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重要农业害虫菜粉蝶及其近缘种东方菜粉蝶全球潜在分布区预测

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生态学报 2024年

作者：王瑛杨采青王丽丽张露张爱兵首都师范大学生命科学学院

重要农业害虫菜粉蝶（Pieris rapae）及其近缘种东方菜粉蝶（Pieris canidia）幼虫主要危害十字花科的多种蔬菜和油料作物，对农业粮食安全造成重大威胁。本研究收集到菜粉蝶和东方菜粉蝶分布数据共计248393个，其中野外调查收集361个... 详细信息

重要农业害虫菜粉蝶（Pieris rapae）及其近缘种东方菜粉蝶（Pieris canidia）幼虫主要危害十字花科的多种蔬菜和油料作物，对农业粮食安全造成重大威胁。本研究收集到菜粉蝶和东方菜粉蝶分布数据共计248393个，其中野外调查收集361个。基于上述现存分布点，利用6种物种分布模型算法对历史、当代和未来气候条件下两种粉蝶在全球的潜在分布区进行了预测。结果表明：（1）基于去除空间自相关后的6个气候变量构建的13种算法的模型预测结果中，有6种算法的模型评估指标的值高于随机状态（0.5）。（2）当代气候条件下，菜粉蝶的潜在分布区主要包括北美洲、南美洲南部、欧洲西部、中国东南部以及澳大利亚南部；东方菜粉蝶主要分布于南美洲北部和亚洲南部等地区。相比于东方菜粉蝶，菜粉蝶在3个时期的潜在分布区面积都要更大，但是东方菜粉蝶在未来气候条件下潜在分布区增加的面积将会更大，具有更高的潜在入侵概率。（3）相比于作为入侵生物的菜粉蝶，其近缘种东方菜粉蝶更能适应高温多雨的气候，面对未来全球变暖的趋势，东方菜粉蝶很有可能成为入侵物种，有必要对其未来气候条件下的潜在分布区，加强虫害监测和防控预报。本研究对重要农业害虫菜粉蝶和东方菜粉蝶在不同气候条件下的潜在分布区进行预测和比较，为其防治提供理论依据。

关键词：菜粉蝶东方菜粉蝶潜在分布区预测物种分布模型(SDMs) 入侵昆虫

DL-MAML:一种新的蝴蝶物种自动识别模型

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计算机研究与发展 2024年第3期61卷 674-684页

作者：赵戈伟许升全谢娟英陕西师范大学计算机科学学院西安710119 陕西师范大学生命科学学院西安710119

蝴蝶种类成千上万,每种蝴蝶都与一定植物密切相关,研究蝴蝶种类自动识别有重要意义.野外环境下的蝴蝶物种识别研究受制于现有数据集蝴蝶种类较少,每类样本(图像)数量较少,使基于机器学习的蝴蝶种类识别面临泛化推广难的挑战.另外,野外... 详细信息

蝴蝶种类成千上万,每种蝴蝶都与一定植物密切相关,研究蝴蝶种类自动识别有重要意义.野外环境下的蝴蝶物种识别研究受制于现有数据集蝴蝶种类较少,每类样本(图像)数量较少,使基于机器学习的蝴蝶种类识别面临泛化推广难的挑战.另外,野外环境下的蝴蝶翅膀遮挡使分类特征学习面临挑战.因此,提出基于元学习的蝴蝶物种自动识别新模型DL-MAML(deep learning advanced model-agnostic meta-learning),实现野外环境下的任意蝴蝶种类识别.首先,DL-MAML模型采用L2正则改进经典元学习算法MAML(model-agnostic meta-learning)的目标函数和模型参数更新方法,并对MAML增加了2层特征学习模块,避免模型陷入过拟合风险,解决现有野外环境下蝴蝶物种识别面临的泛化推广困难;其次,采用ResNet34深度学习模型提取蝴蝶分类特征,对图像进行表征预处理,作为DL-MAML模型元学习模块的输入,克服其特征提取不足的缺陷,以及野外环境下蝴蝶翅膀遮挡带来的分类特征学习困难.大量消融实验以及与同类模型的实验比较表明,DL-MAML算法学习获得的初始模型参数对蝴蝶新类识别具有很好的效果,优于MAML和其他同类模型,对野外环境下的蝴蝶种类识别很有效,使利用现有野外环境下的蝴蝶数据集构造通用且完全的蝴蝶物种识别系统成为可能.

关键词：蝴蝶分类深度学习特征提取元学习 MAML算法

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气候变化情境下入侵植物紫茉莉在中国的适生分布格局及早期预警

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生态学杂志 2024年第3期43卷 833-841页

作者：苏启陶邹峥嵘杜志喧周兵江西师范大学生命科学学院南昌330022 井冈山大学生命科学学院江西吉安343009

阐明全球气候变化背景下入侵植物的分布格局变迁,对入侵植物的治理与防控具有重要的理论和实践意义。本研究以紫茉莉(Mirabilis japala)为对象,运用最大熵(MaxEnt)模型,基于全国范围内228个分布点和13个主要环境气候因子(来源于WorldCli... 详细信息

阐明全球气候变化背景下入侵植物的分布格局变迁,对入侵植物的治理与防控具有重要的理论和实践意义。本研究以紫茉莉(Mirabilis japala)为对象,运用最大熵(MaxEnt)模型,基于全国范围内228个分布点和13个主要环境气候因子(来源于WorldClim的19个环境气候数据),模拟分析影响紫茉莉分布的主要环境因子,结合ArcMap软件分析当前和未来(2050s、2070s)3种气候情景下(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)紫茉莉的适生区分布格局及变化规律。结果表明:MaxEnt模型预测结果准确度极高,训练集和测试集AUC值分别为0.983和0.980,影响紫茉莉分布的主要环境因子为最暖季度降水量;当前气候条件下,紫茉莉的适生面积429.06万km^(2),占我国国土的44.52%,除新疆外其余省份均有分布;未来3种气候情境下,紫茉莉潜在分布区整体呈现“南缩北扩”现象,适生区总面积增加,吉林南部、黑龙江南部以及内蒙古东南区域为主要扩张区域,分布质心向东北方向的高纬度地区迁移。因此,在全球气候变化情景下,紫茉莉在我国的适生区域增加并向北扩张。黑龙江和内蒙古以及吉林南部、西藏南部、四川北部、甘肃南部等部分区域应注意防范,防止紫茉莉扩张。

关键词：紫茉莉 MaxEnt模型适生区分布格局气候变化

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聚羟基脂肪酸酯生产菌种及发酵工艺研究进展

太阳能学报 2024年第3期45卷 145-154页

作者：龙婷婷庄新姝周桂雄翁庆北方正吴庆珊贵州师范大学生命科学学院贵阳550025 中国科学院广州能源研究所广州510640

首先对聚羟基脂肪酸酯(PHAs)发酵菌种的选育情况及发酵特性进行比较全面的介绍,对已报道过的发酵工艺进行系统性综述、比较及分析。最后,归纳目前利用微生物发酵生产PHAs存在的问题,并对PHAs发酵菌种及工艺的未来发展趋势及重点研究方... 详细信息

首先对聚羟基脂肪酸酯(PHAs)发酵菌种的选育情况及发酵特性进行比较全面的介绍,对已报道过的发酵工艺进行系统性综述、比较及分析。最后,归纳目前利用微生物发酵生产PHAs存在的问题,并对PHAs发酵菌种及工艺的未来发展趋势及重点研究方向进行展望。

关键词：聚羟基脂肪酸酯菌种选育发酵工艺高效率低成本研究进展

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不同土壤基质条件下青檀的生态化学计量特征

环境化学 2024年

作者：张莉刘慧君王源秀王聪王友保安徽师范大学生态与环境学院安徽师范大学生命科学学院

青檀是我国特有的纤维树种，其韧皮纤维是制作宣纸的主要原材料，土壤条件对青檀生长具有较大影响.为探究不同成土基质土壤的限制性养分及青檀的环境适应性，选取安徽省泾县板岩、砂岩和石灰岩3种成土基质土壤及其上生长的青檀为研究对... 详细信息

青檀是我国特有的纤维树种，其韧皮纤维是制作宣纸的主要原材料，土壤条件对青檀生长具有较大影响.为探究不同成土基质土壤的限制性养分及青檀的环境适应性，选取安徽省泾县板岩、砂岩和石灰岩3种成土基质土壤及其上生长的青檀为研究对象，分析不同土壤基质条件下青檀的生态化学计量特征.结果显示，3种基质土壤间C、N、P含量存在显著差异，其中板岩土壤的C(56.50 g·kg-1)、N(4.91 g·kg-1)、P(1.03 g·kg-1)含量最高，石灰岩土壤N(1.22 g·kg-1)含量最低，砂岩土壤P含量最低(0.30 g·kg-1). 3种土壤中砂岩的C/P、N/P高于全国土壤均值；板岩的C/P低于全国土壤均值，N/P接近全国土壤均值；石灰岩的C/P、N/P均低于全国土壤均值. C/N方面，板岩土壤低于全国土壤C/N平均水平，砂岩和石灰岩基质土壤C/N均高于全国土壤平均水平. 3种成土基质土壤上青檀叶片N、P含量具有显著差异，其中石灰岩土壤上青檀叶片N(21.56 g·kg-1)、P(3.15 g·kg-1)含量最高.石灰岩基质土壤上青檀叶片的C/N、C/P均低，砂岩基质上青檀叶片C/N、C/P较高，板岩基质上的青檀介于两者之间.青檀叶片的N/P表现为砂岩基质(9.78)>石灰岩基质(7.64)>板岩基质(7.41)，均小于14.综合分析发现，P和N可能是3种基质土壤上青檀生长的限制性元素，其中砂岩基质受P限制更为严重；在适应对策上，石灰岩基质上青檀采取了竞争策略，砂岩基质上青檀选择了防御为主的适应策略，而板岩基质上的青檀介于二者之间，偏向于适应策略.

关键词：土壤基质青檀生态化学计量限制性养分生存策略

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辽宁爪鲵种群的空间遗传结构

野生动物学报 2024年第1期45卷 110-117页

作者：李振鑫贺晨刘恩志周瑜杨宝田董丙君沈阳师范大学生命科学学院沈阳110034

利用13个微卫星位点对4个地理种群的辽宁爪鲵(Onychodactylus zhaoermii)进行遗传多样性及空间遗传结构研究,结果表明:230个样本中共检测到69个等位基因,各种群的差异等位基因数(Na)为1.538~4.462,遗传多样性较低。除本溪县新开村种群(... 详细信息

利用13个微卫星位点对4个地理种群的辽宁爪鲵(Onychodactylus zhaoermii)进行遗传多样性及空间遗传结构研究,结果表明:230个样本中共检测到69个等位基因,各种群的差异等位基因数(Na)为1.538~4.462,遗传多样性较低。除本溪县新开村种群(PopⅣ)外,岫岩县华山村(PopⅠ)种群、辽阳县鸡爪村(PopⅡ)种群、辽阳县韩家村(PopⅢ)种群间无显著遗传分化,遗传变异主要来源于种群内部。在以水系划分种群时,表现出一定的遗传差异。在采样位点直线距离小于500 m时,辽宁爪鲵个体间具有较高的遗传相似性。4个种群之间存在3个屏障,结合地理因素,PopⅣ与其他3个种群之间形成了显著的地理阻隔,建议将各地理种群确立为一个管理单元,加强栖息地保护,减少生境片段化对辽宁爪鲵野生资源的影响。

关键词：辽宁爪鲵微卫星遗传多样性空间遗传结构

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姜黄素衍生碳点缓解甘薯镉毒害的作用机制

江苏农业科学 2024年第7期52卷 65-71页

作者：高佳潘志远夏楠李宗芸孙健李艳娟江苏师范大学生命科学学院江苏徐州221116

为研究碳点缓解植物镉胁迫的作用机制,为植物非生物胁迫下外源施用生物质碳点提供科学依据,以生物质姜黄素为碳源,通过简单的一步水热法制备水溶性碳点(CDs)。以甘薯为植物模型,设置如下4个试验处理:霍格兰营养液(CK);含0.7 mg/mL CDs... 详细信息

为研究碳点缓解植物镉胁迫的作用机制,为植物非生物胁迫下外源施用生物质碳点提供科学依据,以生物质姜黄素为碳源,通过简单的一步水热法制备水溶性碳点(CDs)。以甘薯为植物模型,设置如下4个试验处理:霍格兰营养液(CK);含0.7 mg/mL CDs的霍格兰营养液(CDs);含100μmol/L CdCl_(2)的霍格兰营养液(Cd);同时含有0.7 mg/mL CDs、100μmol/L CdCl2的霍格兰营养液(Cd+CDs),研究不同处理对甘薯叶片光合特性、根系抗氧化系统及NO积累量、镉离子吸收情况的影响。结果表明,合成的CDs平均尺寸为2.29 nm,表面富含酚羟基、甲氧基,保留了姜黄素的药理学特性;与受到镉胁迫的甘薯幼苗相比,添加CDs后,受到镉胁迫的甘薯幼苗的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量分别增加了55.0%、41.3%、51.6%,净光合速率、气孔导度、蒸腾速率分别提高了168.9%、33.8%、29.5%,胞间二氧化碳浓度显著降低了41.9%,MDA、脯氨酸含量、硝酸还原酶活性、NO积累水平显著降低,根尖镉离子内流显著减少。综上所述,CDs通过降低镉胁迫下甘薯幼苗体内的硝酸还原酶活性来减少甘薯体内镉诱导的NO积累,从而减少镉离子内流,缓解甘薯幼苗受到的镉胁迫,提高甘薯叶绿素含量和光合速率。

关键词：镉胁迫甘薯碳点光合作用一氧化氮

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沉水植物对微塑料和抗生素的生理代谢响应机制

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水生态学杂志 2024年

作者：赵洁程瑾才巩岩山西师范大学生命科学学院

研究微塑料与抗生素对沉水植物的生态影响，对淡水系统生态效应的风险评估提供理论支持和依据。通过模拟试验，研究实验室环境下聚四氟乙烯微粉（PTFE-MPs，平均粒径5 μm，浓度50 mg/L），诺氟沙星（NFX，5 mg/L），以及两者联合处理（... 详细信息

研究微塑料与抗生素对沉水植物的生态影响，对淡水系统生态效应的风险评估提供理论支持和依据。通过模拟试验，研究实验室环境下聚四氟乙烯微粉（PTFE-MPs，平均粒径5 μm，浓度50 mg/L），诺氟沙星（NFX，5 mg/L），以及两者联合处理（50 mg/L+5 mg/L）下沉水植物水蕴草（Elodea densa （Planch.）Casp.）的生理响应机制。结果显示，PTFE-MPs和NFX会诱导植物抗逆酶活性和光合作用的调节，并导致植物脂质过氧化，但对植物可溶性糖含量无显著影响；通过非靶向代谢组学检测比较了各处理组的代谢物变化和富集，结果显示，各对比组有显著的差异代谢物变化以及代谢通路富集。从研究结果推测植物通过卵磷脂等脂类代谢物以及琥珀酸等氨基酸代谢物水平的调节对其他代谢途径以及生理生化途径进行调控，从而影响植物的生长，增强逆境适应能力。

关键词：沉水植物微塑料抗生素非靶向代谢组学生理响应机制

小麦秸秆生物质炭的结构特征及其对Cr(VI)的吸附性能研究

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土壤 2024年

作者：戚海洋魏聂晶王文静李嘉荣王鑫鑫唐松凤汤可包先明张立超淮北师范大学生命科学学院

以小麦秸秆为原料，在300℃和500℃下制备生物质炭(WS300和WS500)，对其性质进行表征，并研究其对Cr(VI)的吸附特性。结果表明随制备温度升高，生物质炭的C含量升高，缩合度增强，极性和亲水性减弱。WS500有更大的比表面积和孔容。Cr(VI... 详细信息

以小麦秸秆为原料，在300℃和500℃下制备生物质炭(WS300和WS500)，对其性质进行表征，并研究其对Cr(VI)的吸附特性。结果表明随制备温度升高，生物质炭的C含量升高，缩合度增强，极性和亲水性减弱。WS500有更大的比表面积和孔容。Cr(VI)主要以HCrO4-和Cr2O72-的形态吸附在生物质炭表面。WS500有更为丰富的羟基、羧基、酯基等官能团，可与Cr(VI)发生络合、氧化还原等作用。Cr(VI)的吸附等温线更适合用Langmuir模型拟合，说明吸附主要是单分子层吸附。Cr(VI)在WS500上的吸附容量高于WS300。

关键词：生物质炭铬吸附结构特征