长江流域生物资源及生态环境研究进展

以CNKI平台中的文献数据,利用文献计量学方法,对其文献的增长趋势及期刊分布进行分析,并基于作者和机构合作网络、关键词共现的聚类知识图谱及突变检测等方法,探究我国长江流域生物资源及生态环境主题的研究热点及其研究前沿。研究表明:研究文献总体上呈递增趋势,2016年开始呈现激增态势;作者、机构间的交流合作较少,作者间合作大部分局限在机构内部的研究者之间的合作,合作相对活跃的机构主要有长江科学院、长江流域水资源保护局及长江水利委员会等;其优势学科领域主要为环境科学、区域经济学、水利工程学、农业经济等。当前我国长江流域生物资源及生态环境的研究领域有5个方向:(1)开展长江经济带城市群生态环境评价与保护、城镇化与生态文明建设,以及绿色发展等研究;(2)开展长江三峡与三峡库区的生态环境监测与保护、森林资源养护、水土保持与流失、资源与生态补偿机制研究及其生态环境的可持续发展等研究;(3)开展长江流域自然保护区的生态环境保护与规划、生态保护红线及其生物资源养护与生物多样性保护等研究;(4)在长江大保护背景下,开展长江流域生态环境的保护与修复、流域综合治理,以及水生生物资源的合理开发利用的研究;(5)开展长江源区水电资源开发、水环境保护及其渔业生态环境保护等研究。为科学管理和保护长江流域的重要生物资源,提出建立基于科学设计的全流域生物资源和环境监测系统,建立全流域的生物资源及生态系统的生物数据模型,发展长江流域渔业资源养护与开发的风险评估决策系统,发展长江流域科学的渔业资源增殖放流技术体系,发展基于GIS的长江全流域的渔业资源与环境监测和管理决策信息服务系统等建议。     

养殖密度对硝化型生物絮团系统中凡纳滨对虾生长和水质的影响

利用硝化型生物絮团系统进行凡纳滨对虾的养殖,并通过设置不同的养殖密度探究不同养殖密度下硝化型生物絮团系统对凡纳滨对虾生长性能和水质情况的影响。实验选择同一批标粗到一定规格的健康凡纳滨对虾[体长(4.80±0.25) cm,体质量(0.98±0.16)g],分成5个密度梯度组放养到养殖池中,进行为期45 d的养殖。结果表明:80～610尾/m~3范围内,硝化型生物絮团系统对非离子氨和亚硝酸盐氮可以控制在警戒浓度(0.2 mg/L)附近波动,为凡纳滨对虾健康生长提供了良好的环境,保证养殖存活率,另外该系统下适当的排污可以避免高密度养殖下硝酸盐氮积累太快;80～610尾/m~3时存活率随密度升高而下降,但产量随密度升高而增加。     

基于不同分析方法研究磷酸根在矿物表面吸附机制的进展

磷素是植物生长必需的营养元素,也是联系生态系统中生物与非生物作用的关键元素。对磷酸根在矿物表面吸附反应机制的深入认识,有助于了解其在陆地和水环境中的形态、迁移、转化和生物有效性。本文主要综述了磷酸根在常见(土壤)矿物表面吸附机制的研究进展。各种分析技术或方法,如OH–释放量分析、Zeta电位分析(电泳迁移率测试)、等温滴定量热法、原子力显微镜、X射线光电子能谱、红外光谱、核磁共振波谱、X射线吸收光谱、表面络合模型、量子化学计算等,均以不同方式揭示磷酸根在不同矿物体系的吸附机制。磷酸根在矿物(尤其是铁、铝氧化物)表面的吸附通常伴随着水基和羟基的交换。一般认为磷酸根在矿物表面主要形成双齿双核、单齿单核内圈络合物,且受pH的影响较大。pH以及磷酸根在矿物表面的吸附密度影响内圈络合物的质子化状态。在低pH、高磷浓度、较高反应温度、较长吸附时间,以及弱晶质矿物吸附等条件下矿物表面吸附的磷可在矿物表面转化形成含磷的表面沉淀,造成矿物溶解转化以及磷生物有效性的进一步降低。最后展望了磷酸盐在矿物-水界面吸附有关的研究热点和方向。     

杂交技术培育金针菇尿嘧啶营养缺陷型双核体菌株

为培育金针菇尿嘧啶营养缺陷型双核体菌株,将金针菇尿嘧啶营养缺陷型单核体菌株NG1-65、NG1-92和NG1-95(A1B1)分别与可亲和的野生型单核菌株DG1-29(A2B2)杂交得到3株杂交菌株SGN1、SGN2和SGN3,通过栽培试验获得这3株双核体菌株的子实体,收集孢子后通过涂布于选择培养基和镜检获得206株尿嘧啶营养缺陷型单核体菌株,从中随机选取30株单核体菌株,通过单单杂交得到38株尿嘧啶营养缺陷型双核体菌株。结果表明,这些尿嘧啶营养缺陷型双核体菌株在不含尿嘧啶添加物的基本培养基中无法正常生长,在PDA培养基上生长速率低于野生型菌株,在添加尿嘧啶的PDAU培养基上可以不同程度地恢复正常生长。本研究结果为进一步利用营养缺陷型菌株开展金针菇杂交育种、菌种保护等方面研究提供了一定的技术支撑。     

氨基酸配合硼喷施对油麦菜硼营养及生长、品质的影响

为探究有机营养类物质氨基酸与硼酸配合喷施对油麦菜生长的应用效果,本研究采用盆栽试验,设置单独喷施1%硼酸处理,以及谷氨酸、丙氨酸和天冬氨酸3种氨基酸各设3个喷施浓度(5、10、20 mmol·L^-1) 与1%硼酸配合喷施处理,并以喷施清水为对照(CK),共11个处理,收获后测定植株的生长指标和硼含量。结果表明,单独喷施硼酸对油麦菜生物量无明显影响,低浓度氨基酸与硼配合喷施均能显著提高油麦菜生物量,其中丙氨酸-硼喷施处理油麦菜生物量较CK平均增加了9.4%。与CK相比,3种氨基酸与硼配合喷施均能明显提高油麦菜叶片总蛋白含量,同时降低硝酸盐积累,从而改善品质。与单独喷施硼酸相比,适宜浓度氨基酸与硼配合喷施均可显著提高油麦菜氮、钾积累量,另外谷氨酸-硼和天冬氨酸-硼喷施对油麦菜磷积累量也有明显促进作用。与单独喷施硼酸相比,氨基酸与硼配合喷施均可显著提高油麦菜地上部硼含量,其中丙氨酸-硼喷施处理油麦菜地上部硼含量平均增幅为41.0%;此外,丙氨酸-硼喷施对油麦菜地下部硼含量也有明显提升作用,平均增幅为15.6%;喷施丙氨酸浓度与油麦菜地上部和地下部硼含量均呈显著正相关关系。综合比较不同氨基酸与硼酸配合喷施对油麦菜的影响,可考虑将丙氨酸作为增效剂与硼肥配合施用,提高硼肥的应用效应。本研究为开发新型硼肥提供了理论依据。     

芹菜水孔蛋白基因AgPIP2;1的克隆及其对非生物胁迫的响应

为了研究芹菜质膜内在蛋白基因的序列特征及其在非生物胁迫条件下的表达特性,探讨其抗逆功能,以芹菜品种六合黄心芹为试验材料,通过RT-PCR技术克隆AgPIP2;1基因,通过生物信息学软件分析其核苷酸和氨基酸序列特征,并采用荧光定量PCR技术检测其在不同组织的表达及其对非生物胁迫的响应。结果表明,AgPIP2;1基因含有1个861 bp的开放阅读框,编码286个氨基酸,其编码的蛋白属于PIP2类蛋白。氨基酸序列分析显示,AgPIP2;1含有高度保守的NPA基序以及高等植物PIP蛋白的保守序列,与其他物种PIP2类蛋白具有较高的同源性,与胡萝卜DcPIP2;1的氨基酸序列同源性达到97.90%。在亲缘关系上与大豆GmPIP2;1、胡萝卜DcPIP2;1和绿豆VrPIP2;1较为接近。实时荧光定量PCR技术分析表明,AgPIP2;1基因在芹菜根、叶柄和叶片中均有表达,其中在叶片中的表达量最高,在根中的表达量最低,呈现比较明显的组织特异性。此外,AgPIP2;1基因受到高温、低温、干旱和盐等非生物胁迫的诱导,说明该基因可能参与芹菜抵御非生物胁迫的过程。本研究为进一步了解AgPIP2;1基因的功能及其在非生物胁迫中的作用奠定了基础。     

碱胁迫下榆叶梅差异基因表达分析

为了解榆叶梅(Prumus triloba Lindl.)在短期碱胁迫下的分子响应机制,本研究采用Illumina HiSeq^TM2500高通量测序技术对其在0、1、3、6、12 h碱胁迫下的叶片进行了de novo转录组测序,以此鉴定与碱胁迫相关的差异表达基因(DEGs)。结果表明,从5 960万条raw reads中获得了约5 300万条高质量clean reads,经从头组装后获得了124 786条榆叶梅unigenes。基于8 948个 unigenes差异表达(DEGs), GO富集分析发现,其中有28个基因可能在早期碱胁迫响应机制中起着重要作用; KEGG富集分析发现,不同碱处理时间下的KEGG途径(pathways)具有显著差异。对7个碱性胁迫反应相关基因进行RT-qPCR验证,所得基因的表达模式与RNA-Seq数据结果一致,证实了RNA-Seq结果的可靠性。本研究首次对碱胁迫下的榆叶梅叶片进行了转录组分析,获得的序列数据极大地丰富了榆叶梅可利用的基因资源,深入了解了榆叶梅碱胁迫的分子响应机制,同时为研究以榆叶梅为砧木的中国李(Prunus salicina)在碱胁迫下的适应机制奠定了分子研究基础。     

茶用菊苗期枯萎病抗性鉴定技术研究

为了建立茶用菊枯萎病抗性鉴定的方法,了解茶用菊种质资源对枯萎病抗性的差异,筛选抗性种质用于抗病育种,本研究以茶用菊为试验材料,通过枯萎病病原菌分离、形态学和真菌18S rDNA/ITS鉴定和致病力研究,开展茶用菊资源苗期枯萎病人工接种鉴定,并筛选优异抗病种质。结果表明,从发病的福白菊植株上分离到M15和M16 2株枯萎病病原菌菌株,经鉴定,这2株菌株均属于尖孢镰刀菌,致病力检测发现M15为强致病力菌株。通过枯萎病抗性鉴定,筛选到七月白1份高抗品种,杭白菊、苏菊7号等9份抗病品种,滁菊、亳菊等17份中抗品种,福白菊、苏菊6号等3份感病品种以及皇菊1份高感品种。本研究建立了一种高效的茶用菊品种抗枯萎病的鉴定方法,为茶用菊抗枯萎病品种改良奠定了基础。     

60Co-γ射线对睡莲生物学效应的影响

为探究辐射对睡莲的生物学效应,对2个睡莲品种弗吉尼亚(Nymphaea Virginia)和奥毛斯特(N.Almost black)的块茎进行不同剂量的⁶⁰Co-γ射线辐射处理。结果表明,2个睡莲品种的存活率均随辐射剂量的增加而下降,半致死剂量分别为24.342和27.671 Gy。5~10 Gy 剂量⁶⁰Co-γ辐射处理使睡莲叶面积和浮叶数显著增加,20~40 Gy剂量⁶⁰Co-γ辐射处理使叶面积和浮叶数显著减少。2个睡莲品种的开花时间均随辐射剂量的增加而延迟,但整个花期长度无显著变化。10~40 Gy剂量⁶⁰Co-γ辐射处理显著降低了睡莲花径,但对睡莲开花率无显著影响。辐射处理导致2个睡莲品种的叶片均出现红棕色斑块、锯齿、皱缩、小孔、卷曲、黄化等变异,且红棕色斑块的面积随着辐射剂量的增加而增大。辐射处理使黑红色花品种奥毛斯特出现普遍的褪色现象,而白色花品种弗吉尼亚的花色未发生变异。此外,经⁶⁰Co-γ射线辐射处理后2个睡莲品种均出现了花型变异的现象。本研究结果为利用辐射诱变技术选育睡莲新品种奠定了基础。     

无人机机载激光雷达提取果树单木树冠信息

定株管理是未来果园精准生产管理的趋势，果树单木树冠信息的提取是定株管理的关键。该研究利用无人机采集的苹果园激光探测与测量数据（Light Detection and Ranging，LiDAR）检测和测量每棵果树的树冠面积和树冠直径，并评价空间分辨率对于果树单木树冠检测与提取的影响。该方法主要包括使用反距离权重插值法间接生成冠层高度模型（Canopy Height Model，CHM）；使用局部极大值滤波算法和标记控制分水岭分割算法（Marked-Controlled Watered Segmentation，MCWS）对果树进行单木树冠检测与提取，通过与参考数据的比较，评估了该方法的精度，并定量分析了空间分辨率对于单木树冠检测与信息提取结果的敏感性。结果表明，该方法有效地实现果树单木树冠检测与信息提取，代表果树检测精度的F1得分为94.86%，树冠轮廓提取准确率为86.39%，树冠面积的提取数据集和参考数据集的线性拟合结果决定系数和归一化均方根误差分别为0.81和20.56%，树冠直径的提取数据集和参考数据集的线性拟合结果决定系数和归一化均方根误差分别为0.85和14.79%，树冠面积和直径不同程度地被高估。此外，冠层高度模型的空间分辨率接近果树平均树冠直径的1/10时精度最高，可以有效检测果树单木树冠及提取树冠轮廓，从而准确提取果树单木树冠信息。