Interactions between invasive plants and heavy metal stresses: a review

入侵植物与重金属胁迫的相互作用研究进展 全球变化改变了植物群落的分布格局,包括入侵植物,而人为污染可能降低本地植物对入侵植物的抗性。因此,本文总结了近几十年本地植物、入侵植物和植物-土壤生态系统中重金属生物地球化学行为的研究,以加深我们对入侵植物与环境胁迫因子相互作用的认识。我们的研究结合已有文献报道表明：(i)入侵物种对环境胁迫的影响具有异质性, (ii)影响的大小是多变的, (iii)即使在同一影响类型内,影响类型也具有多向性。然而,入侵植物暴露在重金属环境中表现出更强的自我保护机制,对重金属的生物可利用性和毒性有正向或负向的影响。另一方面,由于入侵植物普遍具有较高的耐受性,加之本地植物暴露于有毒重金属污染时具有“逃逸行为”,重金属胁迫环境更有利于植物的成功入侵。但是,对于入侵植物的重金属等元素组成是否与污染地区的本地植物不同,目前尚无共识。因此,在全球范围内对外来入侵植物与本土植物的植物体内、凋落物和土壤污染物含量进行定量比较是今后研究的一个重要方向。     

基于高通量测序的乐安江冬季细菌群落特征分析

【目的】分析乐安江从上游至下游水体细菌群落结构组成变化,揭示细菌群落结构组成变化的影响因素。【方法】分析不同河段水体中C、N、P、Cu、Zn、As和Pb等化学指标。对水体DNA的16S rRNA基因进行高通量测序确定细菌群落特征。基于Bray-Curtis距离的采样点非度量多维尺度(NMDS)分析和聚类分析研究乐安江水体细菌群落结构差异,基于冗余分析(RDA)研究环境因子与细菌群落的关系。【结果】乐安江水体中C、N、P、Cu、Zn、As和Pb等化学指标含量中下游偏高。中游河水受德兴铜矿废水影响,细菌群落多样性降低,下游受农业、生活废水影响,细菌群落丰富度和多样性升高。水体中优势菌群为β-变形菌纲(Beta-proteobacteria,53.03%)、放线菌门(Actinobacteria,20.24%)和拟杆菌门(Bacteroidetes,14.75%)。中游受德兴铜矿废水影响,Beta-proteobacteria丰度增大,而Actinobacteria丰度减小;下游受微生物间捕食影响,Bacteroidetes丰度下降。在细菌群落与环境因子的关系中,DO是解释乐安江细菌群落结构变化的最佳环境因子。【结论】乐安江中游德兴铜矿废水和中下游农业、生活废水明显改变了水体细菌群落结构组成,使水体细菌群落特征从上游到下游发生显著变化。本研究为揭示人类活动对乐安江水生态环境的影响提供了参考性数据。     

山西兴县中奥陶统马家沟组五5亚段遗迹化石组合及其古环境意义

鄂尔多斯盆地东缘关家崖剖面奥陶系马家沟组五5亚段地层中保存大量无脊椎动物遗迹化石,可识别出居住迹、牧食迹、觅食迹三大类,共7个遗迹属、14个遗迹种,分别是Arenicolites isp.,Cylindricumisp.,Helminthopsis abeli,Helminthopsis isp.1,Helminthopsis isp.2,Lorenziniaisp.,Planolites isp.,Planolites beverleyensis,Planolites montanus,Teichichnus rectus,Thalassinoides isp.1,Thalassinoides isp.2,Thalassinoides isp.3,Thalassinoides isp.4。根据遗迹化石特征及其沉积环境,可划分3个遗迹组合:1、Helminthopsis-Planolites组合,该组合以觅食迹为主,部分为居住迹,出现在潮间带和潮下带;2、Thalassinoides-Teichichnus组合,该组合遗迹化石种类较单一,主要为觅食迹,分布于潮间带和潮上带;3、Thalassinoides-Helminthopsis组合,该组合出现在潮间带。基于遗迹化石组合的分布特点,提出山西兴县奥陶系马家沟组五5亚段的沉积环境模式。     

HIF-1alpha信号通路在肿瘤细胞调控中的研究进展

缺氧诱导因子（HIF-1alpha）是肿瘤细胞生长过程中重要的调控因子,研究其作用机制有利于实现对肿瘤细胞增殖的抑制作用。 HIF-1alpha可引起多种基因转录,使肿瘤细胞耐受低氧环境,进而使癌症患者在治疗过程中产生耐受反应,最终影响治疗效果,甚至 放弃治疗。因此,以HIF-1alpha为靶点是治疗肿瘤的重要手段和方法。本文对HIF-1alpha的基本概况及其主要信号通路（PI3K 通路、 HSP90 通路及MAPK通路）以及不同通路抑制剂（如LY294002、17AAG、PD98059、U0126、SB203580、SP600125 等）进行综述,并 对HIF-1alpha的应用前景进行展望。     

不同生长环境下水稻穗伸出度的QTL分析

以十和田/昆明小白谷225个F14家系为作图群体,在云南省弥勒县(正常生长环境)、嵩明县(自然低温胁迫环境)、丽江市(自然低温胁迫环境)等3个试点不同年份共5种不同生长环境下进行了水稻主穗和分蘖穗穗伸出度的异地鉴定,并利用SSR标记对水稻穗伸出度进行了QTL分析。检测结果表明,在5种不同的生长环境下共检测到12个与水稻穗伸出度相关的QTL,分别分布于第1(2个QTLs)、2、4、6(3个QTLs)、7(3个QTLs)、9(2个QTLs)号染色体,对表型的贡献率为3.72%~22.17%。其中与主穗穗伸出度相关的QTL共11个,与分蘖穗穗伸出度相关的QTL共7个,其中6个在主穗和分蘖穗上均检测到。在与主穗穗伸出度相关的11个QTL中,q PE-7-1在4种环境下均被检测到,解释的表型变异为9.49%~22.17%;q PE-1-1、q PE-1-2、q PE-6-1和q PE-9-2 4个QTL在2种环境下均被检测到。在与分蘖穗穗伸出度相关的7个QTL中,q PE-1-2、q PE-7-1和q PE-6-1 3个QTL在2种环境中均被检测到,解释的表型变异率分别为4.35%~12.64%、13.22%~20.89%和11.49%~15.73%。     

重金属污染土壤植物修复中的微生物功能研究进展

综述了国内外在重金属污染土壤植物-微生物联合修复领域的研究报道,总结了近5年的研究实例。植物-微生物联合修复体系具有生物固定与生物去除土壤重金属的两种功能,根际微生物可以菌根、内生菌等方式与根系形成联合体,通过增强植物抗性和优化根际环境,促进根系发展,增强植物吸收和向上转运重金属的能力。建立植物-微生物联合修复体系,可充分发挥植物与微生物作用功能的优势,提高污染土壤的修复效率。增强植物修复体系中微生物功能的重点是深入研究根际微生物、根系和介质载体三者之间复合功能,结合污染土壤类型与植物群落配置的特点筛选扩繁高效菌种与菌群。     

不同营养模式下内蒙古沙漠小型盐湖卤虫种群特征与环境负载力

通过对桑根达莱淖尔卤虫的养殖实验与卵囊解剖,研究了内蒙古沙漠小型盐湖投饵、施肥与自然状态3种营养模式下卤虫的生境、种群动态、生殖特征,分析了环境对卤虫资源的负载力。结果表明:1在起始种群相同的情况下,不同营养模式对种群结构与密度有显著影响;2不同营养模式对个体生长速度影响存在差异,投饵对加快个体生长速度效果最明显,但在性成熟速度方面不同营养模式没有出现统计学显著差异;3不同营养模式对卤虫的怀卵量、卵生/卵胎生比例有显著影响;与空白组相比,投饵组平均怀卵量提高了35.52%—72.71%,施肥组提高了11.34%—26.15%;4卤虫资源的环境负载力为0.3—0.4 kg/m3,加以补充肥料,可提高到0.45 kg/m3,在投喂饲料的情况下可以达到0.5 kg/m3;5卤虫蛋白可开发量按环境负载力的1/3估计,对照组、施肥组和投饵组的相应年开发量分别为2.61—2.98 kg/m3、4.5—5.4 kg/m3和7.51—8.67 kg/m3,滞育卵产量分别为0.73、1.10 g/m3和1.17 g/m3。     

城市公园景观秋冬季动态热效应

在北京市3个公园中选择裸地、道路、林地、草地4种主要景观类型,通过2013年10月、11月、12月的实地监测数据,定量揭示不同景观类型地表温度、近地表空气温度和湿度的日间变化特征,并分析日间温湿度的均值、幅度大小、空气温湿度的匹配程度。4种景观类型日间地表和空气温度均呈单峰变化趋势,裸地、道路、林地、草地的地表温度最高值分别出现在14:00、12:00、14:00、12:00,空气温度最高值则都在14:00,相对湿度最大值出现在8:00,最小值在14:00。从日间均值来看,地表温度为裸地道路草地、林地,裸地的日均空气温度最高,4种景观的相对湿度差异不显著。从日间变化幅度来看,所有景观类型的地表温度均明显大于空气温度,尤其是裸地和道路的日间变化比林地和草地更加明显。通过定量分析4种景观类型的日间热环境动态变化,可以为城市热环境改善、景观设计和生态规划提供科学依据。     

环境DNA技术在地下生态学中的应用

地下生态过程是生态系统结构、功能和过程研究中最不确定的因素。由于技术和方法的限制,作为"黑箱"的地下生态系统已经成为限制生态学发展的瓶颈,也是未来生态学发展的主要方向。环境DNA技术,是指从土壤等环境样品中直接提取DNA片段,然后通过DNA测序技术来定性或定量化目标生物,以确定目标生物在生态系统中的分布及功能特征。环境DNA技术已成功用于地下生态过程的研究。目前,环境DNA技术在土壤微生物多样性及其功能方面的研究相对成熟,克服了土壤微生物研究中不能培养的问题,可以有效地分析土壤微生物的群落组成、多样性及空间分布,尤其是宏基因组学技术的发展,使得微生物生态功能方面的研究成为可能;而且,环境DNA技术已经在土壤动物生态学的研究中得到了初步应用,可快速分析土壤动物的多样性及其分布特征,更有效地鉴定出未知的或稀少的物种,鉴定土壤动物类群的幅度较宽;部分研究者通过提取分析土壤中DNA片段信息对生态系统植物多样性及植物分类进行了研究,其结果比传统的植物分类及物种多样性测定更精确,改变了以往对植物群落物种多样性模式的理解。同时,环境DNA技术克服传统根系研究方法中需要洗根、分根、只能测定单物种根系的局限,降低根系研究中细根区分的误差,并探索性地用于细根生物量的研究。主要综述了基于环境DNA技术的分子生物学方法在土壤微生物多样性及功能、土壤动物多样性、地下植物多样性及根系生态等地下生态过程研究中的应用进展。环境DNA技术对于以土壤微生物、土壤动物及地下植物根系为主体的地下生态学过程的研究具有革命性意义,并展现出良好的应用前景。可以预期,分子生物学技术与传统的生态学研究相结合将成为未来地下生态学研究的一个发展趋势。     

环境因子对河流底栖无脊椎动物群落结构的影响

底栖无脊椎动物是河流生态系统的重要组成部分,在物质循环和能量流动中是不可或缺的重要环节。其群落结构特点与河流环境因子密切相关,能较好地反映河流生态系统健康状况。综述了物理因子(底质、温度、水深、水流、洪水干扰等)、化学因子(溶氧量、p H值、磷、氮等)、生物因子(水生植物、竞争和捕食)、人为干扰(电站建设、城镇化等)和综合因子对河流底栖无脊椎动物群落结构的影响,并根据国内外研究现状指出水流、海拔和洪水干扰等环境因子对河流底栖无脊椎动物群落结构影响的研究较少或不足,对这些环境因子的研究应是今后河流生态学领域需要着力推进重要内容。深入研究和完善环境因子与底栖无脊椎动物群落结构的关系可为保护底栖无脊椎动物群落、流域水生态系统管理和受损河流生态系统修复提供更为全面的科学依据。