响应面-满意度函数优化重组大肠杆菌产NMN转移酶发酵条件

重组大肠杆菌Escherichaia coli能高效表达NMN转移酶,以此为出发菌株,以菌体生长量OD600和NMN转移酶的活力为响应值,对重组大肠杆菌产NMN转移酶的发酵条件进行优化.首先以Plackett-Burman实验设计优化筛选出3个主要影响因子:胰蛋白胨、甘油、MgSO4;随后以Box-Behnken中心组合设计建立上述3个因子对OD600和NMN转移酶活力水平的数学模型;最后通过满意度函数获得最佳发酵条件为:酵母粉30 g/L,胰蛋白胨10.5 g/L,甘油3.49 mL/L,MgSO40.45 g/L,K2 HPO440.5 g/L,KH2 PO46.0 g/L,NH4 Cl 1.5 g/L,NaCl 0.6 g/L,接种量1.5%,诱导时间12 h.在该优化条件下,菌体生长和产酶水平均获得了显著的提升.重组NMN转移酶的活力水平从8.85 U/mg提高到15.48 U/mg,菌体生长量OD600从4.85提高到6.01,提高幅度分别为74.92%和23.92%.     

燕麦种质资源重要农艺性状适应性和稳定性评价

为客观评价燕麦种质资源重要农艺性状的适应性和稳定性,本研究利用加权隶属函数法分析了81份燕麦种质材料在7个试验点的株高等7个重要农艺性状的遗传差异,以加权隶属函数值(D值)构建基因型×环境的GGE双标图,分析裸燕麦、皮燕麦在不同试验点的适应性和稳定性。结果表明:主穗粒重是裸燕麦材料在所有试验点中变异程度最大的性状,有效分蘖数是皮燕麦中变异程度最大的性状,其余5个性状的变异程度与皮裸性几乎无关;加权隶属函数法结合GGE双标图在对燕麦农艺性状进行综合分析时具有很好的应用价值;坝莜三号、73014-336、二莜麦、Bauntebue、坝燕一号等材料可用于实际生产,其中的坝莜三号、坝燕一号已是当下河北等地区的主栽品种;晋8609-1、LY03-02、二秋莜麦、64燕麦、品16、Banner、LY01-12等可作为杂交育种的亲本材料。     

基于光合系统参数建立马铃薯耐荫性综合评价体系

为构建便捷的马铃薯(Solanum tuberosum)耐荫性综合评价体系并发掘耐荫种质, 以35个马铃薯品种(系)为实验材料, 测定块茎膨大期遮荫下植株叶片叶绿素含量、光合能力和叶绿素荧光等光合参数及收获后块茎单株产量和淀粉含量等指标。根据耐荫系数, 利用主成分分析法、隶属函数法、聚类分析法和逐步回归分析法进行综合评价。通过主成分分析将马铃薯耐荫性相关的13个单项光合指标转换为6个综合指标, 代表了全部信息的87.51%。以此计算各种质的隶属函数值, 并以主成分的贡献率进行加权, 最终获得所用材料耐荫性的综合评价值(D值)。根据D值聚类分析结果将35个马铃薯分为4类, 其中Eshu10和Lishu6分别为耐荫性最强和最弱的品种。通过逐步回归分析建立了马铃薯耐荫性评价数学模型: D=0.060+0.106G_s+0.214qP+0.143NPQ。同时, 用该评价体系鉴定为耐荫性强的品种(系)在遮荫后其产量和/或淀粉含量等指标减幅均低于耐荫性弱的种质, 表明该评价体系可用于快速评价和预测马铃薯种质的耐荫性。     

城市景观多样性的空间尺度分析——以上海市外环线以内区域为例

景观生态学研究的就是某一空间尺度范围内的景观格局与生态过程。因为景观格局与生态过程中存在的尺度多样性 ,导致尺度成为理解景观格局和生态过程相互作用的关键 ,其已经成为景观生态学的一个重要概念 ,但是由于理论和方法的限制 ,对景观生态学的尺度研究还不够 ,特别是景观格局综合性指标在不同幅度上的变化特征和效应。在 GIS与 RS技术支持下 ,采用基准分辨率为 5 m的 SPOT遥感图像作为数据源 ,对不同幅度下的城市景观多样性的空间分布格局进行了分析 ,并进一步利用半变异函数对其空间异质性进行定量描述。结论揭示 :随着空间尺度的增加 ,景观多样性程度也不断增加 ,另外多样性的空间分布格局也具有显著变化 ,由于受城市发展历史和目前城市扩展方向的影响 ,多样性在总体上是不平衡的 ,尺度越大 ,不平衡越明显 ;不同尺度下景观多样性空间格局的变化 ,与城市景观的特点和城市景观的功能息息相关 ,不过其受经济效益和社会文化效益的影响更大 ;随着尺度增加由于掩盖了更小尺度上的变异 ,导致块金效应增强 ,空间自相关部分对系统总的变异则明显下降 ;景观多样性具有尺度依赖性 ,可以说景观多样性也是尺度的函数 ,在不同的尺度上 ,结果差异显著 ,所以在景观生态学的研究中绝对不能忽略尺度对格局的影响     

基于卫星遥感数据的黄淮海地区植被覆盖时空变化特征

利用1982—2003年GIMMS NDVI遥感数据,在进行合成、重采样和时间序列滤波处理的基础上,采用线性趋势分析、经验正交函数分解等方法,对中国黄淮海地区植被覆盖的时空特征进行了研究。结果表明:22年来黄淮海地区植被覆盖总体上呈略微增加的趋势,且该区域生长季有提前和延长的趋势;黄淮海大部分地区植被活动在增强的同时,局部地区出现了植被退化现象;从季节变化上看,春季上升和夏季下降趋势明显;林地为主的自然植被、草甸类自然植被和所有农业植被未变化类别占主导地位,而草原植被则以增加趋势为主。主要生长季的NDVI距平EOF分析表明,第1模态的主要特征是区域中间、北部和南端为正,四周为负变化;第2模态的主要特征是从东南向西北由正到负变化且正值区明显偏多;第3模态从东南向西北呈现"正-负-正"的空间分布,其中负值区大部分为以林地为主的自然植被区和一年一熟农业植被,正值区大部分为农耕区和草原牧区,该模态大致反映了农牧区和林区的NDVI分布型。     

不同尺度下城市景观综合指数的空间变异特征研究

在GIS与RS技术支持下,采用5 m分辨率的SPOT遥感图像数据,从城市土地利用角度,利用半变异函数对不同尺度的景观多样性、聚集度与分维数的空间变异进行了定量分析.结果表明,不同尺度下3种指数的空间变异具有相似特征,各个尺度上都具有空间依赖性,尺度越小,空间依赖性越大,空间变异的细节更显著,空间自相关性对总体变异的贡献逐渐增加,但尺度过小,有时会破坏景观内部结构.不同指数的半变异函数模型在相同尺度上差异显著,说明不同景观指数在不同尺度下的半变异函数模型不具可比性.就研究上海市内部土地利用结构而言,1 km的幅度是较合适的空间尺度.景观指数空间变异特征是尺度的函数,尺度对景观格局的影响不能忽视.景观综合指数对尺度响应的生态过程揭示了上海城市空间结构的规律性:在小尺度上的复杂无规律性,中尺度上的多中心性和大尺度上的圈层结构性,但各个尺度是相互依赖的,没有绝对界限.     

我国设施黄瓜新育成品种芽期耐盐性评价

用100 mmol/L Mg(NO3)2盐溶液对不同生态类型的143个设施黄瓜新品种进行4 d芽期胁迫处理,调查各种质的发芽势、发芽指数、相对伤害率、发芽率、相对发芽率、第2天和第4天胚根伸长长度、后2 d胚根伸长速度等8个指标,利用各指标隶属函数值对其耐盐性进行聚类分析,并对耐盐强的种质进行恢复出苗初步筛选。研究结果表明,黄瓜萌发期的耐盐性强弱评价结果受多个指标的影响。8个发芽指标的变异系数为10.5%~81.0%,除了发芽率和相对发芽率的变异较小外,其他性状的变异幅度均较大(32.0%~81.0%);各性状指标变异系数在不同生态类型种质中表现不同,华北型和欧洲温室型种质以相对伤害率变异系数为最大,华南型和欧美加工型种质以后2 d胚根伸长速度变异系数最大。从种质总体抗盐结果看,欧美加工型和欧洲温室型>华南型>华北型。各指标隶属函数值聚类分析结果表明,将所有种质划为耐盐强、中、弱3类,其中耐盐强的品种共有54个,占37.8%。54个耐盐品种胁迫后经出苗试验初步筛选出12个恢复能力强的品种,即:J31-1>绿精灵>DRT5>YT24>东农02号>上海农科4号>冬灵102>IVF8>津优35>HGS-2>扬大13>J30-1。     

采伐干扰对华北落叶松细根生物量空间异质性的影响

以华北落叶松天然林为研究对象,选择采伐干扰林分(样地A)和未采伐干扰林分(样地B),利用根钻法分3层(0—10cm,10—20cm,20—30cm)获取各径级细根(≤1mm、1—2mm、2—5mm3级活细根,≤2mm死亡细根)生物量数据。采用地统计学变异函数和经典统计相结合的数据分析方法对采伐干扰造成的细根生物量空间异质性的变化进行定量研究。主要研究结果如下:采伐干扰林分样地A各经级细根生物量均值减少;同一土层相同径级细根生物量样地A与样地B相比差异显著(P<0.05);不同土层的细根生物量异质性具有显著差别(P<0.05)。0—10cm土层,未采伐干扰林分≤1mm细根生物量呈现较明显的空间自相关变异,采伐干扰林分则表现为随机性变异特征,采伐干扰导致≤1mm细根生物量空间分布特征更加复杂(分维数D=1.978);10—20cm土层,采伐干扰林分各径级细根生物量异质性程度明显降低,只有未采伐干扰林分的5.4%—88.9%。20—30cm土层,未采伐干扰林分≤1mm细根生物量在较小尺度范围(<2.9m)表现出明显的空间自相关变异(结构方差比86.1%),受采伐干扰林分各径级细根生物量异质性程度只有未采伐干扰林分的8.9%—45.9%,且呈现随机性变异。各径级细根生物量空间异质性的垂直分异均表现为随土层深度的增加异质性强度明显降低。     

基于Desirability函数法对米根霉发酵制备富马酸的多目标优化

以富马酸产量和生产速率为目标,通过正交实验考察了种龄,接种量,葡萄糖和尿素浓度对两者的影响,进一步利用基于响应曲面方法的Desirability函数确定了葡萄糖和尿素的最佳浓度。结果表明,最佳的种龄和接种量分别为36h和15%,葡萄糖和尿素的优化浓度为132.73和0.0586g/l,此时模型预测的富马酸产量和生产速率达到71.42g/l和0.804g/(l.h),Desirability的函数值高达0.966。该条件下在5L发酵罐水平上进行验证试验,经过88h的发酵最终生成富马酸66.5g/l,生产速率达到0.755 g/(l.h),与未优化前相比,产量和生产速率分别提高了13.9%和15.8%,取得了理想的效果,实现了产量和生产速率的同时优化,为发酵法制备富马酸的工业化放大奠定了基础。     

不同供水条件下侧柏和刺槐幼树的蒸腾耗水与土壤水分应力订正

采用旱棚人工控水,对侧柏、刺槐不同水量全生长期均衡供水条件下,2～3年生幼树的生理需水规律、蒸腾耗水与土壤水分的关系进行了研究.结果表明,刺槐蒸腾耗水量随土壤供水能力的增大而增加.其中以生长前期和生长盛期耗水为主,约占年蒸腾耗水量的80.5%;刺槐年均生理需水量是侧柏的5.13倍.侧柏蒸腾耗水量在土壤相对含水率为40%～100%有一峰值.当土壤相对含水率≤87.84%时,蒸腾耗水量随土壤相对含水率增加而增大;反之则减小.侧柏蒸腾耗水量以生长盛期最大,约占年蒸腾量的46.27%,生长后期次之,生长前期较小.并求出了两树种蒸腾耗水的土壤水分应力订正函数及在非充分供水条件下实际蒸腾耗水的时间-水分函数.