重要入侵植物快速扩散的多因素时空耦合互作机制及动态预测

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31471827
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1404.农田草害、鼠害及其他有害生物
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Biological invasions is a dynamics process in nature and this process is determined by multiple factors including the biological characteristics of alien species, geography and ecology of invaded region. The recent progresses on invasion and expansion of invasive alien species, mainly focusing on the prediction of climatic suitable area based on niche modeling and simulation of single dispersal vector, can just provide us the knowledge to judge its qualitative spread tendency and thus cannot meet current requirement to develop effective early warning, prevention and control measures. Comprehensive understanding of the multiple dispersal mechanisms underlying the rapid spread of invasive species, identifying the active dispersal vectors and their coupling interaction in time and space, and quantitatively predicting its potential spread routes, direction or rate, is the latest development trends and challenges to forward current invasion biology. In respect of such challenges, we selected the three invasive plants (Ageratina adenophora,Flaveria bidentis,Solanum rostratum,Amaranthus palmeri) representing the various dispersal modes and occurred in southwest, east and north of China as our target species and planned to adopt inter-discipline methods, including GIS, spatial statistics, tempo-spatial diffusion model and other classical statistical methods, to elucidate the invasion and expansion process of alien species in this study. Firstly, we want to identify the dominant vectors and their tempo-spatial alteration of the 4 target plants and quantitatively evaluate the spatial-temporal interaction between biological, ecological and environmental factors by analyzing the known tempo-spatial diffusion dynamics. Secondly, we plan to carry out field experiment to examine the reproduction characteristics in different environmental conditions to establish demographic model for three target invasive plants, and simulated the dispersal parameters of seeds with the wind, water, animals, vehicles or specific transportation routes to develop the vector dependence dispersal kernel. Finally, we aimed to develop combined mechanistically models, which integrate spatially explicit demographic model of alien species, dispersal kernels of different vectors and coupling interaction in heterogeneous environment of invaded area to realistically predict the potential invasion and spread dynamics at large scales. The realistic prediction might provide theoretical basis and technical support for real-time dynamic monitoring of invasive species.
外来物种的传入与扩散是由其自身的繁殖扩散特性与入侵地的自然和人为等多种因素共同决定的。目前,基于气候适应性的适生区预测与单一扩散媒介的模拟研究只能判断其扩张趋势,不能预测其扩散动态。系统理解入侵物种快速扩散的多因素时空耦合机制,准确预测未来的扩散动态是当前入侵生物学研究的最新发展趋势和挑战。本研究以我国局部分布且具有不同扩散模式的四种入侵植物紫茎泽兰、黄定菊、刺萼龙葵、长芒苋为对象,拟采用GIS、扩散生态学、空间统计学、时空扩散模型等方法;首先,通过对已知分布格局的时空扩散动态分析判定主导物种扩散的关键媒介,定量评估媒介间的时空交互作用机制,其次,通过物种在不同环境条件下繁殖、扩散特性模拟实验,建立种群增长及其随不同媒介扩散的扩散核模型;最终,构建基于种群增长、繁殖体扩散的多重媒介及其时空耦合机制的机理模型,定量预测未来扩散的方向与速度,为实现入侵物种实时动态监测提供理论基础和技术支撑。

结项摘要

外来物种入侵后其势必会进一步的扩散蔓延并造成危害。理论上这种扩散蔓延的过程存在时空异质性。明确入侵物种蔓延的这种时空发展特性对制定早期监测预警具有重要意义。已开展适生区预测等研究不能揭示外来物种入侵后的扩散的动态过程及其异质性。外来物种入侵后其如何扩散蔓延、哪些因素是其扩散驱动力、如何预测是其潜在的扩散动态是本项目的主要目标。基于此,本项目以紫茎泽兰等近100年来入侵我国的17种入侵植物为研究对象,首先,在前期数据积累的基础上,通过系统的监测调获取了它们在我国完整入侵记录与、构建了以县级行政区为基本空间单位的时空分布数据库、重建了它们在我国时空扩散动态;首次提出并采用最小扩散速度法(Minimal Arrival Speed, MAS)定量分析了它们我国的时空扩散动态及分布格局的时空异质性、明确了它们在传入中国后的扩散蔓延的主要路线(河流、公路等路域廊道);其次,基于17种入侵植物繁殖体扩散综合症构建了它们随不同媒介(风力、水流、车辆等)扩散的参数矩阵,并利用扩散核模型拟合了理论扩散最大值与时空动态,并通过与实际扩散动态的耦合对比分析判定了入侵植物在我国长距离扩散的主导媒介-人类活动;最后,把上述拟合的紫茎泽兰、黄顶菊、刺萼龙葵的最优模型投影到当前和未来气候变化下未入侵的潜在适生区预测了它们在我国未来的时空扩散趋势图。研究结果不仅为划定入侵物种重点监测区和扩散阻截带、构建早期监测预警网络、实现实时动态监测提供了技术支撑、同时也为创新和拓展入侵物种时空扩散动态研究方法提供了理论基础。.项目已资助发表论文10篇,其中SCI论文3篇,分别发表在植物学、生态学、地学等学科的Top期刊Journal of Ecology, Environmental Science and Technology,Water Resources Research。项目参加人在国际会议报告1次,国内会议专题报告1次。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
重大外来入侵杂草在我国的分布危害格局与可持续治理
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    生物安全学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王瑞;周忠实;张国良;郭建英;高尚宾;孙玉芳;付卫东;张付斗;万方浩
  • 通讯作者:
    万方浩
Pervasive human-mediated large-scale invasion: analysis of spread patterns and their underlying mechanisms in 17 of China's worst invasive plants
普遍存在的人类介导的大规模入侵:中国 17 种最严重入侵植物的传播模式及其根本机制分析。
  • DOI:
    10.1111/1365-2745.12692
  • 发表时间:
    2017-01-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF ECOLOGY
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Horvitz, Nir;Wang, Rui;Nathan, Ran
  • 通讯作者:
    Nathan, Ran
外来入侵植物刺萼龙葵在我国的分布格局与早期监测预警
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    生物安全学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王瑞;唐瑶;张震;万方浩
  • 通讯作者:
    万方浩
入侵植物银毛龙葵在中国的适生区预测与早期监测预警
  • DOI:
    10.13292/j.1000-4890.201607.007
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    生态学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王瑞;万方浩
  • 通讯作者:
    万方浩
外来入侵植物黄顶菊在我国的地理分布格局及其时空动态
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    生物安全学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑志鑫;王瑞;张风娟;万方浩
  • 通讯作者:
    万方浩

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其他文献

The Structure and Evolution of Beta-Rhizobial Symbiotic Genes Deduced from Their Complete Genomes
从完整基因组推断β-根瘤菌共生基因的结构和进化
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    刘晓云
基于注入分段式谐波电流抑制开关磁阻电机转矩脉动的控制策略
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    2017
  • 期刊:
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中医杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王瑞;张军峰;吴娟;杨学文;王瑞平;邱红;詹瑧;杨亚平
  • 通讯作者:
    杨亚平
介质部分填充平行平板传输线微放电过程分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    翟永贵;王瑞;王洪广;林舒;陈坤;李永东
  • 通讯作者:
    李永东
二阶离散周期边值问题的Ambrosetti-Prodi结果
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1000-5641.2021.06.006
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    华东师范大学学报. 自然科学版
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王瑞;路艳琼;杨晓梅
  • 通讯作者:
    杨晓梅

其他文献

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王瑞的其他基金

外来植物长芒苋入侵与扩散早期小种群的分布规律与时空动态风险评估
  • 批准号:
    32272569
  • 批准年份:
    2022
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  • 项目类别:
    面上项目
外来植物长芒苋入侵与扩散早期小种群的分布规律与时空动态风险评估
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
生态位漂移和非平衡分布对四种入侵植物适生区预测的影响
  • 批准号:
    31000883
  • 批准年份:
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  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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