基于无人机高光谱的外来入侵种互花米草遥感监测方法研究——以黄河三角洲为研究区

互花米草(Spartina alterniflora)入侵性非常强,已被正式纳入我国第一批外来入侵物种名单。互花米草的疯狂蔓延已影响到当地土著物种的生长和空间分布,因此有关管理部门迫切需要互花米草的空间分布和扩散动态数据,但目前还没有一个有效的监测手段。针对这一需求,本文作者提出了基于无人机高光谱的外来入侵种互花米草遥感监测研究方案,拟以黄河三角洲为研究区,利用无人机高光谱遥感新型技术,分析不同情形下(不同生长状况、不同观测条件、不同环境条件等)互花米草的光谱特征,建立鲁棒的互花米草遥感检测模型,研究互花米草无人机高光谱图像高效获取方法,以实现互花米草的高效、准确监测,为亟需的外来入侵种互花米草业务化监测提供有效的技术手段。     

中国海岸带外来植物物种影响分析——以大米草与互花米草为例

外来物种所引起的生物入侵一直是近年来环境问题研究的热点.毫无例外,在互花米草于2003年被列入入侵物种名单后,也引起了互花米草的生态效应研究的热潮.文章主要分析了大米草和互花米草在我国的引种背景;米草的最初引种目的,以及其生态位等.基于大米草在我国海岸已基本完全退化,这里主要就互花米草在我国的现状以及其所引起的正负生态效应进行分析.     

厦门外来植物入侵风险评价指标体系的建立——以互花米草入侵风险评价为例

本文结合前人在生物入侵风险评价方面的研究成果，针对厦门市外来植物入侵现状，建立了厦门地区外来植物入侵风险评价指标体系及评价方法．该指标体系由6个一级指标，17个二级指标构成．通过文献资料分析、实地调研等手段，以厦门海域主要的入侵植物互花米草为例，评价其风险分值为85，入侵风险等级为“不可接受”．此外，本文还选取其他19种外来植物进行了风险评价与风险等级划分，结果表明。互花米草在20种外来植物中风险分值列第三，评价结果与其危害现状相符．     

黄河三角洲互花米草整治对潮滩湿地防灾功效和沉积动力的影响

互花米草作为黄河三角洲外来入侵物种, 2010年开始爆发式蔓延, 2020年面积最大时可超6 000 hm²,对潮间带生物多样性造成了严重影响。自2020年起,黄河三角洲自然保护区开始大规模的互花米草整治与盐地碱蓬生态修复工作。互花米草具有较强的消浪、缓流、促淤、固滩能力,短期内、大范围的植被去除,可能导致波流和沉积动力环境的突变。基于现场观测数据和考虑植被作用的浪、流、沙耦合数值模型,研究分析了互花米草整治和盐地碱蓬修复对黄河三角洲湿地动力过程的影响,重点关注风暴作用下黄河三角洲潮滩湿地的防灾减灾能力和沉积效应变化。研究结果表明,互花米草可有效抵御极端风暴潮,最大风暴潮位衰减率可达15 cm/km。互花米草整治将导致湿地防灾减灾能力显著下降,堤前风暴潮峰值可抬升10～30 cm,同时潮间带的泥沙捕集能力大幅下降。受限于植被密度、高度,盐地碱蓬完全修复后湿地衰减风暴潮、捕集泥沙的能力显著低于原互花米草湿地。研究建议,互花米草整治工程应考虑短期内植被去除导致的近岸风暴潮抬升、侵蚀加剧等潜在风险。     

互花米草入侵对闽东滨海湿地土壤有机碳的影响

探讨入侵种互花米草(Spartina alterniflora)对闽东滨海红树林湿地生态系统的影响,揭示互花米草的入侵机制,采用空间替代时间的研究方法,对闽东滨海湿地互花米草入侵不同阶段的群落类型(秋茄(Kandelia candel)红树林群落、秋茄红树林-互花米草共生群落、互花米草群落和光滩)土壤有机碳(TOC)的演化进行研究。结果表明:1)水平变化:4个不同入侵阶段TOC大小次序为:秋茄红树林群落秋茄-互花米草群落互花米草群落光滩,且秋茄红树林群落0-60cm土层深度有机碳平均值24.8g·kg~(-1),互花米草群落则为11.73g·kg~(-1),说明互花米草入侵闽东滨海红树林湿地有可能大大削弱该生态系统的碳汇功能。4个不同群落类型0-20cm土层深度的TOC不具有显著性差异(P0.05),但20-40cm、40-60cm土层深度具有显著性差异(P0.05);2)垂直变化:除互花米草群落TOC在40-60cm土层达到最大外(P0.05),其他3个群落类型都是在20-40cm土层深度达到最大(P0.05);3)相关性:土壤容重与土壤含水量存在极显著的负相关性(P0.01),TOC和土壤容重存在极显著的负相关性(P0.01),TOC与土壤含水量存在极显著的正相关性(P0.01)。     

三沙湾互花米草(Spartina alterniflora)入侵对大型底栖动物群落结构的影响

为探讨互花米草(Spartinaalterniflora)入侵对三沙湾光滩、红树林湿地的生态影响,分别于2013年10月和2014年9月在三沙湾选择了2条互花米草断面、2条红树林断面和1条光滩进行底栖生物生态调查,分析了大型底栖动物群落分布的时空差异、底栖动物与环境因子之间的关系。经鉴定,该调查海域大型底栖动物共68种,隶属于7门40科,其中短拟沼螺(Assiminea brevicula)为互花米草区优势物种;宁波泥蟹(Ilyoplaxningpoensis)为光滩的优势物种;巴林虫(Barantollasp.)为红树林区优势物种。对各生境大型底栖动物物种数、生物量和栖息密度组成进行双因素无重复方差分析(two-way ANOVA),结果显示不同生境大型底栖动物物种数差异极显著(P0.01),互花米草入侵红树林后,大型底栖动物物种数稍有下降,但是互花米草入侵光滩后,大型底栖动物物种数有所增加;不同生境大型底栖动物生物量差异极显著(P0.01),栖息密度差异不显著(P0.05)。利用大型底栖动物的ABC曲线分析群落结构的稳定性,显示光滩群落结构稳定,互花米草入侵后,优势物种变化显著,双齿围沙蚕数量迅速增加,降低了原有大型底栖动物群落结构的稳定性。除生境影响外,互花米草入侵的潮位区域、生长密度差异、入侵阶段等也均会对大型底栖动物造成影响。     

基于VOSviewer文献计量的互花米草研究进展分析

互花米草(Spartina alterniflora)为美国大西洋沿岸的本地种,在环太平洋沿岸被认为是入侵物种。互花米草作为本地种,被誉为“生态系统工程师”;作为外来物种,其入侵特性亦引起相关领域的高度关注。为加深对互花米草相关研究的认知,探索未来研究重点方向,文章基于文献计量学方法,以Web of Science数据库中发表于1972—2020年的互花米草英文文献为基础数据,使用VOSviewer软件定量分析互花米草的研究进展及发展趋势。研究结果表明：1972—2020年互花米草领域的发文数量与被引频次均不断上升,2004年后呈快速发展态势;研究领域涉及的学科有生态学、环境科学以及海洋与淡水生物等;美洲、亚洲、欧洲与大洋洲等区域发表论文较多,其中美国在该领域的研究实力最强,中国其次;互花米草领域的研究热点集中于其对盐沼湿地生态系统的影响、生物地球化学循环过程以及生理生态和种间相互作用等,未来的研究趋势则集中于其对蓝碳的贡献以及对全球气候变化的响应过程与机制等。     

基于高分辨率卫星和无人机的广西滨海盐沼面积变化监测

滨海盐沼作为重要的海岸带生态系统,在海岸保护、生物多样性维持、固碳减污等方面发挥了重要的生态服务功能。及时准确地监测滨海盐沼分布情况和动态变化,对于科学地管理和保护本地滨海盐沼生态系统意义重大。本研究基于2019年和2021年多源国产高空间分辨率卫星数据,结合无人机自主性强、灵活机动、不受云遮挡影响的优势,对广西壮族自治区滨海盐沼开展遥感跟踪监测。研究结果表明,广西2021年滨海盐沼总面积为1 341.40 hm2,其中,北海市、防城港市和钦州市3个海滨城市的滨海盐沼面积分别为1 247.82 hm2、49.73 hm2和43.85 hm2。与2019年相比,广西2021年滨海盐沼总面积减少108.96 hm2,其中,北海市互花米草（Spartina alterniflora）面积减少107.05 hm2,钦州市短叶茳芏（Cyperus malaccensis）和芦苇（Phragmites australis）面积减少1.91 hm2,防城港市滨海盐沼面积不变。广西当地对入侵种互花米草的治理卓有成效,互花米草大范围减少,但局部区域的互花米草分布仍呈不断增长的趋势,仍需重视对互花米草的监测与防控工作。     

三都湾互花米草的遥感监测

本文尝试通过分析滩涂上外来入侵植物群落的植物学和生态学特征,就闽东宁德地区三都湾海域的互花米草生长与变化状况,探讨如何实现利用遥感数据快速监测滩涂上的外来入侵植物的方法,为生物入侵监控工作提供决策依据.研究表明以缨帽变换的方法处理LandsatETM 和TM多光谱数据所获得的土壤视面和植被视面为基础,进行分层次分类可监测滩涂上互花米草的生长与分布扩展状况.     

盐城海岸带湿地土地覆盖变化及其生态效应研究

依据1992、2002和2008年3期Land sat遥感影像数据的对比分析,结合野外取样调查,对盐城海岸带湿地土地覆盖变化及其生态效应进行分析研究.结果表明:在自然因素和人类活动共同干扰下,海岸带湿地土地覆盖发生了显著的变化,自然湿地大量减少,互花米草的入侵改变了盐沼植物群落的演替特征;互花米草入侵以及盐沼植物群落的...     

条斑紫菜Tubulin和Kinesin基因家族鉴定及失水胁迫表达模式分析

微管是细胞骨架的主要成分,其结构及动力学机制对提高生物体耐受性具有重要作用。微管网络如何通过结构的动态变化调控适应环境变化已成为胁迫生物学领域的研究热点之一。条斑紫菜(Pyropiayezoensis)能够适应潮间带复杂多变的环境,是研究潮间带大型海藻抗逆机制的良好材料。目前对紫菜微管相关基因家族构成及其生物学功能的研究较少。本研究利用生物信息学方法,在条斑紫菜基因组中共鉴定出4个Tubulin基因(Pyα-tubulin 1、Pyα-tubulin 2、Pyβ-tubulin和Pyγ-tubulin)和11个Kinesin基因(PyKinesin1—PyKinesin11),并对其理化性质、基因结构、蛋白特征、染色体定位、系统进化和失水胁迫下的表达模式进行了系统分析。结果显示:条斑紫菜中有3种微管蛋白(Tubulin)亚型;该家族成员散布于1号和2号染色体上, Pyα-tubulin 1和Pyα-tubulin 2为串联重复基因;PyTubulin家族成员在基因结构和蛋白特征方面均较为保守,且在转录水平对失水胁迫不敏感。条斑紫菜中有5种驱动蛋白(Kinesin)亚型,亚家族种类和基因数量均少于高等植物;该家族基因散布于1号、2号和3号染色体上,无串联重复基因; PyKinesin家族成员在基因结构和蛋白特征方面存在一定差异,PyKinesin1在中高度失水胁迫下表达量显著上调。本研究为进一步理解Tubulin和Kinesin基因家族的进化和功能、解析微管在条斑紫菜响应失水胁迫中的作用奠定了基础。     

美人鱼发光杆菌杀鱼亚种感染卵形鲳鲹的病理学观察

病原菌美人鱼发光杆菌杀鱼亚种(Photobacterium damselae subsp. piscicida)分离自发病的卵形鲳鲹(Trachinotus ovatus), 本实验利用腹腔注射和浸泡的感染途径, 观察卵形鲳鲹发光杆菌病的病理变化。感染发病鱼呈现急性和慢性临床症状, 主要急性症状为鳃盖周围轻微出血, 腹腔积水和内脏器官多灶性坏死; 主要慢性症状为脾脏、肾脏和心脏内能观察到直径为0.5~1.0 mm 的白色粟米样结节; 利用光学显微镜和透射电镜观察的组织病理显示: 急性病理症状主要表现为鳃、肝和肾发生变性及凝固性坏死, 肾管微绒毛紊乱, 线粒体的嵴脱落, 脾淋巴细胞增生, 核染色质边集, 心肌细胞发生多灶性坏死,线粒体增生, 肠道的病变较轻微。慢性病理症状主要表现为鳃丝上皮细胞坏死, 脾淋巴细胞线粒体、高尔基体和内质网溶解, 肾小管上皮细胞的微绒毛脱落, 心肌纤维Z 带排列紊乱, 线粒体变性, 肝脏、肾脏、脾脏、心脏和肠道出现典型的肉芽肿病变。相比之下, 脾脏、肾脏和心脏的病变是所有器官中最严重的。     

缢蛏（Sinonovacula constricta）GST和HSP90基因克隆及其在氨氮胁迫下的表达特征分析

克隆获得缢蛏(Sinonovacula constricta)谷胱甘肽S-转移酶(Sc-GSTσ)和热休克蛋白90(Sc-HSP90)基因的cDNA全长,分析了它们的组织表达差异及其在氨氮胁迫下的表达特征。结果表明,Sc-GSTσ的全长cDNA为1 414 bp,含有639 bp的开放阅读框(Open Reading Frame,ORF),编码212个氨基酸,Sc-GSTσ氨基酸序列与其他物种的GST氨基酸序列同源性为31.88%～43.40%;而Sc-HSP90的全长cDNA为2 752 bp,ORF为2 181 bp,编码726个氨基酸,其氨基酸序列与其他物种HSP90的氨基酸序列同源性为76.77%～87.05%。荧光定量PCR分析发现,Sc-GSTσ和Sc-HSP90在缢蛏各组织中均有表达,两者均在肝胰腺中表达量最高。氨氮胁迫后,Sc-GSTσ和Sc-HSP90 mRNA在肝胰腺中表达均显著上调(p<0.05),表明氨氮胁迫引起机体的应激反应,2个基因可能参与机体解毒或防御过程。但胁迫后期表达量下降推测是机体的防御能力有限,不足以完全保护宿主免受应激诱导的细胞损伤。     

副溶血弧菌攻毒过程中文蛤肝胰腺弧菌载量变化的分析

文蛤(Meretrixpetechialis)是我国一种重要的海水养殖贝类,其养殖过程中病害导致的规模性死亡时有发生,已有的工作证实致病性弧菌是导致文蛤大规模死亡最为常见的病原。在本研究中,我们通过浸泡感染实验模拟了文蛤在自然条件下的弧菌胁迫环境,明确了攻毒水体中弧菌生长变化规律;攻毒过程中宿主载菌量分析显示,文蛤肝胰腺组织弧菌载量在攻毒后呈第1天急剧上升,第3天迅速下降的变化趋势,而且不同个体间载菌量差异较大;通过不同弧菌含量攻毒实验,发现在攻毒早期文蛤体内弧菌载量与水体环境的弧菌含量之间呈显著的正相关(Spearman’sρ=0.899,P=0.000),而在感染中后期不同攻毒强度组之间无显著差异,且呈现较低水平,为0～205CFU/mg,预示着宿主免疫系统和肝胰腺微生物群落可将致病菌的数量控制在一定的范围。上述研究为开展文蛤感染发病过程中弧菌载量和免疫抗性评价相关研究提供了参考。     

斑节对虾TSG101基因的克隆及表达分析

为探究肿瘤易感基因101(简称TSG101)对斑节对虾(Penaeusmonodon)的免疫应答作用,了解在细菌刺激下斑节对虾的机体发生的变化机制,本研究以哈维弧菌(Vibrioharveyi)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)为实验组,以磷酸缓冲液(PBS)为对照组,通过荧光定量分析展开对斑节对虾对菌刺激的免疫应答作用。结果显示,斑节对虾的TSG101在各组织中均有表达,在肝胰腺中的表达量最高。在金黄色葡萄球菌刺激下,斑节对虾的TSG101在肝胰腺中的表达量与对照组相比呈极显著上调(P0.01),第12小时的TSG101 mRNA的表达量达到最大(为对照组的21.60倍);在鳃中的表达量与对照组相比呈极显著上调(P0.01),第6小时斑节对虾TSG101的表达量达到最大值(为对照组的3.64倍)。在注射哈维弧菌第9小时,肝胰腺中的PmTSG101 mRNA表达量极显著上调(P0.01)且达到最大(为对照组的2.50倍)。实验结果初步表明,斑节TSG101参与斑节对虾的先天免疫反应,在金黄色葡萄球菌和哈维弧菌的刺激的情况下,该基因RNA水平的表达情况发生明显变化。     

刀鲚、凤鲚和湖鲚矢耳石的形态学比较研究

选取凤鲚(Coilia mystus)、湖鲚(Coilia nasus taihuensis)以及采自崇明、黄海和瓯江口3个水域的刀鲚(Coilia hasps)的矢耳石为对象,描述了这些鱼类耳石的形态特征,并进一步使用基于12组形态数据的框架测量进行了种间和种内比较和判别分析.结果表明耳石形态的差异种间较种内更为明显...     

龙须菜(Gracilariopsis)/江蓠(Gracilaria)的生长和种质特性分析

龙须菜(Gracilariopsis lemaneiformis)是具有重要经济价值和生态效益的大型红藻, 主要用作琼胶提取原料和鲍的饵料。本研究利用生理生化、液相色谱-质谱联用和氨基酸分析等方法, 比较了龙须菜(Gp. lemaneiformis) (wt、981、Gl-1、Gl-s、Gl-g)、异枝龙须菜(Gp. heterocla, Gh)和细基江蓠繁枝变种(Gracilaria tenuistipitata var. liu, Gt)的生长及藻胆蛋白、琼胶、红藻糖苷和氨基酸等的差异, 以期为龙须菜/江蓠栽培中的种质区分及选择提供参考。结果表明Gt在23 ℃和30 ℃条件下生长均最快, 其相对生长速率分别为野生型龙须菜(wt)的2.19倍和2.49倍。龙须菜Gl-s中藻胆蛋白浓度最高, 为wt的1.91倍。除了Gt之外, 其余6种藻中琼胶产率较高(16.22%~18.91%)。Gt中红藻糖苷和海藻糖积累最多, 分别为wt的3.50倍和1.81倍。Gl-g、Gl-s、Gt和Gh多糖丰富, 在36.89%~40.23%; 龙须菜981、Gl-1、wt和Gl-s总氨基酸浓度较高, 在152.35~161.32 mg·g^–1干质量之间, 并且981、Gl-1、Gl-s氨基酸评分较优。综合以上结果, 龙须菜981、Gl-1和Gl-s的藻胆蛋白、琼胶和氨基酸等均显著优于其他藻, 并且生长较快, 可用于琼胶、藻胆蛋白及多糖的提取或鲍的饵料; 而细基江蓠繁枝变种生长快、红藻糖苷和海藻糖丰富, 可大规模栽培用作鲍的饵料。该研究为丰富及开发利用中国大型海藻种质资源提供了重要的资料。     

三种扇贝挥发性风味物质指纹图谱分析

为探究海湾扇贝(Argopecten irradians)、栉孔扇贝(Chlamys farreri)、虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)三种扇贝闭壳肌的挥发性风味物质差异,采用气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography-ion mobility spectroscopy,GC-IMS)技术,对三种扇贝闭壳肌在新鲜(40℃)和加热(100℃)情况下进行挥发性成分分析。结果表明:在新鲜状态下,海湾扇贝(HWSB-F)、栉孔扇贝(ZKSB-F)、虾夷扇贝(XYSB-F)闭壳肌中,共定性出27种挥发性风味物质,其中醛类8种,醇类5种,酮类5种,酯类3种,以及醚类、苯类、酸类、烯类和噻唑等。在加热情况下,海湾扇贝(HWSB-C)、栉孔扇贝(ZKSB-C)、虾夷扇贝(XYSB-C)闭壳肌中共定性出52种挥发性风味物质,其中醛类20种,酯类5种,酮类7种,醇类8种,烯类4种,酸类2种,醚类2种,还包括吡嗪、胺类、苯类、含氧杂环等物质。对三种扇贝闭壳肌新鲜组和加热组指纹图谱进行分析,发现新鲜扇贝原有的挥发性风味物质加热后减少,且产生了新的其他种类的挥发性风味物质。扇贝闭壳肌加热组的挥发性风味物质种类较多,组成比较复杂,新鲜组的扇贝闭壳肌挥发性风味物质种类较少,组成简单。通过主成分分析,可在新鲜状态和加热状态下,有效区分三种扇贝闭壳肌组织。三种扇贝闭壳肌挥发性风味物质指纹图谱的建立,丰富了不同扇贝呈味物质的组成成分研究内容,证明GC-IMS技术可快速鉴别三种去壳扇贝闭壳肌的种类,为不同种扇贝闭壳肌以次充好提供检测依据。     

河流弧菌对牙鲆表皮黏液黏附作用的研究

为了解河流弧菌对牙鲆表皮黏液的黏附特性,采用3H-TdR同位素示踪方法研究了细菌浓度、孵育时间、孵育温度、pH值、阳离子、碳水化合物等因子对河流弧菌黏附作用的影响。试验结果表明:河流弧菌能很好地黏附于牙鲆表皮黏液,黏附量随菌浓度升高而增大并符合饱和黏附动力学:y=417.89ln(x)+691.57(R2=0.986);在30℃下黏附量随着孵育时间的延长而增加,180min趋于饱和;孵育温度在4~30℃范围内黏附量随温度升高而增多,30℃时黏附量最大;pH值酸性较碱性黏附作用明显,pH为5时最强;NaCl浓度在0.5%~4.5%范围内,细菌黏附作用随着浓度升高而增强,较纯水存在显著性差异(P<0.05);Ca2+,Mg2+能显著加强河流弧菌的黏附作用,但Ca2+作用明显超过Mg2+;葡萄糖等8种碳水化合物能显著促进河流弧菌的黏附作用(P<0.05)。以上结果说明:河流弧菌对牙鲆表皮黏液的黏附量较大,这有利于进一步感染、致病;河流弧菌的黏附作用受温度、pH值、阳离子、碳水化合物等多种环境因子的影响,较高的水温有利于河流弧菌的黏附,有利于疾病的发生。     

溶藻弧菌体外刺激泥蚶(Tegillarca granosa)血细胞后早期转录组研究

泥蚶(Tegillarca granosa)是我国传统养殖贝类,细菌性疾病导致的死亡已成为制约泥蚶养殖业发展的重要因素,血细胞是泥蚶免疫防御的执行者,血细胞能直接吞噬异物,能通过包囊作用将异物包裹,血细胞还在炎症反应和伤口修复中发挥作用。采用RNA-seq测序技术研究了溶藻弧菌体外刺激后泥蚶血细胞3h和6h时转录组动态变化,与未受刺激血细胞相比,3h时1790个基因表达发生显著改变,包括1319个上调基因和471个下调基因;6h时3183个基因表达发生显著改变,包括2629个上调基因和554个下调基因。KEGG通路富集分析发现溶藻弧菌刺激后免疫相关多个信号通路或生物学过程发生显著改变,如吞噬体、细胞凋亡、蛋白酶体、内质网加工、局部黏附等。部分免疫相关基因表达丰度3h时变化不显著而6h时发生显著改变,部分免疫相关基因3h和6h时表达丰度均显著改变。研究结果为泥蚶血细胞早期免疫反应提供了新的见解,为泥蚶抗病机理研究提供了理论基础。