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作物湿地是一种融合人工湿地与农业生产的复合生态系统, 通过充分利用湿地的水文特性和生物净化功能, 在污水处理与作物生长之间实现了优化平衡, 从而缓解传统农业对生态环境的压力, 推动农业与环境的可持续发展。研究系统分析了相关文献, 对作物湿地的植被类型、设计方式及污染物去除效率进行了深入探讨。结果显示, 水稻是作物湿地中最常见的植物, 而湿地类型主要表面流(51.9%)、水平流(33.3%)和浮岛(11.1%)设计, 垂直流的应用较少(3.7%)。作物湿地在水质净化、养分回收、综合农业等方面展现出多重功能, 更适用于低浓度污水的处理, 其处理性能与传统表面流相当。尤其在营养元素回收利用和农业综合发展方面, 作物湿地具有更显著的优势。未来研究应进一步优化作物湿地的设计与管理, 重点关注病原微生物、新污染物和重金属等潜在风险, 确保食品安全和环境健康, 从而更好地实现农业与生态系统的协调发展。
针对淡水螺分类加工场景中密集小目标检测存在的挑战, 文章提出了一种基于改进YOLOv8-OBB的淡水螺密集小目标检测算法。针对现有算法在复杂背景、目标个体小及类间特征差异小等场景下的性能不足, 文章通过两阶段创新策略优化模型: 首先, 基于SPDConv对P2层特征进行空间重构, 结合CSP与Omni-Kernel构建轻量级多尺度特征整合结构, 有效融合全局语义与局部细节信息, 提升密集小目标的特征表达能力; 其次, 提出改进的C2f-SREM模块, 通过Sobel边缘检测分支与四层卷积并行架构, 结合三重残差连接优化数据流传递, 强化模型对细微特征及边缘信息的捕捉能力。试验结果表明, 改进算法在自制淡水螺数据集上的mAP0.5达到80.6%, 较原YOLOv8n-OBB模型提升11.6%, 显著降低了漏检率与误检率。研究为淡水螺自动化分类加工提供了高效解决方案, 为密集小目标检测领域提供了新的技术参考, 推动水产品加工环节的智能化升级。
发掘龟鳖表皮分化复合体(Epidermal Differentiation Complex, EDC)基因的序列特征和进化有助于解析其甲壳表皮特征的遗传基础和演化历史。文章对28个龟鳖的EDC基因进行了比较基因组学鉴定, 染色体定位、氨基酸含量、结构域、蛋白空间结构分析和演化历史的重塑。研究结果表明龟鳖EDC基因具有和其他爬行动物相同的四类基因家族, 其中简单表皮复合体(Simple epidermal differentiation complex, SEDC)基因家族成员通过多次串联重复事件, 实现基因扩张。龟鳖SEDC蛋白氨基酸组成高度多样化, SEDC和S100融合蛋白(S100-fused type proteins, SFTP)蛋白氨基酸含量存在类群(硬壳、软壳、棱皮)特异性, 这支持了龟鳖甲壳表皮结构的多样性。龟鳖S100钙结合蛋白A (S100 calcium binding protein A, S100A)和SFTP功能域和蛋白空间结构高度保守, 仅肽聚糖识别蛋白(Peptidolycan recognition protein3, PGLYRP3)的motif3存在鳖科特异性丢失。龟鳖特有的含有脯氨酸、半胱氨酸和缬氨酸的表皮分化蛋白(Epidermal Differentiation protein rich in Proline, Cysteine and Valine, EDPCV)来源于富含脯氨酸的表皮分化蛋白(Epidermal differentiation protein rich in proline 1, EDP1), 富含半胱氨酸和缬氨酸, 通过串联复制实现基因扩张。研究为进一步研究EDPCV在龟鳖中的作用提供了数据基础和理论依据。
为探究血红蛋白基因家族在黄河高原鳅(Triplophysa pappenheimi)低氧适应中的作用, 研究基于黄河高原鳅基因组数据对血红蛋白基因家族进行了生物信息学分析, 并开展低氧胁迫和基因表达检测。结果显示, 黄河高原鳅血红蛋白基因家族由11个成员组成, 其中包括6个α珠蛋白基因(hbaa1、hbaa2、hbae1、hbae3、hbae4和hbae5)和5个β珠蛋白基因(hbba1、hbba2、hbbe1.1、hbbe1.2和hbbe2)。Motif、Domain 及基因结构分析结果均表明该家族成员具有较高的保守性, 除hbbe2外, 其余基因结构相似。染色体定位分析结果显示, 血红蛋白基因家族成员分布在2条染色体上(Chr_07、Chr_17)。蛋白理化性质分析结果显示, 除hbbe1.2为疏水性不稳定蛋白, 其余基因产物均为疏水性稳定蛋白, 其中hbae3、hbbe1.1、hbbe2为酸性蛋白; 其余8个为碱性蛋白, 其中α-螺旋是主要的二级结构。亚细胞定位预测结果显示, 除hbae4基因产物位于细胞质中, hbae3位于细胞质和细胞外; 其余血红蛋白基因均位于线粒体中。基因表达研究表明, 在急性低氧胁迫12h (0.3±0.1 mg/L)后, hbaa1、hbaa2、hbba1和hbba2基因在肝脏、鳃和血液中的表达量具有上调趋势, 但是差异不显著(P<0.05); 在慢性低氧24h至96h [(3.0±0.1) mg/L]时, hbaa1、hbba1、hbaa2和hbba2基因在肝脏和血液中的表达量达到峰值(P<0.05), 随着胁迫时间延长, 上述基因的表达量均有所下调。在鳃组织中, hbaa1、hbaa2和hbba1的最高表达量出现在慢性低氧后的196h, 而hbba2基因表达峰值出现在24h。研究展示了黄河高原鳅血红蛋白基因家族成员的低氧胁迫表达模式, 为黄河高原鳅的低氧适应机制研究积累科学数据。
研究探索了17β-雌二醇(17β-estradiol, E2)的不同处理浓度和不同处理时间对乌苏里拟鲿(Pseudobagrus ussuriensis)生长、存活率和性比的影响。结果显示, 在10—70dph期间, 使用10、50和100 mg/kg E2投喂乌苏里拟鲿的雌性率高达100%, 但生长速度和存活率随E2浓度升高而降低, 投喂150 mg/kg E2组乌苏里拟鲿全部死亡。利用10 mg/kg E2投喂诱导乌苏里拟鲿100%雌性化的最佳时间为10—40dph。qRT-PCR结果显示雄性性别分化关键基因dmrt1、amh和cyp17a1在XY生理雌性的表达量显著低于XY雄性, 雌性性别分化关键基因cyp19a1a、zar1和gdf9在XY生理雌性的表达量与XX雌性一致, 显著高于XY雄性。此外, 利用全基因组重测序技术在15尾雌性和15尾雄性乌苏里拟鲿中共筛选到3777645个SNP和1287509个Indel, 其中有99601个性别连锁SNP和27614个性别连锁Indel。性别连锁的SNP主要集中在乌苏里拟鲿8号染色体6.84—23.82 Mb的位置。利用性别连锁的Indel开发了乌苏里拟鲿X和Y染色体特异的分子标记, 适用于黑龙江野生群体、河南和湖北的养殖群体。使用性别分子标记在XY雄性与XY雌性繁殖的子一代中鉴定出了YY超雄鱼, 使用YY超雄鱼为父本繁殖的乌苏里拟鲿雄性率为100%, 1年龄个体的体重是两性养殖群体的1.54倍。综上所述, 在10—40dph期间使用10 mg/kg E2诱导乌苏里拟鲿雌性化的效果最佳, 利用全基因组重测序技术开发的性别连锁分子标记能有效鉴定乌苏里拟鲿的遗传性别获得YY超雄鱼。研究创制的XY全雄乌苏里拟鲿与两性群体相比, 具有规格整齐和生长速度快的特点。
为了探究碳酸氢钠(NaHCO3)对慢性高温胁迫下大口黑鲈(Micropterus salmoides)肠道损伤的影响, 实验以大口黑鲈幼鱼(20.26±0.08) g为研究对象, 分别投喂含有或不含碳酸氢钠(NaHCO3, 5 g/kg)的饲料8周。结果表明, 在慢性高温胁迫下, NaHCO3组特定生长率与对照组相比无显著差异, 但饲料效率、蛋白质沉积率和蛋白质效率, 以及肠道淀粉酶和胰蛋白酶活性显著提高。NaHCO3的添加显著提高了肠道总抗氧化能力(T-AOC)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性, 并上调了cat和gpx1a基因的表达, 下调了keap1的基因表达。同时, NaHCO3显著下调了促炎症细胞因子(il-1β、tnfα、il15)的表达, 上调了抗炎细胞因子il10的表达。此外, NaHCO3组大口黑鲈肠道的hsp90、hsp70和hsp60基因的表达均显著低于对照组。肠道组织学分析表明, 高温胁迫引起了大口黑鲈肠道损伤, 饲料中添加NaHCO3显著改善了肠道组织形态, 并上调了肠道zo1、jam、occludin、muc2的表达。综上所述, 饲料中添加5 g/kg NaHCO3通过提高肠道抗氧化能力、改善肠道炎症和肠道屏障功能来有效缓解慢性高温胁迫诱导的大口黑鲈肠道损伤。研究为改善鱼类在高温胁迫下的肠道健康提供了新的视角。
为探究温度对罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)感染十足目虹彩病毒1 (Decapod iridescent virus 1, DIV1)的影响及调控机制, 研究设置5组不同温度(26、28、30、32、34℃)对罗氏沼虾人工感染DIV1, 并统计其存活率, 结果显示温度34℃能够抑制罗氏沼虾体内的病毒复制, 减少死亡并延长其存活时间。对感染DIV1 24h和72h的罗氏沼虾肝胰腺、鳃及肌肉进行病毒载量测定, 结果表明感染DIV1的罗氏沼虾在72h内病毒迅速增殖, 但当水温升高至30℃及更高温度时其体内的病毒载量明显降低。此外, 采集罗氏沼虾不同温度下感染DIV1的肝胰腺进行转录组学分析, 结果表明共有8483个不同差异表达基因, 富集分析发现基因主要富集在花生四烯酸代谢(Arachidonic acid metabolism)、糖酵解/糖异生(Glycolysis / Gluconeogenesis)、α-亚油酸代谢(alpha-Linolenic acid metabolism)等与Warburg效应相关的代谢通路中, 推测这些基因和通路可能与病毒感染机制密切相关。对罗氏沼虾感染DIV1后的免疫基因CAT、Cu/ZnSOD、CTL、ACP的表达水平进行测定, 结果发现当温度为32℃时这些免疫基因的表达量显著高于其他温度, 表明高温能够促进罗氏沼虾的免疫基因表达量增加以抵御病毒入侵。研究通过分析不同温度对DIV1感染罗氏沼虾的影响, 初步揭示了温度对病毒复制的影响及调控机制, 为深入探究病毒感染的分子机制和开发抗病毒免疫技术奠定一定的基础。
为探究赤水河鱼类食物网特征, 本研究根据2023年丰水期(6月)和枯水期(12月)不同江段采集的鱼类样本的碳、氮稳定同位素值(δ13C和δ15N), 采用MixSIAR模型和SIBER等方法对赤水河鱼类营养级及群落营养结构的时空变化特征等进行了分析。结果表明, 赤水河鱼类的δ13C值和δ15N值变化范围分别为–29.36‰— –15.81‰和6.27‰—16.66‰, 上游和中游段丰水期δ13C值和δ15N值显著高于枯水期(P<0.05), 而下游段季节变化不明显(P>0.05); 鱼类δ13C和δ15N值整体表现出随着河流向下游延伸先增加后降低的趋势, 中游段鱼类δ13C和δ15N值显著高于其他江段(P<0.05)。鱼类营养级范围为1.21—4.46, 丰水期平均营养级显著高于枯水期(P<0.05), 中游段鱼类平均营养级显著高于其他江段(P<0.05)。不同摄食功能群营养级差异显著, 鱼食性鱼类的营养级显著高于其他摄食功能群(P<0.05)。营养结构特征指标分析显示, 赤水河鱼类群落营养结构时空差异显著。时间上, 除下游江段外, 其他江段的氮值范围(NR)、生态位总面积(TA)、平均最邻近距离(MNND)和最邻近距离标准差(SDNND)等指标均表现为丰水期高于枯水期, 表明丰水期鱼类资源利用更为广泛、生态位分化更为明显、食物网结构更为复杂; 空间上, 随着河流向下游延伸, 氮值范围(NR)、碳值范围(CR)和生态位总面积(TA)逐渐增加, 表明群落营养多样性逐渐增加、食物网结构渐趋复杂。研究为理解赤水河生态系统结构与功能提供了重要视角, 同时也为赤水河鱼类多样性保护与生态修复提供了科学依据。
研究通过生理生化指标、转录组测序技术和功能验证分析, 系统探讨了南方碱蓬(Suaeda australis)的耐盐机制。在不同盐浓度处理(ST1和ST2)下, 南方碱蓬叶片中抗氧化酶(CAT、SOD、POD)的活性显著增加, 同时丙二醛(MDA)和过氧化氢(H2O2)含量也有所升高, 表明高盐胁迫条件下, 南方碱蓬通过增强抗氧化系统来减轻氧化损伤。转录组分析结果显示, 共2434个基因发生差异表达, 其中1568个基因上调, 866个基因下调。进一步进行GO和KEGG富集分析发现, 差异表达基因主要涉及抗氧化反应、渗透调节、信号转导及碳代谢等关键生物过程。此外, 共鉴定出146个盐胁迫响应相关的转录因子。RTq-PCR验证结果与转录组数据一致, 进一步证实了这些基因在盐胁迫响应中的关键作用。特别是MYB家族基因Sau00119, 其在ST2中显著上调, 揭示其在南方碱蓬耐盐机制中发挥着关键作用。研究为理解南方碱蓬的耐盐机制提供了新的见解, 并为耐盐植物的遗传改良提供了潜在的基因靶点。
长江“生态航道”建设在支持区域经济发展、河流生态与航运效益协同方面具有重要意义, 同时也为全球河流治理的生态化转型提供了参考路径。文章系统回顾了“生态航道”理念的发展历程与长江流域的实践经验, 基于河流功能视角重新阐释了“航道”的概念, 提出其应被视为基于航运需求划定的功能区而非河流实体。结合长江航道整治的实践, 文章分析了当前建设中存在的生态措施缺乏系统性规划和评估体系的复杂化两个核心问题, 并从功能区划的科学性、技术体系的生态性和评估框架的高效性三个方面提出优化路径。文章提出, 通过强化航运功能与生态功能的动态平衡、优化功能区划与技术协同设计, 以及构建聚焦河流生态功能的精简评估体系, 可实现航运效益与生态保护的协调发展。文章为长江“生态航道”的可持续建设提供系统化理论依据, 并为国际河流航道生态化发展提供借鉴。
为达到养殖环境生态平衡, 研究了稻田环境中混养鲫(Carassius auratus)[(48.53±2.11) g/尾] 对中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)[(23.48±0.82) g/尾]生长和营养成分的影响。实验设置4个鲫密度: 0 (T0, 对照组)、100 (T1)、200 (T2)和300 尾/667 m2 (T3), 分别与中华绒螯蟹(300 只/667 m2)混养, 实验周期90d。结果显示: T1组中华绒螯蟹的终末体质量、增重率、特定生长率、摄食率、出肉率、肝胰腺指数、性腺指数和总可食率显著高于其他组, 饵料系数显著低于其他3组, T1组鲫的终末体质量、增重率和特定生长率显著高于其他组(P<0.05); T2组中华绒螯蟹肌肉的总氨基酸、必需氨基酸含量和必需氨基酸评分最高, 其中苏氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和赖氨酸含量显著高于其他各组(P<0.05)。研究表明, 在中华绒螯蟹养殖过程中, 混养不同密度鲫对其生长、可食性状和肌肉营养品质存在显著影响, 其中混养100—200 尾/667 m2鲫更有利于提高中华绒螯蟹品质。
为探讨保种期罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)种虾合理的放养密度, 实验以温室保种期的种虾为研究对象, 雌雄比例2﹕1, 雌虾初始体重为(17.95±1.11) g, 雄虾初始体重为(21.39±1.63) g, 设置3个放养密度: LD (1.0 kg/m3)、MD (1.5 kg/m3)、HD (2.0 kg/m3), 研究了密度对罗氏沼虾种虾抱卵率、存活率、水质、水体和肠道微生物群落的影响。结果表明: 水质未稳定前, 水体中氨氮和亚硝态氮的含量随着放养密度的增加而升高, HD组显著高于LD组(P<0.05)。水质稳定后各密度组之间无显著差异(P>0.05)。LD组和MD组雌虾的抱卵率显著大于HD组(P<0.05), LD组和MD组无显著差异(P>0.05)。存活率随着放养密度的增加显著降低(P<0.05)。放养密度显著影响罗氏沼虾的规格, 小规格虾的比例随着放养密度的升高显著增加(P<0.05)。水体微生物群落结果表明, 水体中氨氮含量最高时, 硝化螺旋菌属(Nitrospira)为HD组的指示物种。肠道微生物结果表明, 在相同的采样时间, 放养密度对罗氏沼虾肠道微生物菌群组成无显著影响。但当水体中氨氮含量最高时, 潜在病原菌柠檬酸杆菌(Citrobacter)的占比在MD组和HD组有所升高, 说明密度引起的水质变化显著影响中高密度组的肠道微生物群落组成。综上, 建议保种期罗氏沼虾的放养密度以1.0 kg/m3为宜。
为探究瘦身养殖模式对草鱼(Ctenopharyngodon idellus)肌肉品质的影响, 研究比较了对照鱼和经8个月瘦身养殖后的瘦身鱼的形体数据、质构特性、一般营养成分、异味物质、氨基酸和脂肪酸等指标。结果显示, 瘦身鱼肥满度、脏体指数、肝体指数及腹脂指数均显著低于对照鱼(P<0.05); 瘦身鱼肌肉硬度、弹性、胶黏性、咀嚼性和剪切力均显著大于对照鱼(P<0.05); 瘦身鱼肌肉中粗脂肪和粗蛋白显著低于对照鱼(P<0.05), 灰分与对照鱼无显著差异(P>0.05), 但水分显著高于对照鱼(P<0.05); 瘦身鱼和对照鱼肌肉中均未检出土臭素(GSM)和2-甲基异茨醇(2-MIB); 瘦身鱼肌肉中氨基酸总量(TAA)、必需氨基酸总量(TEAA)及鲜味氨基酸总量(TDAA)均显著高于对照鱼(P<0.05); 瘦身鱼肌肉中多不饱和脂肪酸(PUFA)、n-3 PUFA 、n-6 PUFA、EPA和DHA占脂肪酸总量的百分比均显著高于对照鱼(P<0.05)。研究表明, 瘦身养殖模式能有效改善草鱼体型, 提高其肌肉品质。相关研究结果可为草鱼瘦身养殖模式的探索提供基础资料, 为养殖生产实践提供参考。
为评价小黄鱼(Larimichthys polyactis)、大黄鱼(Larimichthys crocea)及其杂交种(正交F1和反交F1)肌肉品质, 采用生化分析和组织学方法对四个群体肌肉营养成分及组织结构进行了研究。结果显示, 四个黄鱼群体粗脂肪含量介于4.73%—5.37%, 属中脂鱼类; 正交F1 (16.88%)和反交F1 (16.93%)粗蛋白含量显著高于小黄鱼(16.13%)和大黄鱼(16.01%); 在四个黄鱼群体中共检测到17种氨基酸, 其中必需氨基酸(EAA, Essential amino acid)7种, 不同群体必需氨基酸指数(EAAI, Essential amino acid index)为106.69—110.42, 正交F1和反交F1中氨基酸总量(TAA, Total amino acid)、必需氨基酸总量(TEAA, Total essential amino acid)及呈味氨基酸总量(TDAA, Total delicious amino acid)均显著高于双亲; 共检测出22种脂肪酸, 四个黄鱼群体中DHA和EPA含量占多不饱和脂肪酸总量的46.77%—49.27%, 其中DHA含量在两种杂交黄鱼中显著高于双亲。4种常量元素(K、Na、Mg和Ca)在不同群体中含量丰富, 6种微量元素(Mn、Zn、Fe、Se、Cu和Cr)中Zn和Fe在两种杂交黄鱼中显著高于双亲。肌肉组织学结构显示, 正交F1和反交F1肌纤维密度显著低于大黄鱼而与小黄鱼无显著性差异, 正交F1肌纤维直径显著高于双亲。综上所述, 四个黄鱼群体肌肉营养成分丰富, 均具有较高营养价值, 同时, 两种杂交黄鱼在特定营养指标上获得了一定的杂种优势。研究结果阐述了杂交育种对肌肉品质的影响, 可为黄鱼肉质改良及新品种培育提供参考依据。
为探究盐碱胁迫对青海湖裸鲤(Gymnocypris przewalskii)肠道的影响, 将体重为(8.13±1.45) g的青海湖裸鲤一龄鱼驯养在水温为(15.3±1.6)℃的不同胁迫环境中养殖28d, 不同胁迫有盐胁迫组(Y100)、碱胁迫组(J100)和盐碱混合胁迫组(YJ100), 以3‰盐度为对照组(CK)。结果显示: J100组水环境的pH最高, CK组最低。Y100组水环境的氨氮含量最高, YJ100组最低。Y100组青海湖裸鲤的肠道结构较其他组更加完全, 浆膜层完整, 纹状缘发达; J100组和YJ100组裸鲤前肠结构受到损伤, 肌层厚度从前肠到后肠逐渐变薄; 肠道的皱褶高度方面, CK组与Y100组前肠最高, 中肠次之, 后肠最低, YJ100组则反之; J100组中肠皱褶高度最高, 后肠次之, 前肠最低。不同胁迫组渗透相关基因GpAQP1、GpMAPK14、GpPLA2和GpCA2均在中肠表达量较高, 而GpNKA1、GpALP则在前肠表达量较高。总之, 碱处理和盐碱处理损伤了青海湖裸鲤肠道结构, 从而影响了鱼体的生长发育, 这一结论为解释自然状态下青海湖裸鲤生长缓慢提供研究方向。
为探究全氟辛烷磺酸(Perfluorooctane sulfonate, PFOS)对鱼类的肠道毒性, 将雌雄斑马鱼分别暴露于0、1和10 mg/L的 PFOS中21d, 通过存活率、肠道组织切片、16S rRNA高通量测序、实时荧光定量PCR等技术检测斑马鱼肠道形态结构及微生物菌群的变化。结果表明: 暴露于10 mg/L PFOS的斑马鱼死亡率明显高于1 mg/L, 且对雄鱼的影响大于雌鱼。1 mg/L浓度组雌雄鱼的存活率分别为93.3%和83.3%, 而10 mg/L为33.3%和13.3%。1 mg/L PFOS暴露使斑马鱼的肠壁厚度轻微变薄、肠绒毛有破损的现象。10 mg/L浓度组肠壁厚度明显变薄, 肠绒毛高度降低、肠黏膜上皮细胞肿胀并伴随严重的溶解现象。PFOS暴露21d后, 肠道组织的炎症相关基因肿瘤坏死因子α (TNF-α)、白介素1β (IL-1β)和白介素10 (IL-10), 以及细胞凋亡相关基因胱天蛋白酶3 (Caspase 3)、p53、B淋巴细胞瘤-2 (Bcl2) 的表达量均显著高于对照组, 且Caspase3和p53基因在雄鱼的肠道的表达量显著高于雌鱼(P<0.05)。PFOS暴露显著增加了肠道菌群的多样性, 改变了肠道菌群结构。厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门 (Actinobacteriota)和拟杆菌门(Bacteroidota)的相对丰度均显著增加, 而梭杆菌门(Fusobacteria)显著下降。在属水平, PFOS处理增加了罗尔斯通菌属(Ralstonia)和假单胞菌属(Pseudomonas)相对丰度, 而降低鲸杆菌属(Cetobacterium) 和气单胞菌属(Aeromonas)。两个处理组肠道菌中厚壁菌门/拟杆菌门(F/B)的比值高于对照组。PFOS处理增强了肠道菌群的氨基酸及脂代谢功能, 但削弱了聚糖的合成与代谢能力。综上所述, PFOS长期暴露会引起水生动物的肠道结构损伤及微生物菌群失调, 进而影响动物的健康。
构建8种不同处理的垂直流人工湿地小试系统净化水产养殖尾水, 探究添加抗生素(氟苯尼考)对人工湿地处理水产养殖尾水中有机物、氮和磷污染物净化效果的影响, 以及基质优化和植物种植对这种影响的缓解途径。结果表明: 垂直流人工湿地对CODCr、TN和TP的去除率分别为54.28%—76.41%、61.60%—89.18%和55.47%—87.00%, 添加抗生素降低了人工湿地对CODCr、${\rm{NO}}^-_3 $-N和TN的去除率分别为11.72%—22.21%、9.23%—19.44%和7.24%—16.40%。种植植物处理组脱氮除磷效果高于没有种植植物处理组, 并且种植植物对人工湿地去除氟苯尼考提高了22.98%—31.87%。添加生物炭对人工湿地去除常规污染物没有显著影响, 降低了对氟苯尼考的去除率。微生物群落结构分析表明抗生素的添加、生物炭的添加和植物的种植对微生物群落结构有显著影响。变形菌门是人工湿地中最主要的优势菌, 在脱氮和去除抗生素过程中发挥着重要作用。髌骨菌门相对丰度在抗生素添加且植物种植处理组中明显提高, 与氟苯尼考去除率显著正相关, 可能是人工湿地去除氟苯尼考的关键门。总体而言, 垂直流人工湿地可以有效的去除水产养殖尾水中的常规污染物和抗生素, 人工湿地植物能协同微生物缓解抗生素污染对人工湿地净化性能的影响。
为探究大口黑鲈(Micropterus salmoides)养殖系统温室气体的排放特征和规律, 于2023年7—10月采用静态箱−气相色谱法对大口黑鲈养殖塘水−气界面CO2、CH4、N2O排放通量进行了测定, 并结合水体表层环境因子和氮磷营养变化分析了其主要影响因素。结果表明: 监测期间大口黑鲈养殖塘水−气界面CO2、CH4、N2O的排放通量均值分别为(241.4±14.5)、(1.38±0.31)和(0.24±0.04) mg/(m2·h), 养殖塘整体上表现为温室气体排放源。皮尔森分析结果表明CO2排放通量与水温(WT)、温度(T)、叶绿素a (Chl.a)、压强(P)和pH呈显著正相关, 与氨氮(${\rm{NH}}^+_4 $-N)呈显著负相关; N2O排放通量与总氮(TN)、亚硝态氮(${\rm{NO}}^-_2 $-N)、硝态氮(${\rm{NO}}^-_3 $-N)和溶解氧(DO)呈显著正相关, 与WT呈显著负相关; CH4排放通量与环境因子无显著相关关系。冗余分析表明WT是影响水−气界面CO2、CH4、N2O排放的关键环境因子。在90d的重要养殖期内, 大口黑鲈养殖塘百年全球增温潜势为7.74×103 kg/hm2, 暗示大口黑鲈池塘养殖或有促进温室效应的潜力。
为了阐明卵黄蛋白原基因对溞属枝角类生殖和胚胎发育的影响机制, 研究了RNA干扰下中华拟同形溞(Daphnia sinensis)的卵黄蛋白原基因表达及产幼溞数变化。结果表明, RNA干扰后, 与EGFP (Enhanced green fluorescent protein)组相比, 2%大肠杆菌浓度下中华拟同形溞在Vtg组的首次产幼溞数和Vtg基因相对表达量没有显著差异; 5%大肠杆菌浓度下中华拟同形溞前四个成龄在Vtg组的产幼溞数均显著小于EGFP组, 且中华拟同形溞的第一成龄、第四成龄时在Vtg组的Vtg基因相对表达量均显著小于EGFP组, 分别下降了5.25%和78.03%。此外, RNA干扰后Vtg组的中华拟同形溞还出现了胚胎消解和后代发育不全的现象。结果表明, 高强度、长时间的RNA干扰能够显著降低中华拟同形溞Vtg基因的相对表达水平, 也能够显著抑制其生殖量和胚胎发育。因此, Vtg基因对中华拟同形溞的生殖和胚胎发育起重要作用。
在江豚三维重建领域, 存在水下图像色偏失真、江豚数据集不足、获取江豚多视角图像困难等问题, 而新兴方法尚未出现针对江豚的应用研究。为了解决这些难题, 文章提出了一种结合扩散模型和神经辐射场的单视图江豚三维模型重建方法。首先, 改进水下图像增强方法, 有效地解决水下图像色偏失真的问题。其次, 自制江豚多视角图像数据集, 微调视角条件扩散模型, 实现由单视图合成多视角图像, 为单张图像重建江豚提供了新思路。最后, 由神经辐射场进行重建, 得到江豚三维模型。对江豚三维重建的结果使用平均倒角距离和法向量一致性进行了对比评估, 平均倒角距离低于现有方法, 法向量一致性高于现有方法, 表明文章方法能够有效重建出符合江豚体色及形态的三维模型, 合成新视角图像PSNR、SSIM、LPIPS值分别为38.968、0.972和0.294, 效果优于现有方法, 经过水下图像增强的重建结果的平均倒角距离值最低为0.428, 法向量一致性最高达到0.882。
为揭示卤虫变态发育过程中的神经调控机制, 研究报告了孤雌生殖卤虫三个典型发育阶段脑神经节的转录动态, 鉴定了各阶段特异表达的基因并预测了其功能。结果表明: 第1龄期的高表达基因(HEG)涉及大量的有机物代谢和免疫调节, 如含硫化合物转运及鸟氨酸代谢; 第3龄期的HEGs与细胞呼吸、甲基化和嘌呤代谢相关; 第8龄期的HEGs涉及神经信号传递和细胞间识别。其中, G蛋白偶联受体(GPCR)和homeobox基因在第3和第8龄期显著高表达, 继而探讨这些基因的亚家族表达特征及功能, 如视蛋白受体、神经活性配体受体和嗅觉受体这类GPCRs在幼体发育的相对后期阶段显著高表达, homeobox基因家族中的Unc-42、Arx和Ceh-14在第3龄期高表达, Arx、Ceh-14、Nkx2和Phox在第8龄期高表达。总之, 第1龄期幼体通过增强代谢和物质运输来支持其快速生长, 第3龄期到第8龄期是细胞分化和神经系统成熟的关键阶段, GPCR和homeobox的高表达提示卤虫视觉发育及神经系统的进一步特化。研究不仅提供了一组脑神经节转录组数据, 还为认识卤虫的发育机制及深入理解神经调控在甲壳动物变态发育过程中的作用提供了新线索。
为了快速、准确地监测浮叶植被的覆盖度, 文章以鄱阳湖中浮叶植被广泛分布的碟形湖和隔断湖汊作为研究区域, 首先基于Sentinel-2卫星影像计算像元的NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)指数, 然后利用无人机航拍影像计算对应像元范围浮叶植被的实地覆盖度, 并建立卫星影像NDVI指数和实地浮叶植被覆盖度的回归模型, 最后以大伍湖为实验区, 分别使用文章方法和传统的像元二分法, 反演实验区的浮叶植被覆盖度, 并对两种方法的反演精度进行了比较。结果表明: (1)文章基于NDVI指数与浮叶植被实地覆盖度的回归模型具有非常好的拟合效果, 其回归方程的决定系数R2达到了0.9; 该回归模型的均方根误差RMSE为5.75%, 平均相对误差MRE仅为9.0%; (2)用传统的阈值二分法反演浮叶植被的覆盖度时, 当NDVI阈值为0.081时, 均方根误差取得最小值20.25%, 平均相对误差取得最小值53.68%, 均远大于文章方法的均方根误差和平均相对误差; (3)相比于传统的像元二分法, 该模型能更精确地反演浮叶植被的覆盖度, 特别是在浮叶植被稀疏的区域。文章基于无人机航拍数据和卫星影像NDVI指数构建回归模型的方法, 可以为水生植物群落快速监测和定量反演提供借鉴。
研究以黄颡鱼为目标对象, 基于重组酶聚合酶扩增(Recombinase polymerase amplification, RPA)等温扩增技术, 开发了实时荧光型RPA和侧向流RPA试纸条两种现场快速检测方法。这些方法能够用于快速、准确和灵敏地实时检测出黄颡鱼DNA。首先, 通过对黄颡鱼及其近缘物种的鱼类线粒体基因组序列进行对比分析, 针对COI基因保守区域, 设计了特异性探针和引物。测试结果显示, 在37℃条件下, 实时荧光型RPA和侧向流RPA试纸条都具有良好的特异性。实时荧光型RPA方法能够在20min内完成黄颡鱼DNA的检测, 且最低检测限可以达到102拷贝数/反应; 而侧向流RPA试纸条的操作更加便捷, 能够在10min内可完成对102低拷贝数的黄颡鱼DNA的扩增和鉴定。应用这两种RPA检测技术对149份长江流域常见鱼类进行现场检测, 两种方法均显示出较高的准确性(准确率100%)。因此, 研究开发的两种用于检测黄颡鱼的实时荧光型RPA和侧向流RPA试纸条方法, 拥有操作简便、结果直观、准确率高、不依赖实验室仪器设备等优势, 具有良好的现场快速检测应用前景。此外, 其克服了形态学物种鉴定专业门槛高、难以鉴定残破组织样品的问题, 检测靶标可跨越卵、鱼苗、成鱼等全生命周期, 为水产品监管执法提供技术手段。
为了探究混合渔业中不同捕捞渔具捕捞努力量变化对渔业活动经济效益及生态效益带来的潜在影响, 研究根据2022年在舟山渔场作业的4种渔船的渔捞日志数据, 构建舟山渔场质量谱模型(Size Spectrum Model, SSM), 评估了混合渔业中各作业方式捕捞变化对各物种产量、生物量和生物群落结构的影响。研究通过对13种渔具管理场景进行模拟, 分析不同场景下各物种产量的年际变化趋势, 并结合群落总生物量、大型鱼类指数、平均体重、平均最大体重和质量谱斜率5种群落生态指标监测群落对不同捕捞活动水平的响应。结果显示: (1)当拖网捕捞努力量下降时, 群落总生物量、平均体重及大型鱼类资源量明显上升, 银鲳(Pampus argenteus)、黑鮟鱇(Lophiomus setigerus)和大黄鱼(Larimichthys crocea)资源量有所回升, 黑鮟鱇和大黄鱼产量显著提高; (2)张网捕捞努力量下降会使群落总生物量有所上升, 海鳗(Muraenesox spp.)、棘头梅童(Collichthys lucidus)和带鱼(Trichiurus lepturus)资源量有所回升, 海鳗产量显著提高。相反, 当张网捕捞努力量上升时, 棘头梅童生物量资源及产量逐年下降; (3)当拖虾网捕捞努力量下降时, 总产量及群落总生物量有所下降, 管鞭虾(Solenocera spp.)和大黄鱼资源量有所回升。而当拖虾网捕捞努力量上升, 总产量及群落总生物量有所上升; (4)刺网捕捞努力量变化对于渔业产量、生物量及群落结构影响较小。研究结果对于保护舟山渔场各经济物种资源可持续利用及制定可行和更有效的渔业管理策略提供参考。
为研究中华纹胸鮡(Glyptothorax sinensis)栖息地适宜性指数(Habitat suitability index, HSI)模型最优算法, 科学评估其适宜栖息地分布, 基于2018—2019年黑水河中华纹胸鮡渔获物数据及同步采集的13个环境因子, 采用一元非线性函数拟合构建单个环境因子SI曲线, 并结合最大值法(Maximum, MAX)、最小值法(Minimum, MIN)、算术平均法(Arithmetic mean model, AMM)、几何平均法(Geometric mean model, GMM)、加权平均法(Weighted moving average, WMA)分别计算中华纹胸鮡HSI值。计算结果表明: 在各模型算法中, 算术平均法和加权平均法两种方法的预测结果误差最小, 最大值法与最小值法的预测结果与中华纹胸鮡实际分布偏差较大, 在进行算法选择时要慎重考虑。黑水河中华纹胸鮡栖息地适宜性指数总体呈现上游至下游纵向上升趋势, HSI值大于0.7的点位为下游自然河段S3和S4。水温、海拔等物理环境是驱动中华纹胸鮡栖息地空间分布差异的主要因素。算术平均法及加权平均法为黑水河中华纹胸鮡栖息地适宜性指数模型预测最优算法。研究结果可为黑水河鱼类栖息地评估提供参考资料, 促进鱼类栖息地保护。
为探究水麦冬科(Juncaginaceae)系统发育上存在的争议, 并丰富水麦冬科物种的遗传信息资源, 研究对海韭菜(Triglochin maritima)和水麦冬(Triglochin palustris)叶绿体基因组进行测序、组装、注释和特征分析, 并重建其与相关类群的系统发育关系。海韭菜和水麦冬叶绿体基因组呈环状四分体结构, 全长分别为155881和155803 bp, 分别鉴定出了57和60个SSRs及49个长重复序列。海韭菜和水麦冬叶绿体基因组偏好使用以A/U结尾的密码子。系统发育分析表明水麦冬科两个物种聚为一支, 与其近缘类群遗传距离较远, 于78.67 MYA与眼子菜属(Potamogeton)、虾海藻属(Phyllospadix)、大叶藻属(Zostera)、二药藻属(Halodule)、针叶藻属(Syringodium)、川蔓藻属(Ruppia)构成的分支产生分化。结合物种生境与形态特征支持将水麦冬属上升为水麦冬科。研究将不仅为探究水麦冬科叶绿体基因组结构进化奠定理论基础, 也能为水麦冬科及相关类群物种保护和科学利用提供理论依据。
为查明黄河口及其邻近海域鱼类功能和环境变化的关系, 根据2013年6、7、8、10月和2014年2、4、5月共7次黄河口及其邻近海域渔业资源底拖网调查数据, 选取包含有关鱼类摄食、运动、生态适应性、繁殖行为和种群动态等13种功能性状, 利用功能丰富度指数(Functional richness index, FRic)、功能均匀度指数(Functional evenness index, FEve)、功能离散度指数(Functional divergence index, FDiv)共3个功能多样性指数和群落加权平均数指数(Community Weighted Mean, CWM)等方法, 研究了该海域鱼类群落功能多样性的时空变化。结果表明, 各月份多以食底栖动物、营养级较低、生长系数较低、恢复力较高、口端位或下位且较小、体型为鳗形和侧扁形、生活于海水和咸淡水的短距离洄游或定居性的暖温性鱼类为主, 如矛尾虾虎鱼(Chaeturichthys stigmatias)、短吻红舌鳎(Cynoglossus joyneri)和赤鼻棱鳀(Thryssa kammalensis)等。FRic在6月最高为0.81, 在2月最低为0.32; FEve 在5月最高为0.50, 在8月最低为0.24。FDiv 在10月最高为0.94, 在4月最低为0.236。总体上FRic在黄河口及河口外侧海域最高, 在黄河口南北两侧较低; FEve由沿岸向东逐渐升高; FDiv普遍偏高, 在黄河口及北部海域较低, 黄河口南部及东部海域较高。鱼类群落功能多样性与温度、深度及盐度有显著相关性。由于鱼类的洄游, 该海域鱼类功能性状和群落功能多样性呈现出月变化特征。