中国农业系统近40年温室气体排放核算

基于排放因子法构建了包含种植业和牲畜养殖业的农业系统温室气体排放核算体系,系统核算了1980-2020年我国全国尺度上的农业系统温室气体排放总量和变化趋势,并在区县级尺度下对1980、2000、2011年的中国农业系统的温室气体排放量进行核算,对比不同阶段农业系统温室气体排放变化的时空异质性规律。研究发现：1980-2020年我国农业系统温室气体排放量呈波动增长趋势,增长了近46%。CH₄是农业系统排放贡献最大的温室气体,占总排放量的47.33%。我国农业系统温室气体排放与不同地区农业生产方式有关,CH₄排放量高的地区主要位于我国主要水稻产区以及旱地作物产区。CO₂排放量高的地区主要位于东北、西北等地区以及华东地区。N₂O排放量较高地区主要位于西北的主要畜牧养殖地区,以及我国农业经济发展水平高的中南部地区。研究有助于揭示我国农业温室气体排放的动态特征,现状规律,以及空间差异性特征,从农业减排角度为实现双碳目标提供科学参考。     

青藏高原草地承载力空间演变特征及其预警

为研究青藏高原草地承载力的空间演变特征并对其进行预警,以已有的青藏高原净初级生产力数据为基础,核算了该地区的草地理论载畜量及演变趋势,并结合县域实际存栏量,划定了草地承载力的预警等级。结果表明：（1）青藏高原草地承载力整体呈东高西低的格局,其中高寒草原和高寒草甸是该地区草地承载力的主要组成部分;（2）2000-2015年,青藏高原理论载畜量由8614.89万羊单位增至9451.53万羊单位;（3）青藏高原整体处于超载状态,2000-2010年超载状况加剧,至2015年超载状况稍有缓解,草畜平衡指数由67.88%增至79.90%,再降至67.91%。目前亟需优先控制72个红色预警县（超载状态正在加剧）的牲畜存栏量,避免超载状况进一步恶化。未来需要通过控制牲畜存栏量、调整畜牧区发展布局和提高草地生产力等多项措施的结合来改善青藏高原地区的草地承载状况,维持草地生态系统的可持续发展。     

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。     

一株嗜松青霉JP-NJ4的解磷特性

【目的】土壤中磷素供应不足是造成马尾松林地力衰退的原因之一。本研究对前期从马尾松根际土样中分离筛选出的一株解磷能力较强的嗜松青霉JP-NJ4的解无机磷及解有机磷能力进行探讨。【方法】探究嗜松青霉JP-NJ4对4种无机磷源及2种有机磷源的降解能力,并对其分泌的有机酸和酶类进行测定,对其解磷特性进行初步分析。【结果】表明JP-NJ4菌株可在4种不同无机磷源的培养基中生长,其中对磷酸钙[Ca3(PO4)2]的解磷效果最好,对4种磷源的解磷能力大小为:磷酸钙磷酸铝磷酸氢钙磷酸铁;其分泌的有机酸种类主要为葡萄糖酸、草酸及丙二酸;JP-NJ4菌株的磷酸酶活性较高,并具有一定的植酸酶活性;同时对草甘膦具有较好的生物降解功能,降解率达49.6%。【结论】嗜松青霉JP-NJ4解磷能力受磷源的结构组成影响,且解磷能力与发酵液pH值呈负相关关系;该菌株分泌的葡萄糖酸和草酸对磷酸钙及磷酸铝的溶解效果较明显。本研究供试菌株嗜松青霉JP-NJ4具有良好的解磷功能,在作为林业生物菌肥方面具有极大的应用潜力。     

基于扩展的Budyko模型定量评估平江流域森林恢复和气候变异对季节性径流的影响

流域季节性径流变化反映了年内水资源的动态特征。在以森林为主的流域中,森林变化和气候变异被普遍认为是影响流域水文过程的两大驱动因素。因此在全球气候变化背景下,研究流域森林恢复和气候变异对流域季节性径流的影响,可为协调区域碳-水关系和制订可持续的森林经营管理策略提供参考。选择鄱阳湖流域上游的平江流域为研究对象,根据流域历史森林覆盖率变化情况,将研究期划分为参考期（1961-1985）和森林恢复期（1986-2006）,采用Mann-Kendall趋势分析研究流域长时期水文气象数据是否存在显著变化趋势。同时引入月干旱指数（潜在蒸散发和有效降雨的比率）,将一年定义为能量限制季（1-6月）和水分限制季（7-12月）,结合扩展的Budyko模型定量分析平江流域森林恢复和气候变异对季节性径流的相对贡献。在本研究流域整个研究期内（1961-2006）,通过Mann-Kendall趋势分析发现,研究流域水分限制季径流呈现显著增加趋势,而能量限制季水文和气候变量变化趋势均不显著。其次,相较于参考期,流域森林恢复使能量限制季径流降低了11.71 mm/a （24.40%）,使水分限制季径流增加了12.27 mm/a （17.23%）。同时,气候变异导致能量限制季径流减少了36.28 mm/a （75.60%）,而使水分限制季径流增加了58.94 mm/a （82.77%）。上述研究结果表明,森林恢复对径流影响具有累积效应。森林恢复对季节性径流具有积极的调节作用,同时季节性径流对森林恢复的响应存在时间差,而且森林恢复对径流的影响在能量限制季和水分限制季具有相互抵消的作用,气候变异与森林恢复的影响效应类似。此外,本研究也证实,平江流域季节性径流变化主要是受气候变化主导,但森林恢复对季节性径流的贡献也不容忽视。     

抗FLAG标签抗体在植物中的高效表达

植物生物反应器是一种新兴的重组蛋白表达系统,是分子农业的核心内容之一。本研究在本氏烟草(Nicotiana benthamiana)中表达了抗八肽(DYKDDDDK, FLAG)标签抗体,并对其进行纯化与鉴定。通过多次免疫小鼠获得高效价抗FLAG抗体并测出其编码序列,然后亚克隆至植物DNA病毒表达载体,最后通过农杆菌介导转染烟草叶片。经Western blotting检测了转染后2−9 d抗体的表达情况：3 d后FLAG抗体开始在烟草叶片中表达,5 d后表达量达到峰值,每千克鲜叶估计可表达66 mg FLAG抗体。抗体经过分离纯化后浓缩为1 mg/mL,按1:10 000稀释仍可识别1 ng/mL的抗原,表明植物生产的FLAG抗体具有高亲和力。植物生物反应器可用于生产高亲和力抗体,并具有简易、成本低和生产周期短等特点,具有很高的应用价值。     

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     

南滚河流域土地利用变化对亚洲象生境的影响

土地利用变化对亚洲象生境影响显著,明晰其影响机制是有效保护亚洲象的前提。为探明土地利用变化对亚洲象生境影响的时空过程及机制,以亚洲象残存的中-缅跨境流域-南滚河流域为例,在1988和2018年两期Landsat土地利用/土地覆被遥感分类图的基础上,采用LandTrendr算法检测30年间流域土地利用变化引起的天然林扰动,结合生态位因子分析（ENFA）模型评定的亚洲象生境适宜性分布,探究以天然林扰动为主的土地利用变化对亚洲象生境的影响。结果表明：（1）1988-2018年间,南滚河流域土地利用变化主要为天然林转化为其他地类,且天然林扰动强度在中、缅境内差异明显;（2）以橡胶种植扩张导致毁林为主的土地利用变化造成南滚河流域亚洲象生境萎缩,生境斑块间连通性降低,破碎化程度较高;（3）该流域亚洲象生境丧失过程表现为由边缘向内部逐渐被蚕食,适宜生境最终被分割为上、下游两个相互孤立的子区域。因此,抑制以橡胶林为主的热作种植扩张,恢复上、下游生境连通性,建立流域尺度的跨境保护区,是实现南滚河流域亚洲象种群保护和缓解人象冲突的重要途径。