新疆短命植物小拟南芥(Arabidopsis pumila)种子萌发特性及其生态适应性

通过显微结构及不同处理条件下种子萌发率的观察,对早春短命植物小拟南芥(Arabidopsis pumila)种子萌发特性及影响因素进行了研究,并对其生态适应性进行了讨论。结果表明:(1)温度和光照变化对自然生境和温室收获种子的萌发率影响均不显著,说明此种群在前期萌发阶段对光、温不敏感;(2)自然生境中采收的小拟南芥种子萌发率显著低于温室收获种子,说明环境条件的变化对短命植物种子的发育具有重要作用,可显著改变种子的萌发行为;(3)赤霉素使自然生境收获种子胚活性增强从而对萌发有较大促进作用,可使萌发率增加50%以上;(4)对种皮进行各种机械损伤处理使得种皮松弛或透气,可以显著提高自然生境种子的萌发率(超过70%);(5)盐和干旱胁迫对种子萌发均具有明显的抑制作用,但复水后部分被抑制种子可重新萌发,显示盐和干旱胁迫可导致种子产生浅度休眠。结合小拟南芥自然生存环境及本研究的结果,显示其种子萌发特性与生境具有高度适应性。     

梭梭(Haloxylon ammodendron)生理与个体用水策略对降水改变的响应

随着全球变化的加剧,降水改变正导致荒漠生态系统中植物用水策略的适应性变化;对降水变化响应的种间差异性影响着荒漠植物群落组成。研究将生理生态与个体形态尺度相结合,调查中亚荒漠关键种梭梭Haloxylon ammodendron对降水变化导致的自然生境中水分条件改变的响应与适应。实验于2005年生长期开展,在古尔班通古特沙漠南缘原始盐生旱生荒漠中设置3个降水梯度（自然、双倍和无降水）;观测并比较不同降水条件下光合作用、蒸腾作用、叶水势、水分利用效率、地上生物量累积和根系分布的变化。结果表明,梭梭主要利用降水形成的浅层土壤水维持生存;有效的形态调节和较强的气孔控制是其维持光合能力以及适应降水变化的主要机制;降水增多对其产生正效应,预示着梭梭可能在未来种间竞争和群落演替中占有优势。     

柑橘凤蝶蛹发声器的显微结构及防御作用(英文)

【目的】动物界存在多种用于对抗捕食者的防御机制。一些鳞翅目昆虫的蛹在受到机械刺激时会发出蠕动的声音。【方法】在扫描电镜下对柑橘凤蝶Papilio xuthus蛹的发声器形态特征进行观察,并使用Audacity软件对捕获的声音进行特征分析。【结果】柑橘凤蝶蛹在腹部第4-5节和第5-6节之间的节间膜上存在发声器,有规律地发出嘶嘶声。发声器由多层甲壳素构成的刮器和板组成,刮器和板上有 50~90个突起。当蛹的腹部被寄生蜂触角刺激30 s以上时,刮器和板会迅速相互摩擦,腹部反复摆动发出声音。蛹发出的声音是由一系列每2 000~3 000 ms发生3次的短脉冲组成的。频带很宽,主要分布在5~20kHz范围内。新鲜蛹和越冬蛹的活性不同,声强也不同。【结论】本研究首先描述了柑橘蝴蝶蛹发声器的结构,结果支持了一些蝴蝶蛹对寄生生物进化出一种特殊的防御机制(声学防御)的假说。此外,通过比较两种生境的柑橘凤蝶蛹的声波特征,我们提出了同一物种在不同地理区域可以产生方言的假说。 关键词:     

全基因组重测序揭示青藏高原东缘及东南缘东方蜜蜂遗传多样性与适应性进化

【目的】对青藏高原东缘和东南缘及邻近地区东方蜜蜂Apis cerana样本进行群体遗传多样性与适应性进化研究,为进一步解析青藏高原东方蜜蜂的遗传资源多样性、种群扩散规律以及适应高原生境的分子进化机制提供参考。【方法】对青藏高原东缘和东南缘及邻近地区77群东方蜜蜂样本进行全基因组重测序;运用群体遗传学方法,基于群体结构、主成分分析、系统进化树、遗传分化指数、线粒体基因组单倍型以及选择信号分析对东方蜜蜂这77群及GenBank数据库下载的90群的全基因组重测序原始数据进行分析。【结果】这167群东方蜜蜂区分出来自川西高原、藏南高原、滇北高原和川北高原的4个高原型群,分属于两个进化支,平均遗传分化指数(Fst=0.1178)高于非高原型群的(Fst=0.0411)。基于种群间最小遗传距离分析,东南缘的藏南高原群、滇北高原群与滇南群具有更近的遗传关系;东缘的川西高原群、川北高原群分别与川西山地和秦巴群具有更近的遗传关系。结合线粒体基因组单倍型分析,初步推断出青藏高原东缘及东南缘高原型群体祖先单倍型及来源。选择性分析鉴定到了潜在的参与脂肪酸代谢、光转导、温度适应、卵巢发育等信号通路相关的潜在受选基因。在藏南高原和滇北高原群体中发现两个共同受选择基因ISL-1和FOXO,主要参与胰岛素分泌以应对细胞压力,暗示它们在东方蜜蜂适应青藏高原东南缘生境中发挥着重要作用。【结论】青藏高原东方蜜蜂遗传多样性丰富,东南缘的藏南高原和滇北高原群体以及东缘的川西高原和川北高原群体在遗传分化上明显区分,这4个高原群是由邻近地区非高原群扩散后的地理隔离形成了种群分化;初步筛选获得东方蜜蜂高原环境适应性潜在基因。本研究为进一步探析青藏高原东方蜜蜂适应高原生境下的分子进化机制奠定了基础。     

气候变化条件下全氟化合物对海岸带可持续发展的影响及管控策略

海岸带生态系统为人类提供了食物、水等丰富的物质以及文化、休闲等生态系统服务。但由于全氟化合物等污染物的排放和气候变化的影响,海岸带地区环境日益恶化、资源枯竭、极端气候灾害加剧。这些问题直接导致了海岸带水质下降、近海生物多样性减少、生物群落结构变化,海岸带生态系统可持续发展受到影响。全氟化合物在自然环境中难以降解,会沿食物链在生物体内累积和放大进而对人类健康造成风险。随着氟化工产业在我国的快速发展、新型全氟化合物的不断更替以及气候变化的加剧,全氟化合物对海岸带生态的影响面临着极大的不确定性。为了更好地服务海岸带生态系统的可持续发展,目前仍需要加快完善立法保障,在全国范围内对全氟化合物进行监测;将海洋与陆地作为一个有机整体,统筹陆地影响和海岸带管控,严格控制污染物的排放。     

基于适应性循环理论与压力-状态-响应框架的区域社会-生态系统演进研究

二十一世纪以来都市圈快速扩张对区域社会-生态系统的可持续发展构成威胁,基于动态演进视角的区域社会-生态系统运行机制解析备受关注。本文以南京都市圈为例,从区域和城市两个尺度,基于适应性循环理论与PSR框架解析2000-2019年近二十年来都市圈社会-生态系统的交互适应循环阶段,以及每个阶段系统的差异化应激响应机制。研究表明南京都市圈社会-生态系统整体经历了3个适应循环周期,现处于新一轮的适应性循环阶段,系统适应性呈上升趋势,但社会子系统和生态子系统尚未取得协调。都市圈内各城市的社会-生态系统演进类型有所不同,可分为稳定增长型、波动增长型、不均衡发展型和生态危机型四类。未来需要采取差异化的社会-生态系统治理策略,确保都市圈整体优化发展。     

雪豹保护遗传学和基因组学研究进展

雪豹 (Panthera uncia) 隶属于食肉目猫科豹属,是生活在青藏高原及其周边地区的旗舰物种。随着分子生物学和高通量测序技术的发展,雪豹保护遗传学和保护基因组学研究得到快速的发展,其中非损伤性遗传取样法显著推动了雪豹保护遗传学研究。本文综述了非损伤性遗传取样法在雪豹物种鉴定、个体识别和性别鉴定等研究中的应用,雪豹的系统发生地位、系统地理格局和种群遗传结构及其亚种争议、演化历史、适应性演化和基因组特征等保护遗传学和基因组学方面的研究现状和进展,并对雪豹保护遗传学和基因组学未来发展趋势进行了展望,以期促进雪豹保护生物学研究和保护对策的科学制定。     

菲菊头蝠不同地理种群回声定位声波差异及其影响因子

回声定位声波地理差异及其形成原因是蝙蝠生态学研究领域一个基本而关键的问题,对于探索物种生存机制、物种形成及其保护具有重要科学意义。本研究从较大地理尺度上(9个地理种群)研究了菲菊头蝠(Rhinolophus pusillus)回声定位声波结构的地理差异,并进一步探讨了影响回声定位声波地理种群差异的因素。结果表明,菲菊头蝠雌性的体型较雄性略大,其主频较高。不同地理种群之间回声定位声波差异明显,包括脉冲持续时间、脉冲间隔、主频以及带宽在不同的地理种群之间均表现出一定程度的差异。进一步分析发现,不同地理种群之间的雌性菲菊头蝠前臂长和体重均与主频呈较弱的负相关,降雨量与雌性的主频呈较强的正相关;而不同地理种群之间的雄性前臂长、体重和降雨量与回声定位声波参数均无相关性;此外,地理距离、温度、湿度均与雌雄回声定位声波参数无相关性。本研究结果表明,菲菊头蝠不同地理种群间的回声定位声波出现明显差异,其中,体型和降雨量为主要影响因子,说明蝙蝠回声定位叫声的进化主要受到了当地生境的影响,表现出动物对不同生境的适应性进化。     

基于功能性状的铁杆蒿对环境变化的响应与适应

以延河流域3个植被区(森林区、森林草原区及典型草原区)稳定的自然植物群落中的铁杆蒿为研究对象,测定铁杆蒿的比叶面积、叶组织密度、叶氮含量、叶磷含量、叶氮磷比、比根长、细根组织密度、细根氮含量、细根磷含量、细根氮磷比10项能够反映植物生存对策且易于测量的功能性状,研究了不同生境下铁杆蒿功能性状的种内差异,以及气象因子和地形因子对铁杆蒿植物功能性状的影响,并分析了各功能性状间的相关关系.结果表明： 铁杆蒿各功能性状中除了叶磷含量、叶氮磷比、比根长、根组织密度和根氮磷比在各植被带间的差异显著外,其他5个性状差异均不显著.各性状在坡度、坡向间的差异不显著.比叶面积与叶组织密度呈显著负相关,比根长与根组织密度和根氮磷比呈显著负相关,根组织密度与根氮含量和根氮磷比呈显著正相关,叶组织密度、叶氮含量和叶氮磷比与其他功能性状的相关性不显著.表明铁杆蒿对恶劣环境的适应是通过叶片和细根功能性状间的相互作用和调节实现的.不同环境因素在不同程度上对铁杆蒿功能性状产生影响,对铁杆蒿功能性状影响大小依次是年均降雨量、年均温和年均蒸发量.     

长期淹水环境下河竹鞭根系统形态、生物量和养分的适应性调节

为揭示长期淹水环境下基于形态、生物量和养分的河竹鞭根系统的生长策略,为河竹在水湿地和江河湖库消落带植被恢复中的应用提供参考,调查测定了人工喷灌供水和淹水处理3、6、12个月的河竹一年生竹鞭及其根系的形态和生理生化指标,分析了河竹鞭和鞭根形态特征和生物量分配及鞭根系统的养分吸收与平衡.结果表明: 长期淹水对河竹鞭节长、鞭径和土中根根径并无明显影响.淹水3个月整体上对鞭的形态特征影响小,水中翘鞭较少,但一定程度上抑制了根的生长.随着淹水时间的延长,水中鞭、根大量生长,同时促进了土中鞭、根的生长,但土中、水中鞭生物量和土中根生物量占总生物量的比例变化并不明显,而水中根生物量/总生物量和水中根生物量/土中根生物量显著升高,体现出河竹可以通过鞭根系统的生长调节和生物量合理分配来逐步适应淹水环境.长期淹水整体上降低了河竹土中根的根系活力,抑制了土中根对养分的吸收,但对土中根养分化学计量比的影响较小,而使水中根的根系活力显著增强,养分化学计量比产生明显的适应性调节,N/P升高,N/K和P/K降低.水中根不仅起到氧气吸收功能,还具有较强的养分吸收功能.这是河竹有效适应淹水环境的生长策略之一.