黄土区不同恢复年限草地群落生物量及根冠比对氮添加的响应

大气氮沉降增加作为全球变化的主要环境问题之一,已引发人们的广泛关注,持续的氮沉降对草地生态系统的组成、结构和功能产生重要影响。为深入了解草地恢复进程中群落生物量和根冠比对氮沉降的响应,以黄土区3个不同恢复年限（初期12a、中期28a和后期37a）的天然草地为研究对象,通过设置6个氮添加水平,CK （0）、N1（2.34g m^-2a^-1）、N2（4.67g m^-2a^-1）、N3（9.34g m^-2a^-1）、N4（18.68g m^-2a^-1）、N5（37.35g m^-2a^-1）来测定草地群落地上生物量、地下生物量和总生物量,并计算根冠比和氮响应效率（NRE）。结果表明：（1）地上生物量在恢复中期最大,随氮添加梯度增加,地上生物量在恢复初期和恢复后期呈不显著上升趋势,对氮添加表现为非线性的正响应（ΔNRE>0）,在恢复中期呈不显著下降趋势,对氮添加表现为非线性的负响应（ΔNRE<0）。（2）群落地下生物量对氮添加无显著响应,总生物量只有在恢复后期的N4添加水平下,与对照存在显著差异。（3）根冠比在恢复初期时,N3添加水平下显著高于对照和其他氮添加水平,其余恢复年限对氮添加无显著响应。综上所述,通过分析比较黄土区不同恢复年限草地群落的地上、地下及总生物量和根冠比对氮添加的响应。建议对该区域开展试点实验,实行适应性草地管理,如进行两年一次刈割或轻度放牧（2只羊/hm²）,来探寻更科学有效的管理措施,使草地实现系统性恢复,进而满足生态系统容量和社会需求的变化。     

高、低营养水平饲粮对环江香猪结肠菌群结构及代谢物的影响

【目的】研究两种饲粮对环江香猪结肠内容物菌群结构及其代谢物的影响。【方法】选用33.5±8.1 kg的环江香猪10头,随机分为两组,每组5头猪,单栏饲养,分别饲喂高营养水平饲粮(粗蛋白质含量为13.11%,消化能为14.73 MJ/kg)和低营养水平饲粮(粗蛋白质含量为9.77%,消化能为12.24 MJ/kg)。饲喂75 d后屠宰,每组选3头猪采集结肠内容物提取细菌总DNA,PCR扩增获得16S r RNA基因V4标签片段,用于Mi Seq高通量测序,基于QIIME平台比较结肠内容物菌群结构多样性;每组取5头猪的结肠内容物,利用气相色谱和液相色谱分析其中短链脂肪酸、氨氮、生物胺、吲哚和粪臭素的含量。【结果】硬壁菌门、拟杆菌门、螺旋体门和软壁菌门细菌为环江香猪结肠内容物中的优势菌门;饲粮组成不影响环江香猪结肠内容物菌群结构的多样性,高营养水平饲粮组结肠内容物中广古细菌含量显著低于、瘤胃球菌属和假丁酸弧菌属细菌含量显著高于低营养水平饲粮组;高营养水平饲粮组环江香猪结肠内容物中乙酸和丙酸含量显著低于、氨氮和尸胺含量显著高于低营养水平饲粮组。【结论】硬壁菌门、拟杆菌门、螺旋体门和软壁菌门细菌为环江香猪结肠内容物中的优势菌门,短期饲喂高营养水平饲粮可改变环江香猪结肠中的部分微生物含量及其代谢特性。     

1985-2015年中国不同生态系统NDVI时空变化及其对气候因子的响应

植被是陆地生态系统不可或缺的部分,气候是影响其动态变化的重要驱动因素。因此,探究植被的时空变化及其与气候因子的响应关系,有助于理解陆地生态系统的内在演化机制。目前,不同生态系统尺度下的植被动态变化与气候因子的时间响应关系仍未被完整剖析。因此,为了厘清过去30年不同生态系统植被生长对气候因子的响应关系,利用GIMMS NDVI3g数据和气候资料数据,通过Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验分析了1985—2015年中国陆地NDVI的时空变化特征,结合时间序列相关分析探究了NDVI变化与降水、温度和饱和水汽压差的内部关联,探讨了中国不同生态系统植被与气候因子间的时间响应机制。结果表明：(1) 1985—2015年中国陆地植被呈现改善趋势,年均NDVI先减小后增加,拐点时间在1995年左右,整体变化率为0.5×10^-3/a。农田、森林和草地生态系统的植被显著改善的程度最高,湿地生态系统的植被退化趋势最显著。(2)中国陆地植被NDVI与气候因子的相关性存在明显的空间异质性,且受不同生态系统分区影响。内蒙古高原中部草地生态系统NDVI与降水...     

荒漠草原盐沼湿地苦豆子土壤细菌群落构建机制及其影响因素

【背景】荒漠草原盐沼湿地是陆地生态系统的重要组成部分,土壤水分和盐分变化是影响该生态系统土壤细菌群落构建的重要因素。【目的】土壤细菌群落构建是由确定性和随机性主导的连续生态过程,阐明荒漠草原盐沼湿地土壤细菌群落的构建机制对于加深微生物作为关键生态系统因子重要性的理解具有积极意义。【方法】以宁夏中部典型荒漠草原盐沼苦水湖湿地为研究对象,对近湖边（near the lake,NL）和远离湖边（far from the lake,FL）苦豆子群落土壤理化特性进行测定并结合土壤细菌高通量测序分析。【结果】NL和FL样地具有明显的水盐梯度变化,NL样地土壤pH、含水量和电导率均显著高于FL样地;变形菌门、放线菌门、厚壁菌门、拟杆菌门和黏菌门是研究区域土壤细菌群落的优势菌门,变形菌门相对丰度随水盐梯度上升而升高,放线菌门和厚壁菌门相对丰度则随之下降,门下成员大多与水盐变化具有明显的相关性;此外,FL样地土壤细菌网络则具有稳定的网络关系;随着NL样地向FL样地的延伸,土壤细菌群落由随机过程主导,并且受pH、电导率和环境变量的影响。【结论】荒漠草原盐沼湿地水分和盐分的变化改变了土壤细菌群落结构;土壤细菌群落通过生态位占据等策略提高逆境下的生存能力;细菌群落构建是随机过程和确定性过程组成的连续统一体,同样受环境变化的影响。本结果揭示了荒漠草原盐沼湿地细菌群落结构和相互关系对环境变化的响应特征,同时阐明了该区土壤细菌群落的构建机制及影响因素,也为相关科学研究提供了一定理论参考。     

Barley GRIK1‐SnRK1 kinases subvert a viral virulence protein to upregulate antiviral RNAi and inhibit infection

Viruses often usurp host machineries for their amplification, but it remains unclear if hosts may subvert virus proteins to regulate viral proliferation. Here, we show that the 17K protein, an important virulence factor conserved in barley yellow dwarf viruses (BYDVs) and related poleroviruses, is phosphorylated by host GRIK1‐SnRK1 kinases, with the phosphorylated 17K (P17K) capable of enhancing the abundance of virus‐derived small interfering RNAs (vsiRNAs) and thus antiviral RNAi. Furthermore, P17K interacts with barley small RNA‐degrading nuclease 1 (HvSDN1) and impedes HvSDN1‐catalyzed vsiRNA degradation. Additionally, P17K weakens the HvSDN1‐HvAGO1 interaction, thus hindering HvSDN1 from accessing and degrading HvAGO1‐carried vsiRNAs. Importantly, transgenic expression of 17K phosphomimetics (17K^5D), or genome editing of SDN1, generates stable resistance to BYDV through elevating vsiRNA abundance. These data validate a novel mechanism that enhances antiviral RNAi through host subversion of a viral virulence protein to inhibit SDN1‐catalyzed vsiRNA degradation and suggest new ways for engineering BYDV‐resistant crops.     

Long noncoding RNA lncMREF promotes myogenic differentiation and muscle regeneration by interacting with the Smarca5/p300 complex

Long noncoding RNAs (lncRNAs) play important roles in the spatial and temporal regulation of muscle development and regeneration. Nevertheless, the determination of their biological functions and mechanisms underlying muscle regeneration remains challenging. Here, we identified a lncRNA named lncMREF (lncRNA muscle regeneration enhancement factor) as a conserved positive regulator of muscle regeneration among mice, pigs and humans. Functional studies demonstrated that lncMREF, which is mainly expressed in differentiated muscle satellite cells, promotes myogenic differentiation and muscle regeneration. Mechanistically, lncMREF interacts with Smarca5 to promote chromatin accessibility when muscle satellite cells are activated and start to differentiate, thereby facilitating genomic binding of p300/CBP/H3K27ac to upregulate the expression of myogenic regulators, such as MyoD and cell differentiation. Our results unravel a novel temporal-specific epigenetic regulation during muscle regeneration and reveal that lncMREF/Smarca5-mediated epigenetic programming is responsible for muscle cell differentiation, which provides new insights into the regulatory mechanism of muscle regeneration.     

2000—2015年祁连山南坡生态系统服务价值时空变化

祁连山是我国西部重要的生态安全屏障和生物多样性保护优先区域,其中南坡地区是水源涵养服务核心区,但目前对该区域生态系统服务时空分布及动态变化仍缺乏深入认识。利用遥感技术和生态系统服务理论,综合多源数据产品,借鉴生态系统服务计算方法,对包括土壤保持等7个生态系统服务类型展开功能及价值核算,对祁连山南坡土壤保持等7个生态系统服务类型2000—2015年间的时空分异及动态展开监测和评估,研究表明:(1)近16年来祁连山南坡生态系统服务平均单位面积价值为76.27万元/km²,总价值为658.74亿元,且调节气候、水源涵养和调节空气质量服务构成了研究区生态系统服务的主体。(2)高寒草甸和高寒草原的生态系统服务总价值最高,而森林和灌丛的单位面积服务价值最高;天峻县和祁连县的生态系统服务总价值最高,而海晏县和刚察县的单位面积服务价值最高。(3)近16年来祁连山南坡生态系统服务价值呈增长趋势,其中调节气候和调节空气质量服务价值的增速最快,且增长区域主要集中在研究区北部祁连县和天峻县境内。(4)研究区东部山区、南部环湖区以及中部湿地区能够提供多项复合生态服务功能,应作为生态保护和管...     

中国主要农产品虚拟要素贸易网络结构特征分析

据虚拟水概念定义虚拟要素,并将其划分为虚拟资源要素和虚拟生态要素两类,选取虚拟资源要素中的耕地要素和虚拟生态要素中的化肥/农药要素为研究对象,定量分析2002—2016年以粮食贸易为载体的虚拟耕地、虚拟化肥/农药要素的贸易量,构建虚拟要素贸易网络,通过复杂网络的研究方法,结果表明:2002—2016年我国主要农产品虚拟耕地、化肥/农药要素的贸易总量呈下降趋势,降幅分别约25.51%、8.01%;虚拟耕地要素网络节点入度较大的为长江中下游、华南、西南地区,出度较大的为黄淮海和东北地区,虚拟化肥/农药要素网络与之相反;地区间节点强度的差异性大,虚拟耕地要素差值最大可达1459.56万hm²,虚拟化肥/农药要素达61.38万t;二者网络节点度和强度的累积分布均符合幂律分布规律,其尾部的"重尾"现象揭示了节点度和强度的高可变性以及网络结构的脆弱性;虚拟耕地要素的输入区网络同配,输出区网络异配,揭示了地区间耕地要素的流动既呈集聚又有分散的态势,虚拟化肥/农药要素网络节点相关性皆为减函数,网络异配,揭示了虚拟化肥/农药要素在八大区域间联通的状况。网络结构特征分析为研究网络抗毁...