目的:为了指导阜康抽水蓄能电站工程区的生态重建,促进野生草本植物的原地保育.方法:本文选取麻叶荨麻(Urtica cannabina)、白屈菜(Chelidonium majus)、菊叶香藜(Dysphania schraderiana)、骆驼蓬(Peganum harma-la)、秃疮花(Dicranostigma leptopodum)和天仙子(Hyoscyamus niger)这6种在当地分布较广的野生草本植物为研究对象,分别调查其种子的萌芽及休眠特性,探究了种子萌发的最适温度,比较了冷藏与浸泡、模拟干旱及高温处理对种子解除休眠作用的影响.结果:除麻叶荨麻和菊叶香藜外,其他4种草本植物均存在不同程度的休眠.冷藏有助于天仙子和白屈菜的种子解除休眠,特别是与浸泡处理相结合后,其萌发率和发芽指数均得到明显提高.在浓度为6 mg/mL的PEG模拟干旱下,重度休眠的天仙子和骆驼蓬的萌发能力得到明显提升,而且45℃高温浸泡处理将进一步提升其萌发能力.经过上述方法的组合处理后,阜康抽水蓄能电站工程区的这6种野生草本植物种子的萌发能力均达到90%左右.结论:本研究为工程扰动区植被的恢复与重建、原地保育及维持生态系统稳定等奠定了基础.

对2011—2020年夏季长江口48个站位的大型底栖动物定量监测数据进行统计分析,研究长江口海域底栖生物群落时空结构演变特征.结果表明,近10年长江口海域共鉴定大型底栖动物284种,其中多毛类128种,占总种数的45.1％,甲壳类64种占22.2％,软体动物56种占19.7％,棘皮动物16种占5.6％,其他类合计20种.平均生物密度为(79.5±45.9)个/m2(年份变幅14.7—195个/m2).平均生物量为(5.20±3.25)g/m2(年份变幅1.01—10.11g/m2),多毛类、软体动物、甲壳类是生物密度和生物量组成的主要类群.十年期间种类数、生物密度和生物量均呈现明显上升趋势,口外区贡献最突出.四个监测区域(南支、北支、杭州湾、口外)的优势种差异大.丝异须虫Heteromastus filiformis在各年份的优势种中出现的频度显著最大.总体来看,长江口监测区域大型底栖动物群落自然演变趋势向好.三项多样性指数统计结果表明,口外区大型底栖动物种类组成多样性水平显著高于口内三个区.生物群落的种类、生物密度和生物量组成及分布的时空格局与河口环境砂沉积底质主体特征、长江口径流动力影响以及海岸带建设工程扰动等因素密切相关.以口外区最外三站为生物群落结构单元绘制丰度/生物量比较曲线(ABC)表明,十年期间该区底栖生物群落较稳定,未受不良扰动.

为了解小清河口潮间带大型底栖动物群落结构变化及潍坊市沿海防护堤和海冰灾害对其的影响,于2004-2015年春季在该区域进行了底栖生物的逐年采样,调查大型底栖动物的种类组成、丰度和生物量,并分析了生物多样性状况.结果表明:12年间共鉴定出大型底栖动物108种,依据种类组成进行聚类分析可将大型底栖动物样品分为5组,防护堤建设之前的2004年和受防护堤建设及海冰灾害影响较小的2013年分别单独为一组,防护堤建设期间的2005-2008年为一组,在此期间动物群落受工程影响较大;防护堤建成之后的2009-2012年为一组,在此期间动物群落主要受海冰灾害的影响;2014年和2015年为一组,动物群落趋于稳定;丰度变化范围为218～1522 ind·m-2,生物量变化范围为31.83～123.41 g·m-2;丰富度指数(d)、均匀度指数(J)和香农指数(H)的平均值分别为3.12、0.51和2.55;丰度/生物量比较曲线表明,防护堤的建设和海冰灾害对大型底栖动物群落造成中等到严重程度的扰动.

合成生物学研究常用基因开关来调控细胞的状态以实现相应功能.已有的基因开关往往需要持续的输入信号来维持特定的开关状态,开关功能的维持需要持续消耗能量,并且对扰动较为敏感.文中利用了位点特异性重组酶的倒位效应反转终止子,构建了一种转录层次的状态调控开关,使得脉冲信号即可触发开关状态改变,并在下一次信号来临前稳定维持当前状态.应用自下而上的工程化思想,文中先后对重组酶和终止子进行了单独表征和组合表征,探究了二者之间的相互影响,筛选出了相互兼容的组合,成功实现了细胞的单次、二次状态切换.最后,此开关成功地被用于构建生物七段译码器,显示出了其较好的应用潜力.

弧边招潮蟹(Uca arcuata)是红树林的生态系统工程师,然而我国对弧边招潮蟹的研究相对薄弱.为了研究弧边招潮蟹的行为习性,作者于2013年7—9月在深圳福田红树林自然保护区,借助望远镜观察了弧边招潮蟹的11种行为.结果表明:弧边招潮蟹主要栖息于潮沟两侧的林缘生境,和大多数招潮蟹一样,弧边招潮蟹的大部分时间(69％)用于觅食(进食+边走边食),其次是站立(11％),用于求偶的时间最少(0.23％).弧边招潮蟹的繁殖期有延长的现象,观察到的交配时间比以往的研究要短.除记录的11种行为之外,还观察到弧边招潮蟹的探洞、边走边食边挥舞大螯、"投降"等行为,表明弧边招潮蟹的行为较复杂.弧边招潮蟹的短距离迁移能力较强,单次迁移距离可达30 m以上.生境、性别、时间等因素对弧边招潮蟹的行为影响较大,手性和潮汐的影响较小.污染较严重的生境中弧边招潮蟹用于觅食和洞穴行为的时间均显著减少,导致其生物扰动作用减弱,从而不利于红树林生态系统的健康.本文丰富了弧边招潮蟹的研究,对全面、深入了解红树林生态系统,及红树林的管理和保护有重要的参考价值.

基因组尺度代谢网络模型已经成功地应用于指导代谢工程改造,但由于传统通量平衡分析法仅考虑化学计量学和反应方向约束,模拟得到的是理论最优结果,对一些现象如代谢溢流、底物层级利用等无法准确描述.近年来人们通过在代谢网络模型中引入新的蛋白量、热力学等约束发展了新的约束优化计算方法,可以更准确真实地模拟细胞在不同条件下的代谢行为.文中主要对近年来提出的多种酶约束模型进行评述,对酶约束引入的基本思路、酶约束的数学方程表示及优化目标设定、引入酶约束后对代谢通量计算结果的影响及酶约束模型在代谢工程菌种改造中的应用等进行了全面深入的介绍,并提出了已有各种方法存在的主要问题,展望了相关方法的未来发展方向.通过引入新的约束,代谢网络模型能够更精确模拟和预测细胞在环境和基因扰动下的代谢行为,为代谢工程菌种改造提供更准确可靠的指导.

开发工业微生物,使其利用可再生的原料生产生物燃料、大宗化学品、食品添加剂和营养品、药物以及工业酶等,是发展生物产业的基础.工业微生物高产和胁迫抗性等鲁棒性状受复杂遗传调控网络控制,其改造需要从全基因组尺度进行系统的全局的多位点的扰动,以达到快速积累多样性基因型突变并产生所期望的表型.文中对工业微生物鲁棒性状的遗传调控与胁迫响应机制、基因组全局扰动与多位点快速进化以及细胞水平氧还平衡的全局扰动进行了简要综述,未来需要继续借助系统生物学和合成生物学手段,进一步加强对工业环境下工业微生物鲁棒性状调控机理的解析与建模预测以及系统的工程改造.

分析道路交通对濒危有蹄类动物行为模式的影响,阐明其行为反馈与适应机制,对制定道路工程干扰下濒危物种的保护方案具有重要意义.2015年和2016年6-8月,调查了国道216线白昼运营对新疆卡拉麦里山有蹄类野生动物自然保护区鹅喉羚(Gazellasubgutturosa)集群特征和警戒行为的影响.研究发现,国道216线的扰动导致鹅喉羚集群规模显著增加;随着距国道216线距离越近,鹅喉羚警戒行为投入时间越多,距离道路500m可能是国道216线对鹅喉羚集群和警戒行为影响的阈值.本研究结果表明,道路带来的人为干扰与捕食风险相似,迫使鹅喉羚调节其集群规模和警戒水平.未来应加强道路等交通工程影响下保护区内野生动物的行为反馈和适应机制研究,据此提出减缓措施,降低道路对野生动物的负面影响.

基于月尺度气温、降水以及MODIS-GPP、MODIS-ET遥感数据,采用基于像元的时滞偏相关分析,揭示了陕北黄土高原植被生态系统水分利用效率气候时滞效应及其影响因素.结果 表明:①2000-2014年,受退耕还林草生态工程和气候变化的双重影响,陕北黄土高原WUE呈波动变化趋势,2001-2003年显著下降,2003-2005年、2010-2013年显著上升.受不同植被类型的影响,年内WUE呈急速双峰、缓速双峰和单峰型3种变化状态.②陕北黄土高原WUE对降水存在明显的时滞效应,滞后时间多为3个月,人为扰动较大的Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅱ-2生态区以及植被覆盖度较高的Ⅲ-3生态区WUE对降水的时滞响应程度明显低于其他生态区;而对气温的时滞效应较弱,仅南部的Ⅲ-2、Ⅲ-3生态区WUE对气温存在1-2个月滞后时间.③不同植被类型WUE对降水的时滞效应较明显,荒漠类植被WUE对降水时滞响应程度最强,滞后时间近3个月,针叶林时滞响应程度最弱,滞后时间为2.1个月;但对气温的时滞效应总体较弱,针叶林WUE对气温滞后时间为15 d,其余大多数植被类型WUE对气温不存在滞后时间.④WUE气候时滞效应对植被覆盖度的敏感性存在一定的阈值效应,植被覆盖度高于阈值62.3％时,对降水的时滞效应开始逐渐减弱,而对气温的时滞效应逐渐显现.

于2015年4、8、10和12月在日照岚山港邻近海域10个站位进行了4个季度大型底栖动物定量调查.共鉴定出大型底栖生物8门118种,其中多毛类动物63种,为优势类群;另外甲壳动物27种、软体动物19种、棘皮动物4种和其它类群5种.主要优势种有独指虫(Aricidea fragilis)、奇异稚齿虫(Paraprionospio pinnata)、寡鳃齿吻沙蚕(Nephtys oligobranchia)、仿盲蟹(Typholcarcinops sp.)和拟特须虫(Paralacydonia paradoxa)等.调查海域大型底栖动物年平均丰度和生物量分别为(368±257)ind·m-2和(13.52±9.95)g·m-2,均存在季节性差异(p<0.05).多样性指数(H')、均匀度指数(J)和丰富度指数(d)的平均值分别为3.00、0.87和1.87.聚类分析结果表明,调查海域北部站位相似性较高,近岸和南部的站位相似性较高.ABC曲线分析表明,4月、8月和10月大型底栖动物群落未受到扰动,12月呈现中度扰动,可能与港口海洋工程有关.