基于地面LiDAR数据的塔里木河下游胡杨林结构参数反演

以塔里木河下游天然胡杨林为研究对象,利用Riegl VZ-1000型地面激光扫描仪(Terrestrial Laser Scanning, TLS)获取离河道不同距离的8个样方内513棵胡杨的三维点云数据,通过建立冠层高度模型、Hough变换等方法获取单木株数和结构参数,并与传统的每木检尺实测数据和无人机(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)低空影像进行对比,验证激光雷达方法的测树精度;对TLS获取的胡杨树形参数进行相关性分析,并建立关系模型;探讨不同水胁迫条件(不同离河道距离,不同地下水埋深)对胡杨单木结构参数的影响;最后按不同径级划分胡杨的年龄,得出各龄级胡杨所占比例。结果表明:(1)TLS能够高精度获取不同密度和长势的胡杨单木株数和结构参数,单株准确分割比率为94%—100%,相对于UAV低空影像更为准确;(2)TLS获取的胡杨树高(Tree height,TH)、胸径(Diameter at breast height, DBH)、冠幅直径(Crown diameter,CD)和冠幅面积(Crown area,CA)与传统实测值拟合度R~2较高,分别为0.95、0.97、0.77和0.84,表明实测数据和TLS获取数据无明显差异;(3)胡杨CD、CA分别与TH呈显著正相关,其相关性系数为0.73、0.67;基于此构建了胡杨TH与CD的关系模型,即TH=2.6274×CD~(0.706),R~2为0.64;(4)根据径级划分胡杨年龄段可知,DBH为15—30 cm的近熟林比例最大,占8个样方内监测胡杨总株数的47%,表明胡杨种群年龄结构相对稳定并总体态势良好,呈现了生态输水对塔河下游胡杨种群恢复有明显的促进作用。总之,激光雷达技术能够客观反映胡杨树形结构参数,可替代耗力、耗费、耗时的传统实测方法,为时时掌握胡杨林生长发育、长势动态以及多尺度、多时相生态耗水研究提供高精度信息,为干旱区荒漠河岸林的有效保护与可持续管理提供科学依据。     

新疆饼干衣属地衣分类学研究

该研究以采自新疆的100余份饼干衣属(Rinodina)地衣标本为研究材料,通过形态解剖特征观察、地衣化学成分分析以及分子生物学鉴定方法鉴定出9个种,包括2个中国新记录种——阿富汗饼干衣(Rinodina afghanica)和古氏饼干衣(Rinodina guzzinii),7个常见种分别是：包氏饼干衣(R. bohlinii)、毕氏饼干衣(R. bischoffii)、代谢饼干衣(R. metaboliza)、密果饼干衣(R. pycnocarpa)、特雷氏饼干衣(R. trevisanii)、甘肃饼干衣(R. straussii)和地生饼干衣(R. terrestris)。并提供了新疆饼干衣属地衣的分种检索表、每个物种的详细描述、新记录种的特征图片以及系统发育分析。     

蜈蚣衣科地衣1个中国新记录属——金奥克衣属

以采自新疆地区的地衣标本为试验材料,通过观察和研究该地衣形态解剖特征、次生代谢产物以及构建核糖体DNA内转录间隔区(internal transcribed spacer,ITS)系统发育树,研究鉴定该地衣标本为蜈蚣衣科(Physciaceae)1个中国新记录属:金奥克衣属[Oxnerella(S.Y.Kondr.,Lo″k?s&Hur)]及中国新记录种双裂金奥克衣[O.safavidiorum(S.Y.Kondr.,Zarei-Darki,Lo″k?s&Hur)],该种含有柔扁枝衣酸,文中提供了该种形态解剖图,并讨论了其与相似物种的关系。     

沙漠腹地天然绿洲胡杨和柽柳叶片δ13C值对不同地下水埋深的响应

干旱区植物的水分利用效率对植物的分布及水分利用状况具有重要意义。基于不同地下水埋深条件下沙漠腹地绿洲优势种胡杨和柽柳叶片δ¹³C值,分析了胡杨和柽柳的水分利用效率对不同地下水埋深的响应。结果表明: 随着地下水埋深由2.1 m增加到4.3 m,柽柳叶片的δ¹³C值先略有增加后处于较为稳定状态,柽柳采取较为稳定的水分利用效率适应干旱环境;胡杨叶片的δ¹³C值呈现先略有减小后增加的趋势,胡杨通过提高水分利用效率的策略适应干旱胁迫。同一地下水埋深条件下柽柳叶片的δ¹³C值高于胡杨叶片,表明柽柳的水分利用效率高于胡杨。     

黑果枸杞不同组织内生细菌群落多样性

【目的】黑果枸杞是我国荒漠区特有的药用盐生植物,本研究分析了黑果枸杞不同组织中内生细菌群落多样性特征及分布规律。【方法】应用Illumina MiSeq高通量测序技术对黑果枸杞内生细菌的16S rRNAV5-V7区域序列进行测定,并分析群落组成、多样性及功能等生物学信息。【结果】黑果枸杞不同组织内生细菌群落多样性及功能均有较大的差异。花、叶、果、茎和根产生的OTUs分别是182、173、119、187和254,群落多样性表现为根花果、茎叶。从门水平上看,变形菌门是优势菌门,在不同组织中均有分布,花、叶、果、茎和根中的相对丰度分别为87.66%、41.51%、81.76%、97.67%和61.85%。在属水平上显示内生细菌的分布表现出器官差异性。花部能够准确分类的优势菌属为沙雷氏菌属和不动杆菌属,相对丰度分别为11.57%和8.55%。叶部为红球菌属和慢生根瘤菌属,相对丰度分别为29.68%和5.53%。果实中为泛菌属、红球菌属和沙雷氏菌属,相对丰度分别为23.12%、5.52%和4.29%。茎部为沙雷氏菌属和假单胞菌属,相对丰度分别为12.03%和17.71%。根部为盐单胞菌属、Fodinicurvata和Lipingzhangella,相对丰度分别为24.18%、5.16%和4.86%。在不同组织中分布较广的盐单胞菌、沙雷氏菌、不动杆菌、红球菌、泛菌等菌属均具有较高耐盐性和促生、生防、降解有机污染物及抗氧化等功能。PICRUSt功能预测分析显示,黑果枸杞组织中内生细菌功能中涉及丰富的多糖、萜类和酮类、酶及维他命等次生代谢产物的生物合成。【结论】黑果枸杞内生细菌具有丰富的群落和功能多样性,拥有多种益生功能性状,也含有多个与人和植物体代谢相关的功能信息。不同组织优势菌属和功能信息各有不同,其中根部的内生细菌物种最丰富,花部和茎部参与各种代谢调控的细菌丰度最高。此外,不同组织中还含有大量未知种属的微生物类群,这些都为内生细菌功能利用和挖掘新的有益微生物资源提供广阔的发展空间。     

西瓜食酸菌与黄瓜互作转录组分析

【背景】细菌性果斑病是一种严重的种传细菌病害,其病原菌为西瓜食酸菌。截至目前对该病病原菌与寄主的互作机制认识极为有限。葫芦科的模式植物黄瓜易被西瓜食酸菌侵染发病,对西瓜食酸菌-黄瓜互作体系进行转录组分析,可以为探究西瓜食酸菌与寄主互作机制奠定重要基础。【目的】解析西瓜食酸菌-黄瓜互作时的相互响应规律。【方法】以细菌悬液注射接种6d黄瓜子叶,处理48 h的子叶作为转录组测序样本。利用RNA-Seq技术分析西瓜食酸菌FC440菌株与黄瓜9930品种互作时基因的表达特征。【结果】测序数据质量分析发现,各样品不同重复间相关性较强,与参考基因组比对率达95%以上,聚类分析发现对照组与处理组表达模式相反,样品处理达到一定效果,表明数据整体质量较高。选取6个差异表达基因进行RT-qPCR验证,结果显示6个基因的表达模式与转录组结果基本一致,表明转录组测序结果比较可靠。西瓜食酸菌和黄瓜互作48 h后,在转录组水平分别检测到1 618个和8 698个差异表达基因。Gene Ontology (GO)功能注释显示,细菌的差异基因显著富集在细胞组分中的细胞膜(37.5%)和膜部分(27.0%),生物过程中的氧化还原过程(66.7%)以及分子功能中的水解酶活性(66.5%);黄瓜的差异基因显著富集在细胞组分中的质体(22.2%)和叶绿体(21.3%),分子功能中的催化活性(70.0%)以及生物过程中的碳水化合物衍生物代谢(32.2%)。Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG)分析显示,细菌中致病相关基因显著富集在群体感应及细菌趋化性途径,而且群体感应系统基因下调更显著。黄瓜中调控钙依赖蛋白激酶(Calcium-Dependent Protein Kinase,CDPK)、钙调素和类钙调素(Calmodulin and Calmodulin-Like,CaMCML)及呼吸氧暴发激酶(Respiratory Burst Oxidase Homologne,Rboh)的基因总体上调,调控苯丙氨酸裂解酶(Phenylalanine Ammonia-Lyase,PAL)的基因和谷胱甘肽S-转移酶(Glutathione S-Transferase,GST)的基因在相应代谢途径中数量最多且上调程度明显。【结论】获得较高质量的西瓜食酸菌与黄瓜互作的转录组测序结果。群体感应与西瓜食酸菌FC440菌株致病力密切相关;寄主黄瓜应对西瓜食酸菌侵染以Ca~(2+)信号激活的防御反应为主。PAL和GST在黄瓜抵抗西瓜食酸菌侵染中发挥重要作用。本研究为进一步深入解析西瓜食酸菌与寄主互作的机制奠定了基础。     

疏伐对黄土丘陵区刺槐林蒸腾的影响

黄土高原地区植被建设已达到土壤水分承载力的阈值,需要对现有林分进行结构优化并提升其生态功能。不合理的林分密度是导致黄土丘陵区刺槐林土壤干化、生长衰退的主要原因之一。疏伐可以优化林分结构,并能够通过控制蒸腾耗水来调控土壤水分,是促进刺槐林可持续生长的有效手段。疏伐对黄土丘陵区刺槐林蒸腾有何影响,目前并不清楚。研究基于树干液流法估算了4个不同疏伐强度（样地1：52%、样地2：48%、样地3：35%、样地4：未疏伐）下刺槐单株尺度的液流速率与林分尺度的日平均蒸腾量,并分析了不同时间尺度下液流速率与环境因子的关系,以阐明疏伐对黄土丘陵区刺槐林蒸腾的影响。结果表明：（1） 单株尺度刺槐蒸腾速率（即液流速率）随疏伐强度减小（林分密度增大）呈现下降趋势（样地1：0.53 kg cm^-2 d^-1、样地2：0.41 kg cm^-2 d^-1、样地3：0.31 kg cm^-2 d^-1、样地4：0.33 kg cm^-2 d^-1）;（2） 观测期林分尺度日平均蒸腾量随疏伐强度减小呈现上升趋势（样地1：0.90 mm/d、样地2：1.18 mm/d、样地3：1.04 mm/d、样地4：1.44 mm/d）;（3） 在半小时尺度与日尺度上,各样地液流速率与环境因子的关系没有显著差异,半小时尺度单株液流速率均与太阳辐射相关性最高（相关系数0.883-0.908）,液流速率日变化过程与环境因子日变化过程存在时滞现象;日尺度单株液流速率与饱和水汽压亏缺相关性最高（相关系数0.843-0.913）,样地间日尺度单株液流速率的差异性随着饱和水汽压亏缺增大而增大。研究结果初步反映了疏伐导致的林分密度变化对刺槐蒸腾的影响,将为黄土丘陵区刺槐林的结构改造、功能提升和土壤水分调控提供理论支持。     

中国新记录——毛齿藓短蒴变种(新拟)

该研究首次报道了毛齿藓短蒴变种(新拟)在中国的分布和毛齿藓属在新疆的分布。研究表明：(1)毛齿藓短蒴变种的主要识别特征为：叶基部鞘状,突然狭窄成线状披针形,背仰,叶缘平展,中肋充满叶上部,背面粗糙,远轴面有厚壁细胞束分化,叶细胞长方形至短长方形;有假根生芽胞;孢蒴椭球形,稍弓形弯曲,蒴齿线状披针形,二裂至近基部。(2)毛齿藓属的3个分类单位在中国均有分布,毛齿藓短蒴变种以较短的孢蒴和蒴柄区别于原变种,以有根生芽胞、叶基部呈明显鞘状、叶缘平展区别于云南毛齿藓的无假根生芽胞、叶基部略呈鞘状、叶缘背卷。(3)在牛毛藓科中有许多类群与毛齿藓短蒴变种形态相似,但仅有毛齿藓属的叶在横切面上主细胞的远轴面有厚壁细胞束,而其他类群的叶在横切上主细胞的近轴面和远轴面均有厚壁细胞束。该变种的叶背仰不同于牛毛藓科其他属的叶直立;以具鞘部的叶、表面光滑的孢蒴、内弯的蒴齿区别于无鞘部的叶、表面有纵沟槽的孢蒴、直立的蒴齿的牛毛藓属。(4)该变种属北极 高山分布类型,表现出了明显的欧洲 亚洲 北美洲间断分布模式,可作为研究气候变化、海陆变迁的重要材料。     

绿洲城市——奎屯市春夏季鸟类群落特征

2007年及2009年3～8月期间,对绿洲城市代表——奎屯市的8类生境(依据其城市功能划分)的鸟类进行了调查。共记录鸟类61种,隶属于9目23科30属。留居型中夏候鸟29种、冬候鸟7种、留鸟24种、旅鸟1种。区系组成:广布型27种、古北型17种、全北型5种、中亚型12种。8类生境的鸟类多样性指数(H’)由大到小依次是:公园>苗圃果园>市区间农田>学校校园>工厂区>交通用地>居民区>商业区。公园的鸟类多样性指数最高,达1.421 2;而商业区的鸟类多样性最低,仅有0.413 7;公园的鸟类均匀度指数最高0.859 7,商业区的鸟类均匀度指数最低,仅0.319 0。以上数据显示:鸟类在城市中的分布极不均匀;在绿洲城市中,区域内鸟类种类数量与其林木覆盖率呈正相关关系。     

基于传统饮食文化的“食育”教育发展

传统饮食文化是我国饮食的“根”,中华优秀传统饮食文化中有诸多与“食育”教育理念相契合的观点。结合国外成功推行“食育”教育的经验,完善相关政策的制定颁布、家校联合构建“食育”教育氛围、重视传统饮食文化的研究和宣扬等均有助于“食育”教育在我国进一步推广。