濒危植物长苞铁杉的地理分布和资源现状及致危因素分析

根据野外调查的结果,对福建天宝岩国家级自然保护区马石坑、广东南岭国家级自然保护区老蓬顶、湖南莽山国家级自然保护区泽子坪和鬼子寨、广西猫儿山国家级自然保护区小老山、贵州梵净山国家级自然保护区鱼坳、湖南黄桑国家级自然保护区源头山、湖南城步县奇山和江西大余县石溪的长苞铁杉〔Nothotsuga longibracteata(W.C.Cheng)Hu ex C.N.Page〕居群的生境和生存现状进行了比较分析。结果表明:长苞铁杉的地理分布相对狭窄,多呈零星或小片分布;该种正面临分布区缩小和居群规模下降,甚至濒临灭绝的危险。在长苞铁杉集中分布的这些区域,大多数居群面临生存威胁;各居群的个体数量有较大差异,其中,天宝岩居群最大,长苞铁杉数量达几千株;石溪居群和源头山居群最小,长苞铁杉数量只有几十株。全球气候变化、人类活动影响和本身更新困难是导致长苞铁杉濒危的原因,其中,人类活动影响是长苞铁杉致危的直接原因。根据长苞铁杉生存状况,建议对其伴生的阔叶树进行疏伐,适当开辟林窗,有利于长苞铁杉的更新;自然保护区的建立对长苞铁杉的保护发挥了重要的作用,而在其他非保护区的分布区,也应加大宣传力度并采取相应保护措施;实施迁地保护可以有效保护长苞铁杉这一珍稀树种。     

倒木覆盖对天宝岩国家级自然保护区长苞铁杉林内土壤理化特性的影响

以天宝岩国家级自然保护区长苞铁杉(Tsuga longibracteata W.C.Cheng)林为研究对象,研究了有无倒木覆盖以及倒木腐烂程度对土壤8项理化指标(包括含水量,容重,总孔隙度,有机碳、全N、全P和全K含量以及C/N比)的影响,并比较了经倒木覆盖后不同季节和不同类型林分中土壤8个理化指标的变化.结果显示:与无倒木覆盖的土壤相比,经倒木覆盖后土壤容重降低,总孔隙度及含水量提高,有机碳、全N及全K含量均增加,说明倒木覆盖总体上提高了长苞铁杉林下土壤的肥力,但有无倒木覆盖对土壤理化性质无显著影响.经不同腐烂程度倒木覆盖后土壤有机碳含量有显著差异(P＜0.05)并随倒木腐烂程度提高大体呈现逐渐升高的趋势,但土壤的其他7个理化指标无显著差异;经中等(Ⅲ级)腐烂倒木覆盖后土壤的全N、全P和全K含量均最高.经倒木覆盖后,不同季节土壤的全P含量无显著变化,而其他7个理化指标在不同季节均有显著变化(P＜0.05);经倒木覆盖后秋、冬、春、夏土壤容重和全K含量依次增加,总孔隙度和有机碳含量依次降低,土壤含水量在秋季最低、春季则最高.整体来看,在长苞铁杉林的不同类型林分内经倒木覆盖后土壤8个理化指标均有显著差异(P＜0.05);与供试的4类混交林相比,在长苞铁杉纯林内经倒木覆盖后土壤的含水量、容重和全K含量均最高,总孔隙度最低,有机碳含量相对较低,C/N比及全N和全P含量居中.研究结果表明:在天宝岩国家级自然保护区长苞铁杉林内,倒木覆盖有利于改善土壤理化性质、提高土壤肥力.     

不同处理对高山凤头姜姜瘟病的防效及土壤细菌群落结构和功能的影响

【背景】凤头姜是湖北西部山区来凤县著名的国家地理标志性产品,但由于姜瘟病的流行且无经济有效的防控方法,导致其播种面积和总产值急剧下滑,姜瘟病已成为制约凤头姜产业振兴的关键因子。【目的】研究高山凤头姜姜瘟病防控技术及其对高山土壤微生态的影响。【方法】通过田间试验评价了棉隆土壤消毒(T1)、生防菌34107灌根(T2)、棉隆土壤消毒联合生防菌34107灌根(T3)、中生菌素灌根(T4)、对照(T5)等5种处理对高山凤头姜姜瘟病的防控效果。同时,提取了上述处理土壤基因组DNA,利用Illumina MiSeq平台对细菌16S rRNA基因V3–V4区进行了高通量测序。【结果】在所有处理中,以T3处理对凤头姜姜瘟病的防效最好(96.1%),高于T1(86.5%),且显著高于T2(75.2%)和T4(54.8%)(P0.05)。产量和纯收入以T3为最高,其次为T1、T2和T4,而T5产量和纯收入最低且纯收入为负值。高通量测序共获得608 070条高质量的16S rRNA基因序列,简并后得到9 243个分类单元(operational taxonomic unit,OTU);各处理土壤细菌在门水平群落结构与对照非常相似,但部分分类单元丰度发生较大改变。土壤细菌α多样性分析结果显示,T1-T4处理Shannon和Simpson指数均显著高于T5 (P0.05),而除T2处理外,其余3个处理Chao1指数均显著高于T5(P0.05);ACE指数以T3处理最高,高于T1和T4处理、显著高于T2和T5处理(P0.05)。相比T5,总共25个门水平的OTU丰度发生显著改变(P0.05),且大部分丰度有所增加;总共有159个属水平的OTU发生显著性改变(P0.05),其中50.9%在4个处理中均发生显著性改变,仅有少数OTU在单个处理中改变显著性。丰度前10的属中,植物病原菌所属的雷尔氏菌属(Ralstonia)和软腐菌属(Pectobacterium)丰度在T1-T4中均显著下调(P0.05),而有益菌,如芽孢杆菌属(Gemmatimonas)、放线菌(Jatrophihabitans)等则有不同程度的增加。土壤细菌OTU共映射到6 055个KEGG功能通路,其中与亚硝酸盐还原酶相关的通路在4处理中均显著下调(P0.05),与氮固定相关的通路则不同程度上调,与一氧化二氮还原酶相关的通路在T3和T4处理中下调而在T1和T2处理中上调。KEGG功能通路富集到41个代谢通路模块,其中与氨基酸和碳水化合物代谢的丰度最高,且大部分在T3处理中丰度最高。【结论】棉隆土壤消毒联合生防菌34107处理能有效控制高山凤头姜姜瘟病,同时能增加土壤细菌微生态多样性和有益菌丰度,本研究为高山土壤微生态修复及重建技术和理论的发展奠定了基础。     

毛舞花姜花器官的发生与发育

通过扫描电镜观察了毛舞花姜(Globba barthei Gagne p.)的花序及花器官的发生与发育。3枚萼片原基首先于花顶连续发生,随后花顶的中心凹陷形成环状原基,环状原基进一步分化形成三枚花瓣—雄蕊共同原基,并在花顶的中心形成花杯。共同原基分化形成花瓣和三枚内轮雄蕊,紧接着外轮雄蕊在花杯的顶点发生。远轴的两枚内轮雄蕊延伸生长并相互融合形成了唇瓣,近轴的一枚形成了可育雄蕊;近轴的两枚外轮雄蕊发育形成了成熟花结构中的侧生退化雄蕊,而远轴的一枚缺失。近轴的两枚外轮雄蕊原基起始的同时,3枚心皮原基也在中心花杯的内侧发生而后与外轮雄蕊相间排列。对毛舞花姜花序的发生和发育的观察发现,在花序轴的头几片初级苞片中产生的是珠芽原基而非蝎尾状小花序原基,其形态特征类似于早期的蝎尾状小花序原基,由此推测珠芽很可能是蝎尾状小花序的变异。     

新疆无苞芥锌指蛋白基因的克隆及表达分析

利用同源克隆法从新疆无苞芥中克隆获得1个锌指蛋白基因(OpZFP)。序列分析表明,OpZFP基因的开放阅读框为684bp,推测编码含227个氨基酸的蛋白质。生物信息学分析显示,OpZFP蛋白含有1个典型的C2H2型锌指结构,在C端含有一个可能具有转录抑制功能的EAR结构域。系统进化树分析表明OpZFP编码产物与拟南芥AtZFP1、琴叶拟南芥AlZFP1的进化关系较近。分离了OpZFP基因2 095bp的启动子序列,发现该启动子与拟南芥AtZFP1基因的启动子序列只有84.4%的相似性,启动子分析表明二者存在多处不同的顺式作用元件。半定量RT-PCR分析表明,OpZFP在根、茎、叶、花和果荚中均有表达,在根中的表达量最高。OpZFP基因受高盐、干旱和低温等胁迫的诱导表达,表明该蛋白涉及多种胁迫相关的信号传导途径。     

天宝岩自然保护区长苞铁杉混交林粗木质残体蓄水能力研究

选择天宝岩国家级自然保护区内4种不同长苞铁杉混交林(A~D)粗木质残体(CWD)为研究对象,采用自然风干法与室内浸泡法对不同类型(倒木、枯立木、树桩)和不同腐烂程度(Ⅰ~Ⅴ级,腐烂由轻到重)CWD的蓄水能力进行测定分析和对比研究。结果显示:(1)CWD有效拦蓄量在不同长苞铁杉混交林下表现为:长苞铁杉+石栎+马尾松混交林(B,14.21t/hm2)长苞铁杉+甜槠+青冈混交林(C,7.78t/hm2)长苞铁杉+青冈+深山含笑混交林(D,6.99t/hm2)长苞铁杉+猴头杜鹃混交林(A,4.74t/hm2),而在各CWD类型下表现为:倒木(19.579t/hm2)枯立木(8.494t/hm2)树桩(5.661t/hm2)。(2)各长苞铁杉混交林CWD的蓄水量和蓄水速率在蓄水过程中都表现为BDCA,而在脱水过程中都表现为BCAD。(3)不同腐烂等级的CWD按其蓄水量、蓄水速率和脱水速率大小排列皆为:Ⅱ级Ⅵ级Ⅲ级Ⅴ级Ⅰ级。研究表明:CWD蓄水量的大小差异与群落类型、腐烂等级、CWD本身持水性等因素有关,其蓄水和脱水的速率与其持水量、蓄积量以及腐烂等级之间也存在密切的联系;CWD的自然持水率随腐烂等级增加呈增加趋势,而且腐烂等级越高CWD蓄水速率变化也越明显,CWD腐烂等级对其蓄水能力影响较大;倒木具有较好的持水能力,并在蓄积量上远大于树桩和枯立木,对降雨有较强的实际拦截能力。     

模拟采食干扰下克隆整合对两种箭竹分株种群更新的影响

动物对植物的采食会刺激植物进行补偿性更新生长, 克隆整合效应能够通过分株之间的物质传输增强克隆植物的这种补偿生长。现今对克隆整合效应在箭竹(Fargesia)补偿更新中的作用仍未得到全面认识。2011年10月到2012年11月, 设立了糙花箭竹(Fargesia scabrida)和缺苞箭竹(F. denudata)各40个样方, 分别进行不剪除样方内分株和剪除样方内分株数量的25%、50%、75%四种模拟采食干扰处理, 并将样方四周的根状茎切断或保持连接。从2012年6月起观测并统计了箭竹分株种群的累积出笋率、总出笋率、补充率, 以及新生分株的株高、基径和单株生物量。结果表明: (1)在不剪除分株的样方, 切断根状茎连接显著增加了糙花箭竹的出笋率和补充率, 但降低了新生分株的株高和单株生物量, 也显著降低了缺苞箭竹的出笋率和补充率; (2)保持根状茎连接时, 25%的剪除强度仅仅降低了糙花箭竹新生分株的单株生物量; 同样在保持根状茎连接的条件下, 25%、50%的剪除强度使缺苞箭竹种群的补充率有所降低, 而切断根状茎后缺苞箭竹在25%的剪除强度下的分株补充率反而升高; (3) 75%的剪除强度并未影响两种箭竹新生分株数量更新, 但造成新生分株质量显著下降; 切断根状茎连接显著降低了糙花箭竹的新生分株的株高和基径, 对缺苞箭竹影响不显著。实验证明克隆整合影响了两种箭竹新生分株的萌发、存活和生长, 但不是两种箭竹进行补偿更新的主要机制, 仅在糙花箭竹分株种群受到重度采食干扰后的更新中才起到明显的促进作用; 两种箭竹均能在50%的剪除强度下通过补偿生长恢复种群的稳定, 75%的剪除强度则会造成箭竹新生分株质量的下降。     

中国马鞭草属的新记录——长苞马鞭草

长苞马鞭草(Verbena bracteata Cav. ex Lag. & J. D. Rodriguez)原产北美。2001年春天我们首次在中国大连的马兰水库发现该种植物,它丛生或与其他植物混生,形态与原产地的种一样;因为其苞片通常大、显著且比花萼明显的长,易和原产中国的唯一马鞭草属的V. officinalis L.区分开。     

长苞铁杉天然林群落种内及种间竞争关系研究

通过各种竞争指数的比较筛选,得到较能客观反映长苞铁杉种内、种间竞争关系的竞争指数,定量地分析了长苞铁杉种内和种间竞争强度。结果表明:长苞铁杉种内竞争随胸径的增大而逐渐减少;种间与种内竞争关系顺序为:长苞铁杉-长苞铁杉>猴头杜鹃-长苞铁杉>青冈栎-长苞铁杉>其它树种-长苞铁杉。竞争强度与对象木的胸高直径服从双曲线回归关系,利用模型预测了长苞铁杉种内、种间的竞争强度。     

长苞铁杉林乔木层优势种群种间关联及尺度效应研究

通过设定不同尺度的样方面积,根据2×2联列表,运用方差分析、联结系数AC、2统计量度量、 Ochiai指数系列技术,测定天宝岩国家级自然保护区长苞铁杉群落乔木层10个优势种群间的总体联结关系、 种对间联结显著性和关联系数。结果表明:长苞铁杉群落乔木层10个优势种群的总体种间关联性均呈正关 联,反映该群落处于稳定的顶极阶段;10个优势种群的种间联结关系中,有26个种对在不同尺度样方设计中 均未达到一般显著水平,种对间的相互独立性较强;样方设计为100 m2时,各项指标上规律性比较明显,它的 研究结果与实际情况相吻合。群落虽处于比较稳定的顶极阶段,但应适当调整群落结构,为长苞铁杉的生长 更新提供良好的生态环境。