人工湿地植物种类及多样性对甲烷释放及功能基因丰度的影响

为了研究人工湿地处理中碳/氮水平的废水时植物种类及多样性对系统甲烷释放及功能基因丰度的影响,我们构建了实验尺度的人工湿地微宇宙实验系统。选取千屈菜(Lythrum salicaria L.)和海寿花(Pontederia cordata L.)2种人工湿地常用、景观效果好的植物,在系统中配置了单种处理和两物种混种处理。结果表明:千屈菜与海寿花混种系统的甲烷释放强度(8.78 mg CH_4 m~(-2) d~(-1))高于两物种单种系统的平均值(6.97 mg CH_4 m~(-2) d~(-1))(P0.001),同甲烷释放一样,混种系统的mcrA基因绝对丰度(977541.6 copies/g dw soil)也高于两物种单种系统的平均值(585146.8 copies/g dw soil),但混种系统的pmoA基因绝对丰度(326956.6 copies/g dw soil)低于两物种单种系统的平均值(1043616.0 copies/g dw soil)(P0.001)。此外,混种系统的微生物量、植物生物量高于两物种单种系统的平均值(P0.01),但出水铵态氮浓度低于两物种单种系统的平均值(P0.05),出水总有机碳浓度和硝态氮浓度在单混种系统间无显著差异(P0.05)。千屈菜单种系统和海寿花单种系统间的甲烷释放强度、pmoA基因绝对丰度、微生物量、植物生物量和出水铵态氮浓度存在显著差异(P0.05),但mcrA基因绝对丰度、出水总有机碳和硝态氮浓度无显著差异(P0.05)。为了达到人工湿地的高净化效率,需要将千屈菜与海寿花混合种植,但混合种植强化甲烷释放。通过植物种类和丰富度对各指标变异的解释度(ω~2)分析发现,植物种类对甲烷释放、pmoA基因绝对丰度、出水铵态氮的影响大于植物丰富度,但对mcrA基因绝对丰度的影响小于植物丰富度。     

滇南喀斯特地区灌木群落和人工林土壤元素化学计量特征

在云南喀斯特地区,为提升退化灌木群落的生态系统服务功能,营造了不同树种的人工林分。这些人工林分如何影响土壤化学性质还未得到充分认识。以云南泸西县灌木群落及三种常见人工林(云南松(Pinus yunnanensis)、赤杨(Alnus japonica)和侧柏(Platycladus orientalis))土壤为研究对象探讨喀斯特地区在人工林建造后土壤的13种元素全量、可利用性含量和化学计量学特征变异格局,为喀斯特石漠化治理提供理论依据。结果表明,1)基于判别分析,四种群落土壤化学计量特征可以显著区分。土壤Fe、P、K、Mn全量及交换性Ca、交换性Mg和NH_4~+-N对区分四种群落土壤贡献最大。2)四种群落之间相比,侧柏林土壤C、N、S、Na全量和NO_3~--N含量均低于其他三种群落,土壤肥力较低;赤杨林铵态氮含量最高;云南松林有效Fe、有效Cu含量/N、C素具有显著相关性,占所有元素对数的38.5%,说明该地土壤元素积累的相互依赖性。与灌木群落相比,人工林土壤元素全量和可利用性含量相关性比例均更高。这些研究结果对今后基于适地适树人工林营造、生态系统服务功能提升和经营利用,均具有重要指导意义。     

中华蜂体内放线菌的分离、多样性及抗菌活性研究

【目的】探索药用昆虫中华蜂(Apis cerana cerana Fabricius)体内可培养放线菌的分离方法,研究其物种多样性及抗菌活性,挖掘更多微生物资源。【方法】选用7种分离培养基对中华蜂样品体内放线菌进行分离;通过采用16S rRNA PCR-RFLP和16S rRNA基因序列分析方法研究其多样性;选用4种致病菌对菌株进行抗菌活性初探。【结果】共分离得到180株放线菌,根据菌落的形态和细胞特征观察结果,从中选取84株作为代表菌株,其分属于3个目、4个科中的4个属,其中6株为潜在新种;最适的表面消毒方法:浓度为0.2%的Cl O2(二氧化氯)作为消毒剂,作用60 s;拮抗实验显示,31.0%、48.8%、27.4%、16.7%的代表菌株分别对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、玉米弯孢病菌、西瓜枯萎病菌有不同程度的抗菌活性,71.4%的代表菌株对至少一种病原菌有拮抗作用。【结论】分离方法的选择对昆虫体内放线菌的分离效果影响较大;中华蜂体内放线菌具有丰富的多样性,展现出很好的抗菌活性,表明其在发现新型生物活性物质中具有很大的潜力。     

哈尔滨城市和乡村青年居民肠道菌群多样性研究

【目的】分析居住于哈尔滨城市和乡村的青年居民肠道菌群多样性的异同。【方法】采用PCR和DGGE技术相结合的方法对生活于哈尔滨城市和乡村的青年志愿者肠道菌群多样性进行研究。基于DGGE指纹图谱,分别使用聚类和PCA分析对志愿者肠道微生物相似性进行分析,使用Shannon-Weine多样性指数(H′)、丰度(S)和均匀度(EH)对志愿者肠道微生物多样性进行分析,对图谱中具有代表性的共性和特异性条带进行胶回收和克隆测序以分析志愿者肠道微生物组成。基于PCR技术在种水平上对城乡志愿者肠道内乳杆菌属和双歧杆菌属多样性进行定性分析。【结果】相似性分析显示,城乡青年居民间肠道微生物群落结构存在分开趋势,相似性小于城市或乡村青年居民内部;多样性分析显示,城乡青年居民肠道微生物多样性差异不显著;测序结果表明,城乡居民肠道微生物组成在门水平上相同,但是在种属水平上存在差异。PCR定性分析显示Lactobacillus plantarum、L.casei和L.salivarius在哈尔滨城乡青年居民肠道内检出率接近100%,Bifidobacterium longum和B.breve的检测率约90%,在哈尔滨城乡青年居民肠道内普遍存在;乳杆菌属和双歧杆菌属各细菌种在城乡居民肠道中的检出频率差异不显著。【结论】哈尔滨城市和乡村青年居民肠道微生物多样性差异不显著。     

中国三江源国家公园与韩国智异山国家公园的对比研究

自1967年智异山被认定为韩国首个国家公园以来,韩国以国家公园为主体的自然保护地体系建设已历经50余年。这期间韩国在国家公园的建设中积累了大量经验,十分值得我国借鉴。选取我国首个国家公园体制试点——三江源国家公园和韩国首个国家公园——智异山国家公园为研究对象,对二者的管理现状进行了定性分析,并运用基于最优实践的国家公园管理能力评价方法对二者的管理能力进行了定量评价。研究表明:三江源国家公园的管理能力综合得分低于智异山国家公园,在体制建设、保障机制、资源环境管理、社区管理和科普教育五个方面均与智异山国家公园存在一定差距;智异山国家公园在资源本底调查、法制建设、多方参与、环境教育和游憩管理方面的管理能力十分突出,为三江源国家公园管理能力的提升提供了有益借鉴;三江源国家公园在生态补偿和制度约束方面具有比较优势,但在自然资源权属、资源本底调查、社区组织建设和游憩管理方面则亟待提升。在此基础上,针对三江源国家公园建设提出了强化科研支撑、健全多方参与制度、推进全民福利共享三项建议,针对我国国家公园体制建设提出了制定《国家公园法》、设置自然保护地顶层规划两项建议,以期促进三江源国家公园管理能力提升、推动我国国家公园体制建设。     

人熊冲突缓解措施研究进展——以三江源国家公园为例

人与熊科动物之间的冲突已成为亚洲、欧洲和美洲地区的一个普遍问题,科学有效的人熊冲突管控措施有助于人熊共存机制的建立。目前,全球范围内肇事熊科动物涉及7种,分别为棕熊、亚洲黑熊、美洲黑熊、北极熊、马来熊、懒熊和眼镜熊。肇事类型主要包括伤人、捕食牲畜、入侵房屋、损害庄稼、袭击蜂箱以及翻食垃圾。引发人熊冲突的原因与人类活动范围扩大、熊科动物种群数量上升、熊科动物生境质量下降、熊科动物自然食源周期性短缺、人类食物来源易获得性以及公众对肇事熊的容忍度下降有关。国际上已有的人熊冲突缓解措施包括物理措施、生物措施、化学措施以及政策导向性措施,然而,多数措施的制定仅停留在措施本身的技术层面上,缺乏对地方实际情况和冲突驱动因素的分析。西藏棕熊属于棕熊的一种稀有亚种,生活在靠近人类的中亚高海拔地区。在中国三江源国家公园地区,人类与西藏棕熊的冲突引起了人们的关注,为协助制订有效的保育目标、解决区内人熊冲突问题,提出以下缓解建议:(1)缓解措施的制定需因地而异,综合考虑地方实际情况,如地理环境、法律法规、民俗文化以及宗教信仰等;(2)冲突类型多样,防熊措施需持续更新与完善;(3)加强人类社会发展与熊科动物生存之间的关系研究,探索人们生产生活方式的改变与熊科动物行为变化之间的关系;(4)加强棕熊生态学方面的研究,从棕熊生境质量、种群动态、自然食源以及生态系统完整性等方面去深入挖掘人熊冲突的驱动因素,进而从根本上制定缓解措施,促进三江源国家公园地区人熊共存。     

西藏东南部色季拉山主要类型森林叶片和枯落物养分含量特征

为阐明不同生长年限森林叶片和不同分解程度枯落物养分含量特征,为植物-土壤养分循环研究提供科学依据。以藏东南色季拉山几种典型森林植被(雪山杜鹃(Rhododendron aganniphum)、海拔4000 m和3900 m区域急尖长苞冷杉(Abies georgei var. smithii)、川滇高山栎(Quercus aquifolioides))为研究对象,分析了1年生和2年生植物叶片及不同分解程度枯落物有机碳(OC)、全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)含量。结果表明:色季拉山森林叶片和枯落物OC含量表现为2年生叶片1年生叶片未分解枯落物(ND)半分解枯落物(SD)完全分解枯落物(CD),即老叶片以C积累为主,而枯落物OC含量随分解程度的增加而下降,叶片OC平均含量(68.5%)显著高于中国平均水平(45.5%);叶片N、P、K含量表现为1年生2年生,即新叶以N、P、K等营养物质的吸收积累为主。枯落物TN含量低于中国森林的平均水平(12.03 g/kg),而TP含量显著高于中国森林平均水平(0.74 g/kg),枯落物TN和TP以SD最高,即分解初期表现为净固定,而后期则呈净释放,TK含量随分解程度的增加而增加,表现为K的净固定;叶片C∶N,C∶P和C∶K表现为2年生1年生,枯落物C∶N,C∶P和C∶K随着分解程度的增加而显著降低;叶片N∶P处于较低水平(6.08),显著低于全球平均水平(16.0),表现出明显的N限制营养型;研究结果为科学阐明藏东南森林生态系统植被-土壤养分循环研究提供了数据支撑。     

以结核分枝杆菌丙氨酸消旋酶为靶点的抗结核药物筛选及其与D-环丝氨酸的共结晶

【目的】阐释结核分枝杆菌丙氨酸消旋酶原有抑制剂D-环丝氨酸的作用机制,建立丙氨酸消旋酶抑制剂的高通量筛选模型,并用此模型筛选到新的抑制剂分子。【方法】将结核分枝杆菌中丙氨酸消旋酶基因克隆到pET-28a表达载体中,在大肠杆菌BL21(DE3)菌株中得到可溶性的大量表达。表达后的蛋白质通过镍离子亲和层析和阴离子交换层析得到纯化,一方面将纯化后的蛋白和D-环丝氨酸共结晶以解析其抑制剂作用的分子机制。另一方面建立并优化丙氨酸消旋酶抑制剂的高通量筛选体系,用D-环丝氨酸验证体系的可行性并用该体系筛选本实验室药物库中的384种小分子片段、792种化合物及2 200种中药样品。【结果】得到的共晶晶体衍射能力2.50?,晶体空间群为P41212,晶胞参数a=b=163.92?,c=57.44?。结构分析表明,D-环丝氨酸进入活性位点之后与磷酸吡哆醛相互作用形成磷酸吡哆胺,使得磷酸吡哆醛的C4?原子与K42之间的相互作用被破坏,从而改变了结核分枝杆菌丙氨酸消旋酶的活性中心氢键网络。同时经D-环丝氨酸验证建立的抑制剂筛选体系可行,获得阳性化合物分子2个。【结论】依据我们所建立的高通量筛选体系可以有效地为结核分枝杆菌丙氨酸消旋酶筛选到可信的抑制剂分子。     

基于地形梯度的岩溶槽谷区土地利用空间格局分析

揭示当前多因素驱动机制下岩溶槽谷区典型地貌单元在地形梯度上土地利用分布的一般规律与差异性特征具有重要意义。以2017年landsat TM高清影像和30 m×30 m DEM（Digital Elevation Model）为数据源,并结合实地调查,通过地形位分布指数、土地利用多样性指数、土地利用程度指数及土地利用相对合理性指数指标计算,探讨岩溶槽谷区地形梯度的土地利用类型空间分布共同特征与差异。结果表明：（1）岩溶槽谷区土地利用类型呈现山坡（高地形位）-槽坝（低地形位）两种分布格局特色存在,且土地利用类型在地形梯度上主要以低、中、高3种地形位组合模式;（2）土地利用类型在地形梯度上呈现梯度效应,表现出各自分布特征与差异;（3）岩溶槽谷区土地利用多样性、土地利用程度和土地利用合理性在地形梯度上分布格局既存在一些共同性特征,又存在各自差异性;（4）地形梯度土地利用特征差异性是受自然因素、社会经济因素、政策因素共同作用的结果。     

米槁幼苗光合作用及光响应曲线模拟对干旱胁迫的响应

为阐明米槁光合作用对干旱胁迫的响应规律与适应机制,以一年生米槁幼苗为研究对象,进行盆栽试验研究设置3种不同土壤含水量梯度,利用Li-6400便携式光合作用系统测定干旱胁迫下的光合生理指标及光响应过程,光响应曲线模拟采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、指数模型和直角双曲线修正模型进行拟合并对比,以期选出适用于干旱环境下的光响应模型。结果表明(1)光响应曲线模型对干旱胁迫下米槁幼苗的光合作用拟合中直角双曲线、非直角双曲线和指数模型适用于低光合有效辐射(PAR),但拟合光响应参数与实测值相差大,只有直角双曲线修正模型能够很好的拟合各个处理且拟合参数比较精确米槁幼苗。(2)光合作用的表观量子效率(Φ)小于一般植物的光合量子效率,则其对弱光的光能利用效率相对较低。(3)在较强的光合有效辐射条件下,严重干旱胁迫下的米槁净光合速率P_n显著下降,出现了明显的光抑制现象;中度胁迫下净光合速率(P_n)、最大净光合速率(P_(nmax))、光补偿点(LSP)最大,米槁具有较宽的抗旱适应范围,有一定的抗旱性;严重胁迫下P_n、P_(nmax)、LSP降低,蒸腾速率(T_r)与气孔导度(G_s)下降幅度更大,但仍具有较高的水分利用效率(WUE),米槁在严重的干旱胁迫下光合机构受到一定的损伤,但自身可以通过生理调节来积极适应不良环境,减少光合机构伤害。(4)综合来看,在人工管理或种植米槁时,为了适应米槁生长发育,建议土壤含水量保持在23.05%到14.92%之间。