总体国家安全观下合成生物学风险和应对策略研究*

合成生物学是近年来兴起的一门兼材料学、医学和信息学等学科特性的交叉学科,在促进医学进步和科技转化应用的同时,也在总体国家安全内涵中被赋予了特殊的重要地位。如何在新时期应对错综复杂的安全形势和严峻挑战,是世界各国和国际社会所面临的科技治理和生物安全的重要命题。重点介绍合成生物技术相关生物武器威胁、生物恐怖威胁、生物安全国际公约条例、生物安全伦理治理框架,总结近年来合成生物技术领域生物安全风险相关问题,提出合成生物学安全风险应对策略和国家总体安全观下科技发展建议。     

油葵苗期抗旱相关性状的QTL定位及候选基因筛选

干旱是限制向日葵生长发育的重要因素之一。为探究向日葵苗期抗旱性分子机制,该研究以向日葵K55与K58杂交构建的150个F₇重组自交系群体为材料,对其在正常浇水和干旱胁迫两种水分处理条件下的叶片相对电导率、叶绿素含量、叶面积、叶片相对含水量、根长进行表型测定,利用前期建立的SNP、SSR分子标记遗传连锁图谱,通过复合区间作图法对5个抗旱相关的性状进行QTL定位。结果表明：(1)共定位到向日葵QTL位点11个,其中正常浇水条件下5个,干旱胁迫条件下6个,表型贡献率为0.768%~7.547%,且5号连锁群上定位到的QTL位点最多(3个)。(2)QTL置信区间内共筛选到62个与干旱相关的候选基因,包括位于qLA 8 1上的rna23019、rna23004、rna22661、rna22193、rna23294、rna22783和位于qCC 13 1上的rna40140,这些基因可作为后续基因克隆及功能研究的重点候选基因。该研究结果为向日葵抗旱性研究及其遗传改良奠定了基础。     

调控措施对祁连山中度退化高寒草甸土壤的影响

研究不同调控措施(春季休牧、春季休牧-划破草皮、春季休牧-划破草皮-施肥、春季休牧-划破草皮-播种、春季休牧-划破草皮-施肥-播种)对祁连山中度退化高寒草甸植被、土壤理化性质和土壤微生物生物量的影响。结果表明: 各调控措施均显著增加了退化高寒草甸植被盖度以及地上、地下生物量,春季休牧-划破草皮-施肥与春季休牧-划破草皮-施肥-播种两种措施下植被物种丰富度显著增加,春季休牧-划破草皮-播种与春季休牧-划破草皮-施肥-播种措施下物种优势种为补播草种青海草地早熟禾。中度退化高寒草甸土壤(对照)pH和容重显著高于各调控措施样地,春季休牧-划破草皮-施肥-播种措施下土壤含水量、土壤有机碳、全氮、全钾含量及碳氮比、氮磷比均最高,分别为21.3%、22.30 g·kg^-1、2.77 g·kg^-1、19.93 g·kg^-1、8.3、3.5。春季休牧-划破草皮-施肥-播种措施下退化草地土壤微生物生物量氮、磷(分别为104.98和40.74 mg·kg^-1)显著高于其他措施,而退化草地在春季休牧-划破草皮-施肥措施下土壤微生物生物量碳(240.72 mg·kg^-1)显著高于其他措施。雷达图表明,调控措施对退化草地植被特征(地上、地下生物量)、土壤理化性质(含水量、有机碳、全氮、全磷、全钾)及土壤微生物生物量(碳、氮、磷)特征影响显著,且春季休牧-划破草皮-施肥-播种措施对研究区退化草地的修复效果最佳。     

喀斯特常绿落叶阔叶林个体死亡对空间格局及种间关联性的影响

树木死亡作为森林生态系统中一个重要的生态学过程,研究其如何影响物种的空间分布格局及种间关联性,可以为揭示树木死亡机制及群落动态变化规律提供重要参考。本研究根据木论25 hm²喀斯特常绿落叶阔叶林动态监测样地两次木本植物调查数据,采用点格局分析方法,分析了树木死亡前后空间格局和种间关系的变化。结果表明: 样地内个体死亡前后主要表现为聚集分布,但死亡后聚集分布的物种比例较死亡前略微下降,小尺度上呈现随机分布的物种比例有所增加,个体的死亡呈非随机性死亡。在物种水平上,13个优势种的死树和活树之间在0～30 m各尺度上呈显著正关联,表明样地内优势物种个体之间种内和种间竞争作用不激烈;树木死亡前后种间关联性主要为正关联,且大部分物种种间关系在死亡前后并未发生变化,表明群落已发展到相对稳定的阶段;死亡后,在1～30 m尺度上表现为正关联的物种对比例有所增加,负关联和无关联的物种对在大部分尺度上有所减少,说明个体死亡发生后,各个物种之间的竞争压力在一定程度上有所缓解。     

心肌缺血再灌注手术改变炎症相关肠道菌群

目的探讨心肌缺血再灌注损伤对大鼠肠道菌群结构特征的影响。方法18只雄性Sprague Dawley大鼠随机分为假手术组(n=7)和模型组(n=11),分别对大鼠冠状动脉左前降支进行结扎和再灌注。再灌注60 min后,通过TTC染色检测总梗死面积,H&E染色和免疫组织化学观察炎症细胞浸润情况、16S rRNA高通量测序分析心肌缺血前和再灌注后粪便中微生物的结构组成变化。结果与假手术组相比,模型组心肌梗死面积增加,心肌中炎症细胞浸润以及CD68阳性巨噬细胞明显增多,变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度增加,厚壁菌门(Firmicutes)的相对丰度降低。结论心肌缺血再灌注损伤改变了肠道菌群的分布,这可能与促进了受损心脏的炎症细胞浸润有关。     

睡莲属62个栽培种花朵挥发性成分GC-MS分析北大核心CSCD

为了解睡莲花朵的致香物质,利用气相色谱-质谱法对62个栽培种花朵的挥发性成分进行了研究。结果表明,共检测出72种挥发性成分,以烯烃类(26种)、烷烃类(11种)和醇类(9种)较多,其中花香成分有53种(73.60%)。40个热带睡莲花朵中共检测出56种挥发性成分,其中花香成分39种;22个耐寒睡莲品种花朵共检测出37种挥发性成分,其中花香成分27种。花香成分中主要致香物质有乙酸苄酯、顺式-罗勒烯、苯甲醇、金合欢烯、月桂烯、柠檬烯、苯甲醛、α-异松油稀、α-蒎烯、肉桂醇和β-丁香醇等。利用组内联接余弦的方法,分别根据挥发性成分和花香成分,62个睡莲栽培种(品种)可分成3和4组。这为睡莲香气物质的开发利用及与传粉动物的协同进化研究提供了基础资料。     

三维辐射传输模型在森林生态系统研究中的应用与展望

太阳辐射是森林生态系统功能与服务得以维持并发展的基础, 对森林中的辐射传输过程进行建模对于理解森林生态系统过程具有重要意义。近年来, 三维辐射传输模型的迅速发展使得冠层辐射能量分布格局与动态的准确模拟成为可能。为更好地理解三维辐射传输模型以使其更有效地服务于森林生态系统研究, 该文从模型的原理、应用及发展趋势3个角度展开论述。首先简要介绍了辐射度方法、光线追踪法等森林三维辐射传输模型常用的原理及目前代表性的模型, 然后总结了三维辐射传输模型在森林生态系统研究中的应用, 最后对模型未来如何通过提高易用性、增加多模型耦合等方式更好地应用于森林生态系统研究进行了展望。随着森林生态系统大数据的积累与过程模型的不断完善, 三维辐射传输模型将在未来森林生态理论研究与实践中发挥更加重要的作用。     

福建省多花黄精生态适宜性区划研究

通过研究多花黄精(Polygonatum cyrtonema)的生态适宜性,为其野生资源保护及人工规范化栽培提供依据。收集237份多花黄精分布位置和55个生态因子,导入最大熵(MaxEnt)模型运算,结合地理信息系统(GIS)分析其适合生长区域。结果表明,影响多花黄精生态适宜性的主要生态因子是3月降水量、年均降水量、6月降水量、5月降水量、4月降水量、2月降水量和最冷季降水量,在福建省具有广泛适宜生长区域。模型预测结果可靠,可为多花黄精野生资源保护提供参考,并为其科学种植提供指导。     

山西兴县中奥陶统马家沟组五5亚段遗迹化石组合及其古环境意义

鄂尔多斯盆地东缘关家崖剖面奥陶系马家沟组五5亚段地层中保存大量无脊椎动物遗迹化石,可识别出居住迹、牧食迹、觅食迹三大类,共7个遗迹属、14个遗迹种,分别是Arenicolites isp.,Cylindricumisp.,Helminthopsis abeli,Helminthopsis isp.1,Helminthopsis isp.2,Lorenziniaisp.,Planolites isp.,Planolites beverleyensis,Planolites montanus,Teichichnus rectus,Thalassinoides isp.1,Thalassinoides isp.2,Thalassinoides isp.3,Thalassinoides isp.4。根据遗迹化石特征及其沉积环境,可划分3个遗迹组合:1、Helminthopsis-Planolites组合,该组合以觅食迹为主,部分为居住迹,出现在潮间带和潮下带;2、Thalassinoides-Teichichnus组合,该组合遗迹化石种类较单一,主要为觅食迹,分布于潮间带和潮上带;3、Thalassinoides-Helminthopsis组合,该组合出现在潮间带。基于遗迹化石组合的分布特点,提出山西兴县奥陶系马家沟组五5亚段的沉积环境模式。     

东海北部滨海湿地铁氧化细菌的分布及其对不同氧气穿透深度的响应

【目的】滨海湿地生态系统位于淡水与海水交互地带,含有高浓度Fe²⁺的地下水渗透到沉积物表层形成的湿地径流和周期性潮汐淹水形成的含氧-缺氧界面有利于铁氧化细菌介导的Fe²⁺的生物氧化过程发生。然而,目前缺乏对滨海湿地生态系统中铁氧化细菌类群的全面评估。【方法】以上海崇明西沙湿地公园及浙江舟山市朱家尖岛东沙沙滩两地共5处滨海湿地沉积物为研究对象,分析沉积物的氧气穿透深度等环境参数,并基于16S rRNA基因扩增子测序技术,全面解析不同滨海湿地生态系统中细菌与铁氧化细菌的群落组成与分布特征。【结果】与崇明西沙湿地相比,朱家尖岛东沙沙滩有更深的氧气穿透深度,达到10 mm以上。非度量多尺度分析(non-metric multidimensional scaling, NMDS)统计结果表明,细菌群落结构主要受到区域位置不同导致的环境条件差异的影响,而铁氧化细菌的群落结构则受到采样的区域位置和沉积物氧气穿透深度的共同影响。崇明西沙湿地和朱家尖岛东沙沙滩的优势细菌为蓝细菌门(Cyanobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria);优势铁氧化细菌为嘉利翁氏菌属(Gallionella)、红细菌属(Rhodobacter)、Lepthothrix和Sideroxydans。【结论】通过对崇明西沙湿地和朱家尖岛东沙沙滩沉积物中栖息的铁氧化菌的调查发现,铁氧化细菌的群落组成与湿地沉积物类型导致的氧气穿透深度差异具有密切联系。