气候变化下中国八种梧桐属树种潜在适生区模拟

中国梧桐属（Firmiana）在世界梧桐属中占比较大，且除梧桐外其余种均为中国特有且分布范围狭窄的植物种，灭绝风险大，研究气候变化对中国梧桐属树种的影响对于维护生物多样性具有重要的意义。结合多时期第六次国际气候耦合模式比较计划（CMIP6）气候变量数据和中国八种梧桐属树种的分布数据，基于R语言kuenm程序包优化的最大熵（Maxent）模型模拟分析中国八种梧桐属树种在多尺度下的潜在适生区，得出梧桐属最适宜的模拟尺度、潜在适生区的面积变化和迁移方向、梧桐属多样性保护关键区域及保护空缺。结果表明：（1）梧桐属最适宜的模拟尺度为亚洲；（2） Maxent模型的接收者操作特征曲线下面积（AUC）值均大于0.9，表明模型对梧桐属潜在适生区预测结果具有较高准确度；（3）气候变化影响下除云南梧桐（Firmiana major）外其它树种的潜在适生区都将在未来有所扩大；（4）中国八种梧桐属树种潜在适生区迁移方向主要为东西向，南北向大跨度迁移较少，纬度变化不大；（5）丹霞梧桐（Firmiana danxiaensis）的稳定潜在适生区最小；（6）中国梧桐属多样性保护关键区域主要分布于广西壮族自治区及云南、广东、海南等省区；（7）中国梧桐属多样性保护空缺区域主要分布于广西壮族自治区中部及海南省北部；（8）梧桐属多样性保护关键区域正在为人造地表所侵蚀。研究分析气候变化对中国八种梧桐属树种的影响及其潜在适生区变化、中国梧桐属多样性保护状态，可为中国梧桐属建立多样性保护廊道提供相关建议，为制定多样性保护规划及相应措施提供参考。     

Identifying Fagaceae and Lauraceae species using leaf images and convolutional neural networks

Lauraceae and Fagaceae are two large woody plant families that are predominant in the low- and middle-altitude regions in Taiwan. The highly interspecific similarity between some species of the family brings limitations on the management and utilization. This work proposed an approach for identifying 15 Lauraceae species and 20 Fagaceae species using leaf images and convolutional neural networks (CNNs). Leaf specimens of 35 species were collected from the northern, central, and southern parts of Taiwan. Images of the leaves were acquired using flat-bed scanners. Three CNN architectures—DenseNet-121, MobileNet V2, and Xception—were trained. Xception achieved the highest mean test accuracy of 99.39%, and MobileNet V2 required the shortest mean test time of 17.1 ms per image using a GPU. The saliency maps revealed that the characteristics learned by models matched the leaf features used by botanists. A pruning algorithm, gate decorator, was applied to the trained models for reducing the number of parameters and number of floating-point operations of the MobileNet V2 by 55.4% and 69.1%, respectively, while the model accuracy was maintained at 92.03%. Thus, MobileNet V2 has the potential to be used for identifying the Lauraceae and Fagaceae species on mobile devices.     

New triterpene saponins from the seed cake of Camellia Oleifera and their cytotoxic activity

Two new oleanane-type triterpene saponins, identified as 16α-hydroxy-22-O-angeloyl-23-formyl-28,31-dihydroxymethylene-olean-12-ene-3β-O-{β-d-galactopyranosyl-(1 → 2)[β-d-xylopyranosyl-(1 → 2)-α-l-arabinopyranosyl(1 → 3)]-β-d-glucopyranosiduronic acid} (oleiferasaponin B₁, 1) and 22-O-hydrocinnamoyl-23-formyl-28-dihydroxymethylene-olean-12-ene-3β-O-{β-d-glucopyranosyl-(1 → 2)[β-d-xylopyranosyl-(1 → 2)-α-l-arabinopyranosyl(1 → 3)]-β-d-glucopyranosiduronic acid} (oleiferasaponin B₂, 2), were isolated from the seed cake of Camellia oleifera Abel. Their structures were established by extensive 1D- and 2D-NMR experiments along with TOF-MS analysis and acid hydrolysis. The cytotoxicity of the isolated compounds was evaluated in four human carcinoma cell lines: A 549, SK-OV-3, SK-MEL-2 and HCT15. Both compounds 1 and 2 exhibited significantly cytotoxic activity with IC₅₀ values of 18.5 μM (A549), 11.3 μM (SK-OV-3), 13.9 μM (SK-MEL-2) and 1.6 μM (HCT15) for 1 and IC₅₀ values of 8.4 μM (A549), 6.3 μM (SK-OV-3), 9.2 μM (SK-MEL-2) and 0.8 μM (HCT15) for 2. In addition, compound 2 showed more effective cytotoxic activity than compound 1.     

长沙市不同污染程度区域桂花和香樟叶表面PM2.5吸附量及其影响因素

为阐释不同污染程度下城市绿化植物吸滞PM_2.5机理、解析污染物来源,应用气溶胶再发生器定量测定长沙市常见的2种园林绿化树种(桂花和香樟)植物叶片PM_2.5吸附量,同时应用原子力显微镜(AFM)观察了不同污染区(交通区、文教区、清洁区)植被的叶表面微形态特征,使用离子色谱仪测定样品中水溶性离子含量.结果表明: 污染程度与植物叶表面PM_2.5吸附量呈正相关,不同植物单位叶面积PM_2.5吸附量全年均值表现为交通区(0.56±0.04 μg·cm^-2)＞文教区(0.48±0.06 μg·cm^-2)＞清洁区(0.33±0.02 μg·cm^-2),植物单位叶面积PM_2.5吸附量季节变化为冬季(0.70±0.10 μg·cm^-2)＞春季(0.43±0.14 μg·cm^-2)＞秋季(0.39±0.12 μg·cm^-2)＞夏季(0.31±0.09 μg·cm^-2),桂花的单位叶面积PM_2.5吸附量大于香樟;污染程度轻的区域的植物叶片比较光滑,污染程度重的区域的叶片较粗糙,植物粗糙度排序为交通区(195.45±16.09 nm)＞文教区(176.99±8.45 nm)＞清洁区(131.88±12.98 nm);不同污染程度地区PM_2.5离子含量均表现为冬季最大,其次是春季和秋季,夏季最低;3个污染区PM_2.5离子成分均以Na⁺、NH₄⁺、Cl^-和Br^-这4种离子为主,不同程度污染区PM_2.5污染均以移动源污染为主.     

湖南省种子植物3种新记录

报道了湖南省种子植物分布新记录3种,隶属于3科3属,分别为浙江冬青Ilex zhejiangensis C.J.Tsengex S.K.Chen&Y.X.Feng、长匍通泉草Mazus procumbens Hemsl.和纤叶钗子股Luisia hancockii Rolfe。凭证标本均存于中南林业科技大学森林植物标本室(CSFI)。     

连栽第1代和第2代杉木近熟林水文过程养分动态比较

利用小集水区径流场技术和定位研究方法,在获得连栽两代杉木近熟林的大气降水、穿透林冠水、地表、地下径流量等水文学数据,并测定其养分含量的基础上,研究了连栽两代杉木近熟林水文过程的营养动态特征。结果表明:降水中养分浓度第2代林比第1代林高20.30%—39.64%,养分的输入量比第1代多38.52%;穿透水中养分浓度,第1代和第2代林分别比大气降水中高4.149—4.895 g/kg和4.271—5.605g/kg,雨水对冠层营养物质的淋溶,第2代比第1代高2.94%—21.37%;地表径流中的养分浓度两代林差异不大,地下径流中的养分浓度第2代林比第1代高48.06%—78.87%,径流输出的养分量第2代林是第1代林的1.58—2.61倍;养分地球化学循环中,第1代林养分地球化学循环速率26.75%—29.95%,第2代林37.24%—47.43%,养分地球化学循环的周期第1代林3.3—3.7a,第2代林2.1—2.7a,养分地球化学循环中第2代林的养分流失率是第1代林的1.30—1.72倍,养分的净积累率只有第1代林的73.57%—87.14%。系统持留与利用由外界输入的养分功能上,第2代林低于第1代林。     

中华稻蝗长沙种群的生活史及其卵滞育的进化意义

中华稻蝗Oxya chinensis为重要的水稻害虫,在我国除青海、西藏、新疆、内蒙古等未见报道外,南起海南北至东北均有分布,在许多的分布区域1年发生1代。为探索中华稻蝗长沙种群的生活史及其季节适应特征,通过野外和实验室的研究,调查了其发生代数、孵化率和卵滞育率的季节变化及越冬卵的存活率。结果显示,中华稻蝗长沙种群为1年2代和1年1代混合发生:第1代卵产卵后大部分孵化为若虫而1年完成2代,但亦有19.4% -4.1%的卵不孵化而1年只能完成1世代。第1代成虫于6月上旬至8月上旬羽化,6月下旬至8月中旬产卵;第2代若虫于7月初开始孵化,9-10月羽化为成虫,10月上旬至11月下旬产卵。在室外自然条件下,中华稻蝗长沙种群6-8月(第1代)和10-11月(第2代)所产卵块均为部分滞育,滞育率为30%左右,皆无显著差异。然而,其卵滞育率在12月以后显著降低,仅为6.6%或以下,卵滞育快速地得以解除。因此,包括非滞育卵和滞育解除卵,中华稻蝗长沙种群的越冬卵皆以非滞育状态度过其后的寒冷季节。即使是遭遇长江流域2007年末至 2008年初异常寒冷的冬季,在长沙地区越冬后其卵的存活率亦在98%以上。非滞育状态的中华稻蝗长沙种群越冬卵完全能安全地越冬,其滞育的发生并非是为了提高其耐寒性而安全度过不适环境。并探讨了中华稻蝗长沙种群卵滞育的进化意义。