Genome‐based estimates of fungal rDNA copy number variation across phylogenetic scales and ecological lifestyles

Ribosomal DNA (rDNA) copy number variation (CNV) has major physiological implications for all organisms, but how it varies for fungi, an ecologically ubiquitous and important group of microorganisms, has yet to be systemically investigated. Here, we examine rDNA CNV using an in silico read depth approach for 91 fungal taxa with sequenced genomes and assess copy number conservation across phylogenetic scales and ecological lifestyles. rDNA copy number varied considerably across fungi, ranging from an estimated 14 to 1,442 copies (mean = 113, median = 82), and copy number similarity was inversely correlated with phylogenetic distance. No correlations were found between rDNA CNV and fungal trophic mode, ecological guild or genome size. Taken together, these results show that like other microorganisms, fungi exhibit substantial variation in rDNA copy number, which is linked to their phylogeny in a scale‐dependent manner.     

北京市平原区土壤有机碳垂直分布特征

研究土壤有机碳垂直分布特征规律对精确测算土壤有机碳储量具有重要意义。通过野外调查实地挖取北京市平原区40个典型土壤剖面共169个样品数据,研究土壤有机碳垂直分布特征。结果表明:1)北京市平原区0—150 cm土壤平均有机碳含量为(5.98±2.62) g/kg,垂直分布上,随剖面深度增加土壤有机碳含量逐渐降低,且在浅层(≤60 cm)下降速度显著快于深层(60 cm); 2)各发生层次不同土壤质地的有机碳含量差异整体上均表现为粉粒及黏粒含量比例越高,即质地越黏重,土壤有机碳含量越高; 3)不同土体构型的平均土壤有机碳含量大小关系为通体砂通体壤上壤下黏夹黏,通体砂型土壤有机碳含量垂直变化相对平缓,上壤下黏型土壤有机碳含量在垂直方向呈"降-升-降"趋势,通体壤及夹黏型则均呈先快速下降后缓慢下降趋势; 4)耕地和园地土壤平均有机碳含量高于荒草地,耕地在整个剖面中土壤有机碳含量均居于三种土地利用类型之首,耕地和园地的土壤有机碳含量在0—20 cm和40—60 cm之间下降速度高达40.10%和55.92%,剖面深度超过60 cm后下降速度显著放缓,受人类活动直接影响相对较少的荒草地在垂直方向上变化相对平缓。     

塔克拉玛干沙漠南缘荒漠绿洲过渡带不同土地利用影响下土壤化学计量特征

荒漠绿洲过渡带在维护绿洲生态安全和绿洲稳定上具有重要作用。垦荒等土地利用的增强使得荒漠绿洲过渡带的健康稳定受到了巨大的挑战。以塔克拉玛干沙漠南缘典型荒漠绿洲过渡带为研究对象,系统分析了不同土地利用方式(桑田、半自然柽柳林、瓜地、棉花-玉米地)对土壤养分化学计量特征的影响。土壤取样沿农田到荒漠方向进行,分5层进行。研究发现,土壤各养分指标均受土地利用方式(4种)、土层(5层)和与农田边缘垂直距离(4梯度)的显著影响,且存在一定的交互作用。土地利用方式显著影响土壤各养分元素含量。随土层由浅到深,有机碳(C)、有效氮(N)和有效磷(P)基本呈下降趋势,全N具有波动变化,而全P变化不显著。随与农田边缘垂直距离的增加,各养分含量基本呈递减趋势。对同一土层(共选择三层)不同土地利用方式下土壤养分具体分析表明,棉花-玉米地这一利用方式在农田内部具有最高的土壤有机C和全N含量,其次为桑田。随着与农田边缘垂直距离的增加,土壤C、N含量优势减弱。除农田内部样地(0 m)外,三层土壤全P含量基本呈桑田柽柳林棉花-玉米地趋势。表层有效N含量在农田内部样地(0 m)瓜地最高,其他距离处(大于等于20 m)棉花-玉米地高,下层土壤有效氮含量在农田内部各土地利用方式间无差异。在各距离样点处不同土地利用类型间土壤有效P含量的变化无明显规律,在农田内部以瓜地有效P含量最高。棉花-玉米地土壤全量N/P在农田内部和与农田边缘垂直距离20 m处含量最高。三土层土壤有效N/P在农田内部以柽柳林最高,随着与农田边缘垂直距离增加,土壤有效N/P显著改变。综合来看,土地利用对荒漠绿洲过渡带土壤营养含量的增加具有正向作用,由土壤养分变化带来的生态效应值得关注。     

Plant–soil feedback during biological invasions: effect of litter decomposition from an invasive plant (Sphagneticola trilobata) on its native congener (S. calendulacea)

生物入侵过程中的植物-土壤反馈：一种入侵植物的凋落物分解对其本地近缘植物的影响 植物入侵可通过正或负的植物-土壤反馈效应改变土壤的生物和非生物性质,从而影响入侵栖息地的土壤理化性质。许多入侵物种的凋落物分解可增加土壤养分,降低本地植物多样性,并导致进一步的植物入侵。关于入侵植物凋落物在不同土壤类型及深度分解及反馈效应的研究依然很少。本研究旨在明确入侵植物南美蟛蜞菊(Sphagneticola trilobata)凋落物在不同土壤类型和不同土壤深度条件下的分解情 况及其对本地近缘植物蟛蜞菊(S. calendulacea)生理生长的影响。将装有南美蟛蜞菊凋落物的尼龙袋加入到不同深度(即0、2、4 和6 cm)的砂土、营养土和粘土中,经6个月的分解后,回收凋落物袋并计算分解速率,随后在凋落物分解处理后的土壤中种植本地蟛蜞菊,并在生长期结束时测量其生理生态指标。研究结果表明,所有处理土壤类型中,凋落物在土壤深度为2和4 cm处分解后显著增加了土壤养分,而对本 地蟛蜞菊的叶片叶绿素、叶氮含量等生长指标表现为负效应。因此,入侵植物南美蟛蜞菊凋落物分解对土壤养分表现为正的反馈效应,而对本地植物蟛蜞菊的生长表现为负效应。我们的研究结果还表明,入侵植物的凋落物分解对土壤和本地物种的影响还因凋落物分解所在的土壤深度而显著不同。未来的研究应侧重于入侵栖息地中更多本地和入侵物种的植物-土壤反馈效应,以及更多土壤类型和土壤深度的入侵植物凋落物效应。     

Direct Observation of Li‐Ion Transport in Electrodes under Nonequilibrium Conditions Using Neutron Depth Profiling

One of the key challenges of Li‐ion electrodes is enhancement of (dis)charge rates. This is severely hindered by the absence of a technique that allows direct and nondestructive observation of lithium ions in operating batteries. Direct observation of the Li‐ion concentration profiles using operando neutron depth profiling reveals that the rate‐limiting step is depended not only on the electrode morphology but also on the cycling rate itself. In the LiFePO₄ electrodes phase nucleation limits the charge transport at the lowest cycling rates, whereas electronic conductivity is rate limiting at intermediate rates, and only at the highest rates ionic transport through the electrode is rate limiting. These novel insights into electrode kinetics are imperative for the improvement of Li‐ion batteries and show the large value of in situ NDP in Li‐ion battery research and development.     

Oxygenation measurement by multi‐wavelength oxygen‐dependent phosphorescence and delayed fluorescence: catchment depth and application in intact heart

Oxygen delivery and metabolism represent key factors for organ function in health and disease. We describe the optical key characteristics of a technique to comprehensively measure oxygen tension (PO₂) in myocardium, using oxygen‐dependent quenching of phosphorescence and delayed fluorescence of porphyrins, by means of Monte Carlo simulations and ex vivo experiments. Oxyphor G2 (microvascular PO₂) was excited at 442 nm and 632 nm and protoporphyrin IX (mitochondrial PO₂) at 510 nm. This resulted in catchment depths of 161 (86) µm, 350 (307) µm and 262 (255) µm respectively, as estimated by Monte Carlo simulations and ex vivo experiments (brackets). The feasibility to detect changes in oxygenation within separate anatomical compartments is demonstrated in rat heart in vivo.

Schematic of ex vivo measurements.     

黄土塬区不同土地利用方式土壤水分消耗与补给变化特征

对黄土塬区不同土地利用方式下2012年3—10月7龄果园(挂果初期)、17龄果园(盛果期)、小麦地、玉米地土壤水文状况进行分析,结果显示,0—600 cm试验土层7龄果园土壤贮水量最高,其次为玉米地、小麦地,17龄果园最低,且不同土地利用方式下贮水量随着降水量的变化而上下波动,但其变化滞后于降水。不同土地利用方式均表现为随土壤深度增加土壤含水量变异程度减弱的特征,且其土壤剖面的水分含量变化存在季节变异。农田和7龄果园中不存在土壤干燥化现象,而17龄果园土壤剖面存在较厚的干燥化土层,其分布深度为320—600 cm。不同的土地利用方式的土壤水分的消耗和补充深度有较大差异,17龄果园消耗深度为500 cm,补充深度为200 cm;7龄果园、玉米地和小麦地消耗深度分别为200、300 cm和300 cm,且补充深度均超过了测定的土壤深度,大于600 cm。