基于GEE的黄河上游生态环境质量动态监测与评价：以龙羊峡至积石峡段为例

为了解黄河上游龙羊峡至积石峡段生态环境质量的动态变化,本研究基于GEE(Google Earth Engine)遥感大数据平台,以Landsat TM/OLI遥感影像作为数据源,构建遥感生态指数(remote sensing ecological index, RSEI),评价黄河上游龙羊峡至积石峡段流域2000—2020年期间生态环境质量变化特征并探讨其影响因子。结果表明：2000—2020年龙羊峡至积石峡段流域生态环境质量呈现先恶化后改善的变化趋势;2000—2010年区内生态环境质量处于轻微退化和中等退化状态,而2010—2020年区内生态环境质量处于轻微改善和中等改善状态;地理探测器显示,区内2000—2020年单因子解释力由大至小依次为干度、绿度、湿度、热度,其中绿度和湿度之间的双因子相互作用在2000—2020年期间对区内生态环境质量的影响程度相对最大。本研究结果可为黄河上游开展生态环境治理、植被恢复和生态监测,以及实现有效保护黄河上游生态环境等,提供理论支撑和实际指导。     

青海地区解磷微生物的筛选及对小油菜生长的影响

为了筛选出能适应青海省冷凉气候环境的解磷菌株,以磷酸钙、卵磷脂、植酸为单一磷源,对胶冻样芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、紫变异链霉菌、肉桂褐链霉菌、黄团孢链霉菌进行固体平板培养基初筛和液体培养基复筛,通过综合比较固体平板培养基中解磷圈的大小和液体培养基可溶性磷含量,初步筛选出解磷效果较好的3株解磷菌,分别为紫变异链霉菌、肉桂褐链霉菌和胶冻样芽孢杆菌。将这3株解磷菌制成液体菌剂,在9月冷凉气候下采用两种不同肥力土壤进行小油菜盆栽试验。结果表明:与对照相比,施加紫变异链霉菌剂后,高肥力耕地土的小油菜收获时株高、鲜重、根长、根重分别增加了35.5%、191.0%、26.2%、282.7%,植株磷吸收量、根际土壤全磷、速效磷分别增加了968.9%、5.1%、2.1%;低肥力自然土的小油菜收获时株高和鲜重分别增加了45.8%和61.3%,根长和根重分别减少了2.6%和4.4%,植株磷吸收量、根际土壤全磷、速效磷分别增加了91.5%、29.1%和213.7%。其他两种解磷菌剂效果不如紫变异链霉菌明显,表明紫变异链霉菌为适合青海地区冷凉气候环境的解磷菌株。     

青稞HvtAGO1基因的克隆及其在条纹病胁迫下的表达

AGO蛋白是RNA诱导沉默复合体的核心分子,在植物的生长、发育及胁迫响应中起重要作用。为探索青稞AGO基因在青稞抗条纹病病原菌过程中的作用机制,该研究以抗条纹病青稞品种‘昆仑14号’和感病品种‘Z1141’为材料,利用条纹病原菌侵染两品种,从感病前后的转录组测序结果中获得一个差异表达基因,克隆验证了该基因为HvtAGO1。结果表明:(1)HvtAGO1基因长3675 bp,其完整开放阅读框为3651 bp,编码1217个氨基酸;蛋白质序列分析表明,HvtAGO1为一个亲水性的不稳定碱性蛋白,具有高度保守的DUF1785、PAZ和PIWI结构域。(2)青稞HvtAGO1蛋白与山羊草、二穗短柄草、乌拉尔图小麦的AGO1蛋白序列相似性分别为96.64%、79.34%和80.07%,DUF1785、PAZ和PIWI结构域相似性分别为97.57%、98.44%和96.02%;系统进化树分析表明,青稞HvtAGO1蛋白与山羊草的亲缘关系最近,与玉米和粟的亲缘关系最远。(3)降解组测序结果表明,hvu-miR168-5p与HvtAGO1存在靶向关系。(4)qRT-PCR分析表明,条纹病胁迫下,与正常叶片相比,‘昆仑14号’与‘Z1141’感病叶片的hvu-miR168-5p和靶基因HvtAGO1表达量均极显著上调,且‘昆仑14号’表达量显著高于‘Z1141’。研究推测,hvu-miR168-5p和靶基因HvtAGO1在青稞抗条纹病的调控过程中发挥着重要作用。     

青稞NBS LRR类基因HvtRGA的克隆与条纹病胁迫表达分析

为探索青稞(Hordeum vulgare L. var. nudum)NBS LRR类基因在青稞抗条纹病中的分子作用机制,该研究以抗条纹病青稞品种‘昆仑14号’和感病品种‘Z1141’为材料,从叶片中克隆了HvtRGA 基因。HvtRGA基因长3 544 bp,包含一个3 306 bp开放阅读框,编码1 101个氨基酸。序列测序后比对发现,‘昆仑14号’与‘Z1141’的碱基序列相似性为99.89%,‘Z1141’的碱基在1196和1945位置处由G替换成A,但氨基酸序列相似性为100%。蛋白质序列分析表明,HvtRGA为亲水性的不稳定酸性蛋白,具有NB ARC保守结构域和5个LRR结构域,属于 NBS LRR 家族。HvtRGA蛋白与大麦的rgaS 9217、rgaS 226编码的NBS LRR氨基酸序列相似性分别为96.55%和88.72%。进化树分析表明,青稞与小麦族的大麦、硬粒小麦和二穗短柄草NBS LRR聚为一个分支,且与大麦 rgaS 9217编码的蛋白亲缘关系最近,其次是大麦rgaS 226编码的蛋白,而与狗尾草和栗的亲缘关系最远。qRT PCR结果表明,条纹病胁迫下,抗病品种和感病品种的HvtRGA基因的表达量极显著升高,且抗病品种‘昆仑14号’感病后基因表达量显著高于感病品种‘Z1141’。研究推测,HvtRGA 基因在青稞抗条纹病的调控过程中可能发挥着重要作用。     

高寒沙地人工林的气流场特征与防风功能

人工造林是高寒沙地极具生态修复效益与生态挑战的治沙技术。该研究选取青海湖沙地8~10年生的沙棘、乌柳、樟子松和小叶杨人工林作为观测对象,采用手持气象仪结合样方调查方法观测林地2008~2018年的风况环境的时空变化,分析植株附近气流场和防风功能的植物种、高度层和年变化。结果表明：(1)植株株后的气流降幅(20%~85%)和植株有效防护距离(1.0~10.0 m)存在显著的植物种和高度层差异,乌柳和小叶杨(50%~85%,3.5~8.0 m)均大于沙棘和樟子松(20%~65%,1.0~2.0 m)。(2)植株附近流速的方位差异表现为株前>株侧>株后,流向上的方位差异较小;多株植物间的南北通道和中心区成为气流高速区。(3)人工林地植物的防风功能主要表现在中下层(风速降幅18%~76%),且表现为樟子松>乌柳>沙棘>小叶杨,在10年间增长了5%~15%,对应各林地地表输沙率近6年降低了30%~90%,临界起沙风速增大2.0~3.0 m/s。研究发现,人工林的防风机制主要为营造植株不同部位的令流速流向差异来削减风能,4种人工林植物的适宜造林规格为1.0~2.0 m。     

蕨麻生物量变化与气候因子关系数学模型的建立

通过栽培蕨麻过程中,蕨麻自然生物量和经济产量随温度、降水量变化的趋势,建立了蕨麻生物量变化与气候因子关系数学模型,从而为蕨麻的人工栽培提供理论及实验依据.     

蚕豆种质资源清蛋白遗传多样性分析?

利用SDS-PAGE对101份蚕豆种质资源进行了清蛋白遗传多样性分析,共检测出蛋白带2625条。除共有带外,迁移率不同的谱带类型36种,其中相对分子量为92kD、75kD、62kD、40kD、34kD、17kD、13kD的谱带在检测的种质材料中出现的频率最高,分别为92.08%、90.10%、99.01%、95.05%、95.05%、98.02%、95.05%。其余29种谱带类型具有较强的多态性,多态性谱带平均为16.09条,多态性比例为44.69%。每份种质材料的清蛋白谱带数介于21～31条之间,平均25.99条;供试种质间遗传相似系数0.6111～0.9722,平均0.7122。3个地理类群内多样性指数0.9879,类群间多样性指数0.0121,表明蚕豆清蛋白的变异主要来源于类群内。聚类分析将参试种质分为6类,与以往蚕豆种质分类研究结果类似,表明清蛋白能在一定程度上反映种质间的亲缘关系。研究结果对于蚕豆蛋白质品质育种具有一定的参考价值。     

青海湖嗜盐微生物系统发育与种群多样性

青海湖是我国境内最大的内陆咸水湖泊,水体中嗜盐微生物的生存现状尚不明确。本研究利用OSM培养基(Oesterhelt-Stoeckenius medium),从湖域生境水样中富集和分离获得嗜盐微生物35株,以中度嗜盐菌为主,约占62.9%(22株);轻度嗜盐菌次之,约占22.9%(8株);耐盐菌与非嗜盐菌分别占11.4%(4株)和2.9%(1株)。根据16SrDNA序列的系统发育分析表明,γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)菌株最多,约占68.6%(24株);芽孢杆菌纲次之,约占17.1%(6株);放线菌纲、α-变形菌纲(α-Proteobacteria,1株)和散囊菌亚纲(Eurotiomycetidae,1株)的类群相对较少。这些嗜盐菌属于14个属,其中以海洋螺菌目盐单胞菌属(Halomonas)为优势种群,共计10株;其次为海单胞菌属(Marinomonas),共4株。中度嗜盐菌盐单胞菌属应为青海湖嗜盐菌的优势种群,可能因为相对偏低的盐度环境,为其长期进化和适应性生存提供了必要条件。     

辽东栎幼苗根系形态特征对环境梯度的响应

以辽东栎(Quercus liaotungensis)在陕西不同分布区:秦岭北坡(太白)、黄土高原南部(黄龙)和黄土高原中部(延安)为研究地点并设置样地,对1—5年生辽东栎幼苗的根系形态指标进行测定,分析辽东栎幼苗根系形态特征及其与环境因子的关系。结果表明:由秦岭北坡到黄土高原中部,黄龙地区辽东栎幼苗根系在发育前期(1—2年)低于太白和延安,总体上黄龙地区幼苗根系总长度、表面积、总体积、根尖数、平均直径、组织密度和单株生物量高于太白和延安地区。在太白地区,辽东栎幼苗根系表面积、总体积和平均直径较小,根系分岔数较大,幼苗根系主要通过提高分岔数来拓展自己的营养空间以适应环境;在黄龙和延安地区,幼苗根系表面积、总体积和平均直径较大,根系分岔数较小,幼苗根系主要是通过根系的伸长生长适应胁迫环境。3个地区辽东栎幼苗根系总长度、表面积、总体积、根尖数和分岔数随年龄的增长呈线性函数变化格局,均可用线性函数方程y=ax+b(a0,P0.05)进行描述。冗余分析表明幼苗根系分岔数、总长度、比根长和根尖数与土壤速效磷、硝态氮、速效钾、降雨量、石砾含量和速效氮呈正相关;与较高的土壤pH值、年均温和夏季气温呈负相关。未来辽东栎林抚育经营中,含石砾的湿润土壤生境更有利于辽东栎幼苗根系生长。     

青藏高原青稞品质评价体系构建及生态区划分析

为探究青藏高原地区青稞(Hordeum vulgare L.var.nudum Hook.f.)品种品质间的差异,建立青稞品质评价指标体系,对青稞品质生态适应性进行区划。该研究以15个青藏高原主栽青稞品种为试验材料,连续两年种植于青藏高原具有代表性的8个生态区,测定了籽粒总淀粉、粗蛋白、粗脂肪、β-葡聚糖等13个品质指标,并利用单因素方差分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析方法对被测指标进行分析排序。结果表明:(1)13个品质指标中有11个指标在15个参试品种间存在显著差异,有12个指标在8个种植区间存在显著差异;品质指标总黄酮含量与总多酚含量具有显著正相关关系,与β-葡聚糖含量存在极显著正相关关系;结合不同品种在不同生态区的表现,确定支链淀粉、直链淀粉、总黄酮、β-葡聚糖和总多酚含量为对青稞综合品质影响最大的指标。(2)聚类分析将15个参试品种分成4类,将8个种植地区聚类成3个生态区,各生态区品质表现较好的品种为‘昆仑18号’、‘昆仑19号’、‘昆仑15号’、‘甘青8号’和‘甘青4号’。(3)对所测品质指标在品种水平和地区水平上进行主成分分析发现,将13个品质指标均划分为5个主成分,累计方差贡献率分别为85.16%和94.40%;籽粒品质综合评价得分最高的品种为‘昆仑18号’,品质最优生态地区为青海省贵南县。