全基因组重测序揭示青藏高原东缘及东南缘东方蜜蜂遗传多样性与适应性进化

【目的】对青藏高原东缘和东南缘及邻近地区东方蜜蜂Apis cerana样本进行群体遗传多样性与适应性进化研究,为进一步解析青藏高原东方蜜蜂的遗传资源多样性、种群扩散规律以及适应高原生境的分子进化机制提供参考。【方法】对青藏高原东缘和东南缘及邻近地区77群东方蜜蜂样本进行全基因组重测序;运用群体遗传学方法,基于群体结构、主成分分析、系统进化树、遗传分化指数、线粒体基因组单倍型以及选择信号分析对东方蜜蜂这77群及GenBank数据库下载的90群的全基因组重测序原始数据进行分析。【结果】这167群东方蜜蜂区分出来自川西高原、藏南高原、滇北高原和川北高原的4个高原型群,分属于两个进化支,平均遗传分化指数(Fst=0.1178)高于非高原型群的(Fst=0.0411)。基于种群间最小遗传距离分析,东南缘的藏南高原群、滇北高原群与滇南群具有更近的遗传关系;东缘的川西高原群、川北高原群分别与川西山地和秦巴群具有更近的遗传关系。结合线粒体基因组单倍型分析,初步推断出青藏高原东缘及东南缘高原型群体祖先单倍型及来源。选择性分析鉴定到了潜在的参与脂肪酸代谢、光转导、温度适应、卵巢发育等信号通路相关的潜在受选基因。在藏南高原和滇北高原群体中发现两个共同受选择基因ISL-1和FOXO,主要参与胰岛素分泌以应对细胞压力,暗示它们在东方蜜蜂适应青藏高原东南缘生境中发挥着重要作用。【结论】青藏高原东方蜜蜂遗传多样性丰富,东南缘的藏南高原和滇北高原群体以及东缘的川西高原和川北高原群体在遗传分化上明显区分,这4个高原群是由邻近地区非高原群扩散后的地理隔离形成了种群分化;初步筛选获得东方蜜蜂高原环境适应性潜在基因。本研究为进一步探析青藏高原东方蜜蜂适应高原生境下的分子进化机制奠定了基础。     

气候变化背景下中国农业气候资源变化Ⅳ.黄淮海平原半湿润暖温麦-玉两熟灌溉农区农业气候资源时空变化特征

基于中国黄淮海平原半湿润暖温麦-玉两熟灌溉农区66个气象台站1961-2007年的气候资料,比较分析了该区域内1961-1980年和1981-2007年2个时段喜凉作物和喜温作物温度生长期长度以及温度生长期内的活动积温、日照时数、降水量、参考作物蒸散量和干燥度等农业气候资源的时空变化特征.结果表明:随着气候变暖,与1961-1980年的平均状况相比,1981-2007年研究区域喜凉作物和喜温作物温度生长期均呈延长趋势,分别延长了7.4和6.9 d;≥0℃和≥10℃积温总体表现为增加趋势,其气候倾向率分别为4.0～137.0和1.0～142.0 ℃·d·(10 a)-1;喜凉作物和喜温作物温度生长期日照时数均呈显著下降趋势;全区仅安徽省北部和河南省东南部喜凉作物和喜温作物温度生长期内降水量呈增加趋势,其他地区均呈减少趋势,且以河北省、山东省北部的减幅最明显;全区大部分区域喜凉作物和喜温作物温度生长期内参考作物蒸散量呈下降趋势,干燥度呈增加趋势.     

气候变化背景下我国东北三省农业气候资源变化特征

基于1961—2007年中国东北三省72个气象台站的气象资料,分析了东北三省全年及温度生长期内的平均气温、≥10 ℃积温、降水量、日照时数和参考作物蒸散量等农业气候资源的变化特征.结果表明：研究期间,东北三省年均气温总体呈升高趋势,其气候倾向率为0.38 ℃·10 a^-1;温度生长期内≥10 ℃积温同样呈上升趋势,且积温带逐渐北移东扩,全区高于3200 ℃·d积温带面积增加了2.2×10⁴ km²,2800～3200 ℃·d积温带北移0.85°、东移0.67°,2400～2800 ℃·d积温带北移1.1°;东北三省年日照时数显著下降,且以松嫩平原东部、吉林省中西部平原、辽河平原西部的减少尤为明显,全区年日照时数高于2800 h的区域面积由13.6×10⁴ km²缩小到4.1×10⁴ km²,2600～2800 h的区域向西推进了1.5°;全区温度生长期内日照时数平均为1174 h,与1961—1980年相比,1981—2007年温度生长期内的日照时数高值区明显减少,日照时数1200～1400 h的区域向西推进了0.9°;1961—2007年间,研究区年降水量及温度生长期内降水量均呈下降趋势;黑龙江省全年参考作物蒸散量整体呈增加趋势,吉林省中西部平原区有所减小、东部山区呈增加趋势,辽宁省均呈减小趋势,与1961—1980年的年均值相比,1981—2007年年参考作物蒸散量高于900 mm区域向西推移了约1°;黑龙江省和吉林省绝大部分区域温度生长期内参考作物蒸散量逐年增加,而辽宁省绝大部分区域以小于14 mm·10 a^-1的幅度在减少.     

大麦主栽品种亲缘系数和对叶斑病的抗性分析

为明确我国大麦主栽品种的遗传多样性及其对叶斑病的抗性来源,采用亲缘系数(COP,coefficient of parentage)分析方法对155个主栽大麦品种的遗传系谱进行聚类分析,同时对其中79个供试大麦品种在苗期和成株期分别接种2个强毒性菌株进行抗性鉴定。结果显示,155个品种聚为6个类群,有亲缘关系的品种占全部品种14.77%。在品种间组成的11935个组合中,1763个组合间存在亲缘关系,其COP值变化范围在0~0.7500之间,亲缘系数总和为157.5867,平均值为0.0132。根据系谱分析发现了不同育种单位所育品种的核心亲本,并追溯其主要的祖先亲本。此外,通过对叶斑病的抗性鉴定,发现大多数供试的大麦品种感叶斑病,高抗品种主要集中在垦啤麦系列品种和蒙啤麦3号,部分华大麦和驻大麦系列的品种在苗期或成株期中抗叶斑病。系谱分析及抗性鉴定结果揭示了我国大麦叶斑病抗性基因存在不同来源,分析结果有利于提高抗叶斑病基因筛选效率和缩小筛选范围,也将促进抗叶斑病新基因资源的发掘和利用。     

全球气候变化背景下华北平原气候资源变化趋势

在全球气候变化的大背景下,过去几十年,华北平原气候资源也发生了相应的变化,这一变化对该区域的粮食生产将产生深刻的影响。利用华北平原1961-2007年逐日气候资料,探讨了不同年代际间该区域气候资源的空间分布特征。研究结果表明:气候变暖使华北平原热量资源更加丰富,全区≥0℃和≥10℃积温呈整体增加趋势,空间分布呈北移东扩的变化特征;且气候带移动特征明显,向北移动了3个纬度,约300多km。过去47a,华北区域年降水量呈下降趋势,平均下降速率为18mm/10a。夏、秋两季降水量呈减少趋势,速率在25-40mm/10a之间;春、冬两季降水量呈微弱增加趋势,但增加幅度小于夏、秋两季的减少幅度。年平均参考作物蒸散量呈整体下降趋势,减幅小于降水量的变化趋势。全区日照时数显著减少,纬向分布特征明显,以大中城市附近减少最为突出。     

长江中下游地区农业气候资源时空变化特征

以1981年为时间节点,将1961—2007年分为1961—1980年(时段Ⅰ)和1981—2007年(时段Ⅱ)两个时间段,分析和比较两个时段的农业气候资源变化特征.结果表明:气候变暖背景下,长江中下游地区1961—2007年温度生长期内≥10℃积温气候倾向率平均为74℃·d·10a-1;时段Ⅱ≥10℃积温较时段Ⅰ平均增加了124℃·d;与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ双季稻的安全种植界限向北推移了0.79个纬度.1961—2007年温度生长期内降水量总体表现为增加趋势;与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ降水量增加了1.6%,降水量≥767mm(双季稻正常生长的需水量)的面积增加了1.13×104km2.时段Ⅱ温度生长期内日照时数较时段Ⅰ平均减少了8.1%;近47年中91.1%的气象站点日照时数表现为减少趋势.与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ温度生长期内参考作物蒸散量呈略微减少趋势,其低值区扩大、高值区缩小.时段Ⅱ稳定通过10℃初日平均较时段Ⅰ提前了2d,而时段Ⅱ≥20℃终日平均较时段Ⅰ推迟了2d,两个时段≥22℃终日基本相同.     

气候变化背景下中国农业气候资源变化Ⅰ.华南地区农业气候资源时空变化特征

基于华南地区1961—2007年66个气象台站的地面观测资料,对华南地区全年及温度生长期内热量、光照和水分的时空变化特征进行了分析.结果表明:1961—2007年,华南地区年均气温以0.20℃.(10 a)-1的趋势上升,温度生长期内积温的气候倾向率[平均为98℃.d.(10 a)-1]由北向南递增;1981—2007年,6200～7500℃.d和7500～8000℃.d积温带面积分别较1961—1980年增加了1.5×104和4.7×104 km2.研究期间,华南地区全年和温度生长期日照时数分别以-57和-38 h.(10 a)-1的速率递减;与1961—1980年相比,1981—2007年全年和温度生长期内≥1800 h日照时数的区域面积均呈减少趋势.全年和温度生长期降水量均呈略微增加趋势,但不同地区的增减幅度明显不同.全年及温度生长期分别有62%和52%站点参考作物蒸散量的气候倾向率为负值;与1961—1980年相比,1981—2007年全年和温度生长期参考作物蒸散量均表现为高值区缩小、低值区扩大.全年湿润指数的平均气候倾向率为0.01.(10 a)-1,70%站点的年湿润指数呈上升趋势;与1961—1980年相比,1981—2007年温度生长期内湿润指数增加了0.02,53%站点的气候倾向率为正值.研究期间华南地区气候变化总体表现为暖湿趋势,这将对该地区作物种植制度、作物产量和农业结构等产生影响.     

广州越秀公园植被景观格局分析

运用景观生态学原理,在对越秀公园植被景观要素进行分类的基础上,运用Autocad 软件提取了景观要素斑块信息,选取了斑块数目、斑块数目比、斑块面积、斑块面积比、斑块密度指数、斑块形状指数、优势度、分维度、均匀度等9 个指标对越秀公园植被景观的多样性、异质性、均匀性及破碎化程度等景观格局进行了分析.结果表明:越秀公园植被景观整体布局基本合理,景观结构较为稳定,密林作为全园的基质,保持了较好的生态完整性和连续性,为越秀公园的整体景观与环境提供了良好的基础生态条件,但需对部分景区植被景观布局作相应调整.同时对越秀公园植被景观整体格局优化和生态完善建设提出了建议.     

气候变化背景下中国农业气候资源变化Ⅶ.青藏高原干旱半干旱区农业气候资源变化特征

基于青藏高原干旱半干旱区1961—2007年55个气象站点地面观测资料,利用五日滑动平均法及GIS软件的IDW模块进行栅格处理,对比分析了研究区1961—1980年(时段Ⅰ)和1981—2007年(时段Ⅱ)各气候要素的时空变化特征及其气候倾向率.结果表明:1961—2007年,研究区喜凉作物生长季内日照时数的变化不明显,喜温作物生长季内日照时数呈增加趋势,但空间分布的变化较小;与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ喜温作物生长季内积温值≥1500℃.d的地区面积扩大33.9%;降水量的空间分布总体表现为由东南低地向西北内陆逐渐递减,研究期间青藏高原东南部喜凉作物生长季内降水量均达到800 mm,其他地区喜凉作物生长季内降水量的气候倾向率有正有负,变幅相对较小,与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ喜温作物生长季内降水量≥400 mm的分布面积扩大了40%;参考作物蒸散量(ET0)总体略有增加,其空间分布格局与日照时数和积温的分布相似,时段Ⅱ较时段Ⅰ喜温作物生长季内ET0≥400 mm的分布面积扩大了35.7%.研究期间,青藏高原作物生长季内的热量与降水资源有一定幅度增加,这对农牧业生产非常有利,但ET0的增大表明潜在蒸发增大,需进一步加强研究气...     

丹顶鹤性活动的声行为研究

丹顶鹤繁殖期的性活动可分为雄鹤求偶、雌鹤对雄性求偶的应答、两性交配和交配完结4个阶段,其相应的鸣声模式分别为雄性的求偶鸣声、雌性对雄性求偶的应答声和两性的对鸣声、两性对唱的交配声和两性的高声合唱。4个阶段鸣声都是以基本音的主频率(PF)为主音的单音调声,前3个阶段都带数个近似fn=nf0(f0=FP)关系的低幅值谐频成分。第4个阶段带数个近似fn=nf0(f0=FP)关系的高幅值谐频成分;品质因数(Q3dB)多半为4～6,声脉冲重复频率(RFP)一般为150～180Hz,而第2阶段声的RFP一般为180～260Hz。雄性鸣声的每个单次叫声中含有的音节数较少,一般不超过4个;而雌性鸣声比较复杂。每个单次叫声中含有的音节数较多,一般都在7～8个以上;但雌雄鸣声的每个音节都是由3个声脉冲组成。雄鹤鸣唱声频率变化范围较小,而雌鹤鸣唱声频率变化形式是由低到高达到高峰后又开始下降。4个阶段的鸣声都具有较好共鸣。只有第2阶段发声运动较快。而且发现雄鹤鸣唱单次鸣叫声的音节数“增多”。各阶段鸣声特性均存在差异,不同配偶间均存在显著差异,研究结果表明丹顶鹤雌雄都具有不同的鸣声,且其性活动过程中不同的鸣声行为具有较高的个体识别信号潜能。另外,求偶鸣叫声和求偶应答与对鸣声在性活动鸣声中起着决定性的作用。