基于微波遥感技术探测森林地表土壤含水率

森林地表土壤含水率是森林生态系统中的重要参数,使用微波遥感技术快速准确地估算区域尺度上的森林地表土壤含水率,对于森林生态系统研究具有重要的现实意义.本文利用TDR-300土壤含水率速测仪测得黑龙江大兴安岭地区塔河林业局盘古林场内120块样地的森林地表土壤含水率作为因变量,利用C波段全极化SAR数据的极化分解参数作为自变量,构造多元线性回归统计模型和BP神经网络模型,定量估测森林地表土壤含水率,通过模型反演获得区域尺度上森林地表土壤含水率的空间分布.结果表明: 多元线性回归统计模型的精度为86.0%,均方差根误差(RMSE)为3.0%;BP神经网络模型的精度为89.4%,RMSE为2.7%.说明利用BP神经网络模型定量估测森林地表土壤含水率优于多元线性回归模型,将全极化SAR数据通过BP神经网络模型进行仿真,最终得到研究区域的森林地表土壤含水率空间分布图.     

无乳链球菌鱼源株10 kb基因序列对细菌致病力的影响

【目的】在前期比较基因组学分析中,我们发现中国无乳链球菌鱼源株GD201008-001基因组中有一段10 kb基因序列,内含11个未知功能的开放阅读框。为了研究该段基因序列与细菌的致病力的关系,本研究将这段基因进行了全段缺失。【方法】运用链球菌-大肠杆菌穿梭质粒p SET4s,构建了10 kb基因缺失株(Δ10 kb),并通过生物学性状的比较,细胞粘附试验,斑马鱼攻毒试验和缺失前后毒力相关基因转录水平的检测,评价该序列对无乳链球菌毒力的影响。【结果】经测序证明缺失株Δ10 kb构建成功,与亲本株GD201008-001相比较,缺失株Δ10 kb在细菌染色形态、对HEp-2细胞的粘附能力无明显差异,但在培养液中的生长速度略慢;缺失株Δ10 kb对斑马鱼的毒力明显增强,LD_(50)有极其显著的差异(P0.001);编码菌毛骨架蛋白2b的基因(PI-2b)和唾液酸酶基因(neul)在缺失株中的转录水平明显上升。【结论】该序列对无乳链球菌GD201008-001的毒力有显著的影响,可能调控某些毒力基因的转录表达,使细菌的毒力减弱。     

引导学生进行生物学探究性学习的不同途径

高中生物学课程标准的基本理念之一是倡导探究学习。在实验室中亲自动手进行实验探究是生物学探究学习的重要途径,但不是唯一的方式。在教学过程中教师可以通过利用模型探究、科学史探究、生活中的偶然发现进行探究等有效途径实现培养学生分析问题、解决问题的能力,提高科学素养的目标。     

基于乡镇尺度的土地生态安全时空格局评价研究——以博尔塔拉蒙古自治州为例

近年来,国内外学者已做了大量区域土地生态安全评价的研究,但大多针对流域或县级以上行政单元,乡镇尺度的土地生态安全评价研究甚少。因此,选择地处我国西北干旱生态脆弱区的博尔塔拉蒙古自治州为研究区,以"3S"技术和数学统计方法为支撑,结合研究区自然地理特征和社会经济状况,构建博尔塔拉蒙古自治州乡镇级压力-状态-响应(Pressure-StateResponses,P-S-R)土地生态安全评价模型,并对其土地生态安全空间格局特征及成因进行诊断性分析。结果表明:(1)2014年博州土地生态安全较2011年有所恶化,Ⅲ级向Ⅳ级转化的面积最大,高达2555.33 km~2,主要在温泉县境内,其次是Ⅴ级区域向Ⅳ级转化1356.53 km~2,主要发生在精河县的茫丁乡和托托乡;(2)博州大部分乡镇的土地生态安全状况处于Ⅲ级水平,区域生态结构不稳定,亟待调整;(3)博州土地生态安全状况具有明显地域性分布的特征,低值区多集中于博州东部荒漠地区,高值区多集中在博州中部绿洲区域和湖区。研究结果可为乡镇级土地生态安全评价提供参考,为区域生态保护协调推进与乡镇可持续发展提供理论指导。     

Soil water use strategy of dominant species in typical natural and planted shrubs in loess hilly region

Aims Artemisia gmelinii is a dominant specie naturally established after abandonment of cultivated lands in the Loess Plateau, and Caragana korshinskii is one of the main planted shrub species to control soil erosion. Improved understanding of water use strategies of these two species is of great significance to evaluate the sustainable development of the Loess Plateau under the trend of climate warming and increasing drought events.
Methods Stable oxygen-18 isotope was used to determine seasonal variations in the water sources of native A. gmelinii communities established after abandonment of cultivated lands for 7 and 30 years and planted C. korshinskii after 30 years. The contributions of soil water from different depths to water uptake were estimated by the MixSIR Bayesian mixing model. The geometric mean regression method was used to fit the line of precipitation to get the local meteoric water line (LWML).
Important findings The stable hydrogen isotope rate (δD) and stable oxygen isotope rate (δ¹⁸O) of soil water and xylem water plotted to the right side of the LWML, indicating that the isotopic compositions of soil water were enriched due to evaporation. The native A. gmelinii communities established after abandonment of cultivated lands for 7 years and planted C. korshinskii after 30 years showed plasticity in switching water sources from different soil layers, extracting water from shallow soil (0-40 cm) when soil water was available, but deeper soil (40-80 cm) when shallow soil water was dry. In contrast, A. gmelinii growing in site after cultivation abandonment for 30 years mainly relied on water from the surface soil (0-10 cm) throughout the growing season. Our results suggest that the ability of A. gmelinii to compete for soil water reduces with aging of the community while the planted C. korshinskii will have competitive advantage under the condition of increasing frequency of drought events in the future.     

基于GIS与多目标区位配置模型的沈阳市公园选址

结合地理信息系统(GIS)与多目标区位配置模型(LA),综合考虑4个相对独立的目标因子(人口密度等级、空气污染等级、城市热岛效应等级、土地利用格局)对沈阳市三环内城市公园进行优化选址,并将优化结果与公园现状空间分布进行比较,以评价城市公园空间布局的合理性.结果表明： 与其他因子相比,空气污染因子对研究区城市绿地的选址具有重要影响.与单目标因子相比,多目标综合加权分析的结果能够合理地为城市绿地提供优化的空间选址.GIS与LA相结合的方法为城市绿地的空间优化提供了新思路.     

数学建模在生物化感及其赫米西斯(Hormesis)现象中的应用

简述了国内外对生物化感数学建模的研究近况,包括通过数学模型描述化感物质的赫米西斯(Hormesis)现象,化感作用在受体植物不同密度条件下的表达,植物残茬中化感物质的分解动态及受体植物的动态响应,环境中化感物质的动态变化规律及在植物-昆虫-天敌系统中的应用等。并对化感数学建模领域的先驱机理模型An-Hormesis模型,An-Liu-Johnson-Lovett模型,和An_Residue模型做了简介。     

一种利用Cre/loxP系统进行标记基因删除与靶基因置换的细胞模型研究

Cre/lox系统可以介导DNA的定点插入和定点删除,可利用其实现转基因动物中"友好位点"的重复利用及标记基因的有效删除.为直观地评估该系统介导的以上两种重组反应的效果,通过标记基因并利用大鼠乳腺癌细胞系SHZ-88进行了模型研究.首先构建了两个载体:a.整合载体pTE-lox2272-DsRed-loxP-GFP-loxP,含有红色荧光标记基因DsRed和绿色荧光标记基因GFP;b.置换载体pT-lox2272-neo-loxP,含有筛选标记基因neo,用以置换DsRed基因.然后,用整合载体转染SHZ-88细胞,并随机挑取了3个同时表达DsRed和GFP的稳定整合细胞克隆.随后用置换载体和Cre表达载体PBS185对以上每个克隆分别进行了3次共转染,通过G418筛选并扩增培养后,总共获得1 070个克隆.通过分析标记基因DsRed和GFP在这些克隆中的表达情况:Cre介导的删除效率为91.1%,定点置换效率为29.3%.最后对部分克隆进行了PCR和DNA印迹鉴定,分子鉴定结果与发光的表型状况一致.这一方法为Cre/lox系统在转基因家畜生产中的进一步应用提供了实验依据.     

比格犬埃立克体病实验模型及治疗研究

目的研究了比格犬埃立克体病实验模型及盐酸强力酶素对犬埃立克体病的疗效。方法用犬埃立克体病病犬血白细胞静脉注射比格犬,对其临床症状、病原学、血液生理生化指标变化、病理学变化进行了观察,并应用盐酸多西环素进行疗效试验。结果与结论成功建立了比格犬埃立克体病实验模型,并证实了盐酸多西环素对犬埃立克体病的疗效是确定的。     

基于支持向量回归的棉铃虫蛹发育历期估测

温度与发育速率关系模拟是昆虫学研究的一个重要内容, 传统基于经验风险最小的非线性参数模型(Logan模型、Lactin模型和王氏模型)存在诸多弊端。本文基于结构风险最小的改进支持向量回归（SVR）研究温度与棉铃虫Helicoverpa armigera蛹发育历期关系。结果表明: 与传统非线性模型相比, SVR模型性能优异; 基于全部92个样本, SVR模型拟合和留一法预测的决定系数R²分别为0.998和0.996, 估测的蛹期三基点温度更可信。从全部样本中依温度均匀选取部分样本实施独立预测, 当训练集为20个样本时, SVR模型独立预测的R²为0.981, 优于传统非线性模型中独立预测最佳的Lactin模型（R²=0.958）; 当训练集进一步减少到12个样本时, SVR模型的R²仅降低到0.964, 而传统非线性模型均已不适用。结果提示SVR模型在小样本情况下较传统非线性模型优势明显, 在昆虫发育历期估测建模中有应用前景。