长山群岛海域真核微藻粒级结构及扇贝摄食选择性

采用高通量测序-分子鉴定分级技术于2019年对长山群岛全海域真核微藻粒级结构进行了研究。结果发现,春季以中（47%）、小粒级（41%）为主,夏季以小（39%）、大粒级（38%）为主,秋季以大粒级（60%）为主,春、夏、秋季小、中、大粒级微藻比例为42：47：11、39：23：38、22：18：60。小粒级微藻优势种为细小微胞藻（Micromonas pusilla）、融合微胞藻（Micromonas commoda）和金牛微球藻（Ostreococcus tauri）,中粒级微藻优势种为剧毒卡尔藻（Karlodinium veneficum）、大粒级微藻优势种为柔弱几内亚藻（Guinardia delicatula）、平野亚历山大藻（Alexandrium hiranoi）、多纹膝沟藻（Gonyaulax polygramma）,综合整个真核微藻群落,春季由中粒径的剧毒卡尔藻占据优势（23.9%）,夏季由大粒径的平野亚历山大藻占据优势（29.4%）,秋季由大粒径的多纹膝沟藻占据优势（66.8%）,有毒甲藻在该海域中占有绝对优势,贝毒累积风险较高,小粒径微藻中金牛微球藻和抑食金球藻曾在渤海引发褐潮,潜在威胁该海域贝类养殖业。虾夷扇贝对小粒级和大粒级微藻的选择性较低,对中粒级微藻的选择性较高,尤其对水体中优势种剧毒卡尔藻一直表现出主动选择。光学需氧量、无机氮、溶解氧、石油类及部分重金属Cd、As、Hg影响着整个长山群岛海域真核微藻粒级结构时空演变。     

Caveolin-1 identified as a key mediator of acute lung injury using bioinformatics and functional research

Acute lung injury (ALI) is a potentially life-threatening, devastating disease with an extremely high rate of mortality. The underlying mechanism of ALI is currently unclear. In this study, we aimed to confirm the hub genes associated with ALI and explore their functions and molecular mechanisms using bioinformatics methods. Five microarray datasets available in GEO were used to perform Robust Rank Aggregation (RRA) to identify differentially expressed genes (DEGs) and the key genes were identified via the protein-protein interaction (PPI) network. Lipopolysaccharide intraperitoneal injection was administered to establish an ALI model. Overall, 40 robust DEGs, which are mainly involved in the inflammatory response, protein catabolic process, and NF-κB signaling pathway were identified. Among these DEGs, we identified two genes associated with ALI, of which the CAV-1/NF-κB axis was significantly upregulated in ALI, and was identified as one of the most effective targets for ALI prevention. Subsequently, the expression of CAV-1 was knocked down using AAV-shCAV-1 or CAV-1-siRNA to study its effect on the pathogenesis of ALI in vivo and in vitro. The results of this study indicated that CAV-1/NF-κB axis levels were elevated in vivo and in vitro, accompanied by an increase in lung inflammation and autophagy. The knockdown of CAV-1 may improve ALI. Mechanistically, inflammation was reduced mainly by decreasing the expression levels of CD3 and F4/80, and activating autophagy by inhibiting AKT/mTOR and promoting the AMPK signaling pathway. Taken together, this study provides crucial evidence that CAV-1 knockdown inhibits the occurrence of ALI, suggesting that the CAV-1/NF-κB axis may be a promising therapeutic target for ALI treatment.Subject terms: Cell signalling, Respiratory tract diseases     

陆地生态系统水分利用效率对气候变化的响应研究进展

气候变化显著影响陆地生态系统生产力以及水分利用格局,而水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)是衡量生态系统碳水耦合关系的重要指标之一。研究陆地生态系统水分利用效率对气候变化的响应,有助于深入理解生态系统的变化规律,模拟和预测生态系统碳水过程的发展状况,从而为应对全球气候变化提供新的依据。为了更好地掌握生态系统水分利用效率研究现状以及其对温度、CO2等关键气候因子的响应情况,本文总结了陆地生态系统水分利用效率对气候变化响应的最新研究进展。首先介绍了相关的定义并归纳了两种不同计算方式的差异和特点;接着重点总结了陆地生态系统水分利用效率对大气温度、CO2、水分、干旱以及太阳辐射等影响因素的响应;最后文章总结了目前3个相关的研究态势,主要包括:(1)长时间序列水分利用效率与气候要素的关系研究;(2)土地利用/覆被变化对水分利用效率的影响及其对气候的反馈研究;(3)多尺度水分利用效率综合研究。本研究可为深入研究生态系统过程对气候变化的响应提供参考。     

Fibroblast growth factor-9 expression in airway epithelial cells amplifies the type I interferon response and alters influenza A virus pathogenesis

Influenza A virus (IAV) preferentially infects conducting airway and alveolar epithelial cells in the lung. The outcome of these infections is impacted by the host response, including the production of various cytokines, chemokines, and growth factors. Fibroblast growth factor-9 (FGF9) is required for lung development, can display antiviral activity in vitro, and is upregulated in asymptomatic patients during early IAV infection. We therefore hypothesized that FGF9 would protect the lungs from respiratory virus infection and evaluated IAV pathogenesis in mice that overexpress FGF9 in club cells in the conducting airway epithelium (FGF9-OE mice). However, we found that FGF9-OE mice were highly susceptible to IAV and Sendai virus infection compared to control mice. FGF9-OE mice displayed elevated and persistent viral loads, increased expression of cytokines and chemokines, and increased numbers of infiltrating immune cells as early as 1 day post-infection (dpi). Gene expression analysis showed an elevated type I interferon (IFN) signature in the conducting airway epithelium and analysis of IAV tropism uncovered a dramatic shift in infection from the conducting airway epithelium to the alveolar epithelium in FGF9-OE lungs. These results demonstrate that FGF9 signaling primes the conducting airway epithelium to rapidly induce a localized IFN and proinflammatory cytokine response during viral infection. Although this response protects the airway epithelial cells from IAV infection, it allows for early and enhanced infection of the alveolar epithelium, ultimately leading to increased morbidity and mortality. Our study illuminates a novel role for FGF9 in regulating respiratory virus infection and pathogenesis.     

基于生物物理视角的城市生态竞争力

研究城市的生命支持系统、系统解析城市运行的生物物理代谢过程是深入揭示现代城市"病"产生机理与作用规律的新视角.借助生态能量学方法之一 --能值方法对城市生态经济系统进行了系统分析,并构建了综合性城市生态竞争力指数UECCI,将之应用于北京、上海和广州3个案例城市1990年到2005年的评价中.同时,引入并整合台北(1991和1998年)和澳门(1990、1993、1995、1997、2000、2003和2004年)的能值分析结果进行参照对比.结果显示:研究期内3个案例城市生态经济系统的演化趋势呈现很好的一致性,但广州的UECCI一直高于北京和上海,广州城市生态经济系统在可持续发展的长远尺度上似乎更具有生态竞争力;与台北与澳门的进一步比较发现,尽管中国大陆城市经济发展程度不及台北与澳门,其UECCI总体上却高于台北和澳门.     

江西武夷山中亚热带南方铁杉针阔混交林群落组成与结构

长期监测型固定样地是研究物种分布格局、群落动态和生物多样性维持机制等森林生态系统特征、过程与机理的重要平台。我国亚热带地区已建立的森林固定样地多为阔叶林类型,而针叶(阔叶混交)林类型十分有限。按照巴拿马Barro Colorado Island大型森林固定样地的建设规范,于2014年在江西武夷山国家级自然保护区内海拔1800 m左右的南方铁杉(Tsuga chinensis var. tchekiangensis)天然种群分布区域建立中亚热带针阔混交林6.4 hm~2固定样地。木本植物调查结果表明:(1)样地内胸径≥1 cm的木本植物共有29科53属89种,显著低于我国亚热带阔叶林样地平均水平,但显著高于温带针叶(阔叶混交)林样地平均水平;(2)在区系组成上,科以热带成分为主,而属以温带成分为主;(3)样地内独立个体数密度为2252株/hm~2,与温带针叶(阔叶混交)林平均水平相当,但显著低于亚热带阔叶林平均水平;(4)胸高断面积为37.89 m~2/hm~2,与亚热带阔叶林样地平均水平相当,但显著低于温带针叶(阔叶混交)林平均水平;(5)群落成层现象显著,优势种明显,多度排名前4位的物种的个体数占总个体数的55%,而排名后40的物种仅占1%;(6)群落总径级结构呈倒"J"型分布,其中胸径≤10 cm的小径木占总个体数的76.9%,而胸径30 cm的大径木仅占5.3%;(7)主要树种的径级结构有偏正态分布和"L"型分布等类型,但它们的种群在空间上均呈现显著的聚集分布特征;(8)南方铁杉虽然是群落现阶段最重要的优势种,但它的种群更新缓慢。研究结果充分显示该样地对中国森林多样性监测以及南方铁杉种群保育的重要意义。     

基于变权模型的舟山群岛生态安全预警

生态安全预警是生态安全研究的重要内容,对维护区域生态安全具有重要的指示意义.本文以浙江省舟山群岛为例,基于驱动力、压力、状态、影响、响应(DPSIR)框架模型构建了生态安全预警指标体系,使用变权模型对2000-2012年舟山市生态安全的预警等级进行测度,并使用马尔科夫预测方法对2013-2018年生态安全警情进行了预测.结果表明:变权模型能够有效地满足舟山群岛生态安全动态预警研究需要;2000-2012年,舟山群岛生态安全预警指数由0.286波动上升至0.484,警度等级从“重警”演变为“中警”,指示灯由“橙灯”演化为“黄灯”;2013-2018年,舟山群岛生态安全预警等级预测结果为“中警”,指示灯为“黄灯”.研究结果可为维护舟山群岛生态安全提供参考.     

漆酶及其应用

结合当今该领域的最新研究进展,综述了漆酶来源、结构、作用机制、介体系统及其在水相和非水相中的应用,以期为漆酶催化性能的进一步研究提供一定的借鉴和参考.     

短嘴金丝燕回声定位叫声特征

2012年6月,对湖南省石门县壶瓶山国家级自然保护区神景洞短嘴金丝燕的回声定位叫声进行研究,在黑暗山洞内使用录音仪器录制其自由飞行状态的声音后使用声音软件进行分析.短嘴金丝燕捕食归巢时,快速飞入洞口,在洞内有光区域不发声,到达洞内黑暗区域后开始发出回声定位叫声,且飞行速度减慢.声音分析结果表明其回声定位叫声为双脉冲组的噪声脉冲串型(noise burst),组内脉冲间隔很短[(6.6±0.42)ms],组间脉冲间隔较长[(99.3±3.86) ms],两者差异显著(P＜0.01).对比第一、第二脉冲声音参数发现,主频和脉冲时程差异不显著,第一、第二脉冲主频分别为(6.2±0.08) kHz和(6.2±0.10) kHz (P＞0.05);脉冲时程分别为(2.9±0.12) ms和(3.2±0.17) ms (P＞0.05);最高和最低频率差异显著,第一、第二脉冲最高频率分别为(20.1±1.10) kHz和(15.4±0.98) kHz (P＜0.01),最低频率分别为(3.7±0.12) kHz和(4.0±0.09)kHz (P＜0.05);第一脉冲频宽((16.5±1.17) kHz)宽于第二脉冲((11.4±1.01) kHz) (P＜0.01);且第一脉冲能量[(-32.5±0.60) dB]高于第二脉冲[(-35.2±0.94) dB] (P＜0.05).另外,短嘴金丝燕在黑暗山洞内的回声定位叫声还包含了部分超声波,最高频率可达33.2 kHz.     

黔中喀斯特山地不同森林类型的地表径流及影响因素

采用固定样地定位监测方法,于2001-2005年研究了黔中喀斯特山地不同森林类型对地表径流的影响。结果表明,不同林分类型的年地表径流量均值为11.108mm、林分类型间变幅为1.765-22.934mm、年际间变幅为10.553-11.699mm,退耕还林幼林(22.934mm)>针叶林(17.236mm)>针阔混交林(10.770mm)>阔叶林(8.876mm)。不同森林类型年地表径流量的季节变化为夏季>春季>秋季>冬季,同降雨量的季节变化趋势相一致。与同生物气候带、不同生物气候带森林相近类型的径流量规律相似,反映出黔中喀斯特山地森林与其它森林地表径流量规律的相似性。其中喀斯特山地森林中灌木林地表径流量与其它地带性和非地带性森林中灌木林地表径流量变化的相异性又反映出黔中喀斯特山地森林地表径流的特殊性,这种特殊性主要是成土母岩造成的。地表径流系数的季节变化趋势中,退耕还林幼林为夏季>春季>秋季>冬季,针叶林和针阔混交林为夏季>春季>冬季>秋季,灌木林和阔叶林为春季>夏季>冬季>秋季,这种差异与不同林分类型组成树种的生活型有关。旬地表径流量与反映温度和水分的气象指标间的单相关性达显著水平,多元回归方程模拟表明衡量温度的相关指标对地表径流量的贡献率高于降水,这反映了温度对近地气团的控制作用,进而影响区域降水和林地径流量。森林不同层片特征对地表径流量的影响具有互补性和抑制性,受森林群落组成、结构和发育的共同影响。年地表径流量受小生境和林地表层土壤特性的综合影响,地表径流量随坡度的增大而增加、随海拔的升高而降低,与毛管孔隙度和总孔隙度的负相关性达显著水平,多元回归方程模拟发现容重的贡献率达-96.54%。