中pre miR156a的表达水平、以及叶形相似的芥蓝品种‘翠宝’和‘改良香菇’中不同类型叶片的pre miR156a成员及其靶基因的表达水平。结果表明：(1)多序列比对和进化树分析发现芥蓝miR156a家族成员和pre miR156a 3p_1在进化过程中高度保守;二级结构预测发现pre miR156a每个成员均能形成茎环结构并包含2～3个miR156a成员序列;靶基因预测显示miR156a 5p和miR156a主要靶向SPL,而miR156a 3p_1则靶向CTPS等不同的基因。(2)‘翠宝’和‘改良香菇’芥蓝的叶形最为相似,qRT PCR分析显示,pre miR156a在‘翠宝’营养生长期的叶片中高度表达。(3)pre miR156a成员在‘翠宝’和‘改良香菇’不同类型叶片中差异表达,pre miR156a主要在成熟叶和菇叶中表达,而pre miR156a 3p_1和pre miR156a 5p在第一片真叶中表达量更高。(4)靶基因分析的结果在不同品种中呈现不同趋势,‘翠宝’成熟叶中SPL10/15高表达,SPL2表达量降低;‘改良香菇’中SPL10在成熟叶和菇叶中表达降低,SPL15在菇叶中高表达,SPL2在不同类型叶片中表达无差异。研究认为,miR156a成员及其靶基因SPL2/10/15可能参与调控芥蓝叶片发育,不同品种中作用的靶基因可能存在差异,从而导致了各品种芥蓝叶片发育的差异。     

基于细菌共现网络的土壤粘细菌分离

粘细菌是一类分布广泛的捕食性细菌,能够产生种类多样、结构新颖、作用机制独特的天然活性物质。但是粘细菌分离纯化困难且耗时,导致其资源匮乏,这已成为粘细菌开发利用的重要瓶颈之一。基于辅助菌的分离方法是当前获得粘细菌资源的重要方法,然而辅助菌多为大肠杆菌（Escherichia coli）等革兰氏阴性菌。为了获得新的辅助菌和粘细菌资源,本研究基于土壤细菌16S rRNA基因高通量测序数据构建细菌共现网络（bacterial co-occurrence network）,发现粘细菌-细菌子网络中有27%的连接节点为放线菌。因此,本研究选择革兰氏阳性菌球形节杆菌（Arthrobacter globiformis） GDMCC 1.1730作为辅助菌,并在捕食培养基上验证其捕食活性。结果表明该辅助菌能够被所有参与测试的粘细菌（12个物种）所捕食。以GDMCC 1.1730作为辅助菌进行粘细菌的分离,共诱导出11种粘细菌子实体,且包括一种仅由GDMCC 1.1730诱导而大肠杆菌未能诱导出的子实体。本研究基于细菌共现网络和捕食活性验证,提供了一株革兰氏阳性菌作为新的粘细菌辅助菌,该辅助菌能够诱导出土壤中的多种粘细菌子实体,为根据细菌共现网络获取未/难培养微生物资源提供了新的证据。     

北京夏季地表臭氧污染分布特征及其对植物的伤害效应

臭氧是重要的空气氧化剂,适当浓度的臭氧可以消菌杀毒,但过高浓度的臭氧可能对生物健康构成威胁。随着城市汽车保有量的迅速上升,臭氧的前体物氮氧化物和VOCs排放增多,臭氧浓度随之不断升高,地表臭氧污染日趋严重。地表臭氧的分布特征以及其对植物的胁迫伤害效应引起了人们的重视。是通过监测北京夏季地表臭氧污染分布规律,鉴定是否有植物受到臭氧伤害,以及受伤害植物的种类及地理分布特征,为城市与区域臭氧风险评估提供依据。从2012年7月4日到8月30日,采用被动采样分析的方法,在北京东北、西北、西南、东南郊区以及城区设置了10个研究样点,监测平均臭氧浓度的变化。同时,运用"森林健康专家咨询系统"鉴定植物受臭氧伤害的特征。结果表明:(1)监测期间,北京西部和北部山区的臭氧浓度高于平原地区;在平原地区,公园中的臭氧浓度高于道旁绿化带;山区的臭氧浓度平均为105.39μg/m3,公园中为68.49μg/m3,道旁绿化带为56.54μg/m3;(2)在北京的公园和山区发现了18种植物符合"森林健康专家咨询系统"所述臭氧伤害特征,有五叶地锦(Parthenocissus quinquefolia)、核桃(Juglans regia)、臭椿(Ailanthus altissima)、喇叭花(Pharbitis purpurea)、桑树(Morus alba)、榆树(Ulmus pumila)、国槐(Sophora japonica)金叶槐(Sophora japonica f.flavi-rameus)、木槿(Hibiscus syriacus)、重瓣棣棠花(Kerria japonica)、山香(Hyptis suaveolens)、决明(Cassia tora)、毛白杨(Populus tomentosa)、黄花柳(Salix caprea)、大花地榆(Sanguisorba sitchensis)、火炬树(Rhus typhina)、大豆(Glycine max)、向日葵(Helianthus annuus);没有在道旁绿化带的植物叶片发现臭氧伤害症状;(3)臭椿(Ailanthus altissima)幼树臭氧伤害症状明显,易于辨认,且臭椿出现频率最高,是分布广泛的乡土树种,适合作为臭氧污染指示植物。     

一株硝化反硝化菌的筛选鉴定及反硝化特性研究

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基于高光谱的苹果花磷素含量监测模型

在室内条件下,利用ASD FieldSpec 3地物光谱仪,测定了盛花期苹果花的高光谱反射率,在分析苹果花原始光谱反射率及其一阶导数特征的基础上,分析了高光谱反射率与磷素含量间的相关关系,确定其敏感波段,构建了特征光谱参数,并建立了苹果花磷素含量的监测模型.结果表明：苹果花磷素含量与350～370 nm、670～1385 nm、1620～1760 nm波段的原始光谱反射率以及波段500～520 nm光谱反射率的一阶导数呈极显著正相关,与波段670～730 nm一阶导数呈极显著负相关;光谱参数DVI(936,676)、DVI(977,676)、NDVI(936,676)、NDVI(977,676)与苹果花磷素含量的相关性较好,其相关系数均达到0.77以上,由此建立了以4种光谱参数为自变量的磷素含量监测模型,其中,以NDVI(936,676)为自变量构建的监测模型具有最大的决定系数（R²=0.9385）、最小的均方根误差（RMSE=0.6883）和最小的相对误差（RE=7.6%）,预测精度达到92.4%,为最佳监测模型.     

含CpG基元核酸疫苗免疫慢性MPTP帕金森病小鼠的治疗作用

目的探讨含有CpG基元的α-突触核蛋白（α-synuclein,α-syn）核酸疫苗免疫慢性帕金森病小鼠的治疗效果。方法将本实验室成功构建的含有CpG基元的α-syn核酸疫苗-pVAX1-hα-Syn140用Qiagen试剂盒大量制备α-syn质粒;24只慢性MPTP帕金森病小鼠随机分为3组：实验组、空质粒对照组和PBS对照组,各组小鼠分别肌注pVAX1-hα-Syn140重组质粒、pVAX1空质粒和PBS各100μL,共免疫3次,每次间隔3周,末次免疫后2周,观察小鼠行为学变化及中脑黑质α-syn表达和多巴胺能神经元数目变化。结果pVAX1-hα-Syn140核酸疫苗免疫组小鼠的类帕金森病样症状与pVAX1空质粒和PBS对照组相比减轻,有显著差异（P〈0．01）;小鼠中脑黑质α-syn表达较对照组减少约39％（P〈0．01）,且多巴胺能神经元数目较空质粒和PBS对照组增多了46％～55％（P〈0．01）。结论pVAX1-hα-Syn140核酸疫苗具有较强的免疫原性,能对帕金森病小鼠产生较好的免疫治疗作用。     

青海循化线辣椒中氨基酸含量分析

采用柱前衍生高效液相色谱法对循化线辣椒中精氨酸、丙氨酸、丝氨酸等17种氨基酸的含量进行测定。结果表明:线辣椒所含17种氨基酸中,必需氨基酸含量合理,利于人体吸收。