基于Biome-BGC模型的北方杨树人工林碳水通量对气候变化的响应研究

研究中国北方杨树人工林碳水通量对气候变化的响应,对于制定合理的经营管理措施以应对区域的气候变化具有重要意义。基于对杨树人工林碳水通量的连续监测数据和对Biome-BGC模型参数的校准,模拟分析杨树人工林碳水通量及水分利用效率(WUE)对气候变化(气温上升、降水变化和大气CO_2浓度上升)的响应规律。结果表明,Biome-BGC模型校准后显著提升了其对杨树人工林碳水通量的模拟精度,对GPP、ET模拟结果的Nash-Sutcliffe效率系数(NS)分别为0.69和0.63,各自提高了64.3%和80%,均方根误差(RMSE)则分别降低至1.94 g C m~(-2) d~(-1)和0.88 mm/d,分别下降了26.5%和25.4%。在未来气候变化情景中,单独的气温上升、降水增加和大气CO_2浓度上升分别造成GPP的降低、升高和升高,其中GPP对大气CO_2浓度上升的响应程度(28%—44%)远高于对气温上升(1%—5%)和降水变化(3%—10%)的,ET则主要受降水的影响,响应程度在5%—14%之间。GPP和ET对气候变化的响应则受不同水平的气温上升、降水变化和大气CO_2浓度上升三者综合作用的影响。基于GPP和ET对气候变化的响应,WUE随气温上升、降水增加表现为降低趋势,随降水减少和大气CO_2浓度升高则呈升高趋势;其对未来气候中大气CO_2浓度升高的响应程度为27.7%—43.6%,远高于对气温上升(1.2%—5.8%)和降水变化(1.2%—3.5%)的,说明未来气候变化中大气CO_2浓度上升是促进杨树生长的主要因素;其中相对于当前WUE(2.8 g C/kg H_2O),C2T2P1和C0T3P0情景下WUE的升高和降低幅度最大,分别为45.4%和5.8%。     

排风藤内生真菌PFT-2发酵产物抗氧化活性研究北大核心CSCD

采用DPPH·法及Fe3+还原力法对排风藤内生真菌PFT-2提取物的抗氧化活性进行研究,首先测定发酵液乙酸乙酯萃取物和菌丝体甲醇总提物的活性,然后测定菌丝体总提物各极性部位,即石油醚、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇,丙酮、甲醇和水层剩余物部位的活性,同时以VC作为阳性对照。结果表明:内生真菌PFT-2菌丝体甲醇总提取物各样品抗氧化活性较强,尤其是甲醇提取物部位、丙酮提取物部位和正丁醇部位;它们对DPPH·的清除作用与Vc相当,其中甲醇提取物部位IC50值为0.023 mg/m L,活性略高于VC,同时以上提取物对Fe3+也具有很强的还原能力。     

神农架天然针阔混交林群落的种间联结性

该文在神农架国家公园内选取1 hm~2的森林动态监测样地,利用方差比率法(VR)、χ~2统计量检验、联结系数(AC),研究了该群落的乔木层、灌木层、草本层优势种的种间联结性。结果表明:(1)经χ~2统计量检验,乔木、灌木、草本层优势种种对中正负联结比依次为0.70、0.61、1.14,方差比率法(VR)测出各层次总体联结性均为显著正联结,说明针阔混交林群落正朝着稳定的方向演替。(2)联结系数(AC)结果显示乔木层有32.05%的负关联种对,针叶和阔叶优势树种间存在强烈的竞争关系,正联结关系仅存在阔叶树种间;灌木层和草本层分别有48.89%、34.17%的负关联种对,是由于具有相似生态学特性的物种对有限资源的竞争;乔木层、灌木层和草本层分别有65.38%、35.56%、44.17%的无关联种对,可能是物种占据合适生态位,物种间依赖性降低。以上结果表明神农架天然针阔混交林群落中少数种对的生境趋同性使种间表现为正联结,由于生态位重叠过多造成资源竞争使大多种对表现为负联结,同时较多优势种因占据合适的生态位使种对联结性弱。     

高效降解纤维素产甲烷菌群的富集及其性质研究

以获得1组高效降解纤维素的产甲烷菌群为目的,以蔬菜厌氧消化液、糖蜜厌氧消化液和池塘沉积物底泥为菌株来源,55℃条件下,以滤纸为碳源进行继代培养,检测其甲烷含量,最终获得1组有效分解纤维素的产甲烷菌群。该菌群能够有效分解滤纸,相对分解率可达67.3%,培养7 d甲烷累积产量可达46.5%(体积分数),培养第3天羧甲基纤维素酶(CMC)活性最高值为26.3 U/mL。有机酸中乙酸产量最高,7 d累积量为2.7 g/L。基于16S rRNA基因扩增子高通量测序分析结果表明,细菌的多样性高于古菌。细菌菌群主要由Lutispora、好氧芽胞杆菌属(Aeribacillus)、解硫胺素杆菌属(Aneurinibacillus)、共生小杆菌属(Symbiobacterium)、梭菌属(Clostridium)等组成,其中Lutispora为优势菌群,占细菌总丰度的11.04%。古菌菌群主要包括甲烷嗜热杆菌属(Methanothermobacter)、甲烷丝状菌属(Methanothrix)、甲烷杆菌属(Methanobacterium)、甲烷螺菌(Methanospirillum)等,其中甲烷嗜热杆菌属为优势古菌菌群,占古菌总丰度的99.82%。这组高效降解纤维素的产甲烷菌群可通过多种微生物协同作用实现纤维素的降解和甲烷的产生。     

草酸青霉中新型线性五肽的发现及对柑橘采后致腐菌拮抗活性研究

【背景】柑橘是我国南方农村地区的一种重要经济作物,每年因采后真菌感染导致大量柑橘腐烂和劣变,造成了巨大的经济损失,严重影响柑农的积极性。【目的】丝状真菌SG-4对柑橘采后致腐菌橘青霉(Penicillium citrinum)和指状青霉(Penicillium digitatum)具有很强的拮抗作用,为明确其抑菌的物质基础,对该菌进行了生物学鉴定和活性成分分析。【方法】将SG-4菌株的核糖体DNA的内转录间隔区进行测序,结合菌株形态进行鉴定;对其菌体相和培养液进行抑菌活性追踪,利用醇沉淀和反相高效液相色谱分离得到主效物质,通过高分辨质谱和核磁共振等波谱分析方法确定结构;采用离体的牛津杯抑菌圈法和柑橘的体内接种试验来评价其抑菌活性;通过液相分析测定了活性物质在发酵液中的含量。【结果】分子和形态鉴定表明SG-4是一株草酸青霉(Penicillium oxalicum),其抑制柑橘采后致腐菌的活性物质位于培养液的水相提取物中,且具有强极性。进一步研究表明其活性成分为一种新型线性醇溶五肽,含3个具羟基的氨基酸,并且富含甲基化修饰,构成寡肽的第一个氨基酸为β-氨基丁酸(beta-aminobutyric acid,BABA),其结构为O-Me-BABA-N-Me-Thr-Thr-NMe-Val-Ser。该五肽对柑橘致腐菌的抑制效果明显优于正对照,且在培养液中的初始含量为90 mg/L,达到了工业化生产的水平。【结论】来自于草酸青霉的新型线性五肽具有较强的拮抗柑橘致腐菌的作用,其结构和活性在国内外均属首次报道,未来可作为抑制真菌的抗生素在农业、食品领域进行开发。     

小花清风藤的化学成分及其对肝细胞的保护作用

采用正相硅胶柱色谱、Sephadex LH-20柱色谱、重结晶等多种分离/纯化方法,利用核磁共振（NMR）波谱分析法,对小花清风藤茎叶的化学成分进行分离与鉴定。结果从小花清风藤茎叶的石油醚萃取部位分离并鉴定出4个化合物,包括2个五环三萜类化合物和2个其他类化合物,分别为24-羟基-3-氧代-12-齐墩果烯-28-酸(化合物1),β-谷甾醇(化合物2),豆甾醇(化合物3)和齐墩果酸(化合物4)。其中,化合物1为首次从该属植物中分离得到。采用四唑盐（MTT）法测试石油醚萃取物和分离得到的4个化合物对CCl₄损伤的LO2肝细胞的保护作用,结果均显示出良好的肝细胞保护作用,其中石油醚部位和化合物4肝细胞保护作用最明显,能够显著提高CCl₄损伤LO2肝细胞的存活率。     

基因组装技术在合成生物学中的应用

基因组装技术是合成生物学领域近年来发展起来的新型技术。它基于大规模基因组数据分析,发现新型的或隐藏的生物活性物质合成基因簇。利用基因组装技术,可提高或激活沉默的生物合成基因簇在微生物中的表达,从而合成潜在的、有价值的生物活性物质。本文旨在阐明最新的体内和体外基因组装技术的设计原理、关键策略及其应用。基因组装技术是合成生物学、代谢工程和功能基因组学研究的重要工具,对生物活性物质的高效生产及合成具有重要意义。     

2001—2018年典型南北过渡带地区农业生态效率测度及时空特征分析

农业生态效率是评价农业可持续发展与生态经济性的重要指标,对衡量农村环境改善及农业生态系统稳定具有重要意义。以安徽省为例,运用单元调查和清单分析法测算农村面源污染,使用投入导向型的超效率DEA—SBM模型测算南北过渡带农业生态效率,对其空间相关性与差异性进行评估。结果表明:农村面源污染相对稳定, COD、TN、TP污染物的变化幅度较小,在5%以内,禽畜养殖和化肥使用带来的环境压力大,地区农村面源污染差异具有明显南北特征;农业生态效率呈“倒N”型趋势,受“空间邻近效应”和“马太效应”作用,农业生态效率具有空间集聚特征,存在空间上的正相关关系,地域内部差异显著,异质性增强,南部地区差异性最大,北部地区其次,中部地区最小,但地域间差异波动性较小。环境资源要素合理配置有利于农业经济与环境保护协调发展,为农业生态可持续发展和农业生态系统长效稳定创造更好条件。     

三峡库区不同生境下中华蚊母树叶片表型可塑性及其与土壤环境因子的关系

探究中华蚊母树在不同生境水文节律下的生态适应性——表型可塑性,以及它的土壤环境影响因子,对其在异质生境下的生存适应策略具有重要的生态学意义。调查中华蚊母树在自然消落带、反季节消落带及无消涨节律生长区等3种异质生境下36个不同种群叶片主要结构性状叶长(LL)、叶宽(LW)、叶面积(LA)、叶干物重(LDW)以及比叶面积(SLA)的可塑性及其土壤环境影响因子。对各异质生境下中华蚊母树叶片性状的差异显著性进行分析,将LL、LW、LA、LDW之间的异速生长关系用经典异速方程来描述。运用典范对应分析(CCA)研究中华蚊母树叶片性状与土壤环境因子之间的关系。结果显示,中华蚊母树种群的LL、LW、LA、LDW及SLA等5个叶片功能性状在异质生境之间均有显著性差异(P0.05),变异系数平均值在4.80%—26.12%之间,其中LA和SLA在各生境中变异系数最大。各异质生境下中华蚊母树LW与LL、LDW与LL、LW及LA均呈显著的幂函数异速生长关系。其异速系数lgβ均表现极显著差异(P0.01),但其异速指数ɑ却表现相同的规律:LW与LLɑ1,LDW与LL、LWɑ1,LDW与LAɑ≈1,即在不同生境下叶片各性状的生长速率均表现为:LA≈LDWLLLW。各异质生境中叶片较大的表型可塑性和一致的异速生长规律表明了中华蚊母树面对不同的水文节律具有较宽的生态幅,且表现出生长的一致性。CCA排序结果显示,全磷(TP)、水解氮(AN)、速效钾(AK)及土壤含水量(SWC)是中华蚊母树叶片表型可塑性的主要影响因素,中华蚊母树主要通过这些土壤环境因子的驱动改变叶片结构性状使其能在不同水文节律的异质生境中表现出最佳的适合度。     

Clostridium thermocellum与Bacillus licheniformis共培养分解纤维素的性质

【目的】采取人工构建复合菌系的方法探索微生物协同降解纤维素的机理及菌间关系。【方法】从一组高温发酵木质纤维素原料产沼气的菌群中分离获得若干菌株,其中一株细菌经16S rRNA基因全序列测序比对后鉴定为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis),将该菌株与厌氧纤维素分解菌Clostridium thermocellum CTL-6进行共培养,菌株组合表现出很强的滤纸纤维素分解能力。【结果】两菌共培养9 d,累计滤纸分解量为484.6 mg,滤纸相对分解率高达93.2%;pH变化呈先下降后逐步回升,培养3 d后pH由初始时的7.00降到最低值6.57,第9天升至7.73;菌株组合能同时产生纤维素酶和半纤维素酶,培养过程中两种酶活性大小均呈不断上升趋势,最大值分别为0.32 U/m L和0.57 U/m L。利用HPLC监测了乳酸、甲酸、乙酸、丙酸和丁酸5种有机酸含量的变化,其中丁酸、丙酸代谢量最高,分别为1 477.3 mg/L和1 068.8 mg/L;除丙酸外,其他4种有机酸含量变化趋势与滤纸降解的变化均无明显相关性。5种有机酸总含量的变化与p H的变化趋势一致,表明对pH变化起决定性作用的很可能是某种未检测的酸性较强的物质含量变化。【结论】Bacillus licheniformis能有效促进Clostridium thermocellum CTL-6的纤维素分解活性,且该菌株组合可作为后期进一步构建纤维素甲烷转化复合菌系的基础。