北京林业大学林木分子设计育种高精尖创新中心研究团队发现林木叶片衰老调控新机制
近日，植物学顶级期刊《ThePlantCell》（一区，影响因子10.）在线发表了北京林业大学林木分子设计育种高精尖创新中心李中海、郭红卫，尹伟伦、夏新莉团队联合完成的林木叶片衰老研究论文“AnAlternativeSplicingVariantofPtRD26DelaysLeafSenescencebyRegulatingMultipleNACTranscriptionFactorsinPopulus”，该研究发现了毛白杨秋季叶片衰老调控的新机制。
地球上南北半球温带地区的落叶乔木，叶片在发育过程中有着“春生秋落”的生物学现象。每年秋季叶片颜色由绿色变成*色或者红色就是典型的叶片衰老现象。叶片衰老会发生叶绿素降解、花青素的积累，以及氮元素等营养物质往韧皮部运输的回收再利用，以供第二年春天芽的萌发和生长发育。叶片衰老不仅对多年生木本植物适应寒冷冬季气候，储存营养物质具有重要意义，还被广泛的用于根据叶片衰老时间改变表征气候变化尤其是全球气候变暖。
植物衰老的进程可以大幅度地影响农业生产的效益，比如粮食的产量及其品质。据在主要作物（玉米,大豆、棉花、水稻、小麦）上的估算，后期功能叶片晚衰一天，产量可增加2-10％。但是其具体机制仍然不是十分清楚。植物叶片衰老受到各种复杂外源环境信号、内源植物激素以及叶片年龄等因素的影响和有序时空调控，是重要的发育生物学过程。在正常生长条件下，叶龄是触发叶片衰老的主要因子之一，继而引起衰老相关基因SAGs（senescence-associatedgenes）的表达，调控叶片衰老进程。叶片衰老的起始和进展受到精密的多重调控，包括染色质水平、转录水平及转录后水平、翻译水平及翻译后水平以及表观遗传调控等。目前的发现大部分是基于一年生植物如拟南芥或者水稻中的研究成果。但是，我们对多年生植物尤其是木本植物叶片衰老的调控机制知之甚少。
为了探究木本植物叶片衰老调节机制，以乡土树种毛白杨(Populustomentosa)为材料，通过高密度时间梯度追踪秋季叶片衰老过程中基因表达情况，通过转录谱分析鉴定到个秋季叶片衰老相关基因（autumnsenescence-associatedgenes,ASAGs），这些基因被整合在植物叶片衰老数据库（
太阳能发电系统流示意图
第二篇论文题为“Issolarpowerrenewableandcarbon-neutral:EvidencefromapilotsolartowerplantinChinaunderasystemsview”，水保学院青年研究员吴旭东为论文第一作者。本研究以国内典型塔式太阳能发电站（位于北京延庆八达岭地区）为例，基于系统性视角（而非局部实在论视角）探讨了太阳能发电系统的“可再生”和“碳中性”特征。
研究结果显示，太阳能发电系统的不可再生能源成本相当于电力产出的1.6倍，拉动的生产链碳排放量高达每千瓦时0.6千克二氧化碳当量，表明了太阳能发电的不可再生性和高碳排放特征。不过，与传统燃煤发电系统相比，太阳能电力仍不失为一种有效的替代能源，其不可再生能源成本相当于燃煤发电系统的55%，单位碳排放量则相当于燃煤发电系统的64%。
系列工作所提出的研究模型和指标体系具有极强的普适性和一般性，可以广泛用于评估流域系统生态服务价值、水土流失量、肥力侵蚀效应、水体质量以及典型生态工程的生态效益。后续工作拟将生态热力学核算体系和系统生态体现分析方法应用于典型流域系统、林业工程、湿地工程的生态和社会经济效益核算及分析。
北京林业大学林木分子设计育种高精尖创新中心研究团队提出大数据建模新方法
近日，北京林业大学林木分子设计育种高精尖创新中心邬荣领研究团队在国际顶级物理期刊《PhysicsReports》（影响因子25.），发表了题为“Recoveringdynamicnetworksinbigstaticdatasets”的研究论文。该文提出了分析大数据的统计理论与计算方法。
现代社会的科学技术进步离不开大数据，林木育种工作尤其需要收集大数据，并对之进行分析、整合与提炼。由于各种自动化或半自动化技术的革新，人们已能够对一个复杂系统进行多层次、全方位、宽领域的信号收集与追踪。这一过程产生了海量数据。如何从这些数据中挖掘、提炼出决定系统变化的自然规律与法则，是一项高难度而又极端重要的大课题。
大数据的重要特征，是数据包含几十个、几百个、甚至成千上万个变量。比如，在林木遗传学领域，全基因组关联分析往往有几十万，甚至几百万个基因位点，对这些位点同时进行分析，有助于人们完整地、准确地、系统地解析林木生长、抗逆性的遗传控制机理。最常用的多变量数据分析方法，是KarlPearson在年提出的主成分分析（PCA）。这一方法是从高维度相关变量中，寻找少数几个能解释整个数据结构并且相互独立的主成分，利用这些主成分描述系统的主要特征。但是，作为在各行各业广为应用一个多世纪的主流方法，PCA却存在致命的缺点，就是它无法对变量因果关系进行系统的推断。这一缺点正严重制约大数据本身所具有的对揭示事物客观规律所起的独特作用的发现。
论文作者首次把博弈论引入大数据分析，提出多组非线性洛特卡-沃尔泰勒（Lotka-Volterra）捕食方程，通过组装多种数学与统计算法，构建了多层次(multilayer)、宏观与微观相交错(macro-andmicroscopicintertwining)、时间与空间相纠缠(spatiotemporalentanglement)的立体因果网络。论文作者引进热力学第二定律，首次攻克了利用静态数据构建动态网络的世界性难题,通过捕获网络快闪(networksnapshot),实现了对大数据进行有效利用的“一时一网”、“一物一网”、“一态一网”、“一人一网”的重要设想。
美国著名物理学家D.K.Campbell对论文给予高度评价，认为文中所提出的新理论改变了人们对大数据作用的认识，所提出的方法将对包括生物学、医学、药物设计学、社会学、经济管理学、工程学、环境科学等在内的众多学科产生重要影响，并对促进物理学与其他学科的交叉融合产生重要推动作用。
论文作者是北京林木分子设计育种高精尖创新中心首席科学家邬荣领和青年研究员姜立波。
北京林业大学林木分子设计育种高精尖创新中心青年研究员毛建丰团队系统解析松树响应紫外线胁迫的生理过程和分子基础
松树、柏树等针叶树分布区广泛，是北半球温带、寒温带及亚热带高山森林生态系统的建群种，其木材蓄积量占全球陆地生物量的80%，占我国森林总蓄积量的65％，是重要的森林资源，对维持陆地生态系统稳定、生物多样性保护和生物资源可持续利用有重要价值。油松（PinustabulaeformisCarr.）是我国北方森林生态系统的重要建群种，油松占我国人工林份面积的3.42%（万公顷，蓄积0.66亿立方米）。油松有显著的用材、纸浆、油脂、观赏及生态价值。然而油松对重要环境因子的适应性机制尚缺乏研究。北京林业大学高精尖创新中心毛建丰团队对此持续
图2毛白杨侧根双向液流模式图
红色标记代表热比率液流探针，空心圆代表探针独立的测量位点；实线箭头代表实际测量到的水分流动及方向；虚线代表所猜测的水分流动路径。注：该图不完全与见刊文章一致
将此新现象命名为“蒸发驱动的水力再分配（evaporation-drivenhydraulicredistribution，EDHR）”，并提出了一个根系水分运输概念模型来描绘水分运输路径（图3）。
图3毛白杨根系水分运输模型
A，五年生毛白杨实际根系；B、C，浅土层土壤水分从潮湿变为干燥，实线箭头代表水分运输路径、虚线箭头代表可能发生的木质部周向水分运输。注：该图不完全与见刊文章一致
相关研究成果发表在国际植物学领域顶级期刊《植物生理》PlantPhysiology上。森林培育学科19级硕士研究生刘洋为该论文第一作者，捷克布尔诺孟德尔大学的NadezhdaNadezhdina教授为论文第二作者，森林培育学科席本野副教授与中国工程院外籍院士BrentClothier共为论文通讯作者。研究获得国家自然科学基金面上项目“浅土层水分梯度下毛白杨对深层土壤水的利用特征与机制”“不同土壤水分条件下杨树夜间液流的动态响应特征及驱动机制”支持。
北京林业大学生态与自然保护学院科研团队在专性寄生蝇类起源与演化取得新进展
北京林业大学生态与自然保护学院张东教授研究团队在专性寄生蝇类起源与演化研究领域取得新进展。
狂蝇总科的生物学习性极为多样，幼虫阶段涵盖了捕食性、植食性、腐生性、寄生性、拟寄生性、盗猎寄生性等昆虫纲全部常见的生物学习性类型，其中专性寄生于濒危有蹄类动物体内的胃蝇和盗猎寄生其他昆虫巢穴的蜂麻蝇是探究动物寄生习性起源的理想研究类群。
图1盗猎寄生习性在麻蝇昆虫中的起源与演化
张东教授团队基于首次测序的25种麻蝇转录组数据重建了麻蝇科系统发育骨干结构，并通过构建超树获取了迄今属级阶元覆盖最广的麻蝇系统发育关系，明确了其祖先类群以无脊椎动物尸体为食，并逐渐演化出捕食性、寄生性等。蜂麻蝇的盗猎寄生习性起源于尸食性类群，其幼虫的钻地习性是该习性产生的关键因子（图1）。联用电子超显微及激光共聚焦荧光显微技术，重建了犀牛胃蝇和黑腹胃蝇一龄幼虫的内外部三维结构，提出了支持马胃蝇属和犀牛胃蝇属为姐妹群的共有衍征，并依据祖先特征重建结果提出狂蝇一龄幼虫口咽骨形态历经了两次次独立演化（图2）。本研究提供了专性寄生物种更为丰富的关键形态及分子特征的适应演化规律，对揭示寄生虫与寄主间的协同进化机制，阐明动物群落间的相互影响具有重要的科学理论价值。
图2黑腹胃蝇一龄幼虫形态特征演化、适应的激光共聚焦图像
相关研究成果发表在进化生物学领域TOP期刊《Cladistics》，和动物学领域一区期刊《ZoologicalJournaloftheLinneanSociety》上。北京林业大学首位“博新计划”入选者闫利平博士和级博士研究生李心钰分别为两篇论文的第一作者。研究获得了北京林业大学杰出青年人才培养计划、人社部博士后创新人才支持计划、国家自然科学基金项目、以及国家留学基金委项目的资助。
来源：北京林业大学
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