联合GF-6和Sentinel-2红边波段的森林地上生物量反演

光谱反射率能反映地物差异,是森林地上生物量（Aboveground Biomass,AGB）遥感反演的理论基础。红边波段处于近红外与红光波段交界处快速变化的区域,能对植被冠层结构和叶绿素含量的微小变化做出快速反应,对植被生长状况较敏感。研究以GF-6和Sentinel-2多光谱影像作为数据源,结合野外调查AGB数据,构建落叶松和樟子松AGB线性和非线性估测模型,通过比较模型精度选择最优模型进行森林AGB反演和空间分布制图。结果表明：GF-6和Sentinel-2影像红边波段反射率与落叶松、樟子松AGB均呈显著相关（P<0.05）,红边波段对AGB估测较敏感。多变量估测模型整体估测效果优于单变量模型,所有模型中多元线性回归模型取得了最优的决定系数（落叶松R²=0.66,樟子松R²=0.65）和最低的均方根误差（落叶松RMSE=31.45 t/hm²,樟子松RMSE=54.77 t/hm²）。相比单个数据源,联合GF-6和Sentinel-2影像构建的多元线性回归模型估测效果得到了显著提升,模型RMSE对于落叶松和樟子松AGB估测分别最大降低了22.9%和11.2%。增加红边波段进行AGB估测能显著提高模型估测精度,三组数据源分别加入红边波段信息后进行建模,模型RMSE得到了显著降低。GF-6拥有800 km观测幅宽和高效的重访周期,可以快速地提供大尺度时间序列数据,在森林地上生物量反演和动态监测方面有着很大潜力。     

高浓度臭氧胁迫两种园林观赏草的逆境生理特征比较

以两种常见园林观赏草：白穗狼尾草（Pennisetum alopecuroides ‘White’）和拂子茅（Calamagrostis epigeios）作为试验材料,利用开顶箱（OTCs）模拟法,研究了不同高浓度臭氧（O₃,EO）：80 nmol/mol（EO-80）、120 nmol/mol（EO-120）和160 nmol/mol（EO-160）下两种观赏草叶片逆境生理特征的变化规律。结果表明：（1）短期（7 d）内随O₃浓度增加,白穗狼尾草叶绿素和类胡萝卜素含量较对照呈下降趋势,拂子茅较对照无显著变化。（2）在EO-120、EO-160下处理7 d时,两种观赏草叶片的净光合速率（P_n）和气孔导度（g_s）较对照显著下降,且白穗狼尾草下降的幅度均大于拂子茅。（3）不同高浓度O₃胁迫下,两种观赏草叶片丙二醛（MDA）含量较对照均有所升高,其中在EO-160下处理21 d时白穗狼尾草和拂子茅叶片MDA含量分别增加30.2%（P<0.05）和13.5%（P>0.05）,表明在EO-160浓度胁迫下白穗狼尾草受到的膜脂过氧化伤害大于拂子茅。（4）在EO-120和EO-160下处理21 d时,白穗狼尾草叶片可溶性蛋白含量较对照分别显著下降24.2%和43.1%,而拂子茅较对照分别下降19.0%和22.9%（P<0.05）。（5）与对照组相比,高浓度O₃下两种观赏草叶片的过氧化物酶（POD）活性随胁迫时间延长呈下降趋势,超氧化物歧化酶（SOD）活性呈先升后降。（6）综合以上生理特征比较及主成成分分析表明,佛子茅比白穗狼尾草更耐O₃,前者在O₃高污染地区可能会有更高的应用价值。     

青藏高原东部高寒灌丛生物量分配对模拟增温的响应

植物生物量分配特征的变化反映了不同环境条件下植物的适应策略,全球气候变暖正在改变青藏高原高寒生态系统植被动态和生物量分配格局。然而,到目前为止,有关青藏高原高寒灌丛生物量分配特征对气候变暖的响应研究较少。为了探究气候变暖对高寒灌丛生物量分配的影响,以青藏高原东部典型的窄叶鲜卑花高寒灌丛为研究对象,分析了高寒灌丛灌木层、草本层和群落水平生物量分配特征对开顶式生长室（OTC）模拟增温的响应。研究结果表明：整个生长季节,模拟增温使空气温度和表层土壤温度分别升高0.6℃和1.2℃,使表层土壤水分含量下降2.7%。模拟增温使草本层和群落地上生物量显著增加57.8%和7.2%,使灌木层、草本层和群落根系生物量显著增加42.5%、105.6%和45.6%。然而,模拟增温没有显著影响灌木层地上生物量。同时,模拟增温使灌木层、草本层和群落总生物量显著增加25.6%、85.7%和28.4%,使灌木层、草本层和群落根冠比显著增加33.2%、30.4%和36.0%。由此可见,模拟增温在促进高寒灌丛生物量生产的同时将显著提高向地下根系部分的分配比例。Pearson相关分析表明,高寒灌丛生物量分配与空气温度、土壤温度和土壤硝态氮含量呈显著正相关关系;多元线性回归分析结果也表明,空气温度、土壤温度和土壤硝态氮含量解释了高寒灌丛生物量分配变异的50.8%以上。这些结果表明,青藏高原东部高寒灌丛植被能够通过调节生物量分配模式应对未来气候变暖。     

Membrane interactions of the anuran antimicrobial peptide HSP1-NH2: Different aspects of the association to anionic and zwitterionic biomimetic systems

Studies have suggested that antimicrobial peptides act by different mechanisms, such as micellisation, self-assembly of nanostructures and pore formation on the membrane surface. This work presents an extensive investigation of the membrane interactions of the 14 amino-acid antimicrobial peptide hylaseptin P1-NH₂ (HSP1-NH₂), derived from the tree-frog Hyla punctata, which has stronger antifungal than antibacterial potential. Biophysical and structural analyses were performed and the correlated results were used to describe in detail the interactions of HSP1-NH₂ with zwitterionic and anionic detergent micelles and phospholipid vesicles. HSP1-NH₂ presents similar well-defined helical conformations in both zwitterionic and anionic micelles, although NMR spectroscopy revealed important structural differences in the peptide N-terminus. ²H exchange experiments of HSP1-NH₂ indicated the insertion of the most N-terminal residues (1–3) in the DPC-d₃₈ micelles. A higher enthalpic contribution was verified for the interaction of the peptide with anionic vesicles in comparison with zwitterionic vesicles. The pore formation ability of HSP1-NH₂ (examined by dye release assays) and its effect on the size and surface charge as well as on the lipid acyl chain ordering (evaluated by Fourier-transform infrared spectroscopy) of anionic phospholipid vesicles showed membrane disruption even at low peptide-to-phospholipid ratios, and the effect increases proportionately to the peptide concentration. On the other hand, these biophysical investigations showed that a critical peptide-to-phospholipid ratio around 0.6 is essential for promoting disruption of zwitterionic membranes. In conclusion, this study demonstrates that the binding process of the antimicrobial HSP1-NH₂ peptide depends on the membrane composition and peptide concentration.     

非结构蛋白在非洲猪瘟病毒感染中作用

非洲猪瘟(African swine fever,ASF)是由非洲猪瘟病毒(African swine fever virus,ASFV)感染引起的一种急性、出血性猪传染病,给疫情发生国家(地区)的养猪业造成重大经济损失.ASFV为双股DNA病毒,基因组含有150～167个开放阅读框(ORFs),可编码150～200种蛋白质,其中非结构蛋白有100余种.ASFV编码的酶、转录因子、调节宿主细胞功能蛋白和病毒免疫逃逸相关蛋白等作为重要的非结构蛋白,在病毒核苷酸代谢、DNA复制、修复、转录、蛋白修饰以及病毒与宿主细胞相互作用等过程中发挥重要作用,但仍有许多非结构蛋白的功能尚不明晰.因此,本文综述了 ASFV非结构蛋白在病毒感染中的作用,以期为ASFV非结构蛋白的进一步研究提供参考.     

喀什边境口岸陆运卡车及集装箱污染的新冠病毒基因特征分析

新疆维吾尔自治区喀什地区作为我国与中亚和欧洲的重要陆路货运口岸,来往货物运输频繁,引入新型冠状病毒(SARS-CoV-2)风险大,对我国新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情防控造成压力.2020年11月我国新疆维吾尔自治区喀什地区发生输入SARS-CoV-2导致的本土聚集性COVID-19疫情.为明确货物运输载体携带SARS-CoV-2的基因特征以及边境快速物流系统作为SARS-CoV-2传播载体的可能性,本研究对2020年11月6日-2020年11月10日期间在喀什边境口岸货运卡车及运输的集装箱采集的35份SARS-CoV-2核酸阳性样本进行SARS-CoV-2全基因组序列测定和比对分析.结果 显示,35份样本ORFlab基因Ct值的中位数(最小值～最大值)为37.64(28.91～39.81),N基因Ct值的中位数(最小值～最大值)为36.50(26.35～39.30),Reads数匹配率的中位数(最小值～最大值)为51.95％(0.86％～99.31％),病毒载量较低;35份样本中基因组覆盖度达到70％以上的共计18份.基于Pango命名法,18条SARS-CoV-2基因组序列分别属于B.1、B.1.1、B.1.9、B.1.1.220、B.1.153和B.1.465共6个不同的基因型,其中3个基因型(B.1、B.1.1和B.1.153)在喀什边境接壤或邻近的四个国家同期采集的病例样本中也有发现.核苷酸突变位点和系统进化树分析显示,同一个地点采集的样本病毒基因组相似程度高;18条序列中的4条与喀什COVID-19疫情毒株代表序列处在同一个进化分支;其中1条序列与喀什COVID-19疫情毒株基因组存在1个或2个核苷酸突变位点差异,高度同源.本研究证实喀什COVID-19疫情期间边境货运卡车和集装箱存在境外多种基因型病毒的污染,其中存在喀什COVID-19疫情毒株的祖父代病毒,高度提示边境快速物流系统卡车及集装箱作为载体携带SARS-CoV-2病毒入境造成了本土疫情,这些数据为我国边境口岸地区的新冠防控策略制定及后续疫情溯源提供了关键的参考依据.     

外源褪黑素对盐胁迫下紫花苜蓿幼苗抗氧化能力以及光合作用效率的影响

紫花苜蓿为多年生豆科优良牧草,土壤盐碱化是其产量的重要限制因素。该研究以‘中苜1号’紫花苜蓿为材料,在盐胁迫浓度和褪黑素浓度筛选试验基础上,设置盐(150 mmol/L NaCl)和褪黑素(30、50、80μmol/L)单独及复合处理,采用水培根灌褪黑素的方法,探究外源褪黑素对盐胁迫下紫花苜蓿幼苗生长特性、膜透性、渗透调节、抗氧化物酶以及光合作用指标的影响。结果表明:(1)紫花苜蓿幼苗生长受到盐胁迫的显著抑制,而在单独褪黑素处理下无显著变化;各浓度褪黑素处理均可有效缓解盐胁迫对紫花苜蓿生长造成的伤害,并以150 mmol/L NaCl+80μmol/L褪黑素处理(NaCl+MT2)效果最佳,其幼苗根长、根鲜重和根干重分别比盐胁迫处理显著增加了34.52%、41.93%和19.61%。(2)盐胁迫显著增加了紫花苜蓿幼苗细胞膜系统的透性和膜脂过氧化程度,NaCl+MT2处理幼苗叶片的相对电导率和MDA含量分别比盐胁迫处理显著降低了27.18%和30.24%,同时使幼苗叶片的相对含水量显著提高,脯氨酸含量却显著降低,表明外源褪黑素有效缓解了盐胁迫下细胞失水危害和细胞膜损伤的程度。(3)NaCl+MT2处理幼苗叶片的POD和SOD活性分别比盐胁迫处理显著提高31.45%和41.41%,其CAT活性却无显著变化,表明外源褪黑素可显著增强紫花苜蓿幼苗叶片POD、SOD活性,提高其活性氧的清除能力,减轻盐胁迫诱导的过氧化伤害。(4)盐胁迫显著抑制了紫花苜蓿幼苗光合作用效率,而NaCl+MT2处理幼苗叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率较盐胁迫处理分别显著增加了30.27%、45.1%、42.15%。研究发现,盐胁迫致使紫花苜蓿幼苗叶片的活性氧积累显著增加,抗氧化物酶活性显著降低,显著降低了其光合作用效率,外源褪黑素通过提高紫花苜蓿的抗氧化能力和光合作用效率来促进幼苗生长,从而增强了紫花苜蓿的耐盐性。     

河西走廊不同产地‘赤霞珠’酿酒葡萄果实品质评价

为了确定河西走廊地区‘赤霞珠’酿酒葡萄核心品质指标,建立‘赤霞珠’酿酒葡萄品质综合评价模型。从张掖、武威、嘉峪关3个酿酒葡萄主产市的代表性果园采集6份‘赤霞珠’葡萄样品进行品质测定,通过主成分分析和聚类分析法确定‘赤霞珠’葡萄核心品质指标,运用层次分析法确定指标权重并建立‘赤霞珠’葡萄品质综合评价模型。结果表明:(1)不同产地‘赤霞珠’酿酒葡萄品质指标存在明显差异性,张掖市国风葡萄酒庄园的‘赤霞珠’葡萄果糖、蔗糖、草酸、柠檬酸含量均高于其他地区,且可溶性固形物、可溶性糖、总酚、苹果酸含量在各产地中也均保持在最高水平。(2)相关性分析发现,葡萄果实葡萄糖含量与可溶性固形物含量、果糖与可溶性糖含量之间呈极显著正相关,固酸比和糖酸比均与可滴定酸含量呈极显著负相关关系。(3)综合主成分分析、聚类分析和相关性分析结果,确定维生素C(Vc)、单宁、果糖和固酸比是‘赤霞珠’葡萄核心品质指标,应用层次分析法建立了‘赤霞珠’葡萄品质综合评价模型为Y=0.0960×Vc含量+0.1611×单宁含量+0.2771×果糖含量+0.4568×固酸比(各指标含量均经过标准化处理)。研究发现,河西走廊地区‘赤霞珠’葡萄果实品质最佳产地是张掖市,果实Vc、单宁、果糖和固酸比是‘赤霞珠’葡萄的核心品质指标,以其建立的评价模型可用于‘赤霞珠’葡萄品质的综合评价。     

祁连山5种典型灌丛土壤生态化学计量特征

土壤C、N、P生态化学计量特征是体现生态系统变化过程的重要依据。该研究以分布于祁连山北麓中段的甘青锦鸡儿、鲜黄小檗、金露梅、鬼箭锦鸡儿、吉拉柳等5种典型灌丛群落为研究对象,通过野外调查采样,测定土壤有机C、N、P含量,分析了不同灌丛群落土壤C、N、P含量及其生态化学计量比的垂直分布特征,并探讨了各指标间的耦合关系,为祁连山地区土壤-植物养分关系及退化植被恢复与重建提供理论依据。结果表明:(1)祁连山北麓中段5种灌丛群落土壤有机C(45.29 g/kg)、全N(3.85 g/kg)、全P含量(0.70 g/kg)较高,均高于全国平均水平。(2)相关性分析表明,土壤有机C与全N之间呈极显著正相关(P0.01),但土壤有机C与全P以及全N与全P之间没有明显的相关性,且土壤C、N含量变化几乎完全同步。(3)各灌丛类型土壤有机C、全N含量均表现为表层高于下层,而全P含量土层间差异不显著;各灌丛群落土壤有机C、全N含量均随土层加深呈现"倒金字塔"的分布格局,但不同灌丛类型全P含量随土层加深的变化规律却不一致,且土层对全P含量的影响不显著。(4)5种灌丛群落土壤整体C∶N、C∶P、N∶P(11.29、66.99、5.67)均低于全国平均水平,各灌丛群落土壤C∶P、N∶P随土层加深均呈不同程度的下降趋势,但不同灌丛群落土壤C∶N随土层加深的变化规律有所不同。(5)土壤有机C、全N与C∶N、C∶P、N∶P之间均具有极显著的二次函数关系(P0.01),土壤全P与C∶N、C∶P、N∶P之间关系不显著。研究认为,祁连山北麓中段土壤C∶N和P含量的稳定性较高(CV=3.99%和2.66%),C∶P、N∶P是判断研究区限制性养分的重要指标,祁连山北麓中段灌丛群落土壤主要受N素的限制。     

转HSSP基因大豆的分子检测和遗传稳定性分析

HSSP是用大豆密码子改造的10 kD玉米醇溶蛋白基因。在前期研究中,从获得的转基因大豆中筛选到1份单拷贝转基因材料GSDH5。该研究采用染色体步移法获取转基因大豆GSDH5的T-DNA插入位点的左边界旁侧序列,对获得的左边界旁侧序列进行分析,设计特异性引物,建立转基因大豆GSDH5特异性检测方法;采用Real-time PCR检测外源基因在转基因大豆不同组织部位(根、茎、叶、花和种子)中的表达量,采用RT-PCR和Western blot检测外源基因在转录和翻译水平上的遗传稳定性,并对转基因大豆GSDH5中的粗蛋白、含硫氨基酸含量及主要农艺性状进行测定分析,为培育高含硫氨基酸转基因大豆新品种奠定基础。结果表明:(1)分子鉴定显示,外源基因HSSP和筛选标记基因Bar成功整合到受体大豆‘东农50’基因组中,且以单拷贝的形式整合到大豆基因组中。(2)HSSP基因成功插入到大豆基因组1号染色体非编码区52 873 883 bp处。(3)HSSP基因在转基因大豆GSDH5的种子中特异性表达,且在T_2～T_4代转基因大豆中能够稳定遗传并表达。(4)‘东农50’粗蛋白含量在41.53%～43.32%之间,GSDH5粗蛋白含量在40.18%～43.03%之间,两者相比无显著差异;GSDH5种子中硫氨基酸占种子干样的比例为1.35%,占种子蛋白的比例为3.14%,与转基因受体品种‘东农50’相比,占比显著升高,分别增加了11%和16%。(5)转基因大豆GSDH5植株与受体品种‘东农50’在单株荚数、百粒重、株高、结荚习性、花色、叶形等方面均无显著差异,证明HSSP基因的插入对大豆植株的生长发育无不良影响。研究认为,转基因大豆GSDH5材料具备进一步培育成高含硫氨基酸大豆新品种的潜力。