基于知识图谱分析的土壤氮循环功能基因研究进展

土壤氮循环功能基因广泛地参与包括固氮、氨化以及硝化和反硝化作用等一系列生态过程,是氮素生物地球化学循环的关键组成部分,在很大程度上影响土壤生产力、全球环境变化以及碳中和可持续发展。近几十年来,分子生物学和微生态学技术的快速发展极大地促进了与土壤氮循环密切相关的功能基因以及其功能微生物群落特征等方面的研究。本研究利用检索自Web of Science数据库中2001-2020年期间土壤氮循环功能基因相关文献,结合R语言科学知识图谱分析方法,从发文量、高被引论文、高频关键词及历史直接引文等方面对土壤氮循环功能基因研究现状进行了系统分析,并总结了土壤氮循环功能基因领域的研究动态、热点和发展趋势。结果表明:(1)应用分子生物学技术挖掘土壤氮循环相关微生物功能基因及群落结构探索土壤氮循环的微生物学机制,是当前土壤氮循环研究领域的热点及切入点。(2)土壤氮循环功能基因研究主要集中于3个方面:①利用宏基因组学等技术对土壤氮循环相关的功能基因进行筛选、识别和注释,从而发现新的微生物功能基因序列、更新引物数据库等;②环境因子及管理措施对土壤氮循环相关微生物指标的影响;③利用功能基因丰度表征土壤氮循环过程相关功能微生物的数量变化,以及功能基因与土壤性质、微生物群落结构间关系分析,以期揭示土壤氮循环过程的分子机制。(3)土壤氮循环功能基因研究领域的历史发展脉络:从氮循环功能基因筛选、鉴定、识别、相应引物设计及分析方法确定等,到土壤氮循环功能基因的影响因素(或环境条件),以及当前结合土壤氮循环相关功能基因活性、丰度与功能微生物种群、群落结构甚至土壤性质数据,综合探讨土壤氮循环微生物机制。

微观水分和养分条件对铜绿假单胞菌噬菌体裂解宿主过程的影响

为研究不同水分和养分条件下细菌和噬菌体的生长和运移规律、细菌和噬菌体种群互作过程以及其对群落结构的影响和调控机制,通过控制微生物运动平板表面相对水膜厚度研究铜绿假单胞菌PAO1(Pseudomonas aeruginosa PAO1)和铜绿假单胞菌噬菌体PA-27-1(Pseudomonas aeruginosa phage PA-27-1)的互作过程。结果表明,细菌和噬菌体的互作主要受噬菌体裂解细菌、细菌的运动和噬菌体扩散三个因素控制。水分通过调控多孔表面水膜的厚度和连通性来改变细菌在微孔尺度的运动,进而影响微生物在粗糙界面的增殖和生物膜的形成过程以及菌落的形态特征,同时通过影响噬菌体的扩散传播来调节细菌和噬菌体之间的互作机制。细菌与噬菌体自身运动性及个体大小上的不同也导致二者在微观孔隙中增殖(扩散)特征的差异。相对低水膜网络促进了细菌和噬菌体之间的空间隔离,降低了噬菌体有效侵染细菌的概率,从而有利于细菌的增殖。丰富的养分条件有利于细菌生物量的快速繁殖,进而促进噬菌体的增殖。本研究揭示了环境生物膜等微生境中噬菌体和宿主细菌的生长和运移规律,有助于为深入理解土壤噬菌体的时空分布特征与演变规律以及其与土壤细菌之间的互作模式提供理论基础和数据支撑。

基于Electre Tri的研究生就业能力评价方法

研究生就业能力评价问题是研究生就业指导和研究生培养过程管理中的核心问题。研究生培养的过程管理是一个监控-评价-调整-监控相互循环的一个动态过程,充分、全面、准确、深入的研究生就业能力评价就是这个动态过程的反馈点。针对研究生培养和就业过程中的就业能力评价问题,提出基于Electre Tri的研究生职业能力评价方法。Electre Tri多属性决策方法根据强优劣关系原则对研究生的就业能力进行评估,能够将研究生根据就业能力进行优劣分类。间接偏好提取方法通过求解线性规划问题,能够得到评估指标的权重。仿真算例验证了该方法的有效性,该方法避免了传统多属性决策方法在确定权重时的随意性,能够更准确的反映研究生的就业能力。

用博弈论方法模拟流域调水中与生活用水分配及污染减排有关的利益冲突(英文)

以博弈论模拟方法为基础,对南水北调中线工程中有关生活用水分配及污染减排所存在的利益冲突进行了模拟仿真分析.以回归分析法来构建博弈各方的利益函数,以经济价值评估法把非货币价值换算为可计算的经济价值,用成本效益分析法比较不同战略下的博弈模拟结果,并且用情景分析来探讨博弈的未来不确定性.近几年的实际观察数据与模拟结果的对比验证了模型的精确性及有效性.博弈模拟结果表明合作博弈虽使某些博弈方利益受损,但所有博弈方却整体受益.结果也表明了污染减排,因为某些博弈方的不愿合作,而导致"囚徒困境" .对未来不同情景的模拟结果显示,即便在最优的情景下,非合作也难以解决缺水区的问题.此博弈方法及其结果也对南水北调中水资源的分配、水价的制定及生态补偿有很大的参考价值.

液相萃取-高效液相色谱-串联质谱联用测定污泥中的全氟化合物

全氟化合物是一种新型持久性有机污染物,污水处理厂是其一个主要污染来源。目前还没有建立起一种统一的污泥样品中全氟化合物的分析方法。本文报道了一种基于液相萃取和高效液相色谱-串联质谱联用技术测定污泥中的7种全氟烷基羧酸及其2种不饱和氟调酸前体物、2种全氟烷基磺酸及其5种磺酰胺衍生物前体物的方法。实验对萃取剂(甲醇)的pH值、超声萃取温度与时间、洗脱剂体积进行了优化,确定了中性溶剂、40℃下超声萃取10min,Envicarbon柱净化的前处理方法,并成功地应用于实际污泥样品中全氟化合物的测定。方法的回收率为74%～141%(不饱和氟调酸除外),线性范围为0.1～20μg/L(羧酸系列)及0.25～50μg/L(磺酸系列)内线性关系良好(r2>0.99),定量限为0.6～30μg/kg(干重)。内标物质的使用可有效消除环境基质引起的仪器离子抑制现象,使定量更加准确。

一个东北农田黑土样品宏病毒组的初步分析

病毒在地球上无处不在,几乎能感染任何生物,包括动物、植物、真菌以及细菌等,因而在生物地球化学元素和能量的循环过程中发挥重要作用。了解土壤病毒基因信息有助于深入理解病毒在生态系统中所扮演的角色。选取一个东北农田黑土样品中的病毒为研究对象,基于病毒宏基因组测序技术获得土壤病毒基因序列,并利用生物信息分析方法揭示土壤病毒多样性。同时,结合个性化分析宏病毒组基因序列、进行功能基因分析、宿主预测和单病毒基因组组装和注释。研究发现该农田土壤检测到的病毒主要归属于有尾噬菌体目(Caudovirales,59.38%)和疱疹病毒目(Herpesvirales,2.56%)等2个病毒目中的29个病毒科,其中以长尾噬菌体科(Siphoviridae)、微小噬菌体科(Microviridae)的病毒数量最多,分别占44.48%和20.53%。基因功能分析表明土壤病毒可能参与土壤中的酶催化、生物代谢(如氮化合物代谢、分解代谢、多生物代谢、细胞代谢、初级代谢、含碱基小分子代谢以及有机物代谢等)等过程。宿主预测分析揭示检测到的病毒宿主分属5个菌门中的35个菌属。研究结果丰富了土壤病毒的基因数据库,为土壤病毒分离提供参考,并为进一步理解土壤病毒生态学意义提供数据支撑。

绿色机会窗口与后发城市可持续性转型

后发城市可持续性转型对中国和全球实现碳中和战略具有十分重要的意义,但目前仍是一个未受广泛关注的新议题。后发城市可持续性转型不仅具有经济上的合理性,也拥有一些重要的优势,如后发优势、比较优势、弱体制阻力优势、关系优势等,因而具有巨大的转型潜力,但普遍缺乏绿色路径创造的内生力量。近年来,全球技术经济范式的绿色变革为后发城市可持续性转型打开了制度、市场和技术的绿色机会窗口。文章在综述城市可持续性转型和绿色机会窗口相关研究的基础上,构建一个“绿色机会窗口-产业系统特征-主体行动策略”分析框架来描绘后发城市可持续性转型的关键要素、主体与过程,并提出未来研究展望。由于后发优势和较弱的体制锁定,后发城市有可能通过积极地回应绿色机会窗口实现绿色路径创造并跨越高碳发展模式。然而,不同的绿色产业在技术创新和价值实现上具有显著不同的空间特征,后发城市要采取适宜的资源耦合战略内化绿色机会窗口。地方政府和企业也需要发挥制度企业家作用,为新兴绿色产业创造适宜的制度环境,推动绿色创新快速发展和扩散。文章的主要贡献在于把产业追赶理论应用到城市与区域尺度的可持续性转型,在考虑产业创新系统特征的基础上阐释绿色机会窗口与地方主体能动性对后发城市可持续性转型的影响过程,突出了绿色机会窗口的空间属性,以及地方政府和企业在新兴绿色产业中耦合创新资源和形塑制度环境的作用,弥补了经济地理研究中对结构过分强调而忽略能动性的不足。

pH值、腐植酸类型以及铝对亚砷酸盐和砷酸盐与溶解腐植酸络合的影响

溶解的天然有机质(DOM)会影响水环境中砷(As)的存在形式。在环境相关的砷/溶解有机质(DOC)比率和p H条件下,使用平衡透析法研究了As(Ⅲ)和As(Ⅴ)络合到两种商业腐植酸的条件分布系数(Dom)。在所有p H值范围内,As(Ⅴ)比As(Ⅲ)能更好地络合到腐植酸上,p H值为7左右时腐植酸的络合能力最强,因为在低p H值时,H+会与As竞争络合位点;而在高p H值时,OH-会与腐植酸竞争As。对于这两种氧化态,Dom的值会随着As/DOC比率减少而增加。对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)来说,Dom值可以和As/DOC比值拟合为一个函数。在相同的条件下,陆生的腐植酸与As的络合能力比水生的腐植酸高1.5~3倍。在As/DOC比值较低时,Al3+也可以与As竞争络合位点。在正常环境条件下,约10%的As(Ⅴ)可以与天然有机质络合,而只有在As/DOC比值较低时,才会有】10%的As(Ⅲ)被络合到腐植酸上。在将As络合到自然有机物上时,应考虑到自然环境。