基于优化的MaxEnt模型预测青海省祁连圆柏潜在分布区

【目的】预测祁连圆柏在青海省的潜在分布区,为祁连圆柏林的经营管理和保护修复提供理论依据。【方法】利用气候、地形、土壤、生态系统类型和人类活动强度5类环境变量,基于R语言Kuenm程序包优化后的MaxEnt模型预测祁连圆柏在青海的潜在分布区,并探讨影响祁连圆柏地理分布的主导环境因子及其适宜区间,同时应用2018—2020年青海省祁连圆柏林现地调查数据对预测结果进行准确性验证。【结果】预测的祁连圆柏潜在分布区主要分布在青海东部、东北部和北部,适生区面积为3.20万km^(2),用于验证的现地调查小班均落入预测的适生区。祁连圆柏适宜生长的环境条件:气候(最热月份最高温15~22℃、最冷月最低温-23~-15℃、年平均降水量300~600 mm、等温性<39%、降水季节性变异系数88~103),地形(海拔2800~3950 m、坡度12°~18°、坡向(阳坡、半阳坡及半阴坡)),土壤(土壤有效水含量>0.4 mm/m、0~30 cm土层硫酸盐含量<0.2%),生态系统类型(农田、林地和草地生态系统);祁连圆柏适宜分布区人类足迹指数>10。【结论】优化后的MaxEnt模型可准确反映祁连圆柏的潜在适宜区分布情况。祁连圆柏地理分布是由地形、气温、降水、生态系统类型、土壤和人类活动等多种因素综合影响的结果,海拔是影响祁连圆柏在青海分布的主导环境因子。研究结果可为祁连圆柏造林适宜空间选择提供可靠的理论依据和实施方向,同时,分布区适宜性等级划分结果可为祁连圆柏林的经营管理和保护修复决策提供参考。

基于地理探测器的宁夏草地植被覆被时空分异及驱动因子

以2000—2019年SPOT/VEGETATION的NDVI时间序列数据集为数据源,采用年均值法、Theil-Sen Median倾斜度分析和Mann-Kendall检验方法,研究宁夏草地植被覆被的时空分布及变化特征,利用Hurst指数方法分析草地植被覆被的可持续性特征和未来发展趋势。同时,基于地理探测器量化了平均降水量、海拔、地区生产总值(GDP)等13个因子对其时空分布的影响。结果表明:(1)2000—2019年间,宁夏草地植被年均NDVI呈波动增加趋势,增速为0.005·a-1,区域波动差异性较大;空间上呈现南高北低的分布特征,极高植被覆被和高植被覆被区域集中分布在固原市六盘山地区以及沿黄河灌溉地带;(2)20 a间植被覆被状况显著改善,总体变化趋势向好,但仍有59.341%的草地未来可能存在持续退化或由改善向退化转变的潜在风险;(3)草地植被分布响应最敏感的环境因子是降水,交互解释力整体最强的是气候与土壤;影响草地植被分布和变化特征的因子之间交互作用的主要表现形式为相互增强或非线性增强关系,因子之间不存在独立关系。

漆树新害虫天麻白粉蚧雄虫的发育过程和形态描述

在安康市平利县发现危害漆树根部的新害虫天麻白粉蚧,为了解其雄虫不同发育阶段的形态特征,通过室内饲养,进行外部形态观察和描述。结果表明,天麻白粉蚧为卵胎生,卵产出后才孵化;之后经过1龄、2龄若虫、预蛹、蛹、雄成虫5种虫态,卵为椭圆形,红棕色;1龄若虫体表被蜡粉后,能够活动扩散;2龄若虫末期可以区分雌雄性,雄若虫的体型较窄,管腺分泌蜡丝包裹体虫体,开始结茧,从此时经过约10 d就可以羽化为雄成虫;预蛹和蛹虫体体节分化明显,足发达,行动灵活,怕光;雄成虫单眼3对,平衡棒顶端具1根钩状毛,尾部具1对蜡质尾丝,腺体以5格腺为主,4格腺少。研究明确了天麻白粉蚧雄虫各发育阶段的形态特征和部分习性,有利于进一步开展其生物学特性和防治研究,同时也为粉蚧的分类和系统发育的研究提供了形态学依据。

基于MaxEnt模型的大果圆柏生境适宜性评价

【目的】大果圆柏是我国特有树种,探讨限制大果圆柏地理分布的主导环境变量,模拟大果圆柏潜在适宜分布区,可为大果圆柏资源保护恢复和人工林培育提供理论参考。【方法】利用ENMTools筛选得到大果圆柏122个分布点数据,应用MaxEnt模型比较采用单一气候变量(C),气候变量和地形变量(C+T),气候、地形和水文变量(C+T+H)及气候、地形、水文、土壤4类综合环境变量(C+T+H+S)模拟结果的准确性与可靠性,探讨限制大果圆柏地理分布的环境变量。【结果】基于单一气候变量、2类、3类和4类综合环境变量的MaxEnt模型AUC值训练集分别为0.976±0.001、0.976±0.001、0.979±0.001、0.978±0.001,验证集分别为0.972±0.012、0.968±0.010、0.969±0.010、0.967±0.008,表明4类综合环境变量模拟模型稳定性最好,可信度高。大果圆柏地理分布主要受气温(昼夜温差与年温差比值、近地表气温和温度季节变化)、降水(年平均降水量)、地形(海拔、坡向)、土壤(营养保留能力)等4类综合环境变量影响;基于单一气候变量(C)模拟的大果圆柏适宜分布面积到4类综合环境变量(C+T+H+S)模拟结果呈递减趋势;基于MaxEnt模型模拟的大果圆柏适生区主要集中在我国在西藏(南部和东部)、四川(北部、西北部及西部)、青海南部、甘肃甘南地区、云南北部。【结论】地形、温度、降水、土壤多种环境因素综合影响着大果圆柏的地理分布格局。4类综合环境变量(C+T+H+S)模拟可提高模型预测的准确性和反映大果圆柏的地理分布。

漆树TvMYB1基因的鉴定及干旱响应潜力分析

该研究筛选漆树MYB转录因子家族成员,经同源比对、开放读码框(ORF)、序列基本特征等分析,选取其中的TvMYB1进行基本生物学信息及逆境表达分析。以一年生漆树(Toxicodendron vernicifluum)盆栽苗为材料,采用RT-PCR技术克隆漆树TvMYB1基因的cDNA,以漆树茎和根部的cDNA为模板对漆树TvMYB1基因进行克隆,采用实时荧光定量(qRT-PCR)分析经PEG6000胁迫后其在根部、茎、叶片中随处理时间的表达变化。结果表明:(1)生物信息学分析显示,TvMYB1基因ORF长900 bp,编码蛋白含299个氨基酸,分子质量为32.45 kD,理论等电点为9.51,其蛋白结构含有1个MYB不完全重复子结构域,属于1R-MYB类,亚细胞定位在细胞核内。(2)进化树分析显示,TvMYB1基因编码蛋白与阿月浑子(Pistacia vera)、可可豆(Theobroma cacao)、柑橘(Citrus sinensis)的MYB蛋白具有较近的亲缘关系。(3)qRT-PCR分析结果显示,经PEG6000处理后,TvMYB1在漆树不同组织中均可被诱导表达,在叶片中的表达量最高,而在根和茎中表达量相对较低。随处理时间延长,TvMYB1在根部和茎中的表达有递增的趋势,在叶片中则相反。研究认为,TvMYB1受渗透胁迫诱导,在漆树干旱响应中具有一定作用,是漆树逆境适应机制研究的重要候选基因。

漆树TvGST7基因克隆及其功能分析

【目的】克隆漆树(Toxicodendron vernicifluum(Stokes) F. A. Barkl.)叶片中的谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase,GST)基因并分析其结构特征,明确该基因编码蛋白的酶活性及该基因的抗逆性,为其功能研究提供理论依据。【方法】根据已有的漆树叶片转录组数据,利用RT-PCR克隆漆树GST基因,应用生物学网站对其所编码蛋白的理化性质进行分析,并构建系统进化树和三维结构模型;利用原核表达系统和Ni-NTA亲和层析技术表达、纯化漆树GST重组蛋白,并利用不同底物测定重组蛋白的酶活性;将原核表达载体转入大肠杆菌BL21(DE3),验证该基因对低温、高温、高盐、高渗透压等非生物逆境胁迫的耐受性。【结果】获得了漆树谷胱甘肽S-转移酶基因TvGST7(GenBank登录号为MK956145)的完整编码序列,开放阅读框为711 bp,编码236个氨基酸,分子质量为27.17 ku,理论等电点为5.25;进化树分析和三维结构模拟表明,TvGST7蛋白属于Lambda(L)亚家族。酶活性测定结果显示,重组蛋白TvGST7具有巯基转移酶活性;胁迫试验表明,TvGST7的表达能增强大肠杆菌对低温、高温、高盐、高渗透压等非生物胁迫的抗性。【结论】根据TvGST7重组蛋白具有巯基转移酶活性及TvGST7的表达提高了大肠杆菌对非生物胁迫的抗性,推测TvGST7基因在漆树中的表达对于维持漆树体内的正常代谢和清除非生物胁迫产生的氧化损伤起着重要作用。

中国古代生漆加工及利用史略

漆文化在中国源远流长,是华夏文化的重要组成部分。先民同大自然抗争与发展生产力的过程中逐渐认识漆树,掌握生漆特性和生漆采割技术,并将其应用于生活与生产实践,迄今已有8000多年历史。生漆加工工艺随社会生产力发展不断革新与进步,髹饰具有很高艺术观赏价值,我国古代劳动人民已掌握高超的生漆加工技艺;同时,生漆在漆书、药用、胶黏、塑形、防腐等方面的应用,亦凝结着古代劳动人民的智慧。

中国古代漆树栽培与地理分布考究

漆树是我国最古老的经济树种之一,本文主要介绍了"漆"字的演变,中国古代的漆树栽培技术与地理分布,利用Arc Map软件绘制了先秦时期、唐宋时期的漆树分布略图和明清时期我国产漆地点分布略图,直观地反映出中国古代漆树地理分布范围。

基于转录组的漆树MYB转录因子的筛选及分析

MYB转录因子家族是植物最大的转录因子家族之一,在植物生长发育、形态建成、次生代谢等的调控中起着重要作用。本研究在漆树转录组测序的基础上,应用生物信息学方法,筛选到48个漆树MYB转录因子,依据MYB保守域的特点将其分为3类:1条R3-MYB序列,21条R2R3-MYB序列和26条R1-MYB序列。结果表明,蛋白序列分析显示,48条漆树MYB转录因子大部分属疏水性蛋白,且无规则卷曲和α螺旋在二级结构中占有较大比例。GO分析发现漆树R2R3-MYB蛋白共注释到生物学过程、细胞组分和分子功能3大类功能的27个亚类。系统进化分析将48个漆树MYB转录因子分为了8个亚组。表达谱数据分析表明,漆树MYB基因的表达具有组织特异性,11个在叶片中高水平表达,21个在茎中的表达量较高。研究结果为今后进一步解析漆树MYB转录因子的结构和生物学功能奠定基础,有助于进一步研究漆树MYB转录因子在次生代谢产物中的调控功能。

西北地区柏木立木生物量和材积模型研建

利用2018年第九次全国森林资源清查项目中采集的150株西北地区柏木样本数据,采用度量误差联立方程组方法进行建模,分别建立了西北地区柏木一元、二元生物量与材积相容性模型,并对所建模型进行了评价和检验,对建模结果进行了分析对比。结果表明:不论是一元、二元模型,所建模型都能基本准确描述西北地区柏木生物量、材积随胸径变化情况,模型的拟合效果比较良好,一元和二元模型对生物量的整体预估精度分别达到了91%、97%以上,一元地下生物量模型预估精度也在96%以上。通过分径阶情况的对比检验分析,发现其变化规律与整体是基本一致的,二元模型的整体拟合效果明显优于一元模型。一元模型和二元模型的各个径阶的相对偏差基本都控制在9%以内,通过对模型的残差分析得到各径阶立木材积和生物量估计值均不存在明显偏差。