我国农业系统可持续发展协调度分析

农业系统可持续协调发展作为一种发展理念已成为共识,受到我国政府高度重视。采用2004—2015年我国农业生产面板数据,运用熵值法、探索性空间数据分析等方法分析我国农业系统可持续发展协调度情况。研究结果表明:(1)2004—2015年我国各省(市、自治区)农业各子系统可持续能力之间协调度处于不稳定变动态势,且其协调度值较低。(2)从协调度分布来看,协调度处于"比较协调"和"协调"的省(市、自治区)主要分布在我国的东部和东南部地区,其余大多数省(市、自治区)农业各子系统可持续能力之间的协调度处于"不协调"。(3)从空间自相关性来看,各省(市、自治区)农业各子系统可持续能力之间协调度呈正的全局自相关性且相关程度逐渐增大,而大多数省(市、自治区)农业各子系统可持续能力之间协调度的局部自相关性不显著,且其农业各子系统可持续能力之间协调度空间极化不明显,处于较低水平均衡状态。从时空维度、空间相关性方面分析农业各子系统可持续能力之间协调度,为提高我国农业系统可持续发展水平提供政策建议。     

人熊冲突缓解措施研究进展——以三江源国家公园为例

人与熊科动物之间的冲突已成为亚洲、欧洲和美洲地区的一个普遍问题,科学有效的人熊冲突管控措施有助于人熊共存机制的建立。目前,全球范围内肇事熊科动物涉及7种,分别为棕熊、亚洲黑熊、美洲黑熊、北极熊、马来熊、懒熊和眼镜熊。肇事类型主要包括伤人、捕食牲畜、入侵房屋、损害庄稼、袭击蜂箱以及翻食垃圾。引发人熊冲突的原因与人类活动范围扩大、熊科动物种群数量上升、熊科动物生境质量下降、熊科动物自然食源周期性短缺、人类食物来源易获得性以及公众对肇事熊的容忍度下降有关。国际上已有的人熊冲突缓解措施包括物理措施、生物措施、化学措施以及政策导向性措施,然而,多数措施的制定仅停留在措施本身的技术层面上,缺乏对地方实际情况和冲突驱动因素的分析。西藏棕熊属于棕熊的一种稀有亚种,生活在靠近人类的中亚高海拔地区。在中国三江源国家公园地区,人类与西藏棕熊的冲突引起了人们的关注,为协助制订有效的保育目标、解决区内人熊冲突问题,提出以下缓解建议:(1)缓解措施的制定需因地而异,综合考虑地方实际情况,如地理环境、法律法规、民俗文化以及宗教信仰等;(2)冲突类型多样,防熊措施需持续更新与完善;(3)加强人类社会发展与熊科动物生存之间的关系研究,探索人们生产生活方式的改变与熊科动物行为变化之间的关系;(4)加强棕熊生态学方面的研究,从棕熊生境质量、种群动态、自然食源以及生态系统完整性等方面去深入挖掘人熊冲突的驱动因素,进而从根本上制定缓解措施,促进三江源国家公园地区人熊共存。     

海鲍分离微生物Acinetobacter sp.酯酶基因的表达和酶学性质

【目的】克隆源于海鲍内脏中一株不动杆菌Acinetobacter sp.的酯酶基因estA,并对其进行重组表达和性质研究。【方法】利用分子生物学技术克隆出酯酶基因estA并构建pPICZα-C-estA重组表达载体,并通过电转化方法将重组质粒转入毕赤酵母X33中;通过甲醇诱导培养重组菌获得重组酯酶,并对重组酯酶进行生化表征。【结果】克隆得到的estA基因序列全长912 bp,编码304个氨基酸;重组X33发酵上清液中酯酶酶活力达到1 200 U/L,重组酯酶的分子量约为33.7 kD;酶学性质研究表明重组酯酶催化底物对硝基苯乙酸乙酯水解反应的最适pH和温度为8.0和40?C,在pH 8.0-10.0温度及小于60?C时具有较好的稳定性。【结论】成功克隆了海洋来源的不动杆菌酯酶基因并在Pichia pastoris中实现了高效表达。     

油菜FBA基因克隆、表达分析及其与抗旱性的关系

为了解果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(fructose-1,6-bisphosphate aldolase,FBA)在油菜抗旱中的作用,揭示油菜干旱胁迫下FBA基因表达量、光合指标、产量等之间的关系,为油菜等作物抗旱性鉴定和抗旱性改良提供依据。以抗旱性强的甘蓝型油菜94005为材料,在初花期进行干旱胁迫处理,以正常浇水作为对照;测定叶片光合参数和FBA酶活性,通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析FBA基因的表达量;采用RACE方法对FBA基因进行全长克隆,并对测序结果进行生物信息学分析;复水后生长至成熟期测定产量,分析产量、光合指标、FBA基因表达量等之间的关系。结果表明,随着干旱的加剧,油菜叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、产量均下降,FBA活性和FBA基因的表达量上升。在轻度、中度和重度干旱胁迫下,油菜叶片胞间CO_2浓度(Ci)显著下降,水分利用率(WUE)上升;极度胁迫下,Ci上升,WUE下降;油菜产量、净光合速率与FBA活性和FBA表达量呈显著负相关。FBA基因全长序列1440bp,ORF(开放阅读框)位于60—1172区域,编码370个氨基酸;蛋白分子量为38.51 KDa,等电点6.92;同源性对比显示,甘蓝型油菜FBA基因与拟南芥FBA基因的一致性在87%以上。二级结构预测结果表明FBA蛋白由α-螺旋、无规则卷曲、延伸链以及β-转角组成,4种二级结构元件所占比例分别为43.85%、31.28%、17.60%、7.26%。因此,干旱胁迫下油菜的净光合速率下降、产量降低,随着胁迫的加剧,降低幅度增大。FBA基因与干旱胁迫密切相关,干旱胁迫下,FBA基因主要通过抑制光合、降低蒸腾、促进糖酵解和有氧呼吸等途径来提高植物对干旱胁迫的适应性。     

内切葡聚糖酶高产菌株的诱变选育

【目的】建立里氏木霉(Trichoderma reesei)高产突变菌株的快速筛选方法,选育出高产内切葡聚糖酶的突变株。【方法】对里氏木霉T306菌株的初筛培养基进行优化,建立快速筛选方法;通过紫外诱变手段选育内切葡聚糖酶高产突变菌株,并对突变菌株的产酶培养基进行优化。【结果】在初筛培养基中添加浓度为0.1%(W/V)的乳糖、蛋白胨及脱氧胆酸钠有利于菌株的筛选。诱变后筛选出菌落形态发生明显变化的内切葡聚糖酶高产突变株0516,其羧甲基纤维素酶活力(CMC酶)较出发菌株提高了38.9%。其产酶培养基经优化后,得到最适碳、氮源分别为:乳糖1.50%、硫酸铵0.14%、尿素0.05%、蛋白胨0.10%,优化后CMC酶活力达64.2 U/mL,较优化前提高了2.3倍。【结论】建立了里氏木霉高产突变菌株的快速筛选方法,通过紫外诱变育种获得了产内切葡聚糖酶能力高且遗传稳定的突变株0516。     

退化高寒草甸关键生态属性对多途径恢复措施的响应特征

高寒草甸是青藏高原的主体植被类型,但退化态势较为严峻,严重威胁青藏高原生态屏障的战略地位。退化高寒草甸的复健是世界性难题,治理效果也因退化状态、恢复措施及气候环境而异。以春季休牧、秋季休牧、畜群结构优化、减畜轮牧、围栏封育及翻耕改建等典型多途径恢复措施下的退化高寒草甸为对象,系统探讨主要生态要素和生态功能的响应特征及潜在过程。结果表明,典型恢复措施下退化高寒草甸的植被生产力、土壤有机碳密度及土壤饱和持水量等生态要素都得到一定程度的提升,而恢复效果与实施年限及恢复措施密切相关。围栏封育和翻耕改建下土壤有机碳密度及饱和持水量随恢复年限均表现为对数饱和型的响应特征,退化高寒草甸固碳持水功能的基本恢复年限约为6—10年。春季休牧、秋季休牧、畜群结构优化、减畜轮牧、围栏封育等放牧管理恢复措施应适用于轻度退化至重度退化的高寒草甸,而翻耕改建则是极度退化高寒草甸的适宜治理措施。由于多途径恢复措施的关注目标不同,今后研究应集中在恢复措施的组合优化和综合评价等方面。     

以结核分枝杆菌丙氨酸消旋酶为靶点的抗结核药物筛选及其与D-环丝氨酸的共结晶

【目的】阐释结核分枝杆菌丙氨酸消旋酶原有抑制剂D-环丝氨酸的作用机制,建立丙氨酸消旋酶抑制剂的高通量筛选模型,并用此模型筛选到新的抑制剂分子。【方法】将结核分枝杆菌中丙氨酸消旋酶基因克隆到pET-28a表达载体中,在大肠杆菌BL21(DE3)菌株中得到可溶性的大量表达。表达后的蛋白质通过镍离子亲和层析和阴离子交换层析得到纯化,一方面将纯化后的蛋白和D-环丝氨酸共结晶以解析其抑制剂作用的分子机制。另一方面建立并优化丙氨酸消旋酶抑制剂的高通量筛选体系,用D-环丝氨酸验证体系的可行性并用该体系筛选本实验室药物库中的384种小分子片段、792种化合物及2 200种中药样品。【结果】得到的共晶晶体衍射能力2.50?,晶体空间群为P41212,晶胞参数a=b=163.92?,c=57.44?。结构分析表明,D-环丝氨酸进入活性位点之后与磷酸吡哆醛相互作用形成磷酸吡哆胺,使得磷酸吡哆醛的C4?原子与K42之间的相互作用被破坏,从而改变了结核分枝杆菌丙氨酸消旋酶的活性中心氢键网络。同时经D-环丝氨酸验证建立的抑制剂筛选体系可行,获得阳性化合物分子2个。【结论】依据我们所建立的高通量筛选体系可以有效地为结核分枝杆菌丙氨酸消旋酶筛选到可信的抑制剂分子。     

高产纤溶酶菌株CNY16发酵条件优化及其酶学特性初步研究

【目的】通过响应面试验对产纤溶酶菌株CNY16发酵条件进行优化,并对其酶学特性进行初步研究。【方法】采用Plackett-Burman设计得出酵母膏、氯化钠、转速3个最重要影响因素,通过最陡爬坡实验逼近酶活的最高区域,然后根据Box-Behnken中心组合设计实验对显著因素进行优化分析,最后对该酶学性质进行初步分析。【结果】最终得到3个因素的最优组合:酵母膏3.28%,氯化钠1.14%,转速166 r/min,在此培养条件下,纤溶酶活达到875.932 U/mL,比优化前提高了46%;该菌株产纤溶酶最适温度为30°C,最适pH为6.5。【结论】确定了高产纤溶酶菌株CNY16的最优发酵条件及其部分酶学性质,为该酶的进一步深入研究及中试实验奠定基础。     

土壤易氧化有机碳对西双版纳热带森林群落演替的响应

土壤易氧化有机碳（Readily oxidizable carbon,ROC）作为土壤中易被氧化且活性较高的有机碳,能够敏感反映群落植被环境与土壤环境的早期变化。为探明土壤ROC时空变化对热带森林次生演替的响应,以西双版纳热带森林不同次生演替阶段（白背桐群落、野芭蕉群落与崖豆藤群落）为研究对象,采用高锰酸钾氧化法测定并分析土壤ROC时空动态特征,探究这些变化与土壤微生物量碳及理化性质之间的相互关系。结果表明：（1）不同次生演替阶段热带森林土壤ROC含量存在显著差异,其大小顺序为：野芭蕉群落（11.38 mg/g） > 崖豆藤群落（10.5 mg/g） > 白背桐群落（9.72 mg/g）;（2）不同次生演替阶段热带森林土壤ROC含量的月份变化趋势基本一致,均表现为6月显著高于12月,且各月份间差异显著;（3）不同次生演替阶段热带森林土壤ROC含量随着土层深度增加而递减,且不同土层间差异显著;（4）土壤有机碳、微生物量碳、全氮、水解氮和铵态氮显著影响土壤ROC含量的时空变化,而pH值与土壤ROC显著负相关。因此,土壤ROC对西双版纳热带森林群落演替具有敏感的响应,土壤总有机碳、微生物量碳、全氮、水解氮、铵态氮及pH是土壤ROC时空变化的主控因素。     

辽宁省地表温度时空变化及影响因素

地温是评价气候变化的重要指标,对土壤的成分、结构以及形成和演化都具有很大影响。分析地温自身的时空变化规律以及与气候间的相互关系,对深入了解地气间相互作用的机理、明确气候变化的响应规律、预测未来地温的发展趋势等方面具有重要的科学意义。辽宁省位于内蒙古高原向渤海湾的过渡地带,地形地势复杂,此外辽宁省又处在季节性冻土区,地温的变化机制更具复杂性。利用辽宁省24个气象站点1960—2016年0cm地温(地表温度)数据和各气象要素(气温、日照时数、风速、降水量)数据资料,采用气候倾向率法、Mann-Kendall突变分析、小波周期分析等方法,系统的分析辽宁省地表温度的时空变化特征以及与气候要素间的关系。结果表明:辽宁省地表温度年际变化随时间向暖趋势发展,气候倾向率达0.36℃/10a,不同年代际存在不同的变化趋势,其中20世纪60—80年代低于多年平均地表温度,90年代至21世纪10年代高于多年平均地表温度,此外冬季地表温度增温幅度最大;突变分析显示在1995年发生突变,经检验其升高趋势显著;经周期分析显示辽宁省年地表温度具有30—46a和19—25a的两种时间尺度的周期变化;年地表温度呈西南向东北逐渐降低分布特征。相关分析表明,地表温度与气温的相关性最大,并且其大小在整个区域内呈西高东低的分布特点;在与降水的关系中,降水量高的年份地表温度均比较低,夏季受降水和日照时数的影响最显著,地表温度与风速均呈负相关,但夏季相关性较小,考虑夏季地表温度主要是受气温、日照和降水共同的作用,弱化了风速对地表温度的影响。