喀斯特槽谷区生态退化与修复专题导读

在国家重点研发计划项目——"喀斯特槽谷区土地石漠化过程及综合治理技术研发与示范(2016YFC0502300)"的支持下,经过项目组全体成员三年的共同努力,在喀斯特槽谷区生态退化与修复方面取得了一些重要进展。主要有:(1)2000—2015年槽谷区土壤侵蚀总量逐年减少,年平均侵蚀模数逐年降低,槽谷区植被覆盖明显提高;(2)拉巴豆地埂篱根土复合体不仅能有效提高喀斯特土壤的粒径大小和增强土体的抗剪/冲性能,并且能够利用大气N_2合成植物生长所需的氮肥,从而提高土壤肥力,可望实现石漠化治理中生态效应和经济效应的双赢;(3)喀斯特槽谷区隧道建设改变了地下水流场并降低了地下水位,进而降低了土壤微生物丰度和多样性,而增加了适应干旱的微生物种群,并导致土壤质量的降低;隧道建设加速了坡面产流和土壤流失,加剧了土地石漠化,从而导致生态退化;(4)随着槽谷区退化生态系统的恢复,生态系统的生态服务功能得到提升。     

人工湿地植物种类及多样性对甲烷释放及功能基因丰度的影响

为了研究人工湿地处理中碳/氮水平的废水时植物种类及多样性对系统甲烷释放及功能基因丰度的影响,我们构建了实验尺度的人工湿地微宇宙实验系统。选取千屈菜(Lythrum salicaria L.)和海寿花(Pontederia cordata L.)2种人工湿地常用、景观效果好的植物,在系统中配置了单种处理和两物种混种处理。结果表明:千屈菜与海寿花混种系统的甲烷释放强度(8.78 mg CH_4 m~(-2) d~(-1))高于两物种单种系统的平均值(6.97 mg CH_4 m~(-2) d~(-1))(P0.001),同甲烷释放一样,混种系统的mcrA基因绝对丰度(977541.6 copies/g dw soil)也高于两物种单种系统的平均值(585146.8 copies/g dw soil),但混种系统的pmoA基因绝对丰度(326956.6 copies/g dw soil)低于两物种单种系统的平均值(1043616.0 copies/g dw soil)(P0.001)。此外,混种系统的微生物量、植物生物量高于两物种单种系统的平均值(P0.01),但出水铵态氮浓度低于两物种单种系统的平均值(P0.05),出水总有机碳浓度和硝态氮浓度在单混种系统间无显著差异(P0.05)。千屈菜单种系统和海寿花单种系统间的甲烷释放强度、pmoA基因绝对丰度、微生物量、植物生物量和出水铵态氮浓度存在显著差异(P0.05),但mcrA基因绝对丰度、出水总有机碳和硝态氮浓度无显著差异(P0.05)。为了达到人工湿地的高净化效率,需要将千屈菜与海寿花混合种植,但混合种植强化甲烷释放。通过植物种类和丰富度对各指标变异的解释度(ω~2)分析发现,植物种类对甲烷释放、pmoA基因绝对丰度、出水铵态氮的影响大于植物丰富度,但对mcrA基因绝对丰度的影响小于植物丰富度。     

安徽含山凌家滩遗址出土刻槽盆的淀粉粒分析

刻槽盆是一种内壁遍布粗糙刻划纹的特殊陶器。目前,对其功能尚没有统一的认识,而淀粉粒分析无疑将提供重要信息。本文对安徽省含山县凌家滩遗址(5500～5300 BP)发掘出土的18件刻槽盆残片开展淀粉粒分析,在陶片上发现种类丰富的淀粉粒,其中以薏苡(Coix lacryma-jobi L.)和未定禾本科(Poaceae)为主,其次是小麦族(Triticeae tribe)、壳斗科栎属(Quercus L.)和其他根茎类植物的淀粉粒,豇豆属(Vigna sp.)、莲藕(Nelumbo nucifera)和山药(Dioscorea opposita Thunb.)的淀粉粒相对较少。上述结果表明刻槽盆主要用于加工野生植物资源。值得注意的是,在器物上发现了大量受到研磨/杵捣处理的破损淀粉粒或烹煮导致的糊化淀粉粒,这表明它们应该用于研磨/杵捣和烹煮食物。淀粉粒的统计分析结果表明,先民的生业方式在不同时期发生了细微变化,薏苡和未定禾本科植物的比例虽仍占据着优势,但先民已开始有意识地减少对这两类植物的依赖,逐渐加强了对小麦族、栎属、豇豆属和根茎类植物资源的开发和利用。对具有加工痕迹的淀粉粒进行分析,发现先民在加工各类型植物时,始终采用研磨为主、烹煮为辅的方式,刻槽盆的功能在不同时期无明显变化。     

饲料β-葡聚糖和灭活乳酸菌的添加对泥鳅幼鱼生长性能、肠脂肪酸组成及免疫性能的影响

为研究饲料中添加β-葡聚糖(BG)和热灭活乳酸菌(HK-LP)对泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)幼鱼生长性能、肠道脂肪酸组成及免疫功能的影响,采用2×3双因素设计,设2个BG (0和1%)和3个HK-LP (0.025%、0.05%和0.1%)水平,选择初始均重为(0.17±0.01) g的泥鳅幼鱼,分别投喂6种配合饲料,每种饲料3个重复,饲养期为80d。结果显示,在饲料中分别添加BG和HK-LP显著提高了泥鳅幼鱼的终末体重、增重率、特定成长率,显著降低了饲料系数。然而,2种添加剂的相互作用没有对这些生长指标产生影响。添加BG显著降低了肠道脂肪酸中C16:1n-7和C18:2n-6的比率,同时随着HK-LP添加显著降低了C22:1n-11的比率。BG、HK-LP及两因素的相互作用均显著影响了体表黏液中碱性磷酸酶(AKP)活性,随着BG及HK-LP添加量的增加,溶菌酶(LZM)活性出现升高趋势。添加1%BG和0.05%HK-LP饲料,显著上调了热休克蛋白HSP70和HSP90α的表达水平,同时在BG未添加组,随着HK-LP添加的增加,上调了TLR1的表达水平。综上所述,饲料BG和HK-LP添加可以改善泥鳅幼鱼生长性能,其中BG 1%和HK-LP 0.1%的实验组对泥鳅幼鱼生长的促进作用最为显著。     

冰川退缩地26种丛藓科植物叶中肋细胞结构的研究

该研究应用离析方法,并通过光学显微镜对新疆天山一号冰川退缩地的26种丛藓科植物叶片中肋细胞的形态结构进行比较分析,结果表明:(1)丛藓科植物叶片的中肋细胞的长、宽和细胞壁厚度、纹孔场数目及细胞端尾数目在一定程度上存在着差异,反映出各中肋细胞的功能及导水作用在同属及不同属植物之间存在一定的差异。(2)中肋细胞的端尾多以及细胞壁的波状结构都具有增强细胞间的联系、提高机械固着和支撑作用。(3)不同生境下,中肋细胞侧壁的纹孔场数目能有效控制导水和物质交换的速度。这些特征可能都是冰川地区苔藓植物对恶劣生境的积极响应,具有一定的生态学和分类学意义。     

长白山温带森林不同演替阶段群落功能性状的空间变化

群落构建机制研究是生态学研究的热点。长白山自然保护区拥有完整的原始阔叶红松林生态系统, 近年来随着物种多样性丧失愈发严重, 对该地区开展群落构建机制研究显得尤为重要。该研究以长白山不同演替阶段的3块5.2 hm ²固定监测样地(次生杨桦林、次生针阔混交林、原始椴树红松林)为研究对象, 通过采集样地内主要树种的6个关键功能性状(叶面积、比叶面积、叶片厚度、叶氮含量、叶磷含量、最大树高), 分析不同空间尺度下(5 m × 5 m, 10 m × 10 m, 20 m × 20 m, 30 m × 30 m, 40 m × 40 m, 50 m × 50 m和60 m × 60 m)及不同演替阶段群落性状空间值的变化, 结合零模型的模拟结果对长白山温带森林演替过程中的群落构建机制进行讨论。结果表明: 种库大小对于研究结果具有重要影响。在较大的种库下, 环境过滤作用影响显著。而在样地水平进行研究时, 演替早期和中期, 群落性状空间值与零模型模拟值无显著差异, 在演替的晚期, 群落性状空间值显著高于零模型模拟值。结合多个群落功能多样性指数分析发现, 环境过滤和竞争作用共同决定该地区顶级群落的物种组成。在演替早期大量物种迁入, 群落内物种间存在强烈的资源竞争, 而随着演替进行, 部分物种逐渐被竞争排除出群落, 群落中的物种呈现明显的生态位分化, 竞争作用是维持物种共存的主要机制。     

探讨屎肠球菌的VanA调控人正常结直肠 黏膜细胞FHC凋亡的机制

摘要：目的 探讨屎肠球菌的万古霉素替考拉宁A型抗性蛋白/D-丙氨酸-D-丙氨酸连接酶（Vancomycin Teicoplanin A-type resistance protein D-alanine-D-alanine ligase,vanA）调控人正常结直肠黏膜细胞FHC凋亡的机制。方法 在人正常结直肠黏膜细胞FHC中使用屎肠球菌感染,Annxin-V染色检测细胞凋亡情况。使用屎肠球菌的VanA蛋白刺激,检测FHC细胞凋亡情况、ROS水平以及ROS标志蛋白MDA、GSH和SOD的表达水平。ROS抑制Acetylcysteine处理VanA刺激的FHC细胞后,检测细胞凋亡相关蛋白的表达水平。结果 屎肠球菌与人正常结直肠黏膜细胞FHC共培养后,人正常结直肠黏膜细胞FHC的凋亡水平明显升高（t=2.876,P=0.045 2）,并且VanA蛋白能促进FHC凋亡水平（t=5.579,P=0.005 1）,同时细胞凋亡相关蛋白CLEAVED-CAS9、BAK的表达量上升,BCL-2的表达量下降。屎肠球菌的VanA蛋白刺激后,发现正常结直肠黏膜细胞FHC的ROS水平上升（t=10.190,P=0.000 5）,ROS标志蛋白MDA（t=4.315,P=0.012 5）和SOD（t=5.751,P=0.004 5）的表达水平上升,GSH（t=5.225,P=0.006 4）的表达水平下降,但是,ROS抑制剂Acetylcysteine能够抑制这种现象。结论 屎肠球菌的VanA通过提高细胞内ROS水平来促进人正常结直肠黏膜细胞FHC凋亡。     

EGFR配体生物学效应的多样性

表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor, EGFR）的配体作为一类重要的信号分子参与了细胞功能的调节,并且和机体发育、器官形成、组织修复与稳态维持,以及疾病的发生密切相关。虽然这些信号分子具有序列和结构上的相似性,但由于这些信号分子结构上的细微差异以及它们受体信号传导上的复杂性,造成了这些信号分子（配体）生物学效应的多样性。目前,从结构和机制上,对于单个信号分子的生物学效应已有较为深入的研究,但这些信号分子之间以及信号分子与受体之间的调控网络较为复杂,并且这种调控网络对信号的精细、有序和多样化转导至关重要。本文对EGFR配体的结构及配体生物学效应多样性的分子机制进行回顾,并对未来的研究方向提出展望。     

不同种植年限猕猴桃园土壤微生物功能多样性研究

陕西秦岭北麓是世界上最大的猕猴桃生产基地,长期相对单一的果树种植方式导致不同种植年限果园土壤微生态环境差异。研究猕猴桃园土壤微生物功能多样性随种植年限的变化特征,为果园土壤科学管理提供参考。采集不同种植年限猕猴桃根际土壤,应用平板菌落计数法和Biolog-Eco法研究土壤微生物的数量、种群以及功能多样性,并对土壤微生物功能多样性与土壤养分的相关性进行分析。结果显示,猕猴桃园土壤可培养微生物以细菌为主,其次是放线菌,真菌数量最少。随着种植年限的增加,细菌和放线菌数量显著降低,而真菌数量显著升高。微生物平均颜色变化率(average well-color development,AWCD)、微生物群落Shannon-Wiener指数(H′)、Simpson指数(D)及McIntosh指数(U)均随种植年限的增加而显著降低。主成分分析显示,不同种植年限猕猴桃园土壤微生物碳源利用特征明显不同,0～5 a、5～10 a和10～20 a的猕猴桃园土壤微生物群落分别被划分在载荷图的第一、第四和第三象限。猕猴桃园土壤微生物对糖类、氨基酸类和酯类的利用率相对较高,而对醇类、胺类和酸类的利用率相对较低。对第1主成分贡献大的碳源(|r|≥0.5)有11种,其中糖类占36%,氨基酸类和酯类均占18%。土壤微生物功能多样性与土壤养分相关性分析表明,土壤微生物功能多样性与土壤有机质正相关,与有效磷和速效钾负相关。结果表明,随种植年限的增加,猕猴桃园土壤微生物的数量和结构发生变化,微生物功能多样性降低,对碳源利用能力降低。鉴于土壤微生物功能多样性与土壤养分的相关性,应合理加大有机肥施用量,适量减少有效磷和速效钾的施用量。     

野生矮牡丹高通量转录组测序分析

为探究野生稷山矮牡丹(Paeonia jishanensis)花青素等抗氧化活性物质生物合成的遗传基础,本文采用高通量测序技术Illumina NextSeqTM500对其幼嫩叶片、嫩茎和花芽混合池样本进行转录组测序分析。共获得39450个unigene,其中3563个unigene中有4106个SSR位点。在Swiss Prot数据库中注释到29420个unigene,其中11个与花青素生物合成过程相关,22个与类黄酮生物合成过程相关,15个与异黄酮生物合成过程相关;NR数据库中注释高达100%,有12个与类黄酮生物合成相关,7个与花青素生物合成相关;GO数据库中注释到24291个unigene,分为生物学过程、细胞组分及分子功能等三大类53个功能组,有21个unigene与黄酮、黄酮醇及异黄酮生物合成有关,4个unigene与花青素合成有关;eggNOG数据库中注释到38238个unigene,涉及植物生长发育过程绝大多数生命活动过程;KEGG数据库注释到5709个unigene,分别定位到6大类别42个代谢途径,其中25个unigene与花青素生物合成相关。研究表明,在稷山矮牡丹转录组序列中,共鉴定和发掘出多个涉及类黄酮化合物生物合成、花青素生物合成过程的相关基因序列及SSR位点,为下一步开展相关代谢合成途径研究奠定了基础。