农业区城市化对植物多样性的影响:遵化的研究

选择河北省遵化市(39°55'～40°22'N,117°34'～118°14'E),调查了城郊和乡村在东南西北4个方向上以及市区的植物多样性,同时考察了不同取样点土壤养分的差异结果表明,西部和北部接近,而东部和南部的土壤养分特殊,城郊与乡村明显差异;西部物种丰富度低于其它方向,而南部最高,这种差异由草本造成;城市与东南西北4个方向的生物多样性差异明显;城市植物多样性与城郊和乡村呈现梯度变化;本研究统计的物种总数只有126种,而与之同纬度的北京东灵山区却有高等植物997种.城市化的影响是引进了一些观赏物种,区域地形和土壤养分等自然特征的影响微弱.     

城市化对植物多样性影响的研究进展

本文综述了城市化对植物多样性影响的研究进展。随着全球特别是发展中国家城市化水平的提高, 城市化对生物多样性的影响逐渐引起了人们的重视。城市化造成了本土植物物种的丢失和外来物种的增加。在空间分布上, 城市化还常使城区本土植物多样性沿着远郊农区－城郊－城区梯度性下降; 但是由于引进大量外来物种, 总体植物多样性反而升高, 沿着远郊农区－城郊－城区梯度性升高。城市化对植物种类组成也有很大影响,优势种在远郊农区、城郊和城区呈现不同。城市化对植物多样性影响的机制主要有人为引入外来物种、小生境改变以及景观格局的变化三个方面。以下四个研究方向将越来越重要: (1) 不同区域、不同方法、不同学科的系统整合研究;(2) 城市化扩张与植物多样性变化过程的定位监测研究; (3) 本土植物多样性丢失以及性状改变的内在机制研究, 特别是外来物种与本地物种的相互作用过程和机制的研究; (4) 城市植物多样性保护研究。     

河北太行山低山丘陵区植被恢复过程中物种多样性与土壤养分变化

采用野外调查与室内试验相结合的方法,以1986年和2008年调查数据为基础,分析了植物组成与种群结构的变化,运用Shannon多样性指数、丰富度指数、Pielou均匀度指数对太行山低山丘陵区植被物种多样性进行分析,并探讨了土壤养分变化及其与植物物种多样性的相关性。结果表明:1)植被恢复22年后,群落结构和物种组成发生了明显的变化,群落逐渐由草本向乔灌木转变,且草本植物的物种数显著减少;2)灌木的盖度和生物量显著增加,引起灌下小环境的改变,使湿生草本植物明显减少,从而导致物种多样性和丰富度指数降低;3)植物物种多样性主要受土壤有机质、全N、全P、全K、全Ca和全Mg含量的影响。封山育林22年以后,群落结构渐趋合理,生物量显著增加,物种多样性有所减少,并且对土壤表层的养分产生了明显的回馈作用。     

不同经营措施对黄龙山辽东栎林的影响

以黄龙山林区蔡家川林场的辽东栎群落为研究对象,以未采伐为对照,采取皆伐、间伐30%、间伐15%三种经营措施,在进行自然恢复6年后,对辽东栎林建群种径级结构、群落物种多样性、土壤养分水分状况进行了对比分析,以探讨不同经营措施对黄土高原南部辽东栎(Quercus liaotungensis)林群落多样性的影响.结果表明:不同经营措施实施后建群种径级结构、群落物种多样性、土壤养分水分等指标均与未采伐林地有差异;经过间伐30%的林地,建群种径级结构、群落物种多样性、土壤养分水分等指标均有显著增加;间伐15%林地上述指标均有增加,但不显著;皆伐后的林地相对未采伐林地,建群种径级结构、群落物种多样性、土壤养分水分等指标降低.间伐与皆伐措施后比较,间伐措施的林地建群种个体生长发育良好,林下有大量幼苗,林地物种多样性丰富,土壤养分水分相对优越;皆伐措施的辽东栎建群种个体发育不良,缺乏足够数量的幼苗,林分物种多样性、土壤水分养分相对较差.未来该地区辽东栎林经营管理中,应以近自然经营措施为主,尽量减少对灌草层破坏,完善群落复层结构;间伐强度拟定为30%,尽量间伐劣质木、病虫木,促进群落向异龄方向发展.     

中国部分自然保护区物种多样性与环境因子的关系

采用典范对应分析 CCA 对全国73个自然保护区的种子植物多样性的分析表明:在纬度低于25°N的自然保护区中,物种多样性主要受热量因子和水分因子的影响,并具有较高的种子植物科数和属数值;纬度范围介于25°N和30°N之间的自然保护区,其物种多样性主要受海拔的影响,并且种子植物种数较多,同时有较高的种子植物种属比;在更高纬度范围内,地理及地形因子对物种多样性影响显著,并且随着纬度的增高,纬度因子的作用有增强趋势.     

单户与联户经营对高寒草甸土壤理化性质与植物多样性的影响

在甘南高寒草甸单户经营草场与联户经营草场进行野外群落学调查,分析其物种多样性和功能多样性的变化,以揭示不同经营方式下土壤理化性质对植物多样性的影响机制。结果显示：（1）联户草场内植物群落的Margalef指数、Simpson指数、Shannon-Winener指数较大,而Pielou指数在不同放牧经营方式下的差异并不显著。（2）不同经营方式下,土壤含水量、土壤全氮、土壤全磷和土壤有机碳质量分数表现为联户大于单户的趋势且差异显著（P<0.05）;单户草场土壤电导率与土壤pH大于联户草场;随着土层的加深土壤含水量、土壤全氮质量分数、土壤全磷质量分数、土壤有机碳质量分数和土壤电导率增加,而土壤pH在土层之间的差异并不显著。（3）联户经营方式下的功能丰富度、功能均匀度与功能离散度显著大于单户草场（P<0.05）。（4）相关性分析表明,植物群落物种多样性和功能多样性与土壤含水量、土壤全氮质量分数和土壤全磷质量分数存在正相关关系,土壤电导率和土壤pH与植物群落物种多样性和功能多样性存在负相关关系。冗余分析表明,联户经营方式下土壤理化性质对植物多样性的影响更显著,且0＜h≤10 cm土层土壤理化性质与植物多样性的相关性更高。单户经营方式下,土壤全氮和土壤有机碳是植物多样性的显著影响因子,联户经营方式下,土壤全氮和土壤全磷是植物多样性的显著影响因子。     

三江源地区不同建植期人工草地植被特征及其与土壤特征的关系

研究了三江源地区不同建植期人工草地群落生物量、物种组成、多样性指数和土壤理化特征,并用多元逐步回归分析法探讨了土壤理化特征对群落生物量、多样性变化的响应.结果表明:研究区不同建植期人工草地植物群落的种类组成、植物功能群组成和群落数量特征存在显著差异;土壤含水量随着物种多样性指数的增加而增加,土壤容重随着物种多样性的增加而减小;土壤微生物生物量碳与土壤含水量、土壤有机质呈极显著正相关,与土壤容重呈极显著负相关;土壤有机碳含量明显呈"V"字型变化,且与土壤含水量的变化趋势相一致,随土壤容重的增加而减少;群落生物量与土壤养分和土壤含水量之间呈显著正相关,群落地上、地下生物量的增加有利于提高土壤养分含量.     

青藏高原高寒草甸土壤环境对线虫功能多样性的影响

土壤线虫是地下食物网的重要组成部分, 在生态系统能量流动和物质循环中起着至关重要的作用。大量研究报道了肥力等土壤环境对土壤线虫物种多样性及各功能群多度的影响, 而我们对土壤线虫功能多样性如何响应土壤环境变化依然知之甚少。本研究以群落水平个体大小和个体大小多样性表征土壤线虫功能多样性。在青藏高原高寒草甸选择3个研究点, 调查和分析了不同生境(沟底平地、阴坡、阳坡和山顶)土壤线虫物种多样性、各功能群多度和功能多样性及其与土壤理化因子和植物多样性的关系。结果表明: (1)土壤线虫个体多度和物种多样性在阳坡最高, 随土壤pH值和土壤总磷增加而升高; 而基于个体大小的土壤线虫功能多样性主要受土壤养分影响, 随土壤总氮和有机质增加而增加, 随土壤总磷含量增加而减少; (2)食细菌和食真菌线虫多度在沟底最高, 植食与捕食杂食线虫多度在山顶最低; 除捕食杂食线虫外, 各功能群多度也主要随土壤磷增加而升高; 除食真菌线虫外, 各功能群多度随植物物种丰富度的增加而减少。本研究强调了土壤线虫物种和功能多样性受不同土壤环境因子的影响, 丰富了土壤线虫多样性研究的内容, 为理解高寒草甸土壤动物多样性形成、维持和变化提供了更广阔的 视角。     

古尔班通古特沙漠南部植物多样性的区域差异

植物多样性分布受环境影响,具有尺度依赖性,研究不同区域植物多样性的差异和分布规律有助于剖析群落多样性的整体形成和变化原因,进而为实施有效的保护和利用提供科学依据。以古尔班通古特沙漠植物多样性集中分布的南部为研究区,沿经向方向划分3条样带(绿洲边缘样带、克拉玛依至吉木萨尔的沙漠公路样带以及距离二者之间的沙漠腹地样带),同时根据沙垄高度、走向和生境差异将研究区划分为5个分区,对比研究各样带、各分区的α、β多样性特征及物种共性和差异性。结果表明:3条样带的α多样性变化为绿洲边缘样带沙漠公路样带沙漠腹地样带。随经度的增加,各样带的物种相似性和替代性特征表现相似的变化趋势。物种分析发现沙漠公路样带内短命植物分布较多,绿洲边缘样带以多年生草本和灌木群落为主,而沙漠腹地样带介于二者之间。各分区间的物种组成存在一定差异。沙漠西部、东部、莫索湾垦区附近、沙漠腹地等分区物种丰富度均较高,而古玛纳斯湖区的植物丰富度较低,与其余4个分区间的物种相似性小,相互替代性较强。总结认为古尔班通古特沙漠南部各分区间植物多样性受地史过程的影响较大,而样带间植物多样性受土壤质地、降水量等环境因素影响较大;沙漠东部似是整个南部沙漠的物种扩散中心。     

青藏高原禾草混播对土壤微生物多样性的影响

土壤微生物多样性的形成、维持和变化机理是生态学研究的核心内容, 已有大量研究表明土壤微生物群落构建不仅受到土壤环境的深刻影响, 也与植物群落物种多样性密切相关。由于自然群落中土壤环境和植物多样性协同影响土壤微生物, 难以区分和厘清植物多样性和土壤环境对土壤微生物多样性构建的各自影响。该研究基于在青藏高原高寒草地构建的人工草地群落, 比较分析了3种优势禾本科牧草单播和混播及施肥处理13年后, 土壤细菌和真菌物种多样性及其与植物群落和土壤理化因子的关系。主要结果: 1)与各单播处理相比, 3种牧草两两混播一致显著降低了土壤细菌群落的丰富度和多样性, 其中变形菌门和放线菌门相对丰度显著增加, 而酸杆菌门、拟杆菌门和浮霉菌门相对丰度显著减小; 牧草混播对土壤真菌多样性没有显著影响。2)牧草混播显著降低了土壤pH和土壤全氮含量, 增加了土壤全磷含量; 施肥显著降低土壤pH, 增加了土壤速效磷含量; 但这些土壤理化因子的变化不足以解释土壤细菌和真菌多样性在处理间的差异。3)施肥显著提高了植物群落地上生物量, 降低了植物物种丰富度, 土壤细菌多样性随植物物种丰富度增加而减小, 而与植物生物量变化无关。该研究在野外条件下, 通过长期控制实验揭示了高寒草地禾草混播并不增加土壤微生物多样性, 为高寒地区牧草混播人工草地实践提供了科学依据。     

Role for dopamine in malonate-induced damage in vivo in striatum and in vitro in mesencephalic cultures

Defects in mitochondrial energy metabolism have been implicated in the pathology of several neurodegenerative disorders. In addition, the reactive metabolites generated from the metabolism and oxidation of the neurotransmitter dopamine (DA) are thought to contribute to the damage to neurons of the basal ganglia. We have previously demonstrated that infusions of the metabolic inhibitor malonate into the striata of mice or rats produce degeneration of DA nerve terminals. In the present studies, we demonstrate that an intrastriatal infusion of malonate induces a substantial increase in DA efflux in awake, behaving mice as measured by in vivo microdialysis. Furthermore, pretreatment of mice with tetrabenazine (TBZ) or the TBZ analogue Ro 4-1284 (Ro-4), compounds that reversibly inhibit the vesicular storage of DA, attenuates the malonate-induced DA efflux as well as the damage to DA nerve terminals. Consistent with these findings, the damage to both DA and GABA neurons in mesencephalic cultures by malonate exposure was attenuated by pretreatment with TBZ or Ro-4. Treatment with these compounds did not affect the formation of free radicals or the inhibition of oxidative phosphorylation resulting from malonate exposure alone. Our data suggest that DA plays an important role in the neurotoxicity produced by malonate. These findings provide direct evidence that inhibition of succinate dehydrogenase causes an increase in extracellular DA levels and indicate that bioenergetic defects may contribute to the pathogenesis of chronic neurodegenerative diseases through a mechanism involving DA.     

我国葫芦科植物离体培养研究进展

葫芦科植物包括多种瓜类蔬菜,对其进行离体培养研究具有重要的理论和实践意义。综述了国内在葫芦科植物器官培养、体细胞胚胎发生、花药培养、原生质体培养和体细胞杂交及离体遗传转化等方面取得的研究进展,并对葫芦科植物离体培养、遗传转化与育种的前景作了展望。     

2018年中国植物科学若干领域重要研究进展

2018年中国植物科学继续呈现快速发展的态势, 我国科学家在国际植物科学主流学术刊物发表论文数量大幅增加, 取得了多项具有重要影响的成果。调控植物生长-代谢平衡实现可持续农业发展入选2018年度中国科学十大进展; 中国被子植物区系进化历史研究入选2018年度中国生命科学十大进展。以水稻为代表的农作物和果蔬等经济作物研究在国际上已呈现出明显的优势, 若干领域已从“追赶”状态跨越到“领跑”地位。该文对2018年中国科学家在植物科学若干领域取得的重要研究成果进行了概括性评述, 旨在全面追踪和报道当前中国植物科学领域的发展前沿和热点, 展示中国科学家所取得的杰出成就。     

2017年中国植物科学若干领域重要研究进展

2017年中国植物科学继续保持高速发展态势, 重大成果频出, 具体表现在中国植物学家在国际顶级学术期刊发表的文章数量平稳上升。中国植物科学领域的研究工作者成果精彩纷呈, 如新型广谱抗病机制的发现、水稻广谱抗病遗传基础及机制和疫霉菌诱发病害成灾机制研究等。2017年中国生命科学领域十大进展评选中, 有两项植物科学领域的研究成果入选。水稻生物学、进化与基因组学和激素生物学等领域学科发展突出。另外, 值得一提的是, 长期从事高等植物与代谢途径调控分子网络研究和水稻品种设计育种的李家洋院士的研究成果“水稻高产优质性状形成的分子机理及品种设计”荣获2017年国家自然科学一等奖。这一具有重大国际影响的开创性贡献标志着中国植物科学在该领域的国际科学前沿居于引领和卓越地位。该文对2017年中国本土科学家在植物科学若干领域取得的重要研究成果进行了系统梳理, 旨在全面追踪和报道当前中国植物科学领域发展的最新前沿动态, 与广大读者共同分享我国科学家所取得的辉煌成就。     

SSTR5 ablation in islet results in alterations in glucose homeostasis in mice

Somatostatin (SST) peptide is a potent inhibitor of insulin secretion and its effect is mediated via somatostatin receptor 5 (SSTR5) in the endocrine pancreas. To investigate the consequences of gene ablation of SSTR5 in the mouse pancreas, we have generated a mouse model in which the SSTR5 gene was specifically knocked down in the pancreatic beta cells (betaSSTR5Kd) using the Cre-lox system. Immunohistochemistry analysis showed that SSTR5 gene expression was absent in beta cells at three months of age. At the time of gene ablation, betaSSTR5Kd mice demonstrated glucose intolerance with lack of insulin response and significantly reduced serum insulin levels. Insulin tolerance test demonstrated a significant increase of insulin clearance in vivo at the same age. In vitro studies demonstrated an absence of response to SST-28 stimulation in the betaSSTR5Kd mouse islet, which was associated with a significantly reduced SST expression level in betaSSTR5Kd mice pancreata. In addition, betaSSTR5Kd mice had significantly reduced serum glucose levels and increased serum insulin levels at 12 months of age. Glucose tolerance test at an older age also indicated a persistently higher insulin level in betaSSTR5Kd mice. Further studies of betaSSTR5Kd mice had revealed elevated serum C-peptide levels at both 3 and 12 months of age, suggesting that these mice are capable of producing and releasing insulin to the periphery. These results support the hypothesis that SSTR5 plays a pivotal role in the regulation of insulin secretion in the mouse pancreas.     

我国葫芦科植物离体培养研究进展

葫芦科植物包括多种瓜类蔬菜,对其进行离体培养研究具有重要的理论和实践意义.综述了国内在葫芦科植物器官培养、体细胞胚胎发生、花药培养、原生质体培养和体细胞杂交及离体遗传转化等方面取得的研究进展,并对葫芦科植物离体培养、遗传转化与育种的前景作了展望.     

2018年中国植物科学若干领域重要研究进展

2018年中国植物科学继续呈现快速发展的态势, 我国科学家在国际植物科学主流学术刊物发表论文数量大幅增加, 取得了多项具有重要影响的成果。调控植物生长-代谢平衡实现可持续农业发展入选2018年度中国科学十大进展; 中国被子植物区系进化历史研究入选2018年度中国生命科学十大进展。以水稻为代表的农作物和果蔬等经济作物研究在国际上已呈现出明显的优势, 若干领域已从“追赶”状态跨越到“领跑”地位。该文对2018年中国科学家在植物科学若干领域取得的重要研究成果进行了概括性评述, 旨在全面追踪和报道当前中国植物科学领域的发展前沿和热点, 展示中国科学家所取得的杰出成就。     

Changes in aquatic vegetation in Rhine floodplain streams in Alsace in relation to disturbance

Abstract. Changes are described in aquatic vegetation in oligotrophic, groundwater-fed Rhine floodplain streams in Alsace (eastern France), resulting from disturbance. Disturbance factors include changes in nutrients, either permanent ones - effluent from a waste water treatment plant or trout hatcheries - or periodic ones: flooding. Regular inputs of high levels of phosphate and ammonia modified the macrophyte vegetation in these streams. The floristic composition, which was characteristic of oligotrophic waters upstream of the eutrophicated sector, changed to that of a eutrophic situation as originally found downstream. Periodic disturbance by floods which normally occur once a year, irregularly eutrophicates the small streams, causing the development of a mixture of eutrophic and oligotrophic species. Six macrophyte communities are distinguished, indicating different trophic levels. The aquatic vegetation is adapted to the variations of phosphate and ammonia levels. Hence, aquatic macrophytes can be used as bio-indicators of fluctuations in water nutrient levels in relation to the type of disturbance.     

Apoptosis in experimental myocardial infarction in situ and in the perfused heart in vitro

We report the appearance of apoptotic cells in experimental myocardial infarction (rabbit heart) in in situ and in vitro preparations. Apoptosis was recognized by intravital staining with Hoechst 33342 (Ho342), by nick-end labeling (TUNEL) and by DNA laddering. A steady rise in the relative number of apoptotic cardiomyocytes (apoptotic index) was noted in in situ preparations. Apoptosis was first noted 6 h after the onset of ischemia with its highest value occurring after 72 h. Apoptotic nuclei were absent in remote areas of the left and right ventricles. Apoptotic nuclei within the infarcted area showed diminished intensity of Ho342 fluorescence. Three days after ischemia, a border zone adjacent to the infarcted area consisting of apoptotic macrophages was recognized. A novel finding was the appearance of apoptotic cardiomyocytes in the isolated perfused ischemic heart. Occurring as early as 50 min after the onset of ischemia, a high apoptotic index was present adjacent to the ligature placed around the coronary artery. This observation provides the opportunity to selectively examine factors leading to apoptosis in the ischemic heart under controlled experimental conditions.     

Peroxisomes in Rice Coleoptiles Grown in Air and in Anoxia

Rice coleoptiles grow under anoxia. When the ultrastructure of anoxic coleoptile cells was examined, it was seen that most organelles maintain their integrity, with the exception of peroxisomes (unspecialized type). The lack of O₂ greatly reduced the number of these organelles and altered the ultrastructure of the remaining ones. To examine the effect of O₂ on peroxisome development in more detail, coleoptiles grown in air were transferred to N₂ and anoxic coleoptiles were transferred to oxygen. Marker enzyme activity was measured in entire coleoptiles as well as in the isolated organelles. As expected, anoxia greatly depressed enzyme activity when imposed from the beginning of the germination process, while it had a lesser effect when imposed for only two days on aerobic seedlings. When coleoptiles were grown constantly under N₂, the density of the organelles was 1.216 g/cm³, while the corresponding aerobic organelles showed a buoyant density of 1.241 g/cm³. When transferred to air the anoxic peroxisomes reached the intermediate density of 1.227 g/cm³. The results confirm the particular sensitivity of rice peroxisomes to O₂ availability.