生态系统服务需求、供给和消费研究进展

生态系统服务的持续供给是社会和自然可持续发展的基础,人类通过对生态系统服务的消费来满足需求和提高自身福祉。研究人类对生态系统服务的需求、消费,分析生态系统服务的供给与需求关系,对生态系统的管理、土地发展规划和资源的合理有效配置具有重要意义。首先分析了生态系统服务需求、供给和消费的内涵与特征,辨析了生态系统服务的有效需求和潜在需求、有效供给与潜在供给,进而提出了生态系统服务需求与供给研究框架,指出应研究生态系统服务供给和需求的空间关联以及生态系统服务需求弹性差异,进而因地制宜地调控生态系统服务供给使得生态系统服务效用最大化。梳理并比较了对生态系统服务供给和需求的量化指标和研究方法,包括基于土地利用和土地覆被的生态系统服务供需关系矩阵法、生态足迹法、公众参与法、模型计算法等。提出了未来的相关研究主要应从不同群体的需求弹性差异、跨学科与多源数据结合的需求定量评估方法、供需关系的多尺度分析、生态系统服务需求与人类福祉的耦合机制拓展等方面展开,为生态系统服务调控管理和社会的可持续发展提供切实可行的科学依据。     

水分胁迫下臭柏（Sabina vulgaris Ant.）光合特性和色素组成的季节变化

在室内砾耕栽培条件下,通过培养液中加入PEG(Polyethylene glycol 分子量为6000)以调节溶液渗透势,设置对照、弱水分胁迫和强水分胁迫3种处理 (培养液渗透势分别为0.02,-0.1,-0.34 MPa), 从1997年开始对臭柏进行长期干旱胁迫模拟实验.2003年测定了臭柏叶片光合色素和光合特性的季节变化.结果表明:对照区气孔导度季节变化在5月和9月份形成了典型的双峰曲线.尽管对照区的气孔导度明显高于其他两个处理,但日光合量却低于弱水分胁迫区.3个处理Chl a/b的比值在11月至翌年3月的低温期内均升高,以强水分胁迫区的增幅最大,其它月份该比值在3个处理之间没有显著的差异.3个处理的叶绿素总量(Chl a+b)在生长季的5～9月份均有不同程度的上升,但其中以强水分胁迫区增幅最小.在11月至翌年3月的低温期,各处理均大幅提高叶黄素总量(V+A+Z)和热耗散色素比例(A+Z)/(V+A+Z) (V:紫黄质、A:单环氧玉米黄质、Z:玉米黄质);在5～7月份的生长高峰期,各处理则明显降低了叶黄素总量和热耗散色素比例.这种趋势在强水分胁迫区表现的更为显著.     

基于高通量测序研究青藏高原茶卡盐湖微生物多样性

【目的】茶卡盐湖(Chaka Salt Lake,CSL)是青藏高原有名的天然结晶盐湖,具有独特的石盐盐湖矿床,盛产青盐。盐湖卤水环境中存在丰富的嗜盐菌资源和潜在的新种,细菌和古菌的群落结构特征和物种多样性尚不明确。【方法】采用Illumina高通量测序平台对茶卡盐湖水样和底泥混合物中的细菌和古菌群落进行16S r RNA基因(V3-V5区)高通量测序,检测4个样本的群落结构差异和微生物多样性。【结果】获得细菌和古菌总有效序列分别为117 192和110 571条。结果分析表明细菌和古菌的物种注释(Operational taxonomic unit,OTU)数目分别为421和317,获得分类地位明确的细菌种类为14门28纲170属,古菌为5门4纲34属。细菌的优势类群是厚壁菌门(Firmicutes),所占比例为68.37%,其次为变形菌门Proteobacteria(20.49%);优势种属依次为芽孢杆菌属Bacillus(41.94%)、海洋芽孢杆菌属Oceanobacillus(8.03%)、假单胞菌属Pseudomonas(7.67%)、盐厌氧菌属Halanaerobium(7.42%)和乳球菌属Lactococcus(7.38%);古菌的优势类群以广古菌门(Euryarchaeota)盐杆菌纲(Halobacteria)为主,优势菌是Halonotius(17.21%)和盐红菌属Halorubrum(16.23%)。【结论】揭示了茶卡盐湖中细菌和古菌的群落结构及物种多样性,为嗜盐菌的开发及后续微生物资源的挖掘提供了理论依据。     

β-TCP支架体外构建组织工程骨及其流体力学研究

骨髓基质干细胞在β-tricalciumphosphate(β-TCP)支架上分别进行了1、2和4周的三维动态培养,对支架上不同时间和部位的细胞面积/微孔面积及支架动态培养的流体环境进行了研究.研究表明,第1周细胞在支架大部分孔道内粘附生长并出现一定区域的单细胞层和多细胞层,第2周部分区域的部分孔道已填满了细胞并出现多细胞层,第4周大部分孔道几乎填满了细胞,主管道内壁出现了较多的细胞生长.同时发现,支架上各个区域细胞粘附面积不等,部分区域无细胞存在,有的部位2周后细胞逐渐减少.为了研究支架各个位置细胞増殖与流速、剪切应力的关系,建立了支架随机孔道结构的流体分析模型,通过支架上流速和剪切应力分布探讨实验中细胞分布现象的机理.结合计算和实验发现,流体能流到的部位几乎都有细胞生长,细胞生长较快的部位速度大多集中在0.24～0.53mm/s,剪切力大多在0.0050～0.023Pa,主管道底部及靠近进口的部位可能存在由于过大的剪切力影响细胞生长的区域.上述结果在一定程度上反映了细胞-支架-流体三者在成骨转化过程中的作用,对指导体外灌注培养的流量确定、灌注工艺及骨转化动力学研究有重要的意义.     

我国落叶松林生物量碳计量参数的初步研究

通过整理归纳落叶松(Larix)天然林和人工林的生物量文献数据,研究探讨了有关生物量碳计量参数,结果表明:1) 落叶松生物量转化与扩展因子(Biomass conversion and expansion factor, BCEF)的平均值为0.683 4 Mg·m^-3 (n=113, SD=0.355 1),其中天然林为0.555 1 Mg·m^-3 (n=56, SD=0.058 2),明显小于人工林的0.809 5 Mg·m^-3 (n=57, SD=0.465 0)(p<0.05);生物量扩展因子(Biomass expansion factor,BEF)的平均值为1.349 3 (n=134, SD=0.384 4),其中天然林为1.176 3 (n=63, SD=0.039 9),也明显小于人工林的1.502 9 (n=71, SD=0.478 0)(p<0.05)。天然林与人工林的BCEF和BEF随林龄(Stand age, A)、平均胸径(Diameter at breast height, DBH)和林分密度(Stand density, D)的增加呈现相反的变化趋势。天然林的BCEF和BEF随A和DBH的增加而增加,随D的增加而呈降低趋势。人工林随A和DBH的增加呈指数降低并趋于稳定值,随D的增加而呈增加趋势。2) 根茎比(Root∶shoot ratio,R)的平均值为0.245 6 (n=156, SD=0.092 6),其中天然林为0.237 6 (n=64, SD=0.061 8)),人工林为0.251 1 (n=92, SD=0.109 0),二者无明显差异(p<0.05)。天然林的R随A和DBH的增加分别呈明显的指数和幂函数增加,而随D的增加呈幂函数下降,而人工林的R与A、DBH和D没有显著相关性(p<0.05)。3) 群落生物量扩展因子(Community biomass expansion factor,CBEF)的平均值为1.079 2 (n=49, SD=0.100 5),其中天然林为1.103 9 (n=29, SD=0.114 9),明显大于人工林的1.043 4 (n=20, SD=0.061 4) (p<0.05)。由于天然林和人工林的某些碳计量参数(如BCEF、BEF、CBEF)间存在明显差异,在进行落叶松林生物量碳计量时需分别天然林和人工林计算,在使用有关参数时还需考虑A、DBH和D等因素,有利于降低计量中的不确定性。但是人工林的有些参数(如人工林BCEF和BEF与D的关系、天然林和人工林的CBEF等)尚需进一步研究。     

光镊技术在生物学中的应用新进展

对流体中的微纳米材料、细胞、生物分子等进行高精度、高灵活性、无损伤操控的技术在生物医学、生物化学、纳米科学等领域的发展中有着重要的作用。作为捕获和操控的核心技术,光镊的发展和应用也越来越广泛。本文系统地描述了各类光镊的工作原理和独特功能,阐述了不同光镊技术在生物学上的应用,讨论了它们在生命科学的发展前景。     

Amplification, analysis and chromosome mapping of novel homeobox-containing and homeobox-flanking sequences in rice

Homeobox genes, widely distributed among animal and plant kingdoms, play an important role in developmental process. Several homeobox conserved fragments were amplified by PCR and the flanking regions were also obtained by an LM-PCR procedure. Sequencing and Southern analysis showed that they belong to a homeobox gene family of rice. Six homeobox-containing fragments were mapped on the molecular linkage map of rice. They were located on chromosomes 3, 4 and 7 respectively. It is noteworthy that there are 4 homeobox fragments located on rice chromosome 3 and the result is also consistent with the comparative genomics between rice and maize.     

辣椒素对大鼠肠系膜下神经诱发动作电位的影响

目的:探讨辣椒素对肠系膜下神经诱发动作电位的影响。方法:对大鼠肠系膜下神经节施加不同浓度(分别为2.5、5、10g/L)的辣椒素或其载体(对照)后,在其中枢端给予能引起反应的方波刺激,记录节后神经外周端的动作电位。结果:虽然实验动物存在个体差异,且辣椒素对其神经作用的阈值也有所不同,但在大多数情况下,当辣椒素浓度为2.5～5g/L、作用3min后,即可使神经的敏感性降低;并表现出了较为明显的剂量相关性,即随着辣椒素浓度的升高,其对神经的脱敏作用也逐渐增强。结论:辣椒素对肠系膜下神经节内的交感和副交感神经均具有抑制作用。     

聚乙二醇二缩水甘油醚交联氨基载体LX-1000EA固定化脂肪酶 *

聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDGE)作为双功能环氧试剂,在实验中被用于交联氨基载体LX-1000EA共价固定化海洋脂肪酶,经过处理后的载体共价固定化脂肪酶具有良好的效果。实验经过单因素初筛和正交试验,得到最佳的交联及固定化条件为0.75%交联剂浓度、交联温度35℃、交联时间3h、载体量1.25g、pH9.0、固定化温度55℃、固定化时间1h。对LX-1000EA-PEGDGE固定化酶与游离酶、戊二醛(GA)交联LX-1000HA-GA的固定化酶进行酶学性质的比较,发现LX-1000EA- PEGDGE固定化酶较游离酶最适反应温度未改变,与LX-1000HA-GA相同的是最适反应pH都由7.0提高为8.0。在最适条件中所测LX-1000EA-PEGDGE酶活达到78.84U/g,固定化改变了游离酶的酸碱耐受性,热稳定性和操作稳定性较游离酶和LX-1000HA-GA固定化酶均有提高。LX-1000EA-PEGDGE的热稳定表现优异,在60℃孵育3h后保留90%酶活;使用5次后仍能残余50%酶活;保存30天酶活仍保留60%。首次使用新型双环氧交联剂PEGDGE交联有机氨基载体共价结合固定化脂肪酶,为更有效的固定化方法提供了技术支持,同时也发现交联剂对固定化酶的性质存在较大影响。     

Impacts of population growth and economic development on the nitrogen cycle in Asia

Asia is the major consumer of fertilizer nitrogen and energy in the world, and consequently shares a considerable proportion of the world creation of reactive nitrogen (Nr). However, if estimated on per capita basis, Asia is characterized by a lower arable land area, fertilizer nitrogen consumption, energy consumption, and gross domestic product, as well as lower daily protein intake. To meet the increasing needs for food and energy for the growing population combined with the improvement of living standards, Nr will inevitably increase. The present study estimates the creation of Nr and the emissions of various N compounds into environment in Asia currently and in 2030. In comparison with the world averages, the lower fertilizer nitrogen and energy use efficiencies, and the lower use of animal wastes for agriculture imply that there is potential for moderating the increase in Nr and its impacts on the environment. Strategies for moderating the increase are discussed.