基于高通量测序的表层水体纤毛虫多样性评估方法比较与优化

基于扩增子的高通量测序技术广泛应用于微型生物多样性的研究, 不同的测序手段和数据分析流程, 影响着微型生物多样性与群落结构的分析结果。本研究以易于形态鉴定的砂壳纤毛虫作为研究对象, 比较DNA测序、RNA测序和形态学方法检获的多样性和物种组成等, 探究序列分析流程中关键步骤: 嵌合体处理、可操作分类单元分析方法选择、合并相似分类单元以及去除稀有类群等对多样性结果的影响。研究结果显示无论基于DNA还是RNA的分子手段与形态学方法检获的主要物种基本一致, 与DNA测序相比, RNA测序检获的物种数少, 但差异不显著。基于97%以上相似度聚类和单核苷酸变异所得群落结构相似, 无显著差异; 且所有分析方法都能在一定程度上反映出自然界中不同类群的相对丰度。相较于单核苷酸变异和其他相似度阈值, 99%相似度下聚类所得多样性更为接近形态学结果。去除嵌合体和稀有类群(去除阈值: DNA测序0.05%; RNA测序0.07%), 可明显改善分子多样性虚高的问题。本研究为纤毛虫等真核微生物的分子多样性研究提供了科学的数据分析流程, 对未来真核微生物多样性研究具有指导意义。     

Mapping and assessing crop diversity in the irrigated Fergana Valley,Uzbekistan

Crop diversity (e.g. the number of agricultural crop types and the level of evenness in area distribution) in the agricultural systems of arid Central Asia has recently been increased mainly to achieve food security of the rural population, however, not throughout the irrigation system. Site-specific factors that promote or hamper crop diversification after the dissolvent of the Soviet Union have hardly been assessed yet. While tapping the potential of remote sensing, the objective was to map and explain spatial patterns of current crop diversity by the example of the irrigated agricultural landscapes of the Fergana Valley, Uzbekistan. Multi-temporal Landsat and RapidEye satellite data formed the basis for creating annual and multi-annual crop maps for 2010–2012 while using supervised classifications. Applying the Simpson index of diversity (SID) to circular buffers with radii of 1.5 and 5 km elucidated the spatial distribution of crop diversity at both the local and landscape spatial scales. A variable importance analysis, rooted in the conditional forest algorithm, investigated potential environmental and socio-economic drivers of the spatial patterns of crop diversity. Overall accuracy of the annual crop maps ranged from 0.84 to 0.86 whilst the SID varied between 0.1 and 0.85. The findings confirmed the existence of areas under monocultures as well as of crop diverse patches. Higher crop diversity occurred in the more distal parts of the irrigation system and sparsely settled areas, especially due to orchards. In contrast, in water-secure and densely settled areas, cotton-wheat rotations dominated due to the state interventions in crop cultivation. Distances to irrigation infrastructure, settlements and the road network influenced crop diversity the most. Spatial explicit information on crop diversity per se has the potential to support policymaking and spatial planning towards crop diversification. Driver analysis as exemplified at the study region in Uzbekistan can help reaching the declared policy to increase crop diversity throughout the country and even beyond.     

荒漠土壤微生物群落结构特征研究进展

荒漠生态系统占地球陆地面积三分之一,是地球化学循环中的重要部分。荒漠干旱高温、缺乏植被、UV辐射强,曾被认为是没有生命的地方。然而在这恶劣环境中却蕴含有大量的微生物资源,尤其是荒漠土壤富集了大量微生物。微生物参与和主导整个荒漠生态系统地球生物化学循环,对于调节重要生态过程、修复和稳定荒漠生态系统起到重要作用,对其的研究生态学意义突出。本文综述了国内外对荒漠土壤微生物群落结构特征、群落功能多样性以及微生物群落、微生物与植物、微生物与环境之间相互关系的研究现状,旨在充分了解荒漠土壤微生物多样性研究,总结对荒漠微生物生态认识的不足,为荒漠微生物生态研究方向提供参考。     

甘肃敦煌西湖荒漠湿地植物群落物种多样性特征研究

 基于375个样方和150条样线的调查,对甘肃敦煌西湖荒漠-湿地生态系统植物群落物种多样性进行了研究。结果表明:①区内共记录植物26种,分属16科24属,芦苇（Phragmites australis）、多枝柽柳（Tamarix ramosissima）和胡杨（Populus euphratica）为绝对优势种,苏枸杞（Lycium ruthenicum）、疏叶骆驼刺（Alhagi sparsifolia）和胀果甘草（Glycyrrhiza inflata）为主要伴生种,其平均重要值依次为0.4728、0.4563、0.4342、0.2908、0.2594和0.2455。植物群落分多枝柽柳群落、胡杨群落、胀果甘草群落、疏叶骆驼刺群落、多枝柽柳沙包群落、苏枸杞群落、芦苇沼泽群落和芦苇群落8个类型。②植物群落物种多样性指数偏低（0.784～1.379）,多枝柽柳群落、胡杨群落和芦苇群落物种多样性指数最大（1.379、1.266和1.194）,群落之间差异显著（P＜0.05）;疏叶骆驼刺群落和苏枸杞群落次之（1.154、1.077）,胀果甘草群落、芦苇沼泽和多枝柽柳沙包群落最低（0.919、0.881、0.784）,各群落之间不存在显著差异。③灌（乔）木层是敦煌西湖植被主要层次,灌（乔）木层物种多样性指数（0.549～1.077）大于草本层（0.052～1.038）。④物种多样性指标H′、D、J和Ma随海拔梯度增加基本均显下降趋势,而指数C变化趋势则相反,表现为上升,均匀度指数变化幅度不显著。⑤物种多样性指标H′、D、J和Ma随经纬度升高变化趋势基本一致,均表现为先下降,后上升,再下降,而优势度指数C变化趋势则相反。     

鄱阳湖滨沙地植物多样性特征

采用线路踏查法和空间代替时间的方法,调查统计鄱阳湖滨多宝沙山沙地植物组成、优势类群以及风沙化过程中植物组成、多样性、生态习性和生活型的变化特点。结果表明：（1）鄱阳湖滨多宝沙山沙地植物有129种,隶属于58科104属,其中被子植物为研究区沙生植物的重要组成部分;生活型谱以高位芽植物居首位,其次为一年生植物,具有明显的亚热带荒漠属性;优势类群主要为蔷薇科(Rosaceae)、蝶形花科(Papilionaceae)、菊科(Compositae)和禾本科(Gramineae)植物。（2）土地风沙化过程中,植物组成变化较大,固定沙丘上以特有种占优势,流动沙丘上主要是共有种,半流动沙丘上以共有种和稀有种组成;植物丰富度、多样性指数逐渐降低;旱生植物比例增多,中生植物减少,湿生植物仅在固定沙丘阶段出现;一年生植物的减少,地下芽植物的增加,变化幅度较大的为半流动沙丘至流动沙丘阶段。     

二战后全球宗教多样性时空格局演变及收敛性研究

运用LISA时间路径、收敛检验等方法考察了二战后全球宗教多样性发展的空间分布特征、格局演变以及在此过程中的收敛性。研究发现：（1）二战后宗教多样性呈先快后慢的上升趋势,1945—2015年间多样性指数增幅达81.07%。宗教分类上则主要表现为基督教信仰者数量的持续下滑以及伊斯兰教信仰者数量的稳步上升。（2）LISA时间路径表明二战后全球宗教多样性具有较强的空间锁定效应,且其空间演化具有较强空间整合性。（3）二战后全球宗教多样性水平存在着显著的σ收敛与绝对β收敛,即全球、洲级层面上宗教多样性水平的内部差异都在逐步弥合,宗教多样性水平较高的地区对周边较低地区存在溢出效应。（4）二战后全球宗教多样性演化受土地覆盖类型、国力指数、民族数量、人均GDP、人口规模等因素共同作用而收敛于不同的稳态水平;从洲级层面上来看,各洲级单元收敛性对影响因素的敏感程度不同,体现了二战后全球宗教多样性演化显著的地域分异性。     

Faunas from the upper silurian (upper ludlovian) in the ludlow-much wenlock district,England

Faunal lists for 17 sections in the Overton Formation are presented. Faunal diversity appears to increase towards the formations base while faunal dominance appears to increase towards its top.     

基于创新的城市化——中国270个地级及以上城市数据的实证分析

传统城市化概念已难以解释全球范围内出现的新兴城市化模式,而“创新”是解读城市化新变化的重要概念。从“流的空间”视角,提出了基于创新的城市化概念。在此基础上,选取中国地级及以上270个城市作为研究的空间单元,依据第六次全国人口普查资料,分析了中国高技能迁移人口和城市文化多元性的空间分布特征,采用空间杜宾模型方法,构建城市创新空间回归模型,测度了中国高技能迁移人口规模和城市文化多元性水平对城市创新产出的影响,验证了基于创新的城市化概念。研究表明：① 基于创新的城市化概念顺应知识经济发展的背景,强调高技能劳动力向城市的迁移过程,促进城市职能与景观发生变化,城市知识活动与行为的扩展,可以很好的解释城市发展的新动力、新机制和新的创新景观。② 基于高技能劳动力迁移的创新的城市化是城市发展的重要动力,对中国的沿海及省会城市的城市化发展有重要作用。③ 中国国内高技能劳动力迁移规模和城市文化多元性水平均对城市创新产出具有正效应。在其他条件不变的情形下,城市高技能迁移人口数量每增加10%,直接带来的城市创新产出增加3%;城市文化多元性水平每提高10%,直接带来的城市创新产出增加2%。研究在理论上加深了对区域创新系统开放性和动态性的理解与认识,为知识经济下城市化和城市发展政策的制定提供了重要理论依据。     

基于卫星遥感数据的森林病虫害监测与评价

森林病虫害由于在森林资源中造成的重大破坏而被人们称为“不冒烟的火灾”,其对生态系统的研究具有重要意义。现有基于遥感数据的病虫害研究多集中在森林病虫害的监测、爆发原因以及发病区域内生产力的变化情况,而对于森林病虫害发生后森林中植被指数与叶面积指数之间的相关性的变化情况还相对较少,处于需要持续性深入探讨的阶段。以加拿大不列颠哥伦比亚地区2002—2012年森林病虫害数据为基础,分析不同严重程度的病虫害对叶面积指数（LAI）与归一化植被指数（NDVI）和增强型植被指数（EVI）的影响。结果表明：① 受病虫害感染的像元在轻度（Light）、中度（Moderate）和重度（Severe）三个严重级别中,NDVI与LAI之间的相关性由弱变强,又由强变弱;② EVI与LAI之间的相关性,在轻度（Light）、中度（Moderate）和重度（Severe）三个严重级别的像元中则依次变强。这一研究将为今后利用遥感数据识别病虫害、评价生态系统影响提供基础。     

3种典型荒漠灌木内生固氮菌及固氮酶基因nifH多样性分析

具有特殊生境的内生固氮菌,对改善植物营养、增强植物抗逆性及群落稳定性具有重要作用,是一类潜力巨大、尚待开发的微生物资源。以新疆3种典型荒漠灌木多枝柽柳（Tamarix ramosissima）、黑果枸杞（Lycium ruthenicum）、盐穗木（Halostachys caspica）为材料,从根和枝条组织中分离筛选获得137个内生固氮菌菌株,采用16S rDNA PCR-RFLP、16S rDNA序列测定、BOXAIR-PCR指纹图谱、nifH PCR-RFLP等方法分析其遗传多样性及系统发育关系。结果表明：分离菌株经16SrDNA PCR-RFLP酶切图谱聚类划分为9个遗传类型。序列测定和系统发育分析显示,代表菌株分属于拉恩氏菌属（Rahnella）、假单胞菌属（Pseudomonas）、泛菌属（Pantoea）、芽孢杆菌属（Bacillus）、寡养单胞菌属（Stenotrophomonas）和申氏杆菌属（Shinella）,其中Rahnella为优势种群。一个测定菌株的16SrDNA序列同源性低于97%,提示可能为一个潜在的新种。BOXAIR-PCR分析优势种群的基因组结构特征,获得12种指纹图谱类型,显示出该种群具有丰富的基因组多样性。nifH PCR-RFLP分析分离内生固氮菌菌株固氮酶基因nifH的分子多态性,将其划分为3种基因型,体现了nifH具有高度保守性,同时在不同固氮微生物种群和菌株间也存在一定的多样性。研究结果丰富了固氮微生物物种资源库和基因库,对于内生固氮菌资源的保护和利用奠定了科学基础。