柴达木地区野生黑果枸杞种群遗传多样性的AFLP分析

采用扩增片段长度多态性(AFLP)分子标记技术对青海省柴达木地区5个野生黑果枸杞(Lycium ruthenicum)种群的120份样品的遗传多样性进行分析。结果表明: 柴达木地区野生黑果枸杞具有很高的遗传多样性, 9对选扩引物共得到1691条清晰条带, 其中多态性条带1678条, 多态性变异率为99.23%, 种群间的有效等位基因数为1.4712, Nei’s基因多样性为0.3245, Shannon信息指数为0.4367。分子方差分析(AMOVA)结果表明: 柴达木地区5个黑果枸杞种群的遗传变异主要存在于种群内部(92%), 种群间的遗传分化较小(8%, 遗传分化系数0.08)。黑果枸杞种群间的遗传相似系数介于0.9709-0.9922之间, 平均值为0.9835。种群间的聚类及Mantel检验(γ = 0.3368, p = 0.8064)均表明柴达木地区黑果枸杞种群地理距离与遗传距离之间的相关性不明显; 黑果枸杞个体间的聚类表明同一种群的个体不能完全聚在一起。对同一种源的遗传多样性分析发现, 诺木洪奥斯勒草场的种源内部的遗传变异更为丰富, 这或许可以推断诺木洪可能为柴达木地区野生黑果枸杞种质资源的中心产区。     

中国特有种天山猪毛菜的地理分布及潜在分布区预测

基于野外调查的居群分布信息和20个环境变量(包括海拔及19个气候变量),采用最大熵模型( MaxEnt)和地理信息系统( ArcGIS)对中国特有种天山猪毛菜( Salsola junatovii Botsch.)的潜在分布区进行预测;并采用受试者工作特征曲线( ROC)和刀切法( jackknife test)分别检验MaxEnt模型的精度和评估各环境变量在决定潜在分布区时的贡献量。结果显示：天山猪毛菜主要分布在中国新疆南部的12个县(包括托克逊县、和硕县、和静县、焉耆县、拜城县、库车县、温宿县、乌什县、阿合奇县、阿图什县、乌恰县和阿克陶县),但在相关文献记载的曾有分布的阿克苏市、柯坪县和喀什市则本调查中没有发现。通过MaxEnt模型预测,天山猪毛菜的潜在适生区主要集中在新疆南部(包括天山南坡和塔里木盆地西南缘)以及甘肃的西部和东部等,新疆西部地区有零星分布;在调查的15个居群中,除居群14(位于乌恰县西部)外,其他14个居群均位于潜在适生区内,其中的7个居群位于非常适宜的潜在适生区内,表明利用MaxEnt模型预测天山猪毛菜的潜在适生区效果较好。在20个环境变量中,对预测结果贡献量位居前3位的环境变量为最冷季度平均温度、最冷月最低温和最干季度平均温度,表明该种的分布与低温相关。此外,对天山猪毛菜潜在适生区与实际分布区差异的成因进行了分析。     

多基因型黑果枸杞高效快繁体系的建立

旨为建立适用于不同种源多基因型的黑果枸杞高效稳定的组培再生体系,为工厂化育苗与大面积推广奠定基础。收集7个不同种源地的黑果枸杞种子并制备无菌苗,利用植物组织培养技术,研究不同种类、不同浓度植物生长调节剂对黑果枸杞生根和分化的影响。在黑果枸杞的茎段诱导分化培养基筛选过程中,针对黑果枸杞培养过程中容易出现的玻璃化现象,通过多种培养基比较,确定了一种最适合不同种源多基因型黑果枸杞茎段分化的培养基MS+蔗糖30 g/L+琼脂7 g/L+6-BA 0.1 mg/L;在黑果枸杞的叶片诱导分化培养基筛选过程中,通过调节生长素类物质及细胞分裂素的浓度,获得一种适合于不同基因型的黑果枸杞叶片分化的培养基MS+蔗糖30 g/L+琼脂6 g/L+NAA 0.5 mg/L+6-BA 0.5 mg/L;在黑果枸杞生根培养基的筛选过程中,通过改变生长素浓度,获得了一种最适合于不同种源多基因型黑果枸杞生根的培养基1/2MS+蔗糖30 g/L+琼脂7.5 g/L+IBA0.25 mg/L。在大规模试验的基础上,克服了不同种源黑果枸杞使用一种培养基时在生根分化过程中常出现的玻璃化、不生根、不发芽等问题,建立了适宜不同种源多基因型黑果枸杞高效稳定的组织培养再生体系。     

气候变化下耐旱藓类连轴藓属在新疆的分布模拟

该研究基于耐旱藓类连轴藓属5种53条在新疆的地理分布信息和7个气候变量,利用最大熵模型和ArcGIS 10.2软件,分别模拟现代气候和未来气候情景下连轴藓属在新疆的适生分布区,为探讨气候变化对干旱、半干旱区苔藓植物物种分布的影响提供参考。结果表明:(1)Maxent模型预测连轴藓属在新疆适生区的准确性非常高(AUC=0.957)。(2)年降雨量、最干季度降雨量和最暖季度平均气温是影响连轴藓属分布的主要气候因子。(3)连轴藓属在新疆的适生区主要集中在阿尔泰山和天山沿线,在未来(2061~2080年)气候情景下,连轴藓属分布面积将比现代气候下减少10.39%,其绝大部分现有南部适生区将丧失。     

南北疆区域经济差异化三维生态足迹自然资本利用的时空演变

如何刻画自然资源消费在区域间的流转机制及其对生态的影响,是测度区域可持续发展的难点。采用改进后的三维生态足迹模型并引入存量流量利用比和资本流量占用率,对2003—2018年新疆区域三维生态足迹进行核算,并分别测度新疆各地州市自然资本利用的程度,聚焦南北疆地区自然资本利用的差异性,利用偏最小二乘法(PLS)找出影响生态足迹变化的动因,最后结合基尼系数及差异系数量化南北疆经济差异程度,从自然和经济视角探究南北疆可持续发展态势与差异。结果表明:①2003—2018年新疆人均生态足迹持续增长,增长幅度为119.94%,人均生态承载力基本保持在1.7 hm~2左右,流量资本占用强度不断增加,生态赤字问题愈发严重。②研究期内,南北疆地区生态足迹的增长幅度和速度存在明显空间差异,呈现"北高快,南低慢"的态势。各地州市生态赤字情况呈现不同程度的增长趋势,高值区为北疆的克拉玛依市及天山北坡经济带。③第一产业增加值对生态足迹正向驱动作用最为显著,第三产业增加值对生态足迹起到逆向驱动作用。④2003—2018年间,南北疆地区基尼系数维持在0.4—0.5之间,处于中警警度水平,南北疆区域经济差异系数变化波动不大,北疆区域经济差异系数明显高于南疆区域。     

柴达木野生黑果枸杞的空间遗传结构

基于cpDNA序列, 研究柴达木野生黑果枸杞(Lycium ruthenicum)的遗传多样性、遗传结构和单倍型进化关系, 可为其种群的遗传保护提供理论依据。该研究基于3个筛选的叶绿体多态引物: psbA-trnH、psbK-psbI和trnV, 利用群体遗传分析方法研究柴达木盆地野生黑果枸杞的遗传变异格局: 利用软件DnaSP 6.0和Permut 2.0计算分子多样性指标, 利用分子方差分析研究组间和种群间的遗传变异来源, 利用单倍型网络分析和主坐标分析研究单倍型的聚类关系; 利用最大似然树和贝叶斯系统树分析单倍型的谱系进化关系。结果显示: 叶绿体序列psbA-trnH、psbK-psbI和trnV拼接后的总长度为1 454 bp, 鉴别出14个核苷酸变异位点, 共定义了7个单倍型。种群间总的遗传多样(h_T)和种群内遗传多样性(h_S)分别为0.916和0.512。AMOVA分析结果表明, 80%以上的遗传变异来源于组间和种群间。叶绿体单倍型的贝叶斯系统树和最大似然树均表明柴达木盆地黑果枸杞种群聚为2支: 德令哈和格尔木为一支, 诺木洪为另一支。单倍型网络和主坐标分析结果揭示的拓扑结构和聚类关系与系统树一致。Mantel检验结果表明柴达木黑果枸杞种群间的遗传距离与地理距离存在显著的弱相关关系(r = 0.591 1, p = 0.000 9)。柴达木盆地黑果枸杞种群具有较高的遗传多样性, 种群间遗传分化显著。从遗传多样性保护的角度而言, 具有较高遗传多样性的诺木洪林业站和格尔木新乐村种群可划分为保护管理单元。     

Analysis of vegetation index changes and driving forces in inland arid areas based on random forest model: a case study of the middle part of northern slope of the north Tianshan Mountains

全球变化背景下的干旱区植被变化受气候变化和人类活动双重影响。定量评价植被变化特征及其驱动机制, 对监测干旱区区域生态环境变化, 促进区域可持续发展有重要意义。由于复杂多样的人类活动难以量化, 有关这方面的研究多局限于植被对气候变化的响应, 而对人类活动影响考虑不足, 导致关于这方面的认识存在较大的偏差和不确定性。该文首先提出与土地利用相关的人类活动量化表征方法; 然后运用多元线性回归模型和随机森林模型中的较优模型, 分析气候变化和具体的人类活动对北天山北坡中段归一化植被指数(NDVI)的影响。主要结果: (1) 2000-2015年期间北天山北坡中段年NDVI总体呈增加趋势; 基于随机森林构建的NDVI与气候因子和人类活动的模型拟合精度明显优于多元线性回归模型, 其决定系数(R²)至少提高了24%; (2)研究期内与耕地有关的人类活动对北天山北坡中段NDVI分布及时空变化的影响呈增加的特征, 在2000-2015年期间人类活动对NDVI变化的贡献率为0.59, 超过了气候因子。该项研究为气候变化和人类活动对植被的影响研究提供了新思路, 也为干旱区生态环境保护和恢复提供了科学依据。     

新疆产药用植物黑果枸杞遗传多样性的ISSR分析

黑果枸杞（Lycium ruthenicum）隶属于茄科枸杞属,为重要的药用植物,主要分布于中国的西北部。目前该种野生”资源逐渐减少,开展对其居群遗传学研究有利于黑果枸杞野生种质资源的保护和可持续利用。采用ISSR分子标记对新疆南部黑果枸杞6个自然居群及甘肃2个自然居群共115个样品进行了DNA多态性分析。从60个随机引物中筛选出7个有效引物,共产生64条DNA片段,其中50条为多态性条带,多态位点百分率（PPL）为78．1％。相比较而言,黑果枸杞在物种水平上具有较高的遗传多样性,Nei基因多样性（H）和Shannon多样性指数（Ⅰ）分别为0．29和0．43。对黑果枸杞8个居群的AMOVA分析结果表明,其遗传变异主要存在于居群内（77．0％）,而居群间的遗传分化较小（23％,Fsr=0．23）。黑果枸杞各居群间的遗传距离在0．0570—0．1913之间变化。居群间的聚类及Mantel检验（r=0．3602,P=0．910）均表明新疆黑果枸杞居群地理距离与遗传距离之间的相关性不明显;黑果枸杞个体间UPGMA聚类结果表明,同一居群的个体不能完全聚在一起,来自新疆和甘肃两区域的黑果枸杞材料也不能完全分开。探讨了可能造成上述居群遗传结构模式的主要因素,同时提出了今后对新疆南部黑果枸杞保护工作中需进一步解决的问题。     

Spatial genetic structure of Lycium ruthenicum in the Qaidam Basin

基于cpDNA序列, 研究柴达木野生黑果枸杞(Lycium ruthenicum)的遗传多样性、遗传结构和单倍型进化关系, 可为其种群的遗传保护提供理论依据。该研究基于3个筛选的叶绿体多态引物: psbA-trnH、psbK-psbI和trnV, 利用群体遗传分析方法研究柴达木盆地野生黑果枸杞的遗传变异格局: 利用软件DnaSP 6.0和Permut 2.0计算分子多样性指标, 利用分子方差分析研究组间和种群间的遗传变异来源, 利用单倍型网络分析和主坐标分析研究单倍型的聚类关系; 利用最大似然树和贝叶斯系统树分析单倍型的谱系进化关系。结果显示: 叶绿体序列psbA-trnH、psbK-psbI和trnV拼接后的总长度为1 454 bp, 鉴别出14个核苷酸变异位点, 共定义了7个单倍型。种群间总的遗传多样(h_T)和种群内遗传多样性(h_S)分别为0.916和0.512。AMOVA分析结果表明, 80%以上的遗传变异来源于组间和种群间。叶绿体单倍型的贝叶斯系统树和最大似然树均表明柴达木盆地黑果枸杞种群聚为2支: 德令哈和格尔木为一支, 诺木洪为另一支。单倍型网络和主坐标分析结果揭示的拓扑结构和聚类关系与系统树一致。Mantel检验结果表明柴达木黑果枸杞种群间的遗传距离与地理距离存在显著的弱相关关系(r = 0.591 1, p = 0.000 9)。柴达木盆地黑果枸杞种群具有较高的遗传多样性, 种群间遗传分化显著。从遗传多样性保护的角度而言, 具有较高遗传多样性的诺木洪林业站和格尔木新乐村种群可划分为保护管理单元。     

天山林区6种优势种灌木林生物量比较及估测模型

采用平均标准木收获法测定了天山东、中、西部林区6种优势种灌木,多刺蔷薇(Rosa spinosissima L.)、黑果小檗(Berberis heteropoda Schrenk.)、刚毛忍冬(Lonicera hispida Pall.)、天山绣线菊(Spiraea.tianschanica Pojark.)、新疆方枝柏(Juniperus pseudosabina Fisch.et Mey.)和黑果栒子(Cotoneaster melanocarpus Lodd.)的地上和地下生物量并构建基于D~2H变量的个体生物量模型。结果表明:(1)天山西部林区灌木林的总生物量大于中部和东部的;(2)6种灌木的平均生物量大小排序为刚毛忍冬黑果栒子黑果小檗新疆方枝柏天山绣线菊多刺蔷薇;(3)6种灌木的生物量贡献主要源于根和枝生物量,不同器官生物量的大小排序根枝叶;6种灌木叶生物量的大小与枝的生物量之间呈极显著相关(P0.01);(4)以D2H为自变量建立6种灌木不同器官及个体生物量估测模型24个,除黑果小檗和新疆方枝柏叶生物量模型达到显著水平(P0.05),其他各组成生物量模型均达到极显著水平(P0.01),模型模拟结果达到了较高的准确度,可用于推算灌木生物量。研究结果可为定量评估天山森林生态系统的固碳功能提供数据支撑,也可为深入开展森林生态系统服务功能评价提供依据。     

不同土壤环境下黑果枸杞茎、叶形态结构比较

应用石蜡切片法对不同土壤环境下黑果枸杞的叶片和茎的形态结构进行了比较,以期为黑果枸杞在天津地区引种提供理论依据。对叶片和茎的表皮、栅栏组织、维管束、皮层、韧皮部等指标进行了测量。结果表明：黑果枸杞在天津不同土壤环境下生长状况良好。生长在碱性粘土中的黑果枸杞叶片呈长披针形,茎表皮和维管束最发达;生长在沙壤土中的黑果枸杞叶片也呈长披针形,但角质层最厚,茎的皮层最发达;长在红棕土中的黑果枸杞叶片则呈近长椭圆形且叶片较厚,叶表皮气孔密度最大,表皮最厚,叶肉的栅栏和海绵组织最发达,叶柄维管束最大,茎最粗,韧皮部最发达,髓最大。因此,生长在不同土壤环境下的黑果枸杞植株的茎、叶片的形态结构差异明显。     

新疆兽类分布格局及动物地理区划探讨

通过整理文献资料,依据Wilson 和Reeder (2005)兽类分类系统,共收集到新疆兽类138 种,分别隶属8目22 科。根据兽类在各个特定分布区的分布特点,采用Ward 的方法对各特定分布区进行聚类,依据特定分布区的相似性聚类结果,并结合自然地理条件,对新疆兽类动物地理分布格局进行了探讨,并将全疆兽类动物地理区划划分到第Ⅲ级。结果表明,物种丰富度与分布区的环境异质性密切相关,同时,区域环境一致性较高的地区,其兽类区系成份相似度亦较高,聚类结果的一致性较强;新疆兽类的分布受地形因素的影响较显著,天山和塔克拉玛干沙漠等明显的地理界限对兽类的交流、扩散起到明显的阻隔作用。     

南海北部近海头足类优势种及其生态位特征

为了解南海北部近海头足类优势种的种间关系,根据2014—2015年该海域4个季节底拖网渔业资源调查,应用相对重要性指数、生态位宽度和重叠指数从时空维度分析头足类优势种的生态位特征。结果表明: 该海域4个季节的头足类优势种共5种,分别为剑尖枪乌贼、中国枪乌贼、火枪乌贼、金乌贼和杜氏枪乌贼,前两种是4个季节的共同优势种。与历史数据相比,头足类优势种的种类组成已发生改变。头足类资源时空分布格局明显,海南岛南部至粤东海域资源密度高于北部湾,季节变化呈夏季高而冬季低特征。时空生态位分析表明,优势种的时间和空间生态位宽度没有一致位序,剑尖枪乌贼和中国枪乌贼分别占据最大的时间(1.32)和空间生态位宽度(3.90),而时间和空间生态位宽度最小的物种分别是金乌贼(0.98)和杜氏枪乌贼(2.04)。虽然时间生态位重叠在数值上显著高于空间生态位重叠,但二者均是在中国枪乌贼、剑尖枪乌贼、火枪乌贼等种对间有较高重叠,而杜氏枪乌贼与其余4个优势种的重叠较低。相关分析表明,在时空尺度上生态位宽度与丰度的变化均呈极显著负相关。生态位可反映物种资源量时空变化信息,丰富了传统渔业群落研究方法。     

塔里木河流域相对资源承载力

基于改进的相对资源承载力模型,计算2000-2011年塔里木河流域的相对资源人口承载力和相对资源经济承载力,并探讨塔河流域42个县市相对资源承载力的演变规律及空间差异。研究表明:(1)改进的相对资源承载力模型具有一定的研究价值,对于拓宽相对资源承载力评价模型的应用具有实践意义。(2)以新疆为参照区,塔河流域2000-2011年处于人口严重超载、经济非常富余或富余阶段。(3)与全疆相比,土地资源是塔河流域的相对优势资源,水资源是制约塔河流域人口、经济发展的相对劣势资源。(4)以塔河流域为参照区,流域内42个县市的相对资源人口承载力和相对资源经济承载力的空间差异显著。(4)依据相对资源人口、经济承载力的超载、富余状态将塔河流域42县市归为A、B、C、D 4种资源承载力匹配区,并总结其时序演变特点和发展策略。     

黑果枸杞两种花型的花部综合征与传粉特性

黑果枸杞(Lycium ruthenicum)是中国西北地区极端环境中分布的国家二级保护植物, 该物种在新疆南部的自然种群中出现了同型花柱类型(同位花)和柱头探出式雌雄异位类型(异位花)个体, 并且遭遇沙尘暴频繁的种群中异位花个体出现频率减少。该研究对喀什市自然种群中黑果枸杞两种不同花型植株的花部综合征和传粉特性进行比较研究, 以期探讨该物种不同花型植株在南疆早春极端环境中的花部特征的可塑性及其适应性机制。结果表明: 同位花雌雄蕊高度间无显著差异, 而异位花雌蕊高度显著高于雄蕊; 同位花花冠直径、花冠筒长、胚珠数均高于异位花, 而异位花雌雄蕊空间距离、花粉数及花粉胚珠比均比同位花高。黑果枸杞同位花个体比例(68%)高于异位花个体(32%), 种群水平及个体水平同位花花期((117.00 ± 2.25) d, (101.65 ± 1.98) d)比异位花((26.00 ± 1.00) d, (18.75 ± 1.00) d)长, 而单花水平上异位花单花寿命((4.50 ± 0.14) d)比同位花((3.13 ± 0.11) d)长。两种类型花在花早期(紫色)分泌的花蜜量均高于花后期(白色)。在紫色花阶段(花开放早期), 同位花上的主要传粉者意大利蜜蜂、熊蜂和食蚜蝇的访花频率和停留时间均高于异位花; 而白色花阶段(花开放后期)意大利蜜蜂、熊蜂在异位花上的访花频率比同位花高。在不同花色阶段, 同位花柱头花粉落置数、花粉移出率、花粉传递效率均比异位花高, 并且同位花自然坐果率及结籽率均比异位花高。在新疆南部的沙尘暴极端环境下, 同位花通过较高的自交亲和性保障繁殖, 而异交为主的异位花提高了异交率。异位花与同位花在花部综合征和花报酬上的差异, 是影响其繁殖成功的主要因素。     

黑果枸杞功能性状对氮磷添加的响应及其可塑性

分析养分添加对荒漠植物功能性状的影响,对揭示其响应和适应环境变化的规律至关重要。本研究以黑果枸杞为材料,设置3个氮磷(NP)添加量(低、中、高)和N/P(5∶1、15∶1、45∶1),量化分析了整株、根、茎、叶和果实性状对NP添加的响应。结果表明: 黑果枸杞功能性状差异化响应了NP添加量和比例,随NP添加量的增加,生物量和比叶面积增加,根冠比、叶干物质含量、根组织密度和比根长降低;随N/P的提高,地下生物量、比根长和净光合速率增大。17个功能性状指标的变异系数为7.3%～69.1%,生物量、根冠比和比根长为响应氮磷的敏感性状(可塑性指数PI>0.5),变异性较大(49.4%～69.1%);而叶长宽比、叶厚、叶组织密度、叶茎干物质含量为惰性性状(PI<0.20)。主成分分析(PCA)结果显示,黑果枸杞在多元特征空间的位置随NP添加量横向迁移,趋向于地上、地下生物量更大、根冠比更小的策略;同时叶组织密度与叶厚、比叶面积呈负相关;叶干物质含量与叶厚、比叶面积呈负相关,与叶组织密度呈正相关;生物量与比叶面积呈正相关,与比根长呈负相关。逐步回归分析进一步表明,比根长、比叶面积和叶片净光合速率是影响黑果枸杞生物量的主要功能性状。黑果枸杞通过资源利用策略的转变、根系碳分配的改变以及性状的权衡协变与非一致性响应适应土壤养分环境的波动。     

中国新疆马鹿亚种头骨形态的地理变化

新疆马鹿（Cervus elaphus）有3个亚种（塔里木亚种C．e．yarkandensis、天山亚种C．e．songarieus和阿勒泰亚种C．e．sibirieus）。本文报道新疆马鹿3个亚种头骨形态学特征描述和14项形态学指标测定。被测定的指标主要有颅全长（GLC）、颜面长（FL）、鼻骨全长（GLN）、前头长（MFL）、眼窝长（OFW）、基底全长（CBL）、口盖最大幅（GPB）、前臼齿间距离（Pm—P）、眼间最小幅（ZB）、筋突起高（CH）、关筋突起高（LH）、牙齿间隙裂高（DH）、前下颚骨高（HMP2）、后下颚骨高（HMM,）,采用主成分分析并在这3个亚种之间进行了比较。结果表明：1）阿勒泰亚种的头骨长度和高度值比塔里木亚种大,宽度值比塔里木亚种小;2）天山亚种的头骨大小一般处在塔里木亚种和阿勒泰亚种的中间,但三者之间没有显著性差异;3）阿勒泰亚种和天山亚种的头骨形态测量数据比较接近,塔里木亚种的头骨形态比较特殊（塔里木亚种的头骨短而宽,明显区别于其他两亚种的特征）。在新疆导致马鹿3个亚种头骨形态差异的主要因素有栖息地环境和气候因素的差异。阿勒泰亚种和天山亚种栖息在大陆性气候寒冷区的针叶林中,冬天气候比较寒冷;塔里木亚种栖息在大陆性气候温热区的塔里木河流域胡杨林中,气候干旱炎热。因此,阿勒泰和天山亚种在适应寒冷的气候并适应生软食物的食性过程中头骨变成长细,而塔里木亚种长期适应干旱炎热并适应生硬食物的食性使头骨变的短而宽。