氮和水分添加对内蒙古荒漠草原放牧生态系统土壤呼吸的影响

土壤呼吸是生态系统碳循环的重要组成部分, 同时也是评价生态系统健康状况的重要指标, 对于评估退化草地恢复过程中生态系统功能具有重要意义。该研究在内蒙古四子王旗短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原长期放牧实验平台上进行, 该平台设置对照(CK)、轻度(LG)、中度(MG)和重度(HG) 4个放牧强度。通过在4个放牧处理区设置氮、水添加实验处理, 探讨不同放牧强度背景下, 氮、水补充对荒漠草原土壤呼吸过程的影响。结果表明: (1)历史放牧强度除2015年对土壤呼吸无显著影响, 2016和2017年都有显著影响, 放牧区3年平均土壤呼吸速率基本都高于对照区。此外, 氮和水分添加显著增加了MG区土壤呼吸速率, HG区氮、水同时添加对土壤呼吸速率有显著增加作用; (2)无论是历史放牧强度, 还是氮、水添加处理, 都没有改变荒漠草原生长季土壤呼吸速率的季节动态变化趋势, 土壤呼吸速率基本表现为单峰曲线模式, 峰值出现在水热同期的7月份; (3)不同年份生长季土壤呼吸速率对氮、水处理的响应并不相同, 氮添加至第3年产生显著影响。水分添加在平水年份(2015和2017年)对土壤呼吸产生显著影响, 但在丰水年份(2016年)无显著影响。氮、水共同添加分别在CK、LG和HG区3年平均土壤呼吸速率显著高于单独加水处理, 说明氮添加的有效性依赖于水分条件, 两者表现为协同作用; (4)不同处理下荒漠草原土壤呼吸的温度敏感性(Q₁₀)值介于1.13-2.41之间, 平均值为1.71。在无氮、水添加时, 放牧区的Q₁₀值都小于CK区, 总体表现为CK 大于 MG 大于 LG 大于 HG; 加水和氮水共同添加处理后, Q₁₀值都有明显增加, 其中NW处理下Q₁₀值都增加到2.0以上。上述结果说明在过去受不同放牧强度影响的荒漠草原在停止放牧后的恢复过程中, 土壤水分仍是影响土壤呼吸的主导环境因子, 外源氮添加只有在满足一定水分供给的基础上才起作用, 尤其是过去的重度放牧区土壤呼吸速率对氮、水补充的响应最为强烈。该研究结果可以为评估荒漠草原恢复过程中土壤呼吸速率受养分和水分影响提供基础资料和依据。     

重点生态功能区农户的生计风险多维感知及影响因素——以甘南黄河水源补给区为例

重点生态功能区承担着保护与修复生态环境、提供生态产品的重要任务,农户作为该区最重要的生态保护主体,面临着多重风险的冲击,其对生计风险的多维感知不仅会影响其生产行为决策,更关系到重点生态功能区主体功能的发挥,因此,急需准确地了解农户的生计风险多维感知及影响因素,为制定有效的生计风险防范体系提供借鉴。以甘南黄河水源补给区为例,基于多维度生计风险感知测量框架,利用入户调查数据,分析了农户的生计风险感知,并采用经济计量模型分析了影响农户生计风险感知的关键因素。结果表明:①甘南黄河水源补给区农户面临的主要生计风险为家庭发展需求风险、健康风险、社会风险,且重点保护区农户面临环境风险、家庭发展需求风险、政策风险的比例均显著高于恢复治理区和经济示范区农户。②农户对家庭发展需求风险的熟悉性、自愿性、持续性感知均最高,对健康风险的恐慌性、严重性及可能性感知均最高,对社会风险的可控性感知最高。其中,重点保护区农户对政策、市场及健康风险的可控性感知均高于其他区域。③人力资本对可能性感知、严重性感知、恐慌性感知、熟悉性感知产生了显著影响;物质资本对自愿性感知产生了显著影响。最后,提出了农户防范生计风险的对策建议。     

多重压力下重点生态功能区农户生计脆弱性——以甘南黄河水源补给区为例

农户作为农村社会中最小的生计单元,面临着多重压力的冲击,这些压力不仅加剧了重点生态功能区农户的生计脆弱性,更威胁到该区生态服务功能的提升,当前亟需准确评估多重压力下农户的生计脆弱性,为制定可持续的生计政策提供借鉴。以甘南黄河水源补给区为例,利用入户调查数据,评估了多重压力下农户的生计脆弱性,分析了多重压力下农户生计脆弱性的形成过程。结果发现：（1）家人患病、子女学费开支高和自然灾害三种生计压力对甘南黄河水源补给区农户生计的影响最为剧烈,经济压力是该区农户面临最频繁的压力类型,但自然压力对该区农户的生计脆弱性影响最大;（2）经济示范区农户的生计敏感性最高,重点保护区农户的适应能力最低;（3）重点保护区农户的生计脆弱性最高,经济示范区次之,恢复治理区最低,自然压力冲击下农户的生计脆弱性最高;（4）不同类型的生计压力影响农户生计脆弱性的路径不同,自然压力通过影响自然资源依赖度与自然资本、社会压力通过影响饮水条件与社会资本、经济压力通过影响家庭抚养比与金融资本来影响生计脆弱性,生计压力之间的交互作用会增强农户的生计脆弱性。     

鄂西南木林子常绿落叶阔叶混交林2014~2019年主要物种动态变化

为了明确鄂西南木林子亚热带山地常绿落叶阔叶混交林的短期群落动态,为该区森林生态的保护、恢复与可持续经营提供科学依据。该研究基于木林子自然保护区2.2 hm²动态监测样地,以2014和2019年样地内所有胸径(DBH)≥1 cm的木本植物为研究对象,从物种组成与多样性、重要值、死亡率、补员率及胸径等方面分析了其动态变化。结果表明：(1)5年间2.2 hm²样地内木本植物个体从17 308株减少到16 533株,降幅为4.48%,胸高断面积31.42 m²·hm^-2增长到35.53 m²·hm^-2,物种增加了1科6属18种,消失1属7种。 乔木、亚乔木、灌木及藤本4类生长型物种的Margalef丰富度指数均上升,而Pielou均匀度指数均下降;除乔木外其他3种生长型的Shannon Wiener多样性指数和Simpson指数均上升。(2)补员个体1 269株,平均胸径2.44 cm,胸高断面积为0.32 m²·hm^-2,平均新增115.36 株·hm^-2·a^-1,隶属39科59属99种;死亡个体2 044株,平均胸径3.32 cm,胸高段面积为1.31 m²·hm^-2,平均死亡185.82 株·hm^-2·a^-1,隶属51科90属146种;不同径级补员与死亡个体数差异明显,总体上随着径级的增大而减少。(3)46个主要物种中有15种重要值增大,有31种降低,增加与降低的变化幅度为乔木层>灌木层>亚乔木层;平均胸径从4.70 cm上升为5.12 cm,除锥栗(Castanea henryi)平均胸径有所下降外其他物种均上升。(4)主要树种中有44个为增长型种群,另外2个物种种群增长率不变,主要物种年补员率大于年死亡率,不同生长型物种及其不同径级的死亡率与补员率不同,不同径级补员率总体大于死亡率;随着径级的增大,补员率与死亡率的差值逐渐降低趋于平缓。研究认为,该群落物种组成与多样性及主要物种的重要值、平均胸径变化幅度较小,未发生明显波动,主要物种不同径级的更新动态有所差别,但不剧烈,因此整个群落外貌基本保持不变,发展较为稳定。     

植物维生素E生物强化研究进展

维生素E是一种只能在光合组织中合成的脂溶性小分子有机化合物,是人体和动物营养不可缺少的重要维生素。由于植物中维生素E含量较低,人类大多处于慢性缺乏维生素E--“隐性饥饿”的状态,而动物饲料中则需要添加外源合成的维生素E以满足其营养需求。因此,提高植物中维生素E的含量是改善维生素E缺乏的重要途径之一。从维生素E的合成途径入手,详细地综述了维生素E合成关键酶基因的表达变化以及前体物质的含量变化对维生素E合成的影响,发现三烯生育酚和α-生育酚的生物强化效果较好,而生育酚总量提高受限;进而从遗传的角度探讨了维生素E合成受限的原因以及遗传上可能影响维生素E合成的其他代谢途径;最后结合可能影响维生素E合成的调控因子以及其前体物质的转运等方面为今后维生素E的生物强化提出了新的思路。     

Genomic analysis of Asian honeybee populations in China reveals evolutionary relationships and adaptation to abiotic stress

The geographic and biological diversity of China has resulted in the differential adaptation of the eastern honeybee, Apis cerana, to these varied habitats. A. cerana were collected from 14 locations in China. Their genomes were sequenced, and nucleotide polymorphisms were identified at more than 9 million sites. Both STRUCTURE and principal component analysis placed the bees into seven groups. Phylogenomic analysis groups the honeybees into many of the same clusters with high bootstrap values (91%–100%). Populations from Tibet and South Yunnan are sister taxa and together represent the earliest diverging lineage included in this study. We propose that the evolutionary origin of A. cerana in China was in the southern region of Yunnan Province and expanded from there into the southeastern regions and into the northeastern mountain regions. The Cold‐Temperate West Sichuan Plateau and Tropical Diannan populations were compared to identify genes under adaptive selection in these two habitats. Pathway enrichment analysis showing genes under selection, including the Hippo signaling pathway, GABAergic pathway, and trehalose‐phosphate synthase, indicates that most genes under selection pressure are involved in the process of signal transduction and energy metabolism. qRT‐PCR analysis reveals that one gene under selection, the AcVIAAT gene, involved in the GABAergic pathway, is responding to cold temperature stress. Through homologous recombination, we show that the AcVIAAT gene is able to replace the CNAG_01904 gene in the fungus Cryptococcus neoformans and that it makes the fungus less sensitive to conditions of oxidative stress and variations in temperature. Our results contribute to our understanding of the evolutionary origin of A. cerana in China and the molecular basis of environmental adaptation.     

基于焦磷酸测序技术建立基因编辑水稻检测方法

基因编辑技术发展迅速,但对应的检测方法较少。为寻找创建基因编辑作物适用的检测方法,以 PL3 基因编辑水稻编辑位点为靶标,有效设计了焦磷酸测序的扩增引物及测序引物,并进行有效性检测,分别利用Sequence to Analyze等程序以及SNP和AQ两种模式完成了对PL3 基因的定性和定量检测试验,建立了 PL3 基因编辑水稻编辑位点焦磷酸测序检测方法。结果表明,基于焦磷酸测序技术可以通过检测编辑位点从而将基因编辑型水稻与野生型水稻进行区分。与常规的转基因检测方法相比,该检测方法具有较好的准确性、高效性及高灵敏度等优点,在基因编辑型水稻编辑位点定性和定量检测分析方面具有很好的应用前景。     

广东从化温泉水体原核微生物多样性及其酶活筛选

为了解广东从化温泉的原核微生物多样性及其产纤维素酶、淀粉酶的能力,选取从化3个地热区的7个温泉样点,现场测量各采样点的水体理化参数,并采集温泉水样品。利用免培养技术对从化温泉环境样品基因组的16S rRNA基因进行扩增,利用高通量测序技术,分析从化温泉环境原核微生物群落结构及多样性。同时,借助纯培养技术,对7个样点的微生物进行分离纯化,并将菌株接种于以微晶纤维素或淀粉为唯一碳源的培养基中,检测其纤维素酶、淀粉酶活性。免培养结果显示,广东从化温泉环境原核微生物群落以细菌为主,群落结构与总碳含量相关性最大。通过选择性分离培养,共获得71株细菌,分属于17个不同的属,其中有9株属于潜在新分类单元,其中67.61%有纤维素酶活性,18.31%有淀粉酶活性。广东从化温泉中存在丰富多样的原核微生物类群,且蕴藏大量具有产生纤维素酶、淀粉酶活性的菌株,极具进一步发掘和研究的价值。     

金针菇退化菌丝的生理生化特征

【背景】金针菇菌种在继代培养的过程中会出现菌种退化的现象,影响着金针菇的产量与质量。【目的】为研究金针菇退化菌种菌丝的生理生化特征,筛选金针菇退化菌株。【方法】以金针菇原始菌株(H)和退化菌株(T)为研究对象,测定不同碳源培养基上菌丝的生理生化特征及超氧化物歧化酶(SuperoxideDismutase,SOD)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)和过氧化氢酶(Catalase,CAT)的活性,并测定菌丝在栽培瓶中的漆酶(Laccase,Lac)和锰过氧化物酶(ManganesePeroxidase,MnP)的活性,记录菌丝在搔菌后的恢复情况。【结果】T在各个碳源的菌丝生长速度低于H,粉孢子等级在3-4级之间,SOD、CAT活性低于H,在栽培料中的Lac活性和MnP活性在第5天时与H相同,在第10、15、20天低于H。T在搔菌后菌丝恢复时间比H恢复时间长,恢复后的菌丝长势没有H长势浓密。【结论】通过探究金针菇原始菌株与退化菌株的菌丝生理生化特征,为判断金针菇菌株是否为退化菌株提供理论依据。     

基于高通量测序的闽楠幼林根际土壤丛枝菌根真菌群落变化

【背景】闽楠是珍贵用材树种。阐明闽楠根际土壤微生物特征,对科学经营闽楠人工林有指导作用。【目的】明确闽楠人工林恢复过程中根际土壤丛枝菌根群落随林龄的变化特征。【方法】采用高通量Illumina MiSeq测序的方法,评估不同林龄闽楠幼林根际土壤丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhiza Fungi,AMF)群落的多样性和组成,揭示造林后闽楠根际土壤真菌群落对时间序列中土壤养分变化的响应特征。【结果】从3个林龄闽楠根际土壤中共得到342 555条有效序列,共得到253个AMF-OTU,分属于1门1纲5目9科14属。α多样性指数表明,丛枝菌根真菌群落的Chao1、Shannon指数随着林龄的增加而增加,但不同林龄间差异不显著。β多样性指数表明,在闽楠幼龄阶段,不同林龄间AMF群落组成差异明显。根据Bray-Curtis相异度分析阐明AMF群落组成的相似性与林龄相关。种水平物种丰度与土壤因子的相关性分析表明,影响AMF群落丰度的主要土壤因子是pH、全钾、硝态氮和铵态氮。铵态氮与优势AMF分子虚拟种Glomus-Franke-A1-VTX00076、Glomus-Franke-A1-VTX00269的丰度呈显著正相关。【结论】随着林龄的增加,闽楠幼龄根际土壤丛枝菌根真菌的种类组成发生了显著变化,影响AMF特性的主要土壤因子是pH、全钾、硝态氮和铵态氮。这些发现将有助于揭示闽楠幼林生态系统和土壤微生物多样性的相互关系和机制,为生物多样性-生态系统功能实验提供理论依据。