小兴安岭大亮子河国家森林公园不同生境下土壤细菌多样性和群落结构

土壤细菌是森林生态系统的一个重要组成成分, 是生态系统中物质循环和能量流动的重要参与者, 细菌群落组成和生物多样性是反映土壤生态功能的重要指标。本文利用高通量测序技术分析了大亮子河国家森林公园内红松(Pinus koraiensis)林、落叶松(Larix gmelinii)林、蒙古栎(Quercus mongolica)林、枫桦(Betula costata)林、针阔混交林、灌木林和草甸等7种不同生境土壤细菌群落组成和多样性的差异性, 探讨该地区土壤细菌群落对不同生境的响应, 为地区森林生态系统的经营管理及生态系统稳定性的维护提供科学理论基础。在门的水平上, 各生境的细菌群落组成基本一致, 其中变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia)在7种生境土壤中相对丰度均大于10.0%, 是细菌中的优势菌门。在属的水平上, 共测得245个菌属, 各样地共有属118个, 占总属数的48.2%, 占总相对丰度的97.8%; 优势菌属分别为Spartobacteria_ genera_incertae_sedis、Gaiella、Gp16、Gp4, 占总相对丰度的47.0%, Spartobacteria_genera_incertae_sedis在7种生境土壤中丰度均最高。7种生境下的土壤细菌多样性和土壤理化因子存在着显著的差异, 红松林的土壤细菌群落多样性和丰富度均高于其他生境。土壤pH是大亮子河森林公园影响土壤细菌多样性的关键因子。     

秦岭南坡陕西洋县辖区哺乳动物物种多样性的空间分布格局

物种多样性的空间分布格局一直是生态学和生物地理学研究的一个热点问题。山地生态系统的生境异质性和物种多样性高, 适合研究物种多样性空间分布格局及其相关机制。2016年11月至2017年11月, 本研究选取秦岭南坡陕西洋县辖区作为研究区域, 采用样线法、红外相机法和笼捕/夹捕法, 系统分析了8目21科48种哺乳动物物种多样性的空间分布格局。研究结果发现秦岭南坡洋县辖区哺乳动物物种丰富度的空间分布格局大致是中南部低, 北部和东部高; 物种多样性指数大致是中南部和北部低, 东部高。啮齿类动物和非啮齿类动物的空间分布格局存在差异。哺乳动物物种丰富度和多样性指数的垂直分布格局都符合中峰模式, 但啮齿类动物和非啮齿类动物间存在差异。最优线性模型结果表明, 研究地区哺乳动物物种多样性的空间分布格局受到多种环境因素的共同影响。其中, 年均温与物种多样性的相关性最强, 在6个最优线性模型中贡献都是最大。综上, 秦岭南坡洋县辖区中高海拔区域的物种多样性较高, 应加强对中高海拔地区的保护, 以维系该区域较高的生物多样性。     

大小兴安岭可培养细菌的资源多样性

细菌作为微生物中的重要组成部分, 在有机质的形成与分解、维持生态系统平衡、促进动植物发育等多方面都有着重要作用。2014-2017年, 我们采用常见培养基分离纯培养法及16S rRNA基因序列分析方法对大小兴安岭地区土壤可培养细菌的群落结构和多样性进行了调查研究。结果表明: 从大小兴安岭地区的17个自然保护区内不同生境的土壤中分离获得3,180个菌株, 隶属于24属120种。其中, 芽孢杆菌属(Bacillus)的种数和株数最多, 分别为38种和2,419株, 是大小兴安岭地区可培养细菌的绝对优势类群(占总株数的76.1%); 其次是短杆菌属(Brevibacterium)(13.0%)。大兴安岭地区的物种数、Simpson多样性指数和Shannon-Wiener指数高于小兴安岭地区。优势类群芽孢杆菌属的枯草芽孢杆菌(B. subtilis)、苏云金芽孢杆菌(B. thuringiensis)、巨大芽孢杆菌(B. megaterium)等有重要的生产及科学研究价值。     

Is dietary or microhabitat specialization associated with environmental heterogeneity in horned lizards (Phrynosoma)?

Niche breadth is predicted to correlate with environmental heterogeneity, such that generalists will evolve in heterogeneous environments and specialists will evolve in environments that vary less over space and time. We tested the hypothesis that lizards in a heterogeneous environment were generalists compared to lizards in a homogeneous environment. We compared niche breadths of greater short‐horned lizards by quantifying resource selection in terms of two different niche axes, diet (prey items and trophic level), and microhabitat (ground cover and shade cover) between two populations occurring at different elevations. We assessed the heterogeneity of dietary and microhabitat resources within each population's environment by quantifying the availability of prey items, ground cover, and shade cover in each environment. Overall, our results demonstrate that despite differences in resource heterogeneity between elevations, resource selection did not consistently differ between populations. Moreover, environmental heterogeneity was not associated with generalization of resource use. The low‐elevation site had a broader range of available prey items, yet lizards at the high‐elevation site demonstrated more generalization in diet. In contrast, the high‐elevation site had a broader range of available microhabitats, but the lizard populations at both sites were similarly generalized for shade cover selection and were similarly specialized for ground cover selection. Our results demonstrate that environmental heterogeneity of a particular resource does not necessarily predict the degree to which organisms specialize on that resource.     

Testing genome skimming for species discrimination in the large and taxonomically difficult genus Rhododendron

Standard plant DNA barcodes based on 2–3 plastid regions, and nrDNA ITS show variable levels of resolution, and fail to discriminate among species in many plant groups. Genome skimming to recover complete plastid genome sequences and nrDNA arrays has been proposed as a solution to address these resolution limitations. However, few studies have empirically tested what gains are achieved in practice. Of particular interest is whether adding substantially more plastid and nrDNA characters will lead to an increase in discriminatory power, or whether the resolution limitations of standard plant barcodes are fundamentally due to plastid genomes and nrDNA not tracking species boundaries. To address this, we used genome skimming to recover near-complete plastid genomes and nuclear ribosomal DNA from Rhododendron species and compared discrimination success with standard plant barcodes. We sampled 218 individuals representing 145 species of this species-rich and taxonomically difficult genus, focusing on the global biodiversity hotspots of the Himalaya-Hengduan Mountains. Only 33% of species were distinguished using ITS+matK+rbcL+trnH-psbA. In contrast, 55% of species were distinguished using plastid genome and nrDNA sequences. The vast majority of this increase is due to the additional plastid characters. Thus, despite previous studies showing an asymptote in discrimination success beyond 3–4 plastid regions, these results show that a demonstrable increase in discriminatory power is possible with extensive plastid genome data. However, despite these gains, many species remain unresolved, and these results also reinforce the need to access multiple unlinked nuclear loci to obtain transformative gains in species discrimination in plants.     

天山一号冰川表面冰尘和底部沉积层中可培养酵母菌系统发育类群的分布及生态生理特征

【目的】揭示乌鲁木齐河源天山1号冰川表面冰尘(CS)和底部沉积层(DS)可培养酵母菌系统发育类群及其结构组成差异,分析低温酵母菌代表菌株之间的生态、生理生化特性。【方法】利用4种培养基分离天山1号冰川可培养酵母菌,采用ITS基因序列分析确定菌种的系统进化地位。对分离菌株的最适生长温度、耐盐性和产酶等生态、生理学特性进行分析。【结果】从冰尘和底部沉积层中共分离出152株酵母菌菌株,通过ITSrRNA基因序列的NCBI比对和Rep-PCR指纹分型,结果表明酵母菌类群包括担子菌门(Basidiomycota)和子囊菌(Ascomycota),分属于14个属26种,其中担子菌门柄锈菌亚门(Pucciniomycotina)88株、伞菌亚门(Agariomycotina)24株,子囊菌门40株,冰川广布酵母菌Vishniacozyma victoriae为优势菌株(占比21.84%)。17种酵母的最适生长温度为15°C、2种为10°C、6种为20°C。25株代表酵母菌株产酶分析显示,产脂肪酶、淀粉酶、蛋白酶菌株分别为11株、11株、5株,6株3种酶都不产。【结论】天山1号冰川冰尘及底部沉积层可培养低温酵母系统发育类群结构存在差异,产低温酶活性高、稳定性好,为今后冰川低温酵母菌的研究提供有价值的数据支持。     

天山林区六种灌木生物量的建模及其器官分配的适应性

灌木全株生物量估算模型的构建仍存在一定困难,对灌木生物量在器官分配上所体现的适应性研究也不够充分。以天山林区6种常见灌木为研究对象,在天山的东段、中段、西段林区分别设置样地进行群落调查,由此以全株收获法取得6种常见灌木若干标准株的全株、根、枝、叶及各径级根的生物量,将D~2H(地径平方与高度的乘积)与V(冠幅面积与高度的乘积)分别选为估测模型的自变量,通过回归分析法建立了各种灌木全株生物量的最优估算模型,然后比较了此6种灌木全株生物量在营养器官上分配差异以及根系生物量在径级上的分配差异。结果表明:(1)天山林区6种常见灌木中,小檗(Berberis heteropoda Schrenk)、忍冬(Lonicera hispida Pall.ex Roem.et Schuet.)、栒子(Cotoneaster melanocarpus Lodd.)的全株生物量约为8.48—9.01 kg,蔷薇(Rosa spinosissima L.)、绣线菊(Spiraea hypericifolia L.)、方枝柏(Juniperus pseudosabina Fisch.et Mey.)的全株生物量约为2.71—3.20 kg;(2)蔷薇、绣线菊、栒子的全株生物量最优估测模型是以V为自变量的函数,小檗、忍冬、方枝柏的全株生物量最优估测模型是以D~2H为自变量的函数,各模型R~2值均在0.850以上,且在P0.05水平上达到显著,模型模拟结果达到了较高的准确度;(3)6种灌木全株生物量在根、枝上的分配比重差异不显著,仅在叶上的分配比重有差异(P0.05);根系生物量在径级上的分配均呈现随根系径级下降而减少的规律,6种灌木在径级大于2 mm根上的分配比重存在差异(P0.05,径级大于20 mm根为P0.01水平);(4)6种灌木全株生物量在营养器官上的分配差异以及根系生物量在径级上的分配差异均体现了各物种对其生境选择的适应策略。     

秦岭紫堇属植物及其地理分布修订

在室内查阅标本和查阅文献资料的基础上,结合野外实际调查,对秦岭地区紫堇属植物及其地理分布进行全面修订。结果表明:秦岭地区共有紫堇属植物28种,其中5种为秦岭特有种。地理分布格局研究表明:8种为秦岭广布种,7种为秦岭西部分布种,7种为秦岭中部分布种,1种为秦岭东部分布种,3种为秦岭中部和西部分布种,2种为中部和东部分布种。根据修订,给出了秦岭紫堇属植物分种检索表。     

秦岭南坡松栎林群落演替过程中种间联结性和相关性研究

为了揭示秦岭南坡松栎林群落动态变化过程中物种间关系与群落演替的相互作用,基于2×2列联表,采用方差比率法、χ2检验、Jaccard指数和Spearman秩相关性系数探讨了油松林→松栎混交林→锐齿栎林演替序列过程中3个演替阶段群落优势种群的种间联结性和相关性。结果表明:(1)油松林、松栎混交林和锐齿栎林群落总体联结性均为显著正联结,各自具有相对的稳定性。(2)油松和松栎混交林群落正负联结性和相关性比例较小,群落稳定性均低于锐齿栎林群落。(3)先锋种间及其与前期过渡种间、顶级种间及其与后期过渡种间竞争较为激烈,过渡种间(包括前期过渡种间、前期过渡种与后期过渡种间、后期过渡种间)正联结占优势,较为稳定。(4)不同演替阶段群落可分别划分为4个、5个、4个生态种组。研究认为,秦岭南坡松栎混交林演替过程中种间关系逐渐趋于稳定共存,实践中及时调整种间关系可促使秦岭南坡松栎林群落趋于健康稳定,有效缩短演替的进程。