中国生物多样性核心监测指标遥感产品体系构建与思考

生物多样性的稳定维持关乎人类生存发展与地球健康。生物多样性核心监测指标(Essential Biodiversity Variables, EBVs)旨在结合地面调查与遥感技术, 为大尺度、长时间序列的生物多样性监测提供新的解决方案。然而, 目前学界仍然缺乏一套国家尺度标准化EBVs遥感监测产品数据集, 以进行生物多样性评估。本研究旨在对中国生物多样性核心监测指标遥感产品进行体系构建与思考, 首先综述了目前EBVs的遥感研究概况, 并根据EBVs研究文献的数量进行调研分析; 同时, 本文在已有遥感生物多样性产品优先标准的基础上, 添加了“可重复性”的新标准, 并据此构建了中国EBVs遥感产品体系与监测数据集的指标清单, 最终对中国EBVs遥感研究存在的问题进行思考与讨论。本研究可为中国的生物多样性遥感监测提供科学依据, 有望为中国生物多样性政策的制定提供支撑。     

基于Sentinel-2数据的草地植物功能多样性遥感反演及其与生产力的关系

生物多样性与生态系统功能的关系是当前生态学研究的焦点和难点。植物功能多样性是影响生态系统功能的重要指标, 开展植物功能多样性的研究对了解生物多样性与生态系统功能之间的关系有着重要意义。传统的草地植物功能多样性研究多以实地调查为主, 不仅费时费力, 而且由于受到时空的限制, 很难拓展到大尺度的研究中。遥感技术的发展为评估草地功能多样性提供了一种经济、有效的手段。该研究选取内蒙古自治区锡林郭勒盟乌拉盖管理区草甸草原为研究区, 利用Sentinel-2卫星影像和野外实测数据, 选取了波段及植被指数等46个特征变量, 探讨了逐步回归、偏最小二乘法(PLSR)和随机森林(RFR)等3种不同方法对草地植物功能丰富度(FRic)、功能均匀度(FEve)和功能离散度(FDiv)的反演精度, 并基于PLSR反演草地地上生物量, 进一步分析了研究区功能多样性与生产力的关系。研究结果表明: (1)波段B11、优化型土壤调节植被指数(OSAVI)、水波段指数(WBI)对FRic解释度最高; 波段B6、B10、B12、类胡萝卜素反射指数1 (CRI1)、双峰光学指数(D)、归一化差值指数45 (NDI45)等6个特征变量对FEve解释度最高; 波段B5、B9、B10、B11、加权差分植被指数(WDVI)、凸包面积等对FDiv解释度最高; (2)基于十折重复交叉验证, 利用逐步回归估算的FRic和FEve反演精度远高于其他两种回归方法, R²分别为0.52和0.44; 而利用PLSR方法估算的FDiv反演精度最高(R² = 0.61); (3)群落地上生物量反演精度为R² = 0.61; FRic与地上生产力的关系最好(R² = 0.40), 其次为FDiv (R² = 0.28)和FEve (R² = 0.27)。研究发现, 基于Sentinel-2卫星影像能较好地反演草地功能多样性和生产力, 为下一步能在大尺度上进行草地功能多样性估算及其与生产力关系研究提供了参考和依据。     

睡莲属62个栽培种花朵挥发性成分GC-MS分析北大核心CSCD

为了解睡莲花朵的致香物质,利用气相色谱-质谱法对62个栽培种花朵的挥发性成分进行了研究。结果表明,共检测出72种挥发性成分,以烯烃类(26种)、烷烃类(11种)和醇类(9种)较多,其中花香成分有53种(73.60%)。40个热带睡莲花朵中共检测出56种挥发性成分,其中花香成分39种;22个耐寒睡莲品种花朵共检测出37种挥发性成分,其中花香成分27种。花香成分中主要致香物质有乙酸苄酯、顺式-罗勒烯、苯甲醇、金合欢烯、月桂烯、柠檬烯、苯甲醛、α-异松油稀、α-蒎烯、肉桂醇和β-丁香醇等。利用组内联接余弦的方法,分别根据挥发性成分和花香成分,62个睡莲栽培种(品种)可分成3和4组。这为睡莲香气物质的开发利用及与传粉动物的协同进化研究提供了基础资料。     

铁皮石斛和重唇石斛及其杂交子代花的挥发性成分分析北大核心CSCD

为阐明铁皮石斛和重唇石斛及其杂交后代14L-3、14L-6、14L-7和14L-9花挥发性成分的变化,采用静态顶空气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术对石斛花进行检测。结果表明,从石斛花中检测出81种挥发性成分,包括烯、酮、醛、烷几大类,铁皮石斛、重唇石斛、14L-3、14L-6、14L-7和14L-9分别有23、12、21、33、23和35种。铁皮石斛花的主成分是α-蒎烯,重唇石斛花是2-十五烷酮,4个子代花中均含有这2种来自亲本的特征成分,α-蒎烯是子代共同的主成分。亲本和子代石斛花共有成分是正己醛。子代14L-3、14L-6、14L-9均与母本铁皮石斛相似性高,相似性以14L-3>14L-6>14L-9,与父本差异性大。14L-7与亲本相似度最均衡。这为石斛育种研究提供了指导。     

云南三种特色柑橘属果皮精油成分及活性研究

为探究云南特色柑橘属西双版纳曼赛龙柚、元江绿皮冰糖橙、德宏青柠的果皮精油成分及抗肿瘤活性。该研究采用水蒸气蒸馏法提取西双版纳曼赛龙柚、元江绿皮冰糖橙、德宏青柠果皮的精油,通过GC-MS开展定性定量成分分析,并通过MTT法开展果皮精油抑制肿瘤增殖研究。结果表明:德宏青柠果皮精油提取率最高、元江绿皮冰糖橙果皮精油次之、西双版纳曼赛龙柚果皮精油最低; 从西双版纳曼赛龙柚、元江绿皮冰糖橙、德宏青柠的果皮精油中分别鉴定出24种、11种、13种成分,月桂烯、萜品烯是三种精油的共有成分。西双版纳曼赛龙柚和元江绿皮冰糖橙的果皮精油中都含有β-蒎烯、3,7-二甲基-1,6辛二烯-3-醇、柠檬烯、α-松油醇,以及重要香料成分乙酸二甲基苄基原酯和二氢茉莉酮酸甲酯,其中西双版纳曼赛龙柚精油中柠檬烯含量高达72.097%,德宏青柠精油中含有活性成分柠檬醛。三种精油对胃癌细胞MKN-45、人乳腺癌细胞MCF-7和结直肠癌细胞HCT-116均有一定的抗肿瘤活性,并呈剂量依赖关系。该研究结果可为云南三种特色柑橘属植物的开发和应用提供科学依据。     

民族药马利筋内生真菌生物活性研究

药用植物内生真菌能产生与宿主相同或相似的活性物质,民族药马利筋生物活性广泛。为获得马利筋活性内生真菌资源,该研究基于“民族药-内生真菌-活性成分”的思路,考察了168株马利筋内生真菌代谢产物的生物活性,并分别采用SRB法、Griess法、PNPG法和DPPH法对内生真菌发酵液乙酸乙酯提取物进行抗肿瘤、抗炎、α-葡萄糖苷酶抑制和抗氧化等生物活性测定,对活性菌株进行ITS菌种鉴定。结果表明：（1）所筛选的168株内生真菌中有22株表现出不同程度的生物活性。其中,9株内生真菌具有显著抗肿瘤活性,其IC₅₀值在0.1～40μg·mL^-1之间;菌株MJF-53在2.5μg·mL^-1时对LPS诱导的Raw264.7释放的NO和IL-1β均具有明显的抑制作用;7株内生真菌表现出不同程度的α-葡萄糖苷酶抑制活性,其IC₅₀值在1.0～4.0 mg·mL^-1之间,其中MYF-16和MYF-55对α-葡萄糖苷酶抑制活性接近阿卡波糖;19株内生真菌具有不同程度的DPPH自由基清除活性,其中菌株MYF...     

矮化香蕉及其野生型GA3ox基因的结构特点和表达分析

香蕉的矮化突变是香蕉无性繁殖后代最常见的表型变异之一,但其变异的分子调控机理目前尚未研究清楚; 而内源赤霉素是影响植物株高的重要激素之一,GA3-氧化酶是赤霉素生物合成后期的关键酶。为探究GA3-氧化酶编码基因对香蕉矮化的分子调控机理,该研究以威廉斯B6矮化突变体及其野生型亲本为材料,通过RT-PCR技术克隆得到矮化香蕉及其野生型亲本GA3ox基因的全长cDNA序列,并对其推测的氨基酸序列进行比对分析,同时利用qRT-PCR技术对GA3ox基因在不同组织中的表达水平差异进行分析。结果表明:(1)矮化香蕉GA3ox-A和野生型香蕉GA3ox-G的ORF长度均为864 bp,均编码287个氨基酸,经序列比对分析发现两条氨基酸序列之间存在5个位点的差异,从而产生具有不同性质的蛋白质。(2)氨基酸序列同源性分析表明,矮化香蕉GA3ox的氨基酸序列与油棕、海枣、椰子的同源性最高。(3)qRT-PCR显示,GA3ox基因在矮化香蕉叶片和茎秆中的表达水平整体上低于野生型,其中GA3ox在野生型茎秆中的表达水平是矮化植株的2.2～32倍。综上推测,GA3ox基因可能对香蕉茎杆的矮化变异具有重要的调控作用。该研究结果为揭示香蕉矮化突变的分子机制与筛选优良矮化香蕉株系奠定了基础。     

齐口裂腹鱼上溯过程中“冲刺-滑行”行为对水动力的响应

研究以西南山区特有鱼种齐口裂腹鱼(Schizothorax prenanti)为研究对象, 对其游泳行为模式进行量化解译, 寻找其偏好的水动力学条件, 构建水流条件与生态行为的纽带。运用具有流速梯度的水槽创造非均匀流场条件, 得到齐口裂腹鱼在室内试验水槽内上溯的视频图像。运用图像识别技术, 计算上溯全过程的游泳动力学指标摆尾角度与摆尾频率, 在此基础上实现生态学与水动力学的耦合研究。研究表明, 齐口裂腹鱼在上溯过程中喜好在具有流速梯度处通过改变摆尾角度和摆尾频率等来适应非均匀流场, 其喜好摆尾角度为25°—35°, 喜好摆尾频率为2.5—3.5次/s, 偏好流速为0.20—0.40 m/s。随着水流速度的增大, 摆尾角度呈现逐渐减小的趋势, 且齐口裂腹鱼偏好选择在流速由大变小的区域, 进行摆尾冲刺加速, 且更趋向于摆尾角度变化为“弱强弱”的摆尾模式。滑行阶段引入滑行流速系数, 量化表示摆尾角度、滑行距离和流速三者间的耦合关系, 通过计算滑行距离对水流负方向上位移的贡献率, 得到滑行方向与水流负方向夹角。研究表明, 滑行流速系数为1.0—3.0时具有代表性, 齐口裂腹鱼对滑行方向与水流负方向夹角的偏好为40°—60°。研究利用多指标量化评价的方法, 以复杂流场为背景条件, 进一步满足过鱼设施建设需求。     

烯醇化酶1多肽共价修饰改变细胞的生长和代谢模式

文章利用斑马鱼胚胎成纤维细胞(PAC2), 研究烯醇化酶1(Enolase1, ENO1)多肽生化功能及其共价修饰的影响。首先体外合成甲基修饰、乙酰修饰、磷酸修饰和未修饰的ENO1多肽, 分别处理PAC2细胞, 然后检测处理细胞CCK-8、胞内外乳酸脱氢酶(Lactate dehydrogenase, LDH)和二磷酸甘油酸(2-phosphoglycerate, 2-PG)相对含量; 以及线粒体和溶酶体完整性; 同时利用PCR ARRAY试剂盒比较葡萄糖代谢通路变化。结果表明不同修饰的多肽处理后, 细胞增殖, 溶酶体和线粒体形态, 以及糖代谢通路发生了不同程度的改变。为了进一步研究乙酰化修饰ENO1多肽促进细胞增殖的代谢机制, 又将乙酰化修饰的多肽和空白对照处理的PAC2细胞进行转录组测序。转录组分析进一步显示乙酰化修饰的ENO1多肽可以改变糖、脂、蛋白质代谢途径, 并激活与癌症和病毒感染病的KEGG通路。研究结果提示烯醇化酶1的多种生化功能可能是蛋白翻译后不同化学修饰的结果。     

17β-雌二醇诱导斑点叉尾鮰雌性化研究

研究以人工配合饲料为17β-雌二醇(17β-estradiol, 17β-E₂)载体, 对斑点叉尾鮰(Ictalurus punctatus)开口仔鱼连续饲喂27d进行雌性性别诱导, 探究斑点叉尾鮰XY雄鱼雌性化的合适17β-E₂剂量。60日龄测量并统计各组试验鱼的生长数据、存活率, 解剖观察性腺结构, 结合遗传性别鉴定结果计算性逆转率, 并通过组织切片分析各组试验鱼中XX和XY雌鱼卵巢发育情况。270日龄检测XY雌鱼和对照组雌鱼的鳃、心脏、肝脏、肾脏、卵巢和肌肉等组织中17β-E₂含量。研究进一步地采用qRT-PCR检测270日龄雌雄性别分化基因foxl2和dmrt1在XX和XY雌鱼卵巢中的表达水平。结果显示: 各组XY雌鱼的比例和卵母细胞数量均随17β-E₂剂量的提高而增加, 且核仁数量也随之增多, 而核质比相应减小; 各组XY雌鱼的体重和体长随着17β-E₂剂量的提高先增加后减小, 但存活率没有显著性变化; 各组XY雌鱼与对照组雌鱼的鳃、心脏、肝脏、肾脏和肌肉组织中17β-E₂含量均无显著性差异, 卵巢中17β-E₂含量与添加剂量呈正相关; 雌性性别分化基因foxl2在XY雌鱼中的表达量显著升高, 雄性性别分化基因dmrt1在XY雌鱼中的表达量显著降低。研究建立了17β-E₂诱导XY雄性斑点叉尾鮰雌性化方法, 为后续全雄斑点叉尾鮰新品种的培育奠定基础。