C3和C4植物光合途径的适应性变化和进化

高等植物大多为C₃植物, C₄植物和景天酸代谢(Crassulacean acid metabolism, CAM)植物是由C₃植物进化而来的。C₄途径的多源进化表明, 光合途径由C₃途径向C₄途径的转变相对简单。该文分析研究了植物光合途径的进化前景, 指出C₄植物是从C₃植物进化而来的高光效种类, 且地质时期以来降低的大气CO₂浓度和升高的大气温度以及干旱和盐渍化是C₄途径进化的外部动力。C₃植物的C₄途径的发现说明植物的光合途径并非是一成不变的, C₃和C₄植物的光合特征具有极大的可塑性, 某些环境的变化会引起植物光合途径在C₃和C₄途径之间转变。C₃植物具有的C₄途径是环境调控的产物, 是对逆境的适应性进化结果, 因而光合途径的转变也适用于干旱地区植被的适应性生存机理研究。该文还利用国外最新的C₄光合进化模型介绍了植物在进化C₄途径中所经历的7个重要时期(从分子基础到形态基础、结构基础, 再到物质代谢水平、光合酶活水平, 直到C₃和C₄途径协调运转时期, 最后达到形态与功能最优化阶段), 并结合全球气候变化的特点对国内外相关领域的研究进行了分析, 总结了植物光合途径的适应性转变和进化的研究成果, 为今后的相关工作提出建议。     

基于生态适应性理论的川东民居传统聚落景观分析

以川东地区传统聚落为研究对象,基于现代生态适应性理论,探索了川东传统聚落空间格局的构建方法和驱动因素,以期为传统聚落的生态适应性和空间结构演变提供理论依据。研究表明:传统聚落实质体现了其对自然地理要素及生态系统完整性的适应。在聚落选址方面具体化为山、河、路、池等环境要素,形成理想聚居模式以适应环境。传统聚落营建风水林以弥补原自然环境的不足,这不仅起到了维持生物多样性的作用,且使人和其它生物及环境要素一起构成一个完整的生态系统。在房屋形式的选择上,传统聚落建筑极富地域特色,反映了对自然的尊崇和适应。传统聚落是一种以人类行为为主导,自然环境为依托,资源流动为命脉,社会、文化为经络的人工复合生态系统。经济、文化和制度三者相辅相成构成社会系统的原动力。     

动态适应性生态经济区划模型及其应用

提高城市生态经济区划的精确性和动态性,对科学指导城市化发展具有重要的理论意义和应用价值。利用夜间灯光数据与人口密度建立线性模型,探索了以往用行政区域为最小统计单元数据的模拟细化问题;然后通过引入可变参数构建了动态适应性生态经济区划模型,在增强模型动态适应性的同时,将一级区划结果统一划分为生态管控区域、生态优先区域、优化开发区域和重点开发区域4个区域。以广州市增城区为典型案例,通过改进的动态适应性生态经济区划模型,运用GIS将增城区在两种情景下进行了模拟和对比,并提出了政策建议。区划结果符合当地发展特征,也为其他城市与区域的生态经济区划研究提供了科学方法。     

不同营林面积情景下鹿科动物的潜在生境分布

在有人为干扰的森林景观中开展鹿科动物适宜生境分布研究,对于解决大尺度生境保护与小面积森林经营的矛盾问题有着重要的参考意义,也符合我国林区的现实需求.2013—2015年冬季进行的多次野外调查收集196处鹿科动物出现点信息,将这些点作为分布点数据,选取地形、景观类型、植被特征和人类干扰4类17种因子作为环境变量,利用最大熵模型方法,分析4种林下经营面积情景下小兴安岭铁力林业局马鹿和狍的潜在适宜生境分布特征及其对环境因子的响应.结果表明:模型预测精度达到优秀水平,稳定性好,鹿科动物的适宜生境主要集中在东部区域;不同情景下,两种鹿科动物的主要环境影响因子相似,均为距农田距离、距居民点距离、距河流距离、距营林区距离和海拔因子,其中,距营林区距离因子的贡献率稳定在4%～6%;两种鹿科动物躲避人类经营活动干扰的距离(1200～1300 m)较为接近.在无林下经营情景中,鹿科动物的适宜生境分布较广、面积较大;随着经营面积的增大,适宜生境面积减少;当经营面积扩大到现实情况的2～3倍时,鹿科动物栖息地面积缩减较为严重.     

鳗草在荣成天鹅湖不同生境中生长的适应性

鳗草在北半球温带海域广有分布,受到不同程度的人为干扰和环境胁迫,海草床面积急剧退化.为探讨鳗草对不同环境胁迫的适应性,于2014年11月—2015年10月对荣成天鹅湖草床的潮间带和潮下带的斑块区、鳗草草场边缘和鳗草草场内部4个生境的鳗草形态和繁殖能力进行了研究.结果表明: 叶长、叶宽、节间长度/直径、地上生物量/地下生物量和分枝频率在不同月份和生境间差异显著,其中除了分枝频率最大值出现在草场边缘(88.4%)外,其他各项指标的最大值均出现在草场内部(分别为78.54 cm、7.93 mm、7.03和3.88).地上生物量/地下生物量的可塑性指数在各站位均较高(0.77～0.92),叶宽的可塑性(0.41～0.64)略小.不同生境中单株鳗草佛焰苞数差异不显著,而单位面积的佛焰苞数差异显著,在草场内部偏向于克隆生殖,而在人为干扰较大的斑块区倾向于有性生殖.     

利用CRISPR/Cas9基因敲除技术研究Importin-α7对流感病毒生长特性的影响

流感病毒的跨种传播是一个包含病毒和宿主因子之间大量相互作用的复杂过程。除了转换细胞表面受体结合特异性,禽流感病毒还要克服核膜形成的另一个重要屏障–核输入机制来进入细胞核进行有效转录和复制。本文主要研究人源importin-α7对不同来源、不同亚型流感病毒生长的影响。根据CRISPR/Cas9靶点设计原则分别在人importin-α7功能域第5和第6个外显子设计一对小向导RNA(sgRNAs)并克隆入pX459载体,重组质粒共转染A549细胞,构建A549-importin-α7-KO细胞系;再分别用不同来源(人源、猪源和禽源)、不同亚型的甲型流感病毒与乙型流感病毒感染A549-importin-α7-KO细胞和野生型A549细胞,研究importin-α7对流感病毒生长特性的影响。经测序和Western blotting验证,成功构建A549-importin-α7-KO细胞系;激光共聚焦观察结果显示,importin-α7敲除后vRNPs入核减少;同时Importin-α7敲除后流感病毒的生长均受到抑制,其中importin-α7对人流感病毒A/California/04/2009(H1N1)和B/Brisbane/60/2008、禽流感病毒A/Quail/Hong Kong/G1/1997(H9N2)、猪流感病毒A/Hunan/42443/2015(H1N1)和A/Jiangsu/1/2011(H1N1)的生长影响显著,而人流感病毒A/Hong Kong/4801/2014(H3N2)和禽流感病毒A/Guangzhou/333/99(H9N2)在两种细胞中的生长差异不明显。不同流感病毒结合importin-α的特异性不同,提示流感病毒可能已经进化出不同机制来利用importin-α亚型进行核输入,这对于流感病毒的宿主适应性和致病力研究具有重要意义。     

北京本地食品企业的发展现状与建议

分析了北京食品市场现状和居民食品消费的偏好和特点,走访了典型的北京本地知名食品企业,分析并其经营特点和发展现状,并结合北京地区政治、经济、环境、资源和文化等因素,提出相应的食品企业发展建议。     

Phylogeographic breaks and the mechanisms of their formation in the Sino-Japanese floristic region

Due to combinations of diverse geography and climate, and complex geo-climate histories and sea level fluctuations, the Sino-Japanese floristic region has extremely high species diversity. Phylogeography is an effective method to identify the factors triggering the formation and differentiation of species diversity. Previous studies showed that phylogeographic breaks, the genetic discontinuity between different gene genealogies, were ubiquitously present. From the west to the east, seven general phylogeographic breaks occur, including the Mekong- Salween Divide, the Tanaka-Kaiyong Line, the Sichuan Basin, ca. 105° E, the boundary between the Second and Third ladders, the North China, and the East China Sea and Korea Strait. These phylogeographic breaks are mainly attributable to both historical and ecological factors, which are generally due to a combined effect of the isolation by distance (IBD) and the isolation by environment (IBE). Geological events and climate changes are the historical factors, mainly including the uplift of Qinghai-Xizang Plateau, the formation and intensification of the Asian monsoon and the Asian interior aridification, the redevelopment of the arid belt, and the Quaternary climate oscillations and sea level fluctuations. Adaptive divergence, namely the divergence induced by different selective pressures under different environments, is responsible for the ecological factors. Adaptive divergence could obstacle gene flow among populations, resulting in the formation of phylogeographic break. However, an identical phylogeographic break is not shared by all the plants because of their various intrinsic biological characteristics, among which the difference in dispersal ability is most important. Finally, we envisaged the future development of phylogeographic break studies based on accurate divergence time estimation, relative contribution of IBD and IBE, and also the utilization of comparative phylogeography.     

不同轮伐期对杉木人工林碳固存的影响

在全球气候变化背景下, 科学的经营管理是人工林碳汇提升的主要途径。合理轮伐期从一定程度上反映了人工林集约经营的理念, 是实现森林结构调整的主要影响因素之一。杉木(Cunninghamia lanceolata)多代连栽出现立地生产力下降与轮伐期的选择密切相关, 开展不同轮伐期对杉木人工林碳固存影响的研究, 可为其可持续经营提供理论依据。通过设置不同年龄序列的杉木人工林野外观测样地, 应用野外观测数据对FORECAST模型进行验证, 在此基础上模拟不同轮伐期对其碳固存的影响。结果表明: (1)短轮伐期(15年)在150年间的总固碳量较高, 但固碳持久性较低, 每个轮伐期之间的固碳量下降幅度较大, 是一种不可持续的经营模式。(2)正常轮伐期(25年)和长轮伐期(50年)的总固碳量低于短轮伐期, 但长轮伐期固碳持久性更强, 有利于维持每个轮伐期内固碳量的稳定。(3)在好的立地条件下(立地指数(SI) = 27), 轮伐期越短对地力消耗影响越大, 为了碳固存的持久性, 建议杉木人工林的生态轮伐期选择在25年以上。(4)应用FORECAST模型可以定量地评估人工林的固碳能力, 且该固碳能力是基于不同经营管理措施下的可持续固碳能力。     

红树植物胎生现象研究进展

植物胎生是指有性繁殖产生的后代在母体上直接萌发的现象, 在红树植物中最为常见。红树植物生长在热带亚热带海岸潮间带, 耐受高盐、高温、淹水缺氧和海浪冲击等复杂环境。胎生被认为是红树植物对这种特殊生境的重要适应方式。该文从形态发育、生理生化、分子水平、生态适应4个层次讨论红树植物胎生现象对复杂生境的适应性, 并指出现有研究存在的不足, 对将来的研究方向进行了展望。与非胎生胚胎发育相比, 红树植物胎生是一个遗传的程序, 在进化过程中形成了一些特殊的结构。植物激素对胎生发育起关键的调控作用, 繁殖体发育过程中, 其盐离子的种类与浓度的动态变化则是对海岸潮间带生境的重要适应特征。这种胎生繁殖体依靠在母体上完善的一系列功能性特征能更有效地适应落地后的滩涂环境。然而, 红树植物胎生发育过程的分子机理及调控机制还有待研究。理解胎生这一特殊适应性现象的本质及其进化过程将为红树林保护繁育、适应气候变化提供理论依据。