RNA‑seq技术在水生生物生态毒理学中的应用进展

水域是地球环境的重要组成部分,也是最易受污染的生态系统之一。水生态系统中不同营养级别的水生生物可通过摄食、接触等多种途径摄入水体中的污染物。因此,监测水域污染物对水生生物和生态系统的影响,解析污染物对不同水生生物的毒性机制,筛选敏感、有效的生物标志物对生态毒理学研究和环境风险评价具有重要意义。RNA测序（RNA sequencing,RNA?seq）技术因所需样品量少,且不需参考序列,可在整体水平上鉴定基因差异表达,成为水生生物生态毒理学研究的最佳方法之一。基于此,介绍了RNA?seq技术的基本流程与数据分析过程,对该技术在不同生态位的水生生物（如鱼类、两栖类、贝类、甲壳类等）生态毒理学中的应用展开综述,并对RNA?seq技术面临的不足、挑战及发展趋势进行探讨,以期为该技术在水生生物生态毒理学研究中的应用,尤其是水生态环境中污染物胁迫水生生物机制的阐明及污染水域生态环境恢复提供参考。     

水生植物引种的生态安全评价

随着水生植物的大量应用,水域环境的生态安全越来越受到关注。水生植物入侵具有一定的生物学、区系地理、生态位和生境特征,对水生植物的生态安全评价可在一定程度上防止水生植物引种的盲目性。该文针对来自水生外来入侵植物的生态安全威胁,分析了水生外来入侵植物的入侵特征及其危害,提出了水生植物引种的生态安全评价的内容、程序、指标体系和方法。     

高山植物对其环境的生理生态适应性研究进展

高山林线植物(林木和草本)由于生长环境特殊而形成其独特的适应环境的生理生态特性.该文对近年来国内外有关高山植物、特别是林线林木在形态解剖结构、光合作用、养分利用和碳水化合物及抗氧化系统等方面对高山环境的生理生态适应性的研究进展进行综述,指出了林线树种生理生态适应性研究方面的不足,并提出了今后高山林线树种生理生态需要研究的方向,以期为研究气候变化下高山林线植物的应对策略和适应机制提供参考.     

小麦诱发突变技术育种研究进展

诱发突变育种技术是利用射线、离子、中子等物理辐射因素及空间环境诱变种子或植物离体组织,获得有益突变体,缩短育种周期的育种技术。据国际诱变育成品种数据库的不完全统计,截至2016年5月,世界上60多个国家在214种植物上诱变了超过3 200个正式发布的突变品种,21个国家诱变了254个小麦突变体,其中我国诱变小麦164个,占总量超过64%而位居世界第一。综述了诱变技术在小麦育种方面的成就,概述了获得的小麦农艺性状、产量、品质等性状突变,并对今后小麦诱变育种的目标及方法进行了展望。以期为小麦诱变育种的进一步发展提供借鉴,促进现代物理农业的应用及发展。     

红树植物胎生现象研究进展

植物胎生是指有性繁殖产生的后代在母体上直接萌发的现象, 在红树植物中最为常见。红树植物生长在热带亚热带海岸潮间带, 耐受高盐、高温、淹水缺氧和海浪冲击等复杂环境。胎生被认为是红树植物对这种特殊生境的重要适应方式。该文从形态发育、生理生化、分子水平、生态适应4个层次讨论红树植物胎生现象对复杂生境的适应性, 并指出现有研究存在的不足, 对将来的研究方向进行了展望。与非胎生胚胎发育相比, 红树植物胎生是一个遗传的程序, 在进化过程中形成了一些特殊的结构。植物激素对胎生发育起关键的调控作用, 繁殖体发育过程中, 其盐离子的种类与浓度的动态变化则是对海岸潮间带生境的重要适应特征。这种胎生繁殖体依靠在母体上完善的一系列功能性特征能更有效地适应落地后的滩涂环境。然而, 红树植物胎生发育过程的分子机理及调控机制还有待研究。理解胎生这一特殊适应性现象的本质及其进化过程将为红树林保护繁育、适应气候变化提供理论依据。     

江西省水生维管束植物群落与环境因子关系的初步研究

植物群落与环境因子关系的研究是植物生态学的一个中心议题[1],主要通过直接梯度分析和间接梯度分析的方法进行定量描述和解释。排序是梯度分析的一个主要技术[2 ],如极点排序 (ＰＯ)、相互平均法 (ＲＡ)、主分量分析 (ＰＣＡ)、典范分析 (ＣＣＡ)等排序技术已被广泛应用于植被的梯度分析中[1,3]。对于水生维管束植物的研究已有不少报道 ,其中有许多研究者注意到了水环境 (如水深、底质、水化学性质、流速等 )对水生维管束植物生态分布的影响[4,5],但缺乏对水生维管束植物与水环境关系的数量分析研究。据此 ,作者通过对水生维管束植物群落及…     

塔里木河中游植物种群在四种环境梯度上的生态位特征

分析了塔里木河中游19种植物在土壤含水量、土壤有机质、土壤pH值和土壤总含盐量各资源维上的生态位宽度和生态位重叠。结果表明,按照各资源维上生态位宽度平均值的大小可把19种植物分成3类,第一类群的物种是该流域植物群落中的建群种,对荒漠河岸环境有良好的适应性;第二类群的物种对环境资源的利用能力较弱于第一类群的物种;第三类群的物种中,大部分植物对流域环境的生态适应性较弱．但个别植物生态位宽度变窄有其特定的原因．从4个资源维、19种植物生态位重叠指数的变化上可以看出。该地区物种在一定程度上对环境资源需求分化或者物种的生态位发生位移,致使种对间生态位重叠程度降低,而土壤水和土壤盐分则是许多物种的限制因子。     

水生维管植物克隆繁殖方式的多样性

克隆繁殖是植物界的一种重要的繁殖方式 ,具有很大的多样性 ,特别是水生维管植物更是如此。通过对水生维管植物克隆繁殖方式的进行深入分析 ,不仅揭示了克隆繁殖在水生维管植物适应环境中的意义 ,而且也阐明了克隆繁殖方式作为水生维管植物的生存对策之一 ,在水生维管植物的生态和演化以及进化过程中的重要作用。     

趣味实验——月季花水插生根

月季花插试验利用水生诱变技术,使月季插穗产生水生根系,以适应水生环境,具有趣味性和实用性,介绍了月季花水插生根原理,阐述了试验的方法与步骤并采用追踪拍摄的手法记录月季花水插生根过程,最后指出本实验的意义,旨在激发中学生的学习热情和求知欲,培养其各方面的能力。     

芝麻诱发突变技术育种研究进展

近年来,空间环境诱变、离子束辐照及核辐射传统诱变技术在我国改良农作物和发掘新基因中应用日趋活跃。诱发突变技术应用于芝麻新材料创制及新品种选育始于1950年,据国际诱变育成品种数据库的不完全统计,截至2017年3月,世界上60多个国家在217种植物上诱变了3 246个正式发布的突变品种,8个国家诱变了25个芝麻突变体,其中我国诱变5个芝麻突变体,占总量20%而位居世界第二。综述了芝麻诱变育种的成果及诱变获得的芝麻农艺性状、抗病性等性状突变,并对今后芝麻诱变育种的目标及方法进行了展望,以期为研究芝麻功能基因组学提供丰富的多样材料及芝麻种质创新提供重要的理论参考。     

异质生境中水生植物表型可塑性的研究进展

水生植物是一类以草本植物为主、与水紧密相关的生态类群, 大多数具有克隆性。面对水环境的变化, 水生植物在形态、行为和生理上表现出多样化的表型可塑性, 对异质生境具有很强的适应能力。表型可塑性研究已在陆生植物的多个类群展开, 然而目前对异质生境下水生植物的生态适应对策, 尤其是表型可塑性的研究尚重视不够。本文在阐明克隆植物表型可塑性主要实现方式及其关系、水生环境异质性及其特点的基础上, 重点从形态可塑性、觅食行为、克隆整合、克隆分工和风险分摊等5个方面讨论了水生植物如何通过表型可塑性适应异质性水生环境。在今后的水生植物表型可塑性研究中, 建议着重探讨以下问题: (1)表型可塑性的变化规律及机理; (2)克隆整合对群落和生态系统的影响; (3)克隆整合与克隆片段化的权衡; (4)不同克隆构型的表型可塑性及其内在机制; (5)表型可塑性的适应性进化; (6)水生植物与其他类群/营养级物种的关系; (7)水生生态系统对全球变化的响应。     

中国典型生态脆弱区生态化学计量学研究进展

在人类活动和自然环境变化的相互作用下,生态脆弱区生态系统随之变迁,荒漠化、盐碱化、水土流失、植被生产力下降等是生态脆弱区面临的重要问题。生态化学计量学作为当前多学科交叉研究的热点领域,强调从生态系统能量与元素平衡角度,揭示元素生物地球化学循环和生态系统对环境变化的调控机制。为了促进对生态脆弱区碳（C）、氮（N）、磷（P）生态化学计量的深入理解,本文重点总结了近年来有关我国典型生态脆弱区植物、凋落物、土壤和土壤微生物量C、N、P生态化学计量及其对环境变化响应的研究成果,并展望未来研究方向,以期促进生态化学计量学的发展和生态脆弱区生态保护与恢复研究。研究表明,植物-凋落物-土壤-土壤微生物系统C、N、P化学计量具有较强相关性,并受土壤因子、气候因子、生物因子和人类活动的显著影响。在生态脆弱区,我国北方荒漠及荒漠化地区由于较高的N∶P比值易受P限制,而青藏高原脆弱区、西南岩溶石漠化地区和黄土高原脆弱区等生态脆弱区更易受N限制;随着植被恢复,养分限制逐渐由N限制向P限制转变。生态脆弱区相对较低的养分含量和C∶N∶P比值或许可在一定程度上解释植被生产力较低的原因,而具有较高N、P化学计量内稳性的植物在贫瘠环境中具有较强竞争力和更高稳定性。今后可加强多尺度、不同生态系统植物-凋落物-土壤-土壤微生物系统生态化学计量和长期、多因子交互控制实验的研究。     

水生植物在渔业生态养殖中的开发应用(综述)

阐述水生植物的生态功能特性与生态修复原理,以及近年来水生植物在渔业生态养殖中作为水产动物绿色饲料与病害生态防治环境友好药物的来源、有害有毒藻类控制的化感解毒生物资源、污水生物净化与渔业水域生态修复的开发应用。同时就水生植物在水产生态养殖与渔业水域环境修复开发应用中存在的问题进行探讨,并提出相应的建议。     

农户对生态环境变化的适应能力及驱动因子——以内蒙古自治区杭锦旗为例

适应性研究是全球变化科学研究的重点领域,其核心宗旨在于提高适应能力。采用主成分分析法,通过构建农户生态环境变化适应能力测量指标体系,对位于库布其沙漠的杭锦旗不同区域和不同生计类型农户对生态环境变化的适应能力进行了定量评价与对比分析,并就农户对生态环境变化适应能力的主要驱动因子进行了探析。结果表明:(1)杭锦旗农户对生态环境变化的适应能力处于较低的水平。其中,南部梁外区农户对生态环境变化的适应能力高于北部沿河区;兼业型农户对生态环境变化的适应能力高于纯农户和非农户。(2)农户对生态环境变化适应能力的驱动因子,由主到次依次为:人力能力及生计多样化程度、耕地及物质财富拥有状况、生态环境意识、基础设施条件和农户从事畜牧业的状况。在此基础上,提出了提高杭锦旗农户生态环境变化适应能力的政策建议。     

Response of reed community to the environment gradient water depth in the Yellow River Delta, China

We investigated and monitored a reed community in the fields.Data on the bio-ecologieal characteristics and β-diversity of reed communities in different environmental gradients (mainly based on water depth) of the Yellow River Delta were collected through multianalysis,extremum analysis and β-diversity index analysis.In accordance with the square sum of deviations (Ward)cluster analysis,10 sampling plots were divided into six types with the dominant plants in different plots varying according to the change in environmental gradients.The dominant plants in these plots varied from aquatic plants to xerophytes and salt tolerant plants as water depth decreased.The average height and diameter of the reeds at breast level were significantly correlated with the average water depth.The fitness curves of average density and coverage with average water depth were nonlinear.When the average water depth was 0.3 m,the average density and coverage of reeds reached the apex value,while the height and diameter of the reeds at breast level increased with the water depth.There were obvious changes to the environmental gradient in the Yellow River Delta.The transitional communities were also found to exist in the Yellow River Delta by β-diversity analysis.Vicarious species appeared with the change in water depth.The occurrence of substitute species is determined by the function of common species between adjacent belts.The different functions of common species led to differences in community structure and function and differences in dominant plants.The result reflects the variations of species present in different habitats and directly reflects environmental heterogeneity.The values of//-diversity indices of adjacent plots were higher than those of nonadjacent plots.There are transition zones between the xerophytes and aquatic plants in the Yellow River Delta.In an aquatic environment,the similarity of reed community is higher than that of xeromorphic plants.The β-diversity index can reflect plant succession trends caused by the change in environmental gradients in the Yellow River Delta.The β-diversity index reveals plant responses to changes in environmental gradient and is helpful in observing changes in patterns of species diversity in relation to environmental gradient change and evolving trends in the future,which in turn plays a prominent role when environmental water requirements of wetland are discussed.     

巢湖崩岸湖滨基质-水文-生物一体化修复

湖滨带生态修复不是简单的水生植物移种,还必须提供其适于生存的基质、水文等外部物理条件。基质作为水生植被的载体,既需要适宜的柔度,也要求一定的刚度。在巢湖崩岸湖滨综合调查的基础上,系统分析了崩岸湖滨带生态退化的成因,研发了基质、水文、生物一体化修复技术,解决了水生植物在恢复生长时期受基质流失和水力切割影响的问题,为水生植物营造了适宜的水生环境。通过西北岸万年埠湖滨的示范工程建设,取得了良好的治理效果,为巢湖崩岸湖滨的生态修复提供一种生态型的、可工程化实施的技术方法。     

湖泊生态恢复的基本原理与实现

当前我国湖泊污染及富营养化问题非常严重。湖泊治理的一个有效途径就是恢复水生植物,通过草型湖泊生态系统的培植来达到控制富营养化和净化水质的目的。但是,迄今为止,只有在局部水域或滨岸地区获得成功,恢复的水生植物主要是挺水植物或漂浮植物。鲜有全湖性的水生植物恢复和生态修复成功的例子。原因是对湖泊生态系统退化及其修复的机理了解甚少。实际上,环境条件不同决定了生态系统类型的不同,只有通过环境条件的改变才能实现生态系统的转变。利用草型湖泊生态系统来净化水质,其实质是利用生态系统对环境条件的反馈机制。但是,这种反馈无法从根本上改变其环境条件,因此其作用是有限的,不宜过分夸大。以往许多湖泊生态修复的工作之所以鲜有成功的例子,原因就是过于注重水生植物种植本身,而忽视了水生植物生长所需的环境条件的分析和改善。实施以水生植物恢复为核心的生态修复需要一定的前提条件。就富营养化湖泊生态恢复而言,这些环境条件包括氮磷浓度不能太高,富含有机质的沉积物应该去除,风浪不能太大以免对水生植物造成机械损伤,水深不能太深以免影响水生植物光合作用,鱼类种群结构应以食肉性鱼为主等等。因此,在湖泊污染很重或者氮磷负荷很高的情况下,寻求以沉水植物为核心的湖泊生态恢复来改善水质是不切实际的。为此,提出湖泊治理应该遵循先控源截污、后生态恢复,即先改善基础环境,后实施生态恢复的战略路线。     

Managed flooding can augment the benefits of natural flooding for native wetland vegetation

Managed flooding is increasingly being used to maintain and restore the ecological values of floodplain wetlands. However, evidence for its effectiveness is sometimes inconsistent and water available for environmental purposes often limited. We experimentally inundated a floodplain wetland (or “billabong”) in late spring by pumping water from its adjacent creek, aiming to promote the native wetland flora and suppress terrestrial exotics. Vegetation was surveyed before (spring) and after (late summer) the managed flood in the experimental billabong and in three control billabongs. Floodplain water levels were continuously monitored. Wet conditions caused two of the control billabongs to also flood, but to a lesser extent than the experimental billabong. We therefore assessed vegetation changes relative to flooding duration. With increasing flooding duration, the cover of wetland vegetation (amphibious and aquatic species) increased and the cover of terrestrial and exotic vegetation decreased, with these effects largest in the deliberately flooded billabong. Flooding durations greater than 20 days generally resulted in increased cover of wetland plants and restricted the growth of terrestrial plants. Reinstatement of more appropriate flooding regimes can thus promote native wetland plants, while suppressing terrestrial exotic species. Our study also provides evidence for the use of modest water allocations to augment the benefits of natural flooding in the maintenance and restoration of native wetland plant communities.     

清潩河(许昌段)流域生物群落特征及其与环境因子的关系

以清潩河(许昌段)流域为研究对象,通过野外调查和室内测定,对水生植物、河岸带植物和大型底栖动物的群落特征、水体和表层沉积物的环境因子特征进行研究,分析清潩河流域内的生物多样性.结果表明: 流域内共有水生植物12种,河岸带植物66种,大型底栖动物10种.群落间环境因子变异较大,其中,水体的铵氮、总氮、总磷、表层沉积物的氧化还原电位、重金属镉、汞、锌的变异显著.典范对应分析表明: 水体理化性质如化学需氧量、温度、pH、溶解氧、总磷是影响水生植物的关键环境因子;水体氧化还原电位、pH和表层沉积物的镍、汞、有机质、铅、镉是影响河岸带植物分布的关键因子;表层沉积物的pH、温度、氧化还原电位、砷、铅、镍和水体温度是影响大型底栖动物的关键环境因子.清潩河(许昌段)流域水质污染严重,生物群落多样性低,沿河的污水处理及保护与恢复生物类群的工作迫在眉睫.     

土壤动物粒径谱研究进展

群落结构如何响应环境变化是生态学研究长期关注的核心问题之一。粒径谱由个体大小和多度构建而来,与营养级转换速率相关、反映生态系统过程动态以及表征生态系统稳定性,可以将其视为一个综合的功能多样性指标用于预测和表征群落的组成以及生态系统功能如何响应环境压力。粒径谱研究最初始于水生生态系统,近年来被引入到土壤动物群落生态学的研究中。简要回顾粒径谱的概念由来及理论基础,分析比较了当前粒径谱研究中的4种易混淆类型,介绍了常用的两类土壤动物粒径谱构建方法及其生态学意义,梳理了土壤动物粒径谱对环境梯度响应与生态化学计量学相结合的研究进展,并指出了应用粒径谱研究土壤动物群落的难点及限制条件。未来,在基础理论研究方面,土壤动物粒径谱应关注个体大小与营养级位置及能量利用关系;在应用方面,土壤动物粒径谱可结合传统的分类方法广泛应用于指示环境污染、生态恢复、保育生物以及土地利用变化等。