副溶血弧菌EMA-PCR检测技术的建立

PCR技术被广泛应用于副溶血弧菌的检测中, 但传统的PCR技术无法区分样品中的死细菌与活细菌, 往往使检测结果出现较高的假阳性。因此, 将叠氮溴乙锭(Ethidium monoazide bromide, EMA)与PCR技术结合, 建立一种快速、准确的副溶血弧菌检测方法。以dnaJ基因为检测副溶血弧菌的靶基因, 分别用副溶血弧菌的纯培养细胞及其基因组DNA作模板进行PCR检测, 灵敏度分别为2.5×104 CFU/mL和6×102 fg/μL。在检测样品前处理过程中加入EMA, 当EMA的浓度小于5 mg/L时, EMA对活菌靶基因的扩增没有明显的抑制; 而终浓度为2 mg/L的EMA, 能有效抑制1×108 CFU/mL副溶血弧菌死菌的扩增。活菌和死菌混合体系的PCR结果表明, EMA-PCR能有效降低副溶血弧菌检测过程中的假阳性。     

PFOS对斑马鱼胚胎及仔鱼的生态毒理效应

全氟辛烷磺酸（Perfluorooctane sulfonate, PFOS）是一种广泛存在于水生生态系统的新型持久性有机污染物（Persistent Organic Pollutants, POPs）,其对鱼类健康的影响以及水生生态系统安全的潜在威胁是当前人们高度关注的水环境问题。为探究PFOS对斑马鱼（Danio rerio）胚胎及仔鱼的生态毒理效应,本文研究了不同浓度（0,0.1,1,10 mg/L）PFOS暴露对斑马鱼胚胎孵化率、仔鱼畸形率与死亡率、仔鱼心率、仔鱼运动行为以及生长的影响。结果表明：PFOS暴露对斑马鱼胚胎孵化率、孵出仔鱼死亡率与畸形率的影响显著（P﹤0.05）,10 mg/L PFOS暴露导致胚胎孵化率下降,孵化延迟,仔鱼死亡率与畸形率升高;PFOS暴露4 dpf（day post-fertilization,dpf）或8 dpf 对斑马鱼仔鱼心率影响显著（P﹤0.05）,心率随PFOS暴露浓度升高而增加;PFOS 暴露6 dpf 或9 dpf 对斑马鱼仔鱼的运动行为影响显著（P﹤0.05）,10 mg/L PFOS暴露6 dpf 导致运动斑马鱼仔鱼比例和仔鱼最大持续运动距离增加（P﹤0.05）,PFOS暴露9 dpf,单位时间内仔鱼的运动距离、停顿频率、平均每次运动距离随PFOS暴露浓度升高而减少（P﹤0.05）,最大持续运动距离随PFOS暴露浓度升高而增加（P﹤0.05）,呈剂量依赖的毒理学效应;PFOS暴露导致斑马鱼仔鱼体长和吻宽下降（P﹤0.05）或有下降的趋势,并对吻宽/体长、吻宽/头长影响显著（P﹤0.05）。以上研究结果提示：PFOS对斑马鱼胚胎及仔鱼具有显著的发育与行为毒性,仔鱼心率、运动行为、吻宽/体长以及吻宽/头长等是评估水体PFOS污染敏感而有效的生物标志物。     

浙江省生境质量时空演变与生态红线评估

生境质量是反映生物多样性状况与局地生态功能的重要指标,在高质量发展背景下研究区域生境质量的时空演变具有重要意义。以浙江省为研究区,基于InVEST模型、热点分析及地理探测器模型探究生境质量的时空演变与影响因素,并利用生境质量结果对浙江省生态红线开展了定量评估。结果表明:(1)2000-2015年,浙江省生境质量均值呈减速下降趋势,空间上形成了西北、西南、中东高和东北、中部低的分布格局;生境退化度呈现"中心-外围"的圈层辐射结构。(2)热点分析显示,生境质量与生境退化度在乡镇尺度上集聚特征相似、冷热点空间分布趋势相反。(3)地理探测分析发现,地形(高程、坡度)是影响浙江省生境质量的主要因素,植被因素(NPP、NDVI)的贡献度随时间推移逐渐增大;浙江省生境质量空间分异受到自然因子与社会经济因子的协同作用。(4)浙江省生态红线的生境质量整体较高且稳定,不同红线类型的生境质量存在差异;高生境质量区与生态红线的错位区域主要分布在浙西南、西北部山区,而北部、中部以及东部相对较少。基于此,对生态红线调整、区域生态功能区划提出对应的策略,以期提升浙江省生态空间管控。     

长江经济带林地和其他生物质碳储量及碳汇量研究

以全国林业应对气候变化碳汇计量监测体系建设结果数据为基础,应用森林碳库专项调查建立的碳计量模型和参数,结合历次森林资源清查成果等数据,估算了2020年长江经济带林地和其他生物质碳储量和碳汇量。研究表明：（1）2020年长江经济带林地碳储量24543.58 Tg C （其中森林植被碳储量为4372.85Tg C）,散生木和四旁树等其他生物质碳储量329.59 Tg C。2020年长江经济带林地碳汇量81.81 Tg C/a （300.26Tg CO₂/a）、散生木和四旁树等其他生物质碳汇量6.60 Tg C/a （24.21 Tg CO₂/a）。无论是林地和其他生物质碳储量、碳汇量、还是森林植被碳储量,乔木林地所占比例最大（69%-85%）;长江经济带11个省市中,云南省最大,上海市最小;林地碳储量中土壤有机质碳库贡献最大（81.46%）,林地碳汇量中生物量碳库贡献最大（90.99%）;林地碳汇量中"一直为林地的土地"产生碳汇量贡献最大（71.74%）,其中一直为乔木林的土地产生的碳汇量占69.89%;（2）阐述了长江防护林工程、天然林资源保护工程、珠江防护林工程和沿海防护林工程4大重点生态工程对长江经济带碳储量和碳汇量的贡献,长江防护林工程贡献率最大（81%-83%）,其次是天然林资源保护工程（32%-38%）,珠江防护林工程和沿海防护林工程影响较小。分析了人工造林、中幼林抚育、次生林和低效林改造、退化林修复等生态保护修复措施对长江经济带碳储量和碳汇量的贡献,并提出了碳中和愿景下森林固碳增汇的有效途径。     

三江平原湿地生态风险评价及空间阈值分析

湿地生态风险评价对区域自然资源保护及规划管理具有重要意义。以三江平原湿地为研究区域,基于2000年、2005年、2010年、2015年4期土地利用数据,以城市扩张导致的土地利用变化、道路建设等人类活动为风险源,景观生态格局、生态系统服务价值为风险受体构建了三江平原湿地生态风险综合评价体系,分析三江平原湿地生态风险时空变化特征。进而,利用距离阈值确定空间距离权重,采用双变量空间自相关模型揭示了不同时间尺度下生态风险的空间集聚分布特征。结果显示：从风险源角度,人类活动风险源强度呈增加趋势,松花江、穆棱河、倭肯河地区一直处于中高风险水平;从风险受体角度,景观生态风险的中高风险地区重点集中在湿地与水体分布区,生态系统服务低价值区主要分布在中部水田、旱田、建设用地以及东北部与东南小范围的湿地区域。综合生态风险结果显示,三江平原生态风险在时间上呈增加趋势,空间上由松花江河滩型湿地区与穆棱河地区逐渐向四周蔓延。此外,生态风险的强弱受到空间距离的影响显著,选取5km为自相关分析的距离阈值,土地利用与综合生态风险的空间格局存在显著的空间正相关关系,高-高地区集中分布在研究区内的松花江流域及周围滩地地区,随着土地利用变化及转移,空间关联逐渐增强且区域分布不断扩大。研究结果可从人类活动控制、景观格局优化、生态服务价值提升等方面为三江平原生态风险防控分区管理提供理论依据。     

喀斯特生态脆弱区贫困化时空动态特征与影响因素——以贵州省为例

贵州省属于西南喀斯特生态脆弱与集中连片特困的复合区域,研究其贫困化的时空动态与影响因素,对该地区精准脱贫具有重要意义。以贫困发生率为指标,采用ESTDA框架对2003—2015年贵州省贫困化时空动态特征进行分析,并结合地理探测器分析其影响因素。结果表明:(1)贵州省贫困化具有显著的空间正相关性,出现了贫困化相似县域相邻分布的空间集聚效应,局部趋势上两级分化趋势明显,空间结构呈典型的"核心边缘"模式。(2)贫困化局部空间结构和空间依赖方向上都具有较强的稳定性;出现协同增长型的县域有53个,表明贫困化空间格局具有明显的空间整合性。(3)贫困化具有较强的局部空间关联模式和空间转移惰性,表现为一定的路径依赖或空间锁定特征。(4)各因素对贫困化的影响力存在一定差异,农民可支配收入是影响贫困化主要因素,海拔、坡度和植被覆盖度等自然因素影响较小;任意两个因素交互探测后对贫困化的影响均强于单个因素的影响,且解释力表现为非线性增强和双线性增强两种类型。     

巴氏醋杆菌高酸度醋发酵过程的能量代谢分析

【目的】初步分析了Acetobacter pasteurianus CICIM B7003-02在醋酸发酵过程中的能量代谢状况, 通过强化细胞能量代谢水平以提升菌株高酸发酵的产酸强度。【方法】探明A. pasteurianus CICIM B7003-02在高酸度醋发酵的不同阶段中三羧酸循环底物含量、乙醇呼吸链酶活及能量代谢酶基因的转录水平等代谢特点, 分析用于醋酸发酵的产能代谢途径及其作用。【结果】发现A. pasteurianus CICIM B7003-02在醋酸发酵初期, 主要通过苹果酸/琥珀酸回补偶联有氧呼吸途径产能。进入醋酸快速积累阶段, 乙醇呼吸链为主要供能代谢途径。发酵后期苹果酸/琥珀酸回补途径配合乙醇呼吸链供能。基于上述研究, 采取添加琥珀酸和苹果酸强化细胞产能, 促进高酸度醋发酵强度。【结论】能量供给影响醋杆菌耐酸能力和醋酸生产能力。确定乙醇呼吸链为醋酸发酵的主要供能系统。强化细胞产能手段可达到提高醋酸发酵强度的目的。     

基因型多样性对羊草种群年龄结构的影响

基因型多样性作为遗传多样性的重要组成部分,不仅在群落水平,而且在种群水平均可以发挥重要生态作用。以羊草（Leymus chinensis）为研究对象,设置5种基因型多样性梯度试验控制小区,进行基因型多样性对羊草种群年龄结构的影响研究。结果表明：随基因型多样性梯度的逐步增加,2a分蘖株生物量和数量均显著增加（P<0.05）;1-4龄级羊草根茎生物量、长度和干物质积累量多数呈极显著性增加的变化趋势（P<0.01）。在1、2、4、8和12种基因型多样性梯度时,分蘖株生物量及数量年龄结构均以1a或2a分蘖株所占比例为最高,年龄结构表现为增长型或稳定型;而羊草种群根茎生物量和长度也以2a根茎所占比例为最高,年龄结构表现为稳定型。随基因型多样性水平的增加,羊草种群分蘖株数量和生物量的年龄结构从增长型向稳定型过渡,但根茎长度和生物量的年龄结构均为稳定型。12基因型多样性水平的4龄级分蘖株和根茎的特征高于其他基因型多样性水平。因此,在不同基因型多样性水平羊草种群分蘖株和根茎具有增长型或稳定型的年龄结构,适当的基因型多样性数量显著促进了各龄级羊草分蘖株和根茎的生物量和数量特征的升高,但高度的基因型多样性水平会增加羊草种群中高龄级的分蘖株和根茎所占的比例,种群发展表现出衰退信号。     

温度对中华倒刺鲃不同生理生态性能的影响:驯化有益假说的验证

驯化有益假说(Beneficial acclimation hypothesis)认为生物表型的适应性变化会增强其在诱导这些变化产生的环境中的生理机能或适合度。然而,由于动物不同生理生态性能对环境驯化的响应可能不一致,那么,测试表型性状的选择对驯化有益假说的验证就尤为关键。为此,整合表征动物生存适合度的不同生理生态性能并探究其对环境驯化的响应模式就十分必要。以我国长江中上游广泛分布的中华倒刺鲃(Spinibarbus sinensis)为对象,考察了驯化温度(18℃、28℃)和测试温度(18℃、28℃)及其交互作用对该物种有氧运动能力和无氧运动能力的影响,为驯化有益假说等相关假说的验证提供参考。研究发现,中华倒刺鲃不同生理生态性能对温度驯化的响应存在差异:(1)驯化温度对表征中华倒刺鲃无氧运动能力的快速启动游泳无显著影响(除最大加速度外)(P>0.05),研究数据倾向于支持无益假说(No-advantage hypothesis);(2)驯化温度对表征中华倒刺鲃有氧运动能力的临界游泳速度(Critical swimming speed,Ucrit)和最大代谢率(Maximum metabolic rate, MMR)影响显著(P<0.05),18℃驯化-18℃测试下的Ucrit和MMR均优于28℃驯化-18℃测试下的Ucrit和MMR,结果部分支持驯化有益假说和冷有益假说(Cooler is better hypothesis);(3)驯化温度、测试温度、游泳速度对中华倒刺鲃的运动代谢率(Active metabolic rate,MO2)和单位距离能量消耗(The energetic cost of transport, COT)影响显著(P<0.05)。值得关注的是,当游泳速度小于30 cm/s时,驯化温度对MO2和COT无影响,结果支持无益假说;而当游泳速度大于30 cm/s时,在特定的流速下经过28℃驯化的中华倒刺鲃无论在28℃还是18℃的测试环境下MO2和COT均较低,结果倾向于支持热有益假说(Warmer is better hypothesis)。研究结果提示:驯化有益假说并不具有普遍性,热驯化相关假说的验证不仅受表型性状选择的影响,而且还与测试的环境选择压力有关。     

基于生态网络效用的城市碳代谢空间分析——以杭州为例

城市碳排放占全球碳排放总量的78%,通过模拟生物代谢来剖析城市碳代谢机理从而控制城市碳排放是缓解全球气候变暖危机的关键。为研究杭州城市化过程中土地利用变化对城市碳代谢的综合作用,以4个时间段(1995—2000,2000—2005,2005—2010,2010—2015)为例,建立了一个"碳流"模型来分析城市生态系统中自然和人工分室在城市碳代谢正负"碳流"产生中的作用,之后利用生态网络效用方法分析"碳流"产生的生态关系及其空间分布,同时利用互惠指数M综合评价土地利用变化对城市碳代谢的综合作用。结果显示(1)净"碳流"在研究期间持续呈现负值且在2000—2005年间达到峰值,负"碳流"主要源自耕地与工业用地之间的转换,正"碳流"主要源自工业用地与城市用地之间的转换。(2)1995—2000年互惠指数(M)呈现先增加后减少再增加的变化趋势,M平均值小于1,说明土地利用变化对城市碳代谢的综合作用是消极的。(3)竞争关系集聚在高负碳代谢密度分室,互惠共生关系主要集聚在高正碳代谢密度分室。(4)从1995—2000至2010—2015,以每5年为时间间隔,生态关系分布空间变化如下:掠夺限制生态关系呈现向西北、西南和南部方向蔓延—西北方向移动—东南方向移动的变化趋势,竞争生态关系呈现东南方向移动—南部和西北部方向蔓延—零星分布的变化趋势,互惠共生生态关系呈现向东南方向移动—暂时不存在—零星分布的变化趋势。研究结果为低碳城市发展提供了理论依据。