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关键词： 机器学习   土壤   重金属   理化性质   生物毒性   生态风险评价  

摘要： 土壤理化性质会显著影响重金属生物毒性，基于土壤理化性质的重金属生物毒性及潜在生态风险预测是当前的研究热点之一 。本研究以土壤典型重金属镉（Cd）、铜（Cu）、铅（Pb）和锌（Zn）为研究对象，蚯蚓为土壤模式生物，采用文献法搜集已发表论文中重金属对蚯蚓繁殖的半数有效浓度(EC50)与所对应的土壤理化性质数据共113组，分析不同数据间关联性，揭示土壤理化因子对重金属生物毒性的影响规律。利用随机森林（RF）、梯度提升决策树（GBDT）、极限梯度提升（XGBoost）、K近临（KNN）和支持向量机（SVR）五种机器学习算法构建机器学习模型，研选最佳模型并开展我国土壤重金属潜在生态风险阈值预测。结果表明，重金属在不同类型土壤中毒性存在显著差异，重金属对蚯蚓的繁殖毒性强弱趋势表现为Cd>Cu>Pb≈Zn。不同土壤理化性质对重金属生物毒性的影响规律不同，其中土壤pH是影响重金属Pb和Cd的主要因素，对重金属蚯蚓繁殖毒性变化的贡献率分别为57.2%和69.0%；阳离子交换量和有机质含量则分别是重金属Cu和Zn生物毒性的主要影响因子。从模型拟合优度和预测精度对比分析基于土壤理化因子构建的重金属生物毒性机器预测模型的性能，XGBoost模型对Cd、Cu和Zn的生物毒性预测表现较好，而RF模型对Pb的生物毒性预测更准确，训练集和测试集的R2分别达0.939和0.886。利用研选的重金属生物毒性预测模型开展我国34省土壤中重金属生态风险阈值预测，结果发现不同区域土壤潜在生态风险存在明显差异。研究结果可为基于土壤理化性状的重金属生态毒性和潜在生态风险的准确预测与合理评估提供新的策略。

关键词： 反硝化生物滤池   碳源   碳氮比   水力停留时间   脱氮  

摘要： 针对乡镇污水厂尾水碳源不足的特点，通过模型试验研究了HRT、碳氮比（C/N）、碳源种类对反硝化生物滤池（DNBF）深度脱氮效果的影响。结果表明，在HRT为60～80 min,C/N为4.5～5.5，以玉米芯浸泡液作为碳源时，DNBF具有良好的脱氮效果，出水水质稳定且能满足《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》DB 51/2311-2016的排放限值。DNBF处理效能与原水C/N和工艺HRT显著相关，当HRT降至40 min以下时，出水COD明显升高；当C/N降至4.5以下时，填料层内出现不同程度的NO-2-N积累问题。DNBF最佳运行参数为HRT=60 min、C/N=5.5、以玉米芯浸泡液为碳源，此条件下其出水TN、NO-3-N、NH+4-N、COD、TP平均浓度分别为7.77、3.98、1.13、24.23、0.27 mg/L，对应的平均去除率分别为67.18%、68.46%、47.95%、74.04%、38.99%，脱氮效果以及对其它污染物的去除效果良好。

关键词： 鳖甲煎丸   胰腺癌   增殖   上皮-间充质转化   PI3K/AKT信号通路  

摘要： 目的：探讨鳖甲煎丸（BJJP）含药血清对胰腺癌AsPC-1细胞恶性生物学行为的影响及其可能的分子机制。方法：采用健康SD大鼠制备正常大鼠血清以及低（0.55 g/kg）、中（1.1 g/kg）、高（2.2 g/kg）剂量的鳖甲煎丸含药血清。将对数生长期的胰腺癌AsPC-1细胞分为空白对照组（BC）、正常大鼠血清处理组（NC）以及低、中、高剂量的鳖甲煎丸含药血清处理组（BJJP-L、BJJP-M和BJJP-H），各组用10%相应血清处理细胞48 h后进行后续实验。HE染色评估鳖甲煎丸对健康SD大鼠肝脏、肾脏和心脏组织学变化的影响。CCK-8检测AsPC-1细胞增殖；集落形成实验检测AsPC-1细胞集落形成；TUNEL实验检测AsPC-1细胞凋亡；划痕实验检测AsPC-1细胞迁移；Transwell实验检测AsPC-1细胞迁移和侵袭；western blotting实验检测AsPC-1细胞中增殖相关蛋白（Ki-67和PCNA）、凋亡相关蛋白（Caspase-3、Caspase-9、Bax、Bcl-xl和Bcl-2）、上皮-间充质转化（EMT）相关蛋白（E-cadherin、N-cadherin和Vimentin）以及PI3K/AKT信号通路相关蛋白（p-PI3K/PI3K和p-AKT/AKT）的表达水平；免疫荧光实验检测AsPC-1细胞中EMT相关蛋白（E-cadherin、N-cadherin和Vimentin）的荧光强度。超高效液相色谱-串联静电场轨道阱质谱联用（UHPLC-MS/MS）技术检测鳖甲煎丸含药血清的入血成分。结果：HE染色显示低、中、高剂量的鳖甲煎丸对健康SD大鼠的主要脏器无毒副作用。与NC组相比，低、中、高剂量的鳖甲煎丸含药血清组细胞的OD值、集落形成数量、划痕愈合率、迁移数量、侵袭数量、Ki-67、PCNA、Bcl-xl、Bcl-2、N-cadherin、Vimentin、p-PI3K/PI3K、p-AKT/AKT蛋白表达水平以及N-cadherin和Vimentin荧光强度均显著降低；TUNEL凋亡率、Caspase 3、Caspase 9、Bax、E-cadherin蛋白表达水平以及E-cadherin荧光强度均显著升高（均P<0.05）。UHPLC-MS/MS检测结果显示鳖甲煎丸含药血清中共有67种入血原型成分，其中包括高熊果苷、槲皮素和苍术素等30种有效成分。结论：鳖甲煎丸含药血清可抑制胰腺癌AsPC-1细胞的恶性生物学行为，其机制可能与抑制PI3K/AKT信号通路有关。

关键词： 人工智能   第四次工业革命   城市地理学   学科变革   城市人地系统   虚拟空间   智慧城市  

摘要： 人工智能（Artificial Intelligence, AI）引发的新一轮技术革命已成为全球各国抢抓的竞争优势，同时也会引发城市地理学的革新。本文回溯了人工智能发展历程，提出了面向人工智能的城市人地系统概念模型，从数据表达、场景应用、空间变革、城市发展等4个方面梳理与总结了人工智能介入的城市地理研究，并提出了学科智能化转型面临的困境、情境、探索路径与未来展望。研究发现：(1)面向人工智能的城市人地系统要素交互更加复杂。(2)人工智能成为城市地理研究主要手段的趋势逐渐明显，具有高效率、低成本、学习能力强的数据处理优势，对空间感知与智慧决策也具有重要意义；人工智能引发了空间变革，不仅打造了复杂的虚拟空间，同时重构了社会空间；人工智能助力建设智慧城市并打造城市前沿应用平台。(3)智能化转型下的城市地理研究面临数据与技术困境以及全球与地方变革、科技伦理与人文价值发展等情境，未来可在突破技术壁垒、关注城市空间建设与治理、注重多元智能转向效应研究等3方面探索发展路径，学科亟待全面转型升级。

关键词： 沙漠   链霉菌   可培养   天然产物生物合成   抗菌活性  

摘要： 全球抗生素耐药性和新型抗菌药物短缺问题日益严峻,因此迫切需要发现新的或更有效的抗生素.沙漠生境蕴藏着丰富的链霉菌资源,是新型活性天然产物的重要潜在来源,但其在很大程度上仍未得到充分探索.本研究旨在深入挖掘新疆古尔班通古特沙漠中的可培养链霉菌资源,并探究其抗菌天然产物生物合成潜力.本文利用8种培养基对4份沙漠样品中的链霉菌进行分离、纯化和鉴定,随后对代表性链霉菌进行培养特征观察、次级代谢产物生物合成基因簇(biosynthetic gene cluster, BGC)预测和抗菌活性评价.研究结果显示,共分离得到469株链霉菌,占放线菌总菌株数的44.0%.从64株代表性链霉菌基因组中共预测得到1937个BGCs,分属于1068个基因簇家族(gene cluster family, GCF),其中97.5%的GCFs表现出较高的新颖性和次级代谢功能谱系多样性.此外,通过抗菌活性筛选,发现41株代表性链霉菌对至少一种临床病原菌具有拮抗作用,且其中2株具有广谱抗菌活性.这些发现表明,新疆古尔班通古特沙漠中蕴藏着极为丰富多样的可培养链霉菌资源,且绝大多数具有巨大的次级代谢产物生物合成潜力和较好的抗菌活性,为新型抗生素药物先导化合物的开发提供了重要依据和优良菌种来源.

关键词： 代谢组学   16S rDNA   衰老   肠道菌群   党参  

摘要： 目的 揭示党参水提物对衰老模型小鼠肠道屏障和菌群代谢的保护作用。方法 选取50只无特定病原体（Specific pathogen free， SPF）级8周龄C57BL/6小鼠随机分为5组，构建D-半乳糖小鼠衰老模型，并用不同剂量党参水提物进行干预。生化分析小鼠血清中超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase， SOD）、丙二醛（Malondialdehyde， MDA）、脂质过氧化物（Lipid peroxidation， LPO）的含量；运用苏木素-伊红（Haematoxylin Eosin， HE）染色观察小鼠肠道组织病理学变化；应用免疫组织化学染色观察小鼠肠道组织Occludin和Claudin 1蛋白的表达情况；透射电子显微镜观察小鼠肠道组织细胞超微结构；联合16sDNA测序和代谢组学分析衰老及党参干预后小鼠肠道菌群和代谢物的变化，再通过生物学信息学进行关联分析。结果 与正常对照组相比，衰老小鼠体重及摄食量降低（P<0.05），党参干预组比衰老组显著增加（P<0.05）；与正常对照组相比，衰老组血清SOD下降（P<0.05），MDA、LPO水平升高（P<0.05），党参干预组显著逆转了SOD、MDA、LPO的变化水平（P<0.05）；衰老模型小鼠的肠道组织结构明显损伤，Occludin和Claudin 1蛋白表达和正常对照相比显著下降（P<0.05）；高剂量党参干预后，肠道组织损伤有明显改善，Occludin和Claudin 1蛋白表达均明显增加（P<0.05），小鼠肠道细胞超微结构趋于正常。小鼠衰老过程中，拟杆菌门（Bacteroidota）比厚壁菌门（Firmicutes）的比值下降，党参干预使其增加；在此过程，主要差异变化的代谢物是脂质及类脂分子、有机酸及其衍生物等，代谢通路有半乳糖代谢、甘油脂代谢、药物代谢-细胞色素P450；组学关联分析显示，Parabacteroides、Lactobacillus和Lachnoclostridium均与脂质及类脂分子密切相关。结论 党参水提物对衰老小鼠肠道组织结构和功能有显著保护作用，通过对肠道菌群结构及其代谢物的调节，改善肠道屏障功能，延缓机体衰老。

关键词： 沉水植物   附着生物膜   反硝化   时空异质性   太湖  

摘要： 研究太湖不同湖区沉水植物附着生物膜反硝化速率时空分布规律及其与环境因子的关系，为太湖湖泊管理和生态修复提供基础数据。2022年7月及10月采集太湖常见沉水植物金鱼藻（Ceratophyllum demersum）、苦草（Vallisneria natans）、马来眼子菜（Potamogeton malaianus）、狐尾藻（Myriophyllum Spicatum），利用乙炔抑制法测定沉水植物附着生物膜反硝化速率，并分析其与环境因子之间的关系。结果表明，太湖常见沉水植物附着生物膜反硝化速率具有一定时空差异，空间变化表现为夏季的苦草和秋季的苦草、马来眼子菜、狐尾藻附着生物膜反硝化速率贡湖湾显著高于胥口湾；时间变化表现为秋季>夏季。同一湖区不同种类沉水植物附着生物膜反硝化速率存在差异。在夏季，太湖胥口湾的沉水植物附着生物膜反硝化速率表现为苦草>马来眼子菜。在秋季，太湖各沉水植物附着生物膜反硝化速率表现为金鱼藻最大，其次是苦草，马来眼子菜和狐尾藻较低。太湖沉水植物附着生物膜反硝化速率与水体温度、pH、透明度、各形态的氮、磷酸根(PO43-)、总悬浮颗粒物（SS）、无灰干重（AFDW）、总有机碳（TOC）、生化需氧量（COD）呈显著相关（P<0.05），也与附着生物膜中的可溶性总氮（TDN）、铵态氮(NH4+)、硝态氮(NO3-)、PO43-、SS、AFDW、TOC呈显著正相关（P<0.05）。

关键词： 沪教版初中生物学教材   教材解析   生物学学科核心素养   教材特色  

摘要： 以《义务教育生物学课程标准(2022年版)》为依据,从编写思想、教材结构、编写体例、教材特色等四方面对沪教版初中生物学新教材进行解读,并根据新教材素材选取、呈现方式、教材特点等,从新型课程观、教学观和学习观对教材进行深度剖析,为一线教师把握新教材、用好新教材、提高课堂教学实效提供参考和指导。