摘要:在养分贫瘠的林冠生境中,附生植物如何获取充足的氮(N)以满足自身生长需求,是附生植物面临的主要挑战之一。蓝藻型地衣类群,具有卓越的生物固氮能力。为探究附生植物能否从共存的固氮地衣中获取N,该文以哀牢山亚热带山地湿性常绿阔叶林系统中的附生植物与固氮地衣为研究对象,通过 15N 自然丰度法分析,探讨了二者之间的氮转移及其对附生植物养分变化的影响。结果表明:(1)固氮地衣能够将可观的N转移给附生植物,其对附生苔藓和蕨类的氮贡献分别达到 26.18% 和 35.15% 。(2)固氮地衣的存在促进了附生苔藓对磷(P)的获取,显著降低了其 N:P 值,但对附生蕨类的影响不明显。(3)固氮地衣-附生蕨类的氮转移主要受到固氮地衣生长方位和宿主胸径的影响,而固氮地衣-附生苔藓的氮转移主要受到固氮地衣生长方位和盖度的影响。综上认为,亚热带森林系统中固氮地衣是共存附生植物群落的重要N源,这为解释森林林冠环境附生植物物种多样性分布格局提供了数据支持。
摘要:探究中国西南地区(以下简称西南地区)植被生态系统(农田、林地和草地)总初级生产力(GPP)时空变化及气候因子对其变化的影响,对全球气候变化背景下植被资源分类管理具有重要的意义。该研究基于2000——2022年植被GPP、气温和降水数据,以及2020年土地利用类型数据,基于Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall显著性检验,解析西南地区植被生态系统GPP时间变化特征和空间变迁格局,并通过通径分析揭示气温和降水对植被GPP 的直接、间接和综合影响及其主导影响因子。结果表明:(1)2000—2022年西南地区各植被生态系统GPP呈显著上升趋势( P<0.05 ),其中农田生态系统GPP上升速率最高,草地生态系统GPP上升速率最低。(2)区域尺度上,西南地区气温对植被GPP 的直接影响、间接影响和综合影响均为正向作用,而降水对植被GPP的影响均为负向作用。气温对草地生态系统GPP变化的直接影响最大,降水对农田生态系统GPP变化的直接影响最大。(3)像元尺度上,气温对西南地区和各生态系统GPP变化的影响强于降水。气温直接影响主导 54.89% 植被GPP变化。综上可知,西南地区植被生态系统植被GPP呈正向变化的面积占比较大,气温的直接影响主导各植被生态系统GPP的变化。在全球气候变化情境下,该研究为制定具有区域针对性的生态恢复与管理政策提供了有价值的参考依据。
摘要:云南松(Pinus yunnanensis)作为中国西南地区的乡土树种及植树造林的先锋树种,其形成的大面积云南松天然林和人工林具有丰富的林产资源,在林业建设和可持续发展中起着关键作用。但是,随着全球变化的加剧,云南松林因其含油量高、燃点低等特征而更易发生火灾。为探究火干扰后处于演替初期云南松林的群落组成特征、优势种的空间分布格局及关联性,该研究按照全球森林观测网络的标准技术规范,在云南鸡足山建立了1块 1hm2 的云南松林动态监测样地(40年前为亚热带半湿润常绿阔叶林),并且基于调查数据分析群落组成和径级结构特征,采用 g(r) 函数分析云南松不同发育阶段、群落内不同叶习性优势木本植物的空间分布格局及关联性,以此明晰演替初期云南松群落的内在发展机制。结果表明:(1) 1hm2 样地内共记录到胸径 ?1cm 的独立生长的木本植物个体3088株(隶属14科21属30种),其中常绿木本植物23种、落叶木本植物7种。(2)云南松和落叶型植物响叶杨(Populus adenopoda)的径级结构呈偏正态型,属于稳定型种群,常绿型木本植物水红木(Viburnum cylindricum)、华山松(Pinus armandi)和美丽马醉木(Pieris formosa)的径级结构呈倒“J"型,说明常绿型植物更新良好、小径级个体更多、未来更容易取代云南松林。(3)云南松3个发育阶段(幼树、中树和成树)的空间分布以聚集为主,成树随着尺度的增大有向随机或均匀分布转变的趋势。(4)云南松幼树与中树和成树呈正相关,而中树和成树则表现为不相关,说明云南松种群内部整体关系良好;云南松与群落内优势的常绿和落叶植物呈负相关或不相关,说明存在对光照和水分等限制性资源的竞争。综上认为,该云南松群落整体结构稳定,当前云南松仍是群落演替早期的绝对优势物种,其不同发育阶段的空间分布以聚集为主,成树的分布在未来可能会从聚集转变向随机或均匀分布,反映了负密度制约效应的累积;云南松不同发育间正向的空间关联也是群落演替初期的重要特征,但随着演替的发展,常绿型植物可能会替代云南松的优势地位,从而使得落往亚热带半湿润常绿阔叶林的方向发展。
摘要:为了明确影响不同林龄樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)生长的关键温度和降水因子,该研究以辽宁章古台中龄林(33a)、成熟林(48a)和过熟林(64a)樟子松为对象,分析2003—2022年间不同林龄樟子松生长(胸高断面积增量,BAI)变化特征,并使用Climwin模型确定了对不同林龄樟子松生长影响最强的温度和降水季节窗口。结果表明:(1)2003—2022年间,3个林龄樟子松BAI显著升高。(2)当年7—8月平均温度对中龄林生长影响最强,7—8月平均温达到 23.7‰ 时,中龄林径向生长与气候关系由正转负;上一年11月至当年5月的降水量对中龄林和成熟林影响最强,中龄林和成熟林生长与降水的响应由正转负的降水量阈值分别为 124mm 和 122mm 。(3)温度对成熟林生长无显著影响;而当年7月温度和上一年8月至当年5月的降水量与过熟林生长呈显著线性正相关。(4)降水对各林龄樟子松生长的重要性强于温度,而且降水对生长的重要性随樟子松林龄增大而增加。因此,在未来气候暖干化趋势下,制定随林龄变化的林水平衡营林措施有助于促进樟子松人工林生长。
摘要:估算植被总初级生产力(GPP)对探索陆地生态系统中碳的流动和存储至关重要,并有助于解释全球气候变化的影响因素。遥感GPP模型是区域和全球尺度上模拟GPP的重要工具。为摸清TG 和VI这两种遥感GPP模型在中亚热带地区两种典型森林的适用性及不同模型参数标定方法的模拟效果,该研究基于地面气象数据和MODIS数据,从全年和季节两种尺度利用通量塔实测GPP对TG和VI模型的敏感参数进行标定,分别对中亚热带次生常绿阔叶林和桉树人工林的GPP进行模拟,并对比分析TG和VI模型在这两种生态系统的模拟精度。结果表明:(1)经过参数标定后,模型的模拟精度得到了提升,特别是在分季节标定的情况下,模拟精度明显优于全年标定的结果。(2)TG和VI模型的输入参数与两种生态系统实测GPP的相关性较高 (R2>0.70,P<0.001) 。(3)TG 模型的GPP模拟值与实测GPP 的相关性高于VI模型,并且TG 模型在次生常绿阔叶林生态系统的模拟误差最小( ∣RE∣<2%; 。综上认为,两种模型皆具备在中亚热带地区两种典型森林中应用的潜力且TG模型的模拟效果优于VI模型。
摘要:气候变暖通过改变植物的开花物候、繁殖分配和花部特征,进而影响植物与传粉者之间的相互作用,最终导致植物的繁殖成功发生变化。高山地带是全球变暖最为敏感的地区,为探究温度升高对该地区植物繁殖过程的生态学效应,该研究以青藏高原高寒草甸典型高山植物蓝翠雀花(Delphinium caeruleum)为对象,通过开顶式生长室(OTC)进行增温处理,探究了增温对蓝翠雀花开花物候、生物量分配模式、典型花部特征和繁殖成功的影响,以及对传粉者访花行为和传粉效率的改变。结果表明:(1)增温使蓝翠雀花的开花物候提前,并显著缩短了单株花期和单花寿命。(2)增温后,蓝翠雀花增加了营养生长的资源投入,表现为植株高度增加,而减少了繁殖分配,表现为花直径减小,蜜距长度缩短,花粉活力和花蜜分泌量均显著降低。(3)增温后花部特征的变化导致蓝翠雀花唯一有效传粉者苏氏熊蜂(Bombus sushikini)的单次访花时间缩短且单次落置的花粉数量减少,传粉效率降低,最终对繁殖成功产生负面影响。该研究结果揭示了全球气候变暖背景下,蓝翠雀花繁殖特征的演化及与传粉者相互作用关系的改变,为明确气候变化对植物繁殖过程的生态学效应提供了参考。
摘要:为探究南渡江干流热带雨林次生林群落生态位特征、种间关系及群落稳定性,揭示其群落结构、演替现状和趋势,该文以群落内乔灌层中21种主要物种为研究对象,采用生态位宽度、生态位相似性、生态位重叠度分析生态位特征,采用Spearman系数 统计量、联结系数和匹配系数分析群落种间联结关系,采用改进的M.Godron稳定性测定方法判断群落稳定性。结果表明:(1)鹅掌柴重要值最高,银柴生态位宽度最大。主要物种间的生态位相似度和重叠度总体较小,其中华润楠-细齿叶柃的生态位相似性 Cik 和生态位重叠度指数 Oik 最高,分别为0.69和 0.87? 。(2)主要物种总体联结性为显著正联结,但是种对间联结性检验显著率为 3.81% 。(3)拟合曲线与线段 y=100-x 交点为(39.80,60.20),与稳定点(20,80)的欧氏距离为28.00,表明南渡江干流热带雨林次生林群落状态不稳定。综上认为,南渡江干流热带雨林次生林群落可能处于演替前期向演替中期过渡阶段,应当采取封山育林和减少人类干扰等措施,以达到维持和增强热带雨林次生林群落稳定性的目的。该研究为推进热带雨林次生林保护修复、增强流域生态系统稳定性提供了数据依据。
摘要:为探究云南松林枯落物输入变化对土壤微生物群落结构和功能的影响及其主要驱动因素,该研究应用枯落物添加与去除实验(DIRT),设置枯落物正常输入(对照,CK)、去除根系(NR)、去除枯落物(NL)、双倍枯落物(DL)、无输人(NI)及去除有机层和A层(OA)6种处理,并利用Ilumina HiSeq测序技术结合PICRUSt2和FUNGuild功能预测,分析不同枯落物输入对云南松林地土壤微生物群落结构及功能的影响。结果表明:(1)不同枯落物处理间的细菌和真菌群落组成表现出一定的差异且真菌群落差异较大,去除枯落物处理显著增加真菌担子菌门和红菇属的相对丰度,而去除枯落物、无输入及去除有机层和A层处理显著降低真菌被孢霉门和被孢霉属的相对丰度。(2)去除根系和无输人处理增加了细菌 ∝ 多样性(Ace、Chao),而NR、NL、NI处理显著降低真菌 α 多样性(Shannon)且减少枯落物输入显著影响真菌 β 多样性。(3)枯落物处理显著改变了真菌功能群结构。去除枯落物和去除根系处理显著增加外生菌根真菌丰度,而 NR、NL、NIOA 处理则显著降低内生-调落物腐生-土壤腐生-未定义腐生菌丰度;去除有机层和A层处理显著增加杜鹃花类菌根真菌丰度。(4)相关性分析结果显示,土壤有机碳、全氮和 ΔpH 与细菌群落结构和功能变化密切相关,而全磷、全钾和pH与真菌群落结构和功能变化密切相关。综上认为,与添加枯落物相比,枯落物输入减少对土壤微生物群落结构、多样性和功能产生了更为显著的影响,尤其对真菌的影响较大,而对细菌的影响较小,这些影响与土壤碳、氮输入及土壤化学性质的改变紧密相关。该研究对于科学预测全球变化和人类活动背景下的土壤生态系统功能和稳定性具有重要意义。
摘要:气候变化导致的温度升高对温带森林光合作用及其地理分布格局产生了显著影响。栎类树种是温带森林的重要组成部分,但其升温条件下的光合作用表现和分布格局变化尚未得到充分研究。该文以辽东栎(Quercus liaotungensis)、猩红栎(Q.coccinea)和北美红栎(Q.rubra)为研究对象,结合冠层和叶片2个层面,探讨了它们的光合系统高温适应性,以及其对地理分布格局的影响。结果表明:(1)3种栎类光合系统高温适应性存在显著性差异,直接影响其地理分布格局。(2)冠层层面,辽东栎在高温条件下表现出较强的光合能力,其光合系统高温适应性较强。(3)叶片层面,高温下辽东栎的光系统I(photosystemⅡI,PSI)具有较强的稳定性,尤其是PSⅡ至光系统I(photosystemⅠ,PSI)的电子传递链。相比之下,猩红栎和北美红栎光合系统高温适应性较弱,极端高温出现时,其光化学活性显著下降。综上认为,3种栎类光合系统的高温响应机制决定了它们的温度适应性,从而影响了地理分布格局。该研究结果为气候变化背景下栎类树种分布格局变化的预测提供了新的视角,强调了光合作用在树种适应性中的关键作用,对温带森林生态系统的演变和森林管理具有重要的理论意义。
摘要:细胞核悬液是开展多种分子生物学研究的重要基础。为高效制备欧洲云杉(Piceaabies)原胚团(proembryogenic masses,PEM)细胞核悬液,该研究应用流式细胞仪检测 DNA 含量,对 LB01、Otto's、Galbraith's、GPB、WPB 和 Tris?MgCl26 种细胞核提取液提取的欧洲云杉胚性细胞系 PaV II、PI3、PI5的PEM细胞核数量和质量进行评估,筛选最适提取液,并对最适提取液稳定性和细胞核完整性进行检测。结果表明:(1)与其他提取液相比,欧洲云杉胚性细胞系 PaV IPEM经LB01提取获得的细胞核数量最多且细胞碎片少。(2)PEM经LB01提取获得的细胞核 G0/G1 和 62/M 的核变异系数均小于 5% ,变异系数小。(3)不同欧洲云杉细胞系PEM 经LB01提取的细胞核数量及细胞碎片无显著性差异,稳定性高。(4)显微观测显示,LB01提取欧洲云杉PEM获得的细胞核膜保持较高的完整性。综上认为,LBO1提取欧洲云杉PEM细胞核能表现出更好的核质量,可作为欧洲云杉首选细胞核提取液。该研究结果为裸子植物细胞核的提取提供了参考。
摘要:为探究影响细胞系胚性强弱的特征指标值,早期判别胚性较强的胚性细胞系。该研究以湿地松未成熟种子诱导的7个细胞系为材料,观测其表型特征和细胞结构,测定内源激素含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、淀粉含量、抗氧化酶活性等指标,并选择5个细胞系进行成熟培养,采用方差分析、Duncan多重比较及Pearson相关性分析,研究了湿地松不同细胞系内源激素含量及生理生化特性与成胚能力的相关性。结果表明:(1)不同细胞系在细胞学观察上存在差异,其中V30 细胞系胚性胚柄细胞团结构明显、数量较多、胚性较强。(2)不同细胞系的内源激素含量存在显著性差异,脱落酸(ABA)、玉米素核苷(ZR)与细胞系成胚能力存在显著正相关,吲哚乙酸(IAA)含量与细胞系成胚能力存在显著负相关,赤霉素( GA3 )差异不显著且与细胞系成胚能力无明显相关性。(3)不同细胞系的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、淀粉含量、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性均存在显著性差异,但与细胞系成胚能力无明显相关性。(4)以细胞系胚性和成熟胚数量为标准,V30细胞系具有高体胚发生潜力。综上认为,湿地松细胞系的成胚能力与内源激素含量显著相关,这不仅为进一步通过调节激素含量来改善细胞系胚性和优化体胚成熟条件提供了参考与借鉴,而且还为优化湿地松体胚发生和提高体胚诱导率等方面的研究提供了技术参考。
摘要:SAUR(SMALL AUXINUPRNA)基因家族是促进下胚轴伸长的重要下游基因,然而在高温诱导的下胚轴伸长中SAURs受调控的分子机制尚有很多不明之处。热形态建成被定义为高等植物在最适温度和逆境高温之间的温和高温范围内发生的一系列形态变化。其中,高温诱导的下胚轴伸长是研究最为透彻的一个。该研究以拟南芥Col野生型、hy5突变体、 35S::HY5-HA/Col 过表达植物和烟草为材料,采用抑制剂NPA 处理实验、定量RT-PCR、染色质免疫共沉淀和双荧光素酶报告基因检测方法探索了高温调控 SAUR1/2/3/4的分子机制。结果表明:(1)热形态建成信号转导通路中生长素处于HY5(ELONGATEDHYPOCOTYL5)的下游。(2)在 20% 和 29°C 中,HY5抑制了SAUR1/2/3/4的转录。(3)在常温和高温中,HY5与 SAUR1/2/3/4 的启动子区染色质含有E-box的部分结合且这些结合被高温所抑制。(4)HY5对SAUR1/2/3/4的调控依然需要生长素的参与。综上认为,高温通过影响HY5与 SAUR1/2/3/4启动子染色质的结合强度来调控这4个基因的转录,并且此调控过程需要生长素。该研究结果为高温调控下胚轴伸长下游基因的分子机制提供了新的见解。
摘要:木霉是土壤和植物根系中常见的真菌,在农业生物防治中起到重要作用。为探究木霉在黄芪抗根腐病中的作用,该研究从黄芪根腐病病根中分离鉴定木霉并研究其对病原菌的拮抗作用和对黄芪抗病生理指标的影响。通过形态学观察、ITS序列和tef1序列分析确定木霉类型;利用平板对崎试验分析分离木霉对腐皮镰刀菌HYFS-1的拮抗作用;测定黄芪生理指标过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)过氧化物酶(POD)和脯氨酸( Pro )来明确分离木霉在诱导黄芪抗病中的作用。结果表明:(1)从黄芪病根中分离鉴定的木霉为哈茨木霉,命名为T9131。(2)哈茨木霉 T9131与腐皮镰刀菌 HYFS-1平板对峙6d时T9131对HYFS-1的抑制率为 72%±1% 。(3)与只接种腐皮镰刀菌HYFS-1相比,当HYFS-1侵染 0h 时,T9131显著提高SOD活性;当HYFS-1侵染 24h 时,T9131显著提高SOD和POD的活性及Pro含量;当HYFS-1侵染 48h 时,T9131显著提高POD和PAL的活性及 Pro 含量。综上认为,哈茨木霉T9131可以通过直接抑制病原菌HYFS-1的生长和诱导黄芪抗病生理指标 SOD、POD和PAL的活性及 Pro 含量来防治黄芪根腐病,为进一步探究哈茨木霉的生防作用和在黄芪抗根腐病中的作用机理奠定基础。
摘要:FKF1是响应蓝光节律表达的基因,是光周期途径调控植物开花的重要因子之一。为探索 BdFKF1基因在光周期途径中调控烟草植株开花的分子机制,该研究以野生型烟草(SR1)和转 BdFKF1基因烟草(BdFKF1-OE)植株为材料,利用转录组学测序技术并进行RT-qPCR 验证,观测并记录2种材料的开花时间。结果表明:(1)在SR1vs FKF1组中,共筛选出472个差异表达基因,包括上调基因248个、下调基因224个,其中与光周期相关的差异表达基因有14个,包括上调基因7个、下调基因7个。(2)GO富集分析发现,差异表达基因大量富集在U5小核核糖核蛋白体和氧化还原酶活性,作用于成对供体和蓝光反应等通路中,其中与光周期相关的差异表达基因主要富集在FK506结合、光周期和开花、光周期、磷脂酰乙醇胺结合、大环内酯结合、花发育调控等通路中。(3)KEGG 富集分析发现,差异表达基因主要富集在ABC转运蛋白、内质网中的蛋白质加工、角质,木栓素和蜡的生物合成、昼夜节律-植物等通路中,其中与光周期相关的差异表达基因主要富集在植物激素信号转导、昼夜节律-植物通路中。(4)通过观察记录发现BdFKF1-OE植株开花时间比SR1提前 3.9d (5)RT-qPCR结果与转录组学数据变化趋势基本一致,表明转录组数据有较高的可靠性。综上认为,在长日照条件下,BdFKF1基因会影响光周期途径相关基因的表达,同时过表达BdFKF1基因具有促进烟草植株开花的作用。
摘要:鞘磷脂磷酸二酯酶(sphingomyelin phosphodiesterase,SMPD)能够水解鞘磷脂,形成磷脂酰胆碱和神经酰胺,在鞘脂代谢中起关键作用。为研究强耐脱水性植物砂藓(Racomitriumcanescens)中1个SMPD 基因(RcSMPD)的耐旱和抗高温相关功能,该文利用实时荧光定量PCR检测RcSMPD在砂藓脱水胁迫及高温处理下的表达量,对其编码序列进行克隆,对其编码蛋白质进行生物信息学预测,并构建其过表达转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana)株系以检测RcSMPD的耐旱及抗高温能力。结果表明:(1)RcSMPD能够响应砂藓的脱水胁迫及高温处理。(2)RcSMPD总氨基酸残基数为326,为亲水性蛋白质,可能为酸性或中性 SMPD并定位于叶绿体或液泡。(3)ReSMPD过表达转基因拟南芥与野生型植株相比形态发生改变,但在模拟干旱胁迫和高温胁迫处理下的抗逆能力无显著性差异。综上认为,ReSMPD能够参与砂藓对脱水和高温胁迫的应答,过表达RcSMPD能够改变拟南芥形态,但未对其耐旱性和抗高温性产生显著影响。
摘要:为从植株抗坏血酸-谷胱甘肽(ascorbic acid-glutathione,AsA-GSH)循环等抗氧化系统角度理解外源茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)和化肥减施消减草莓连作障碍机制,该研究将‘红颜’草莓种植于4年连作土壤,测定了草莓叶片硝酸还原酶(nitrate reductase,NR)活性、一氧化氮(nitric oxide,NO)含量和 AsA-GSH循环系统非酶类抗氧化剂含量和相关酶活性。结果表明:(1)化肥常规用量条件下,外源MeJA使连作草莓NO含量显著提高 35.31% ,AsA含量显著降低 19.70% ,抗坏血酸过氧化物酶(ascorbic acid peroxidase,APX)活性显著降低 6.60% ,经济产量显著提高 6.41% ,生物量显著提高 7.71% ,但是并未显著影响NR活性、GSH含量和谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase,GR)活性。(2)化肥用量减半条件下,外源MeJA使连作草莓NO含量显著提高 53.31% ,AsA含量显著降低 45.45% ,APX活性显著降低 9.23% ,经济产量显著提高 6.66% ,生物量显著提高 8.17% ,但是并未显著影响NR活性、GSH含量和GR活性。(3)喷施清水条件下,化肥减施使连作草莓NO含量、AsA含量和APX活性分别显著提高 27.34%.86.11% 和 6.88% ,但是并未显著影响NR活性、GSH含量和GR 活性,以及经济产量和生物量。(4)喷施MeJA条件下,化肥减施使连作草莓NO含量显著提高 44.27% ,AsA含量显著提高 26.42% ,但是并未显著影响NR活性、GSH含量、APX活性和GR活性,以及经济产量和生物量。综上认为,外源MeJA和化肥减施均对连作草莓GSH含量和GR 活性无显著影响,但外源MeJA可以缓解草莓植株对连作和高盐胁迫的应激反应,因此降低了连作草莓AsA含量和APX活性,化肥减施则显著提高了AsA含量和APX活性,这说明连作草莓可能主要依赖AsA 路径应对连作障碍和化肥过量的胁迫。