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关键词： UAV-LiDAR   GEDI   随机森林   森林地上生物量   经验贝叶斯克里金法  

摘要： 【目的】结合无人机激光雷达（UAV-LiDAR）数据和全球生态系统动态调查（GEDI）数据，构建“样地-局部-区域”估算框架估算高峰林场地上生物量（AGB），为森林碳储量监测提供新路径。【方法】本研究以林场内样地实测数据为基础，评估多元线性回归（MLR）、随机森林（RF）和支持向量回归（SVR）3种模型在估算UAV-LiDAR区域AGB中的性能。为扩增区域尺度样本数量，利用GEDI光斑处的UAV-LiDAR区域AGB，结合筛选的GEDI光斑关键特征，构建光斑尺度AGB估算模型，以预测林场内的光斑AGB。1)联合UAV-LiDAR局部AGB与光斑AGB，采用经验贝叶斯克里金（EBK）方法实现森林AGB空间插值；2)对关键光斑特征进行EBK插值，并结合UAV-LiDAR估算的AGB构建模型，实现AGB空间分布反演。【结果】与MLR和SVR模型相比，RF模型在估算UAV-LiDAR区域AGB中表现更优异，R2高达0.95，RMSE为9.96 Mg·hm-2，rRMSE为9.79%。利用RF估算的光斑AGB与UAV-LiDAR区域AGB的拟合较好，R2为0.93，RMSE为5.93 Mg·hm-2，rRMSE为5.84%。采用UAV-LiDAR局部AGB和光斑AGB协同插值的预测精度R2为0.78，RMSE为22.30 Mg·hm-2，MAE为16.99 Mg·hm-2。与插值的关键特征(fhd、rh96、cover、pt4和pai)AGB反演结果相比，获得的研究区AGB范围更合理(49.26～193.27 Mg·hm-2)。【结论】本研究以“样地-局部-区域”AGB估算框架为基础，并采用随机森林算法和空间插值法，有效结合了UAV-LiDAR和GEDI数据，克服了实测样地数量有限以及遥感数据空间不连续的问题，验证了光斑样本在森林区域AGB估算中的可行性，实现了高峰林场AGB估算，为森林碳储量评估和可持续管理提供数据支撑。

关键词： 无人机   地面高光谱   地上生物量   反演   信息损失   修正  

摘要： 为探究无人机监测草地生物量的信息损失，本文以伊犁绢蒿（Seriphidium transiliense）荒漠草地多光谱影像对照地面高光谱及实测数据，以植被指数结合线性回归法构建不同物候期群落地上生物量反演模型，探讨无人机获取地上生物量的误差与规律并建立修正模型。结果表明：（1）4月、6月、9月无人机多光谱最佳模型分别为归一化植被指数（Normalized difference vegetation， NDVI）、比值植被指数（Ration vegetation index， RVI）和NDVI，精度分别为65.61%，48.26%和61.59%；地面高光谱均以NDVI最优，精度分别为71.77%，53.63%和67.58%。（2）地面高光谱反演能力优于无人机多光谱，各物候期无人机多光谱损失率为NDVI＞RVI＞差值植被指数（Difference vegetation index， DVI），最佳模型损失率分别为8.58%，9.89%和8.87%。（3）无人机多光谱所有模型精度提高0.02%～3.74%，修正后4月NDVI精度最高为66.36%（y = 403.431x + 17.5936）。综上，通过筛选最佳反演模型，分析不同平台的信息损失，并对无人机多光谱修正能发挥不同平台优势，提高估算精度，证明了高分辨率遥感修正低空间分辨率数据的可行性。

关键词： 中高温大曲   芽孢杆菌   生物膜   保水性  

摘要： 在中高温大曲发酵过程中，曲胚多孔介质的水分传递有利于微生物的适应性增强，其中产膜微生物具有原料分解、促进代谢协同、调控发酵环境的功能，而芽孢杆菌作为一种典型的产膜微生物，其对于大曲发酵的调控机制还有待研究。该研究首先通过扩增子测序研究了大曲发酵过程中的微生物结构，发现高温发酵阶段芽孢杆菌占据优势地位，相对丰度对比大曲发酵早期增加了10倍；基于高温条件从大曲中筛选出了3株芽孢杆菌，通过QPCR方法监测它们的生物量变化，并结合结晶紫检测法分析其生物膜形成能力，发现解淀粉芽孢杆菌GKT04菌株在高温和共培养条件下生物量稳定且相对更高，并且生物膜形成能力高于其他两菌株一倍以上；进一步对其胞外多糖构成进行离子色谱检测发现，解淀粉芽孢杆菌GKT04在发酵过程中可产生甘露糖（98.5 mg/L）和鼠李糖（76.4 mg/L），增强了生物膜的黏度、稳定性和保水能力；在模拟大曲发酵实验中，解淀粉芽孢杆菌GKT04使发酵结束时的含水量相对提高了20%，借助扫描电子显微镜观察发现，解淀粉芽孢杆菌GKT04可以使大曲基质表面覆盖更丰富的生物膜，从而增强大曲的保水性。该研究对芽孢杆菌调控大曲发酵的生理机制有了新的认识，为大曲的强化发酵以改善发酵品质提供了新的视角。

关键词： 蛹虫草   海参蒸煮液   NaCl溶液   虫草素   腺苷   生物转化率  

摘要： 【背景】海参蒸煮液（Sea cucumber cooking liquid，SCCL）是海参加工企业的难处理性废弃物。【目的】以5株蛹虫草（Cordyceps militaris）菌株为材料，探讨海参蒸煮液在蛹虫草栽培中的新用途。【方法】在培养基中添加不同比例的海参蒸煮液，分析其对蛹虫草农艺性状（包括生物转化率，虫草素和腺苷含量）的影响，并以海参蒸煮液中NaCl浓度相似的NaCl溶液为对照，分析其对蛹虫草农艺性状的影响及机制。【结果】结果表明：（1）高浓度SCCL溶液和NaCl溶液对蛹虫草生长有抑制作用，表现为5株蛹虫草菌株在0.3% NaCl处理时，生物转化率显著降低。但不同菌株对海参蒸煮液的耐受性有显著性差异，其中，NYC06耐受性较强，60% SCCL溶液与对照组相比生物转化率无显著性变化。（2）SCCL溶液和NaCl溶液均能促进蛹虫草虫草素的合成，且相同菌株的虫草素含量变化趋势相似。其中，NYC06经两种溶液处理后，子实体和菌胚中的虫草素含量增长幅度在5株蛹虫草菌株中居于最高水平。（3）两种溶液对蛹虫草腺苷含量也有不同程度的影响，表现为SCCL溶液对不同菌株的腺苷含量既有提高又有降低，而NaCl溶液可提高蛹虫草腺苷含量，与添加海参蒸煮液变化趋势有所差异。【结论】本研究认为，NaCl是海参蒸煮液影响蛹虫草产量和虫草素含量的因素之一。研究结果将为后续海参蒸煮液应用于虫草产业化及不同需求的蛹虫草生产应用鉴定良好的基础。

关键词： 罗布麻   COMT基因家族   木质素   生物信息学分析   生长发育  

摘要： 【目的】COMT基因家族成员在植物木质素合成、生长发育以及非生物胁迫等方面发挥重要调控作用。为分析罗布麻AvCOMT基因结构、表达、蛋白理化性质及在木质素生物合成过程中的功能。【方法】利用生物信息学方法对其进行染色体定位、蛋白结构及理化性质、顺式作用元件以及系统发育树的预测和分析。【结果】结果显示，罗布麻COMT基因家族共有10个成员，分布在3条染色体上，包括有1-4个外显子，3-10个保守结构域。其二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲构成。AvCOMT01、AvCOMT02、AvCOMT03、AvCOMT05和AvCOMT08蛋白三级结构与拟南芥AtCOMT蛋白结构相似。在10个COMT蛋白中，AvCOMT07和AvCOMT10为不稳定蛋白，其余成员均为稳定蛋白；AvCOMT01、AvCOMT03和AvCOMT04为疏水性蛋白，其余均为亲性水蛋白。通过对上游2000 bp区域顺式作用元件的分析得出罗布麻AvCOMT基因的表达受到光照、温度等环境因子以及生长素、赤霉素、脱落酸等植物激素的调控。【结论】共筛选获得10个罗布麻AvCOMT基因，其与拟南芥AtCOMT结构、功能类似，在植物木质素合成及抗逆性等方面发挥关键作用。

关键词： 高尿酸血症   肠道菌群   中药   机器学习   粪菌移植  

摘要： 尿酸(uric acid， UA)是人体内嘌呤的最终代谢物，若人体内尿酸生成和排泄稳态失调导致血液中尿酸含量升高，将会引起高尿酸血症(hyperuricemia， HUA)。人体约有1/3的尿酸经肠道排泄，而肠道菌群作为肠道内环境的重要组成部分，在调节血液尿酸水平方面发挥重要作用，其组成的变化或失衡与高尿酸血症的发生具有显著关联性，因此肠道菌群有可能成为预防和治疗高尿酸血症的新靶标。本文综述了高尿酸血症的发生机制及危害，高尿酸血症与肠道微生物及其代谢产物的关联，探讨了以肠道微生物为靶点治疗高尿酸血症的分子机制，总结了具有降尿酸作用的益生菌、益生元和传统的单味中药与中药复方，以及粪菌移植、机器学习等前沿技术在高尿酸血症治疗的潜在应用，为高尿酸血症的防治提供了新的思路和参考。

关键词： 微生物间有向作用   自监督学习   自编码器   微生物组   纵向数据  

摘要： 微生物群落内的物种通过复杂的作用关系互相影响、相互依存,维持动态平衡.探索微生物群落的物种作用,对理解群落功能和机理十分重要.本文基于微生物群落的纵向时序物种丰度数据,开发一种自监督学习框架MicroDIG (microbiome directed interaction on GLV),融合数学机理和智能学习估计并校验大规模微生物群落内物种间的有向作用关系. MicroDIG利用GLV (generalized LotkaVolterra)方程进行数据模拟与增强,通过自编码器学习物种间的有向作用强度,并设计有效性检验策略对有向作用强度进行统计校验,以获得具有高置信度的物种间有向作用关系.本文通过多角度多层次的仿真数据及人类肠道微生物群落的真实数据对MicroDIG的性能进行系统、综合评估,实验表明,MicroDIG的推断精度优于五类基准方法,并且其能够有效降低估计结果的假阳性率,同时能够准确识别物种之间的作用方向、去除作用关系传递造成的假阳性,并适用于各种群落规模.本文所提出的自监督学习框架,不需要具备标准答案的训练数据,模型具有清晰的可解释性和灵活的可拓展性,可拓展到大规模微生物群落真实场景中,实现更加精细的作用关系探索.

关键词： 多溴联苯醚   羟基化多溴联苯醚   前处理技术   分析方法  

摘要： 多溴联苯醚（PBDEs）是一类广泛应用于塑料、电子产品及纺织品制造中的高效溴化阻燃剂，已被列入关于持久性污染物的《斯德哥尔摩公约》管控名单.其中，十溴联苯醚已被列入我国重点管控新污染物清单. PBDEs经过各种途经进入环境后，沿食物链逐级富集，在生物体内部分可转化为羟基化多溴联苯醚（OH-PBDEs）. OH-PBDEs与三碘甲状腺原氨酸（T3）和甲状腺素（T4）的结构相似度更高，对甲状腺激素的干扰明显强于PBDEs.当前，在水生生物和人体样本中检测到了这些污染物的踪迹，浓度水平通常为pg·mL-1或者ng·mL-1.但是，生物样本中PBDEs和OH-PBDEs的联合暴露数据较少，OH-PBDEs研究对象种类有限，分析方法尚不完善.本文全面综述了PBDEs及OH-PBDEs的毒性效应、生物基质中的赋存水平和分布特征，探讨了针对这些化合物的样品前处理技术和仪器分析手段.同时，本文还分析了当前研究方法的局限性，并对未来的研究方向进行了展望，以期为推动PBDEs及其代谢物污染的有效监测与管理贡献智慧与力量.