基于功能性状的生态系统服务研究框架

功能性状通过影响生态系统的属性和过程及其维持来影响生态系统服务。功能多样性-生态系统功能关系的研究有助于深入探讨生态系统服务形成机制, 也为生态系统服务研究提供了一个切入点。该文对目前的功能性状和生态系统服务研究框架进行了介绍, 回顾了功能多样性-生态系统功能关系的研究现状, 总结了目前功能性状在生态系统服务研究中的应用, 提出了基于功能性状的生态系统服务研究框架。在这个研究框架中, 首先选取对生态系统功能影响显著的非生物因子和功能多样性指数, 然后量化非生物因子和功能多样性与生态系统功能, 以及生态系统功能-生态系统服务之间的关系, 进而构建功能多样性与生态系统服务的数量关系。与此同时, 利用群落构建理论和物种共存机制分析功能多样性-生态系统功能变化的机制联系, 以研究生态系统服务形成和变化机制, 为生态系统服务管理决策提供科学依据。     

群落/生态系统功能多样性研究方法及展望

功能多样性是指影响群落/生态系统功能的物种性状值和范围,是解释和预测生态系统结构和功能的有效手段之一,可将植物个体尺度与群落尺度和生态系统尺度的相关生态学问题联系起来。虽已发展出多种功能多样性定量化研究方法,但不同方法结果差异较大,难以进行多研究间的比较研究。比较探讨各功能多样性研究方法的优缺点有利于拓展功能多样性内涵,也有助于功能生态学的应用与发展。回顾了当前10种功能多样性的定量化研究方法,并指出选取合适功能多样性方法的关键在于,应考虑选取群落/生态系统中的哪些物种、哪些功能性状、选取的功能性状数目、以及如何对功能性状权重等。对比发现,功能分散性指数和Rao二次熵系数的研究方法在众多方法中优势明显,具有较高的应用潜力;标准化功能多样性的研究方法在未来仍需进一步完善。利用功能多样性指数预测群落/生态系统过程和功能当前仍多侧重于理论研究,野外实证研究较为缺乏,是功能生态学未来研究的重点和难点之一。     

植物功能性状、功能多样性与生态系统功能: 进展与展望

植物功能性状与生态系统功能是生态学研究的一个重要领域和热点问题。开展植物功能性状与生态系统功能的研究不仅有助于人类更好地应对全球变化情景下生物多样性丧失的生态学后果,而且能为生态恢复实践提供理论基础。近二十年来,该领域的研究迅速发展,并取得了一系列的重要研究成果,增强了人们对植物功能性状-生态系统功能关系的认识和理解。本文首先明确了植物功能性状的概念, 评述了近年来植物功能性状-生态系统功能关系领域的重要研究结果, 尤其是植物功能性状多样性-生态系统功能关系研究现状; 提出了未来植物功能性状与生态系统功能关系研究中应加强植物地上和地下性状之间关系及其与生态系统功能、植物功能性状与生态系统多功能性、不同时空尺度上植物功能性状与生态系统功能, 以及全球变化和消费者的影响等方面。     

紫黑米种质功能成分综合研究与利用

紫黑米富含花青素、黄酮、多酚等功能成分,着重介绍了花青素等功能成分的含量差异及其影响因素、功能研究、基于代谢机理与育种及食品加工工艺的功能成分强化研究、功能成分的利用及提取工艺等领域的研究进展。针对国内外紫黑米功能成分综合研究利用进展,提出紫黑米的育种利用、食品保健、医药研发和分子机理研究及其新型功能食品研制与产业化对策,以期为紫黑米相关研究提供参考。     

生态系统服务功能管理研究进展

生态系统给人类提供了自然资源和生存环境两个方面的多种服务功能,这些服务功能的可持续供给是经济社会可持续发展的基础.然而,生态系统服务功能从认知走向管理实践面临着严峻挑战,包括:定量测度、多种服务功能权衡、生态系统服务功能多尺度关联、生态系统服务功能与政策设计的结合.针对这些难点,近年来生态系统服务功能管理研究主要集中在以下领域:生态系统服务功能度量;生态系统服务功能与人类福祉的关系;多种生态系统服务功能权衡;生态系统服务功能保护规划;基于生态系统服务功能的生态补偿机制.为了进一步推动生态系统服务功能管理实践,应该进一步加强生态系统服务功能供给的理论研究;增加生态系统服务研究结果表达的多样性;增加与社会学、经济学、人口统计学等领域跨学科研究;进一步探索生态系统服务功能研究的结果如何运用到管理决策中,促进在管理实践中的应用.     

稻田气体调节功能形成机制及其累积过程

生态系统服务功能在维持人类生存和发展的环境过程中发挥着重要的作用,研究生态系统服务功能形成机制以及人类活动的干扰如何影响生态系统功能和服务的实现是今后生态系统服务功能研究的一个重点。选取上海市奉贤县五四农场的一块农田生态系统,研究其气体调节功能形成和累积过程,同时研究人类干扰(施氮肥)对农田气体调节功能的影响。研究结果显示,施肥量对稻田气体调节功能形成和累积过程以及价值累积过程产生较大影响。在所有施肥处理中,施肥量最高的N 4处理提供最高的气体调节功能价值,为1.98×104yuan.hm-2。因此通过微观实验可以研究生态系统服务功能形成机制和累积过程,并可研究人类干扰造成生态系统服务功能物质量和价值量的变化。     

陆地生态系统植物功能群研究进展

从植物功能群角度探讨陆地生态系统功能与稳定性维持机理、植物对环境变化的适应与响应以及水分、养分利用效率等成为当前生态系统生态学研究的主要技术路线.植物功能群的提出和研究,为研究复杂的生态系统提供了一个良好的方法和途径.综述了陆地生态系统功能群方面的最新研究进展,介绍了植物功能群定义的发展历程,详细比较了植物功能群划分的依据及方法,对于植物功能群与群落稳定性之间的关系、植物功能群对群落生产力的影响以及植物功能群与环境因子的动态关系等进行了深入讨论.这些研究资料表明,植物功能群整合了功能及对环境响应相似的一类植物,但植物功能特征不是绝对的、单一的,所以对植物功能群就会有不同的理解,会有不同的定义及划分方法.许多研究者从不同的角度、尺度来对植物功能群进行研究,这些研究结果有不同的针对方向和目的,使人们可以从不同的角度更全面的理解复杂的陆地生态系统.学者们在研究生态系统时,或多或少地总要与植物功能群相联系,这大大拓宽了植物功能群的应用范围.所有前人的研究使植物功能群的概念、划分、方向、应用等诸方面越来越清晰.这要求应有一个规范、统一、明确的植物功能群研究方案,这样能使对植物功能群的研究更加深入,能整合全球所有植物功能群的相关研究.     

化学遗传学在功能基因组学研究中的应用

功能基因组学的研究重心是在整体水平上对细胞内蛋白质的组成及其活动规律进行研究,化学遗传学利用小分子化合物系统地探测生命过程的机制和蛋白质功能,为功能基因组学的研究提供了有力的工具。该文综述了化学遗传学在功能基因组学研究中的最新进展。     

系统生物学在工业微生物研究中的应用

功能基因组学以揭示基因组的功能及调控机制为目标,是21世纪最热门的研究领域之一。近来功能基因组学领域的研究被用于工业微生物的研究中,该文对功能基因组学在工业微生物中的应用做了简单综述。     

SNP功能活性研究方法进展

SNP位点是目前基因多态性研究的主要内容,包括检测分型和功能活性研究两个层次,已经建立了高度自动化和高通量的SNP检测分型技术.本文系统介绍了在性状功能、蛋白质表达、mRNA转录、基因组结构功能等不同层次上进行SNP功能活性研究的方法,并对相关研究结果进行分析,通过对各种研究方法及结果的比较,对SNP位点功能活性研究的前景进行了展望.     

药用植物功能基因

药用植物功能基因研究是药用植物基因研究中最活跃的领域。以药用植物功能基因在GenBank中注册的统计数据为基础 ,介绍了药用植物功能基因研究的最新进展。注册的功能基因涉及 32属 42种药用植物。统计数据包括 :自 1 992年至 2 0 0 3年 (前 9个月 )每年注册基因总数、基因注册数最多的 1 6种主要的药用植物以及在药用植物功能基因研究方面比较活跃的 1 4个国家。还重点报道了植物功能基因专利注册情况、黄酮类化合物与紫杉醇生物合成基因研究进展以及植物P45 0基因研究现状 ,对药用植物生物合成功能基因研究的发展趋势进行了探讨。     

昆虫共生菌对宿主功能研究的方法体系

共生菌可参与昆虫的生理生化过程,影响昆虫的营养、生长发育、解毒作用、天敌防御和免疫能力等。在共生菌对宿主功能的研究中,核心问题是如何从组成复杂的共生菌组中筛选出具有特定功能的共生菌。共生菌对宿主功能的研究模式通常包括:通过共生菌多样性分析,提出差异共生菌对宿主功能的假设;分析并验证特定共生菌在宿主体内的功能。本文围绕共生菌对宿主功能的研究模式,系统地总结和比较昆虫共生菌功能研究的方法和技术,构建昆虫对宿主功能研究的方法体系,以期推进共生菌-宿主联系的研究。     

植物功能基因组学研究进展

植物功能基因组学是从整体水平研究基因的功能及表达规律的科学。对植物功能基因组学的研究将助于我们对基因功能的理解和对植物性状的定性改造和利用。本文简要介绍了植物功能基因组学的概念、研究方法和最新研究进展。     

植物肌动蛋白功能的研究进展

肌动蛋白结构与功能方面的研究属于生物学的基础性研究,随着科技的不断发展,近年来研究重点已经转移到了在其结合蛋白调控下的功能作用的研究。主要回顾近年来植物肌动蛋白功能方面的研究进展。     

森林水源涵养功能的多尺度内涵、过程及计量方法

近年来国内森林生态系统服务功能研究较多,但应用价值不高,其科学性受到诸多质疑。从森林水源涵养功能的多尺度内涵、过程以及其计量方法出发,对国内外研究动态和发展趋势进行了总结分析,重新审视森林水源涵养功能的研究意义,探讨森林水源涵养功能的多尺度特征。从森林水源涵养功能作用的空间尺度上看,其拦蓄洪水削减洪峰的功能仅在较小尺度上有效,而调节径流的功能只有当森林土壤的入渗量超过蒸散量时,才可能有更多地下水补给河道径流,进而增加旱季河道流量。同时森林水源涵养功能也具有明显的时间尺度特征,具体表现为在次降水事件中,由于蒸散发量较小,森林水源涵养功能的物质量等于森林不同层次的截留量,在功能上表现为拦蓄降水;在长时间尺度上,由于林地蒸散要耗去大量水分,森林水源涵养功能的物质量等于森林不同层次的截留量减去林地蒸散发量,在功能上表现为净化水质和调节径流。大多数研究仅对单一林分的个别层次蓄水功能进行研究,缺乏流域尺度或者更大空间尺度的森林水源涵养功能研究。建议从区域降尺度到流域或将坡面尺度上推到流域,集中在流域尺度解决森林水源涵养空间异质性将是解决森林水源涵养功能尺度外推的有效办法。就目前国内流行的森林水源涵养功能计量方法而言,其与尺度及研究目的有较大相关性,在研究中应根据研究目的、研究尺度和可获取的数据情况选择合适的计量方法。研究突出了不同尺度作用下森林水文过程的复杂性及重要性,并结合森林与水关系的争论问题,分析目前国内对森林水源涵养功能研究的一些误区,提出森林水源涵养功能研究的一些关键科学问题及未来可能的发展方向,主要包括:1)明确界定森林水源涵养功能的边界,探索森林水源涵养功能计量的新方法;2)加强不同时空尺度关联的森林水源涵养功能研究,包括正确评价森林水源涵养功能的时空变异规律,森林生态系统水源涵养功能的尺度效应,森林水源涵养与下游水生态安全,森林水源涵养研究范式转变等核心问题。     

沉水植物功能性状研究的思考

植物的功能性状是指植物体具有的与生长、存活和繁殖紧密相关的一系列核心植物属性,这些性状通常有非常重要的生态学意义。目前,基于植物功能性状的研究已经快速扩展到生态学研究的众多领域。沉水植物是一类与水环境关系密切的生态类群,对浅水湖泊生态系统的结构和功能有重要的意义。之前对功能性状研究主要集中在陆生木本植物,尚无对沉水植物（沉水草本）功能性状的综述。本研究根据沉水草本与陆生植物功能性状的差异,基于陆生植物功能性状研究中的几个重要问题对现有沉水草本植物功能性状的研究进行归纳和梳理。最后对未来沉水植物功能性状的研究方向进行了展望,提出在当前全球气候变化背景下,功能性状研究也可用于指导淡水生态系统的修复。     

草地和荒漠生态系统服务功能的形成与调控机制

生态系统服务功能的形成和维持机制是近年来生态学研究的热点领域。该文从生态系统服务功能的概念与内涵入手, 分析了生态系统服务功能研究的科学前沿和热点领域, 重点介绍了草地和荒漠生态系统服务功能形成与调控机制联网研究的思路、关键科学问题、研究目标、实验设计、观测指标体系, 以及联网研究取得的重要进展。在此基础上, 对未来草地和荒漠生态系统服务功能研究的重点进行了展望。     

植物功能生态学研究进展

植物功能生态学是研究植物种类间或环境梯度内植物某一功能性状变化,阐释其进化意义或生态意义的生态学分支学科;围绕3个主题开展工作:(1)利用功能性状作为研究解释的变量,(2)在种类间,清晰地进行性状比较,表述一般趋势,(3)在环境梯度内,清晰或模糊地比较性状的变化.性状是指从细胞到整个有机体个体水平的可测度的任何形态、生理、物候特点,不包括任何其它生物层次和环境因素.性状一般分为功能性状、表现性状等;功能性状是指对有机体表现产生强烈影响的性状,表现性状为反应功能性状作用和变化、并指示植物适合度的性状.功能性状研究不限于个体水平,现在已广泛联系了群落和生态系统过程与功能,正在开创植物生态学研究的一个崭新领域.比较是功能生态学的研究手段和途径.中国植物和植被研究基础丰富,开展中国植物区系的植物功能性状研究将积极贡献于功能生态学发展,种系发生途径和地理分布途径可能是功能生态学研究的全新视角.     

系统生物学在认知功能障碍研究中的应用

认知功能障碍可导致患者日常生活能力、社会适应能力明显下降,严重影响患者的生活质量。根据近年来众多研究显示,认知功能障碍的发生发展与基因、蛋白质、微生物等内环境因素的失调和紊乱有关。基于系统生物学的研究,梳理了近年来国内外研究学者在代谢组学、蛋白质组学、基因组学和肠道微生物组学层面对认知功能障碍的研究,并对系统生物学在认知功能障碍中的应用前景进行了展望,以期为认知功能障碍相关研究提供参考。     

微生物功能基因组学研究

自从1995年流感嗜血杆菌的基因组序列测定完成之后[1],目前已有75种(株)微生物的基因组完成测序,160多种(株)微生物的基因组测序正在进行中[2]。随着各种微生物基因组测序工作的不断完成和序列信息的积累,微生物基因组学研究的重点已由结构基因组学向功能基因组学转移。微生物功能基因组学研究不仅要阐明微生物基因组内每个基因的作用或功能,还要研究基因的调节及表达谱,进而从整个基因组及其全套蛋白质产物的结构、功能、机理的高度去了解微生物生命活动的全貌,揭示微生物世界的各种前所未知的规律,并使之为人类和社会服务。与真核生物相比,虽然微生物的基因组相对简单,但微生物基因组学研究仍具有重大的科学和经济意义。在细菌基因组中,既有编码在极端环境下起催化作用的酶的基因,也有编码分解化学污染物的酶的基因,这些基因在真核细胞是不存在的。通过微生物功能基因组学研究,还能发现药物靶位和疫苗抗原。微生物基因的功能及表达研究结果也能为研究复杂生物的基因功能提供参考。近些年微生物功能基因组学研究受到了普遍重视。日本组织了十几所大学和研究机构,计划用5年时间完成大肠杆菌的功能基因组研究[3]。日本还与欧洲联合正在开展枯草杆菌功能基因组学研究[4]。其它微生物的功能基因组学研究也在进行中。由于微生物的种类繁多,功能基因组研究的内容又较丰富,要全面介绍微生物功能基因组学研究是困难的。本文仅从未知功能基因的鉴定、药物靶位及疫苗抗原研究、致病机制研究、生物功能图谱研究4个方面进行简要的评述。