作物分枝的分子调控研究进展

分枝的数量及角度是决定作物株型的重要农艺性状.有效分枝数决定着作物的穗数或荚果数,进而决定着作物的产量;而分枝角度与光合效率、种植密度和抗病性密切相关,不仅影响作物的产量,也会影响作物的品质.由于分枝在作物生产中具有十分重要的作用,吸引了越来越多的研究者的注意,多个与分枝性状相关的关键基因被鉴定,分枝数目调控的分子机制...     

基于物质流分析和数据包络分析的区域生态效率评价——以江苏省为例

区域生态效率(eco-efficiency)评价是考量区域可持发展的重要内容.基于物质流分析(material flow analysis, MFA)构建区域生态效率评价指标体系,并将污染物排放作为一种非期望输入引入到数据包络分析(data envelopment analysis, DEA)模型中,以江苏省(1990～2005年)为例进行生态效率分析评价.结果表明,江苏省的区域生态效率在1990～2005年期间呈现逐步上升的趋势.但是,同期的总物质投入(total material input, TMI)、物质需求总量(total material requirement, TMR)和污染物排放量也呈上升趋势.因此,江苏省社会经济发展和环境影响总体上呈现"弱脱钩(weak de-link)".     

土壤添加蛇床子(Cnidium monnieri)和苦参(Sophora flavescens)对茄子黄萎病及根际微生物的化感影响

研究了蛇床子、苦参对茄子黄萎病菌的化感抑制作用及对茄子根际微生物数量的影响。结果表明,蛇床子、苦参的提取物抑制了茄子黄萎病菌菌丝生长,并随提取物浓度的增加抑制作用增强。在土壤中施入蛇床子、苦参提取物处理茄子苗后表现出一定的抗病效果,其中蛇床子处理的植株发病率最低。在土壤中添加蛇床子和苦参粉末,经腐解后,苦参处理的茄子植株株高、茎粗均高于对照处理,且二者处理后植株干物质含量高于对照。处理后茄子根际微生物中放线菌数量增加,真菌的数量变化差异不明显,细菌的数量相对减少,在初花期微生物的总量均高于初果期和定植期。     

鳊鱼和宽鳍鱲幼鱼流速选择与运动能量代谢特征的关联

为考察喜好激流环境的宽鳍鱲(Zacco platypus)和喜好缓流环境的鳊鱼(Parabramis pekinensis)的最适游泳速度和流速选择的关联以及运动能量代谢特征对流速选择的影响,在(25±0.5)℃条件下将实验鱼(n=13×2)单尾分别置于梯度流速选择仪(设定流速范围为18.6—102.7 cm/s,等距离划分为5个流速区域)中获取视频资料,采用Ethovision XT19软件分析视频资料并计算两种实验鱼在5个流速区域的平均停留时间百分比(P_t)和平均出入频率百分比(Pf);另外,使用游泳代谢仪测定两种实验鱼的临界游泳速度(U_(crit))和不同游泳速度下的运动耗氧率(M_(O2)),并计算出不同速度下单位位移耗能(COT)、最适游泳速度(U_(opt))、静止耗氧率(RMR)和净单位位移耗能(COTnet)。结果显示:鳊鱼的U_(crit)和RMR均显著小于宽鳍鱲(P0.05),但二者的最大耗氧率(MMR)无显著差异;随游泳速度的增加,两种实验鱼的M_(O2)均显著上升,尽管在较低游泳速度下,鳊鱼的M_(O2)和COT均小于宽鳍鱲,但在高游泳速度下则相反;两种实验鱼的U_(opt)分别为(6.20±1.29)体长(BL)/s和(11.56±1.57)BL/s,鳊鱼显著小于宽鳍鱲;两种实验鱼的COTnet随着游泳速度增加差异逐渐增大,鳊鱼显著高于宽鳍鱲(P0.05);两种实验鱼在最低流速区域(18.6—23.8 cm/s)的P_t和Pf显著大于其他速度区域(P0.05),由此可见两种实验鱼的偏好游泳速度(U_(perf))等于或小于(18.6—23.8 cm/s),然而鳊鱼在最低速度区域P_t和Pf均显著大于且在较高速度区域的P_t和Pf则均显著小于宽鳍鱲(P0.05)。结果表明:有别于过往研究的是两种实验鱼的U_(perf)均与U_(opt)偏离;在激流环境中生存的宽鳍鱲更加偏好较高的水流速度,生境水流对实验鱼的水流速度选择特征存在显著影响,这种影响的主要能量学机制与鱼类的运动能量效率有关。     

接种AM菌对西部黄土区采煤沉陷地柠条生长和土壤的修复效应

以采煤沉陷区柠条为宿主植物,研究接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,简称AM菌)对柠条生长和根际土壤的改良效应。结果表明:8月份接种AM菌比不接菌柠条的株高、冠幅和地径显著增加了29.11%,29.83%和14.81%,9月份接菌区柠条的根长、平均直径、根表面积和根体积分别比对照区增加了151.0%,34.2%,116.0%和129.3%。接种AM菌增强柠条的抗逆性,接菌区的柠条叶片可溶性糖含量和过氧化氢酶活性分别比对照区增加了13.4%和111.1%。8月份接种AM菌改善了土壤的生物理化性质,接菌区有机质、碱解氮、速效磷和速效钾比对照区分别增加7.06g/kg,140.0 mg/kg,1.82 mg/kg和16.72mg/kg,接种AM菌显著增加了根际土壤中真菌、放线菌、细菌数量和酸性磷酸酶活性。总之,接种AM菌促进采煤沉陷区柠条的生长和土壤的改良。     

生态建设的理论分析

20世纪80年代以来,生态恢复逐渐成为生态学和环境科学研究的热点领域。总结了近年来有关生态恢复的众多研究成果,认为生态建设是人类理性行为参与下积极的生态恢复与重建过程,它具有复杂性、针对性、动态性和不确定性特征,受地理环境地域分异的影响,其类型多种多样。从方案运筹的角度,提出了生态建设的共性原则,包括面向区域的问题导向原则、目标的科学性原则、参与的广泛性原则和科学监测与评价原则。生态建设是一个不断试验、学习和优化的过程。具体包括问题识别、方案设计、决策、实施、监测与评价以及方案调整等重要环节。公众参与对于生态建设是一种很好的知识、信息和资源输入渠道,对活化生态建设的管理运行机制,提高生态建设决策的科学性和有效性能够发挥重要作用。以这些理论分析为依据,对中国生态建设中存在的主要问题展开深入剖析,并提出建立科学评价机制是提高生态建设有效性的核心方略。     

基于分类知识利用神经网络反演叶面积指数

叶面积指数（LAI,Leaf Area Index）是陆面过程中一个十分重要的输入参数,其遥感反演方法研究一直是国内外遥感应用研究的热点问题。基于统计的遥感反演方法由于缺乏物理基础,其可靠性和普适性差。基于物理的冠层反射模型的LAI反演方法克服了上述弊端,但是由于反演过程是病态的,模型反演结果一般不唯一。神经网络算法的介入可在一定程度上改善这一问题,但是模型反演的病态问题至今仍无法很好地解决。在PROSAIL模型敏感性分析的基础上提出了一种基于影像分类的神经网络反演方法,引进了土壤反射指数用于替代原模型中难以确定的土壤背景反射参数,分别针对不同植被类型建立各自的神经网络,对经过大气纠正后的Landsat ETM＋影像进行了模拟实验并同野外实测LAI数据进行比较。结果表明,对于LAI小于3的植被区该方法的反演精度比较可靠,而LAI大于3的植被区,反演的LAI偏小,原因归结为密植被的冠层反射在LAI大于3以后趋于饱和而无法敏感地表征LAI的变化所导致的。     

10种杀菌剂对中华蜜蜂的急性毒性测定及风险评估

明确80%代森锰锌可湿性粉剂、50%啶酰菌胺水分散型粒剂、50%腐霉利可湿性粉剂、50%烯酰吗啉可湿性粉剂、100 g/L氰霜唑悬浮剂、20%叶枯唑可湿性粉剂、2%春雷毒素水剂、12.50%腈菌唑乳油、25%丙环唑乳油和15%咪鲜胺微乳剂等10种杀菌剂对中华蜜蜂Apis cerana cerana工蜂的急性毒性,并评价其对中华蜜蜂工蜂的风险性。在室内采用摄入法和点滴法测定10种杀菌剂对中华蜜蜂工蜂的急性经口和接触毒性。结果表明代森锰锌,啶酰菌胺,腐霉利等7种杀菌剂对中华蜜蜂的急性毒性均为低毒;腈菌唑和丙环唑对中华蜜蜂的急性经口毒性和急性接触毒性均为中毒,咪鲜胺对中华蜜蜂的急性经口毒性为高毒,急性接触毒性为中毒;这3种杀菌剂且均属于中等风险性。建议禁止咪鲜胺在蜜源作物开花授粉期施用,慎重选择中等毒性杀菌剂腈菌唑和丙环唑,尽量选择对蜜蜂低毒的杀菌剂,以保护中华蜜蜂的安全。     

Species specificity and intraspecific variation in the chemical profiles of Heliconius butterflies across a large geographic range

In many animals, mate choice is important for the maintenance of reproductive isolation between species. Traits important for mate choice and behavioral isolation are predicted to be under strong stabilizing selection within species; however, such traits can also exhibit variation at the population level driven by neutral and adaptive evolutionary processes. Here, we describe patterns of divergence among androconial and genital chemical profiles at inter‐ and intraspecific levels in mimetic Heliconius butterflies. Most variation in chemical bouquets was found between species, but there were also quantitative differences at the population level. We found a strong correlation between interspecific chemical and genetic divergence, but this correlation varied in intraspecific comparisons. We identified “indicator” compounds characteristic of particular species that included compounds already known to elicit a behavioral response, suggesting an approach for identification of candidate compounds for future behavioral studies in novel systems. Overall, the strong signal of species identity suggests a role for these compounds in species recognition, but with additional potentially neutral variation at the population level.     

Improving the phenotype predictions of a yeast genome‐scale metabolic model by incorporating enzymatic constraints

Genome‐scale metabolic models (GEMs) are widely used to calculate metabolic phenotypes. They rely on defining a set of constraints, the most common of which is that the production of metabolites and/or growth are limited by the carbon source uptake rate. However, enzyme abundances and kinetics, which act as limitations on metabolic fluxes, are not taken into account. Here, we present GECKO, a method that enhances a GEM to account for enzymes as part of reactions, thereby ensuring that each metabolic flux does not exceed its maximum capacity, equal to the product of the enzyme's abundance and turnover number. We applied GECKO to a Saccharomyces cerevisiae GEM and demonstrated that the new model could correctly describe phenotypes that the previous model could not, particularly under high enzymatic pressure conditions, such as yeast growing on different carbon sources in excess, coping with stress, or overexpressing a specific pathway. GECKO also allows to directly integrate quantitative proteomics data; by doing so, we significantly reduced flux variability of the model, in over 60% of metabolic reactions. Additionally, the model gives insight into the distribution of enzyme usage between and within metabolic pathways. The developed method and model are expected to increase the use of model‐based design in metabolic engineering.