中印度洋与南海西部表层海水细菌多样性

细菌在海洋生物地球化学循环中发挥着重要作用。为更好地了解海洋细菌的特征及其在海洋环境中的潜在作用, 本文利用纯培养与16S rRNA基因高通量测序技术对中印度洋与南海西部海域表层海水细菌多样性进行研究。纯培养结果表明, 自中印度洋与南海西部表层海水中共分离275株可培养海洋细菌, 隶属于4门49属75种。变形菌门是绝对优势类群(占总株数的68.7%), 其次是放线菌门(21.5%)、拟杆菌门(9.1%)和厚壁菌门(0.7%)。在属水平, 微杆菌属(Microbacterium)与弧菌属(Vibrio)是主要的优势属, 共占总株数的30.0%。在3种分离培养基中, 自1/10 × 2216E培养基中分离细菌的数目与种类最多(89株, 30属); 分离菌株中的细菌菌株有7、9与3个属分别仅在2216E、1/10 × 2216E及葡萄糖甘露糖(glucose-mannose, GM)培养基中生长。此外, 共分离培养出50株细菌(26种)可能代表潜在新分类单元。高通量测序结果显示, 中印度洋和南海西部表层海水中共有23个门531个属。优势门类为变形菌门(72.2%)和拟杆菌门(15.3%), 优势属为嗜冷杆菌属(Psychrobacter, 24.4%)、盐单胞菌属(Halomonas, 16.3%)和亚硫酸杆菌属(Sulfitobacter, 13.9%)。此外, 中印度洋表层海水细菌Shannon-Wiener指数与Pielou均匀度指数显著高于南海西部(P < 0.05), 且细菌群落结构显著不同(P < 0.05)。综合纯培养与原位细菌数据得出, 中印度洋与南海西部海洋细菌具有丰富的多样性, 具有进一步开发研究的价值。     

贵州省典型汞铊矿区周边农田土壤跳虫群落特征

大量的采矿活动导致矿区周边土壤重金属污染, 严重危害土壤生物安全。汞、铊等重金属元素毒性强, 相关污染的土壤生态风险鲜有研究。跳虫作为土壤环境变化指示生物, 能很好地反映土壤质量的健康状况。本研究以贵州省某汞铊矿区周边的农田土壤为研究对象, 按离矿区距离和作物类型设置4个采样区, 每个采样区种植2种作物, 每种作物农田设置3个样方。研究土壤跳虫群落结构和多样性及其影响因子。结果表明, 调查区内跳虫平均密度为12,000 ind./m²; 采样区距离矿区越近, 土壤重金属污染程度越大, 综合污染指数越高, 跳虫种数、密度、多样性和丰富度指数均呈先增加再降低的趋势; 环境因子分析表明重金属显著影响跳虫群落结构: Folsomides americanus、Isotomiella minor和Protaphorura encarpatus数量与汞、铊和砷含量呈负相关。高有机质含量能缓解重金属对土壤跳虫的影响, 但作物类型(玉米与薏仁)对土壤跳虫群落结构的影响无显著差异。本研究结果表明土壤有机质或能反向调节重金属污染对土壤跳虫群落的影响。     

昆虫多样性三十年研究进展

当前, 全球昆虫数量和多样性均处于下降趋势, 而导致这一趋势的原因主要包括人为干扰及气候变化。本文基于森林、草地、农业、水生和土壤生态系统, 以植食性、访花、捕食性、寄生性、食果以及食腐昆虫为重点功能昆虫群, 综述了近三十年来国内外昆虫多样性研究领域的主要进展, 并分析了发展趋势。近年来, 昆虫多样性的研究维度不断拓展, 形态多样性研究不断深入, 系统发生多样性、功能多样性和遗传多样性等研究也显著加强。此外, 昆虫多样性研究的空间尺度也逐步扩大, 大尺度区域性研究甚至全球范围的调查持续增长。昆虫进化历史也被引入多样性格局研究中, 并随着系统发生信息学方法的普及而被整合到生态系统建成和生物多样性形成机制研究中。未来需要加强关键昆虫类群整合分类学研究、功能性状多样性、林冠昆虫多样性、互作网络结构等方向的研究。     

利用数值模拟重构物种多样性格局的形成过程

生命形成的过程极其漫长, 经历了地球系统复杂的沧海桑田变化。当前人类所观察到的物种分布格局的形成除了由物种本身特征决定外, 还受到环境变化、人类活动以及各种随机事件的影响。受限于实验条件、时间、经费、人力等诸多因素, 我们尚无法完整地观察并记录到物种多样性形成的全过程, 只能通过片段化数据来推测该过程。信息科学中包括数值模拟在内的仿真技术以其高效、可控及全过程记录等优势, 能从某种程度上解决物种多样性格局形成过程中的部分数据黑箱问题。本文介绍了数值模拟的概念和工作原理及在物种多样性研究中应用的特点, 列举了物种生态位、扩散模式、种间互作及物种分布应对气候变化等方面的数值模拟研究, 基于已有研究系统地介绍了如何综合上述数值模拟研究构建虚拟物种、气候和场景来解释物种多样性的形成与维持机制, 并阐述了数值模拟在物种多样性研究中的优缺点及应用前景。     

基于Sentinel-2数据的草地植物功能多样性遥感反演及其与生产力的关系

生物多样性与生态系统功能的关系是当前生态学研究的焦点和难点。植物功能多样性是影响生态系统功能的重要指标, 开展植物功能多样性的研究对了解生物多样性与生态系统功能之间的关系有着重要意义。传统的草地植物功能多样性研究多以实地调查为主, 不仅费时费力, 而且由于受到时空的限制, 很难拓展到大尺度的研究中。遥感技术的发展为评估草地功能多样性提供了一种经济、有效的手段。该研究选取内蒙古自治区锡林郭勒盟乌拉盖管理区草甸草原为研究区, 利用Sentinel-2卫星影像和野外实测数据, 选取了波段及植被指数等46个特征变量, 探讨了逐步回归、偏最小二乘法(PLSR)和随机森林(RFR)等3种不同方法对草地植物功能丰富度(FRic)、功能均匀度(FEve)和功能离散度(FDiv)的反演精度, 并基于PLSR反演草地地上生物量, 进一步分析了研究区功能多样性与生产力的关系。研究结果表明: (1)波段B11、优化型土壤调节植被指数(OSAVI)、水波段指数(WBI)对FRic解释度最高; 波段B6、B10、B12、类胡萝卜素反射指数1 (CRI1)、双峰光学指数(D)、归一化差值指数45 (NDI45)等6个特征变量对FEve解释度最高; 波段B5、B9、B10、B11、加权差分植被指数(WDVI)、凸包面积等对FDiv解释度最高; (2)基于十折重复交叉验证, 利用逐步回归估算的FRic和FEve反演精度远高于其他两种回归方法, R²分别为0.52和0.44; 而利用PLSR方法估算的FDiv反演精度最高(R² = 0.61); (3)群落地上生物量反演精度为R² = 0.61; FRic与地上生产力的关系最好(R² = 0.40), 其次为FDiv (R² = 0.28)和FEve (R² = 0.27)。研究发现, 基于Sentinel-2卫星影像能较好地反演草地功能多样性和生产力, 为下一步能在大尺度上进行草地功能多样性估算及其与生产力关系研究提供了参考和依据。     

基于RAD高通量测序的蓝花楹群体遗传分析

为了解蓝花楹(Jacaranda mimosifolia)种质资源的遗传多样性和群体遗传结构,对168份种质材料进行RAD-seq测序,构建了系统进化树并进行主成分、群体结构和遗传多样性分析。结果表明,比对参考基因组平均比对率为81.02%,平均测序深度23.18×,最终获得45 552个高质量的SNPs。群体遗传结构分析表明,供试蓝花楹可划分为2个大的类群,来自川、渝地区的种质材料基本归为一类;其余地区归为另一类。19个地区的蓝花楹在SNP水平上的遗传多样性较高,云南昆明(YNKM)居群的核苷酸多样性(π)期望杂合度(He)最大,表现出最高的遗传多样性。因此,来自川、渝地区的蓝花楹具有相对较近的亲缘关系,推断来自同一祖先,而其余地区的种质可能是随机引种栽培。     

海南主要陆域自然保护地兰科植物多样性与生境的关联分析

为了掌握海南主要陆域自然保护地内野生兰科植物的物种多样性现状以及制约其发展的关键生境因子,对该地区进行兰科植物资源调查并分析兰科植物多样性的空间分布格局,进一步采用典范对应分析(CCA)探索生境因子对兰科植物组成的影响,最后运用广义线性模型(GLM)框架下的负二项回归拟合兰科植物丰富度和多度对生境变异的响应。结果表明:(1)共发现兰科植物67属193种,为海南兰科植物分布的绝对中心。(2)水平方向上,霸王岭兰科植物丰富度高但居群相对拥挤,而五指山最大的海拔落差带来了更加多样化的小生境类型和宽阔的生存空间,孕育了种类丰富且分布均匀的兰科植物资源。(3)垂直方向上,中海拔地区兰科植物种类最为丰富且种间竞争较为激烈,高海拔地区则存在明显的优势类群。(4)海拔变化对兰科植物物种组成变异有着非常高的解释率,而喀斯特和河谷地貌的显著影响也不容忽视。(5)多因子综合作用共同影响着兰科植物的多样性,其中坡度、河谷地貌、喀斯特地貌的显著正效应和枫香林的显著负效应受其他协变量的影响较小,是驱动兰科植物丰富度和多度变化的关键生境因子。综上所述,中高海拔地区以及特殊地貌(如河谷和喀斯特地貌)应作为兰科植物多样性的优先保护区域。     

基于代谢组学分析黑老虎植株不同部位黄酮类成分

黑老虎的根是常用中药,黄酮类化合物是药用植物的主要活性成分之一。为探究黑老虎植株叶和茎中可能含有与根类似或具有高度富集的类黄酮化合物,挖掘其利用价值。该文利用广泛靶向代谢组学技术,鉴定了黑老虎的叶、茎和根的代谢物,并根据结构配置分类,解析其中类黄酮的多样性和丰度。结果表明:(1)黑老虎叶中类黄酮数量(80个)>茎(73个)>根(67个),3个部位均有61个相同的黄酮类化合物,叶和茎中含有更多的黄酮醇类化合物,从而使类黄酮多样性高于根。(2)在3个部位积累量比较高的是黄酮醇类、黄酮类、黄烷醇类和查尔酮类,其中黄酮醇和黄酮在茎和根积累量下降,导致类黄酮丰度从叶(24.00 × 10⁷)-茎(13.45 × 10⁷)-根(9.05 × 10⁷)连续大幅度下调。(3)叶和茎中含有大量与根相同和多种根中没有的类黄酮,可以考虑替代或互补利用,3个部位儿茶素类化合物表达量都较高,叶中还富含槲皮素及其衍生物,具有较高的利用价值。     

武夷山国家公园及其周边鱼类多样性

武夷山国家公园是中国正式设立的第一批国家公园之一, 其所处的武夷山脉在动物地理区划上是东洋区南亚亚区华南小区、东洋区东亚亚区华东小区的分界线。为查明武夷山国家公园及其周边的鱼类区系和多样性现状, 本研究在梳理历史研究资料的基础上, 对调查区域内的崇阳溪、麻阳溪、九曲溪、北溪和铅山河5条河流进行了实地调查, 从物种多样性和功能多样性两个层面对武夷山国家公园及其周边地区鱼类多样性水平进行了分析。结合历史数据, 武夷山国家公园及其周边地区分布的土著鱼类为113种, 隶属于5目17科61属, 其中以鲤形目鱼类为主, 共82种, 占物种总数的72.6%, 其次为鲈形目, 共16种, 占总数的14.2%。受威胁鱼类3种, 包括2种国家II级野生水生保护动物, 即胭脂鱼(Myxocyprinus asiaticus)和花鳗鲡(Anguilla marmorata)。武夷山国家公园的第一优势种为拟腹吸鳅(Pseudogastromyzon fasciatus), 与其周边地区以点纹银鮈(Squalidus wolterstorffi)为第一优势种不同。多样性分析结果显示武夷山国家公园的鱼类物种丰富度指数、多样性指数和均匀度指数均低于周边区域。通过比较调查区域内5条河流的鱼类多样性, 麻阳溪鱼类多样性显著高于其他河流, 铅山河的多样性显著低于其他河流。位于国家公园内的九曲溪鱼类多样性比周边地区的崇阳溪要低。鱼类功能多样性结果显示, 武夷山国家公园的功能丰富度指数显著低于周边地区, 功能离散度和功能均匀度均高于周边地区; 在河流方面, 北溪的功能丰富度显著高于其他河流, 崇阳溪的功能均匀度较高, 九曲溪的功能离散度显著高于其他河流。综合鱼类多样性分析结果, 武夷山国家公园鱼类多样性低主要是自然生境异质性低和人为活动共同作用形成, 而周边地区的河流受到捕捞、水利设施、水质污染等因素的影响。这些干扰改变了鱼类的群落结构, 使得鱼类多样性降低。因此应该加强对该区域的鱼类多样性保护工作, 未来还应进一步开展针对公园内鱼类多样性的调查工作。     

基于ISSR标记和数量性状的火龙果种质材料遗传多样性分析

为鉴定火龙果种质材料的亲缘关系,筛选优良亲本,提高育种效率,采用ISSR分子标记技术,对25份火龙果种质材料进行遗传背景研究,将植株及果实的20个数量性状数据标准化后,采用欧氏距离计算种质间遗传距离进行比较分析。结果显示,7条ISSR引物共检测到97个位点,其中多态性位点数为93个,多态性条带比例为95.88%。基于分子标记的UPGMA聚类分析,在阈值为0.54处可将25份种质材料分为6大组群,各种质材料的相似系数分布在0.41～0.86之间。20个数量性状的变异系数在12.35%～51.66%之间,Ward法聚类分析在欧式距离为5处,可将25份种质聚为6个组群。两种分类结果并不一致,但均显示出火龙果种质丰富的遗传多样性,可根据分类结果及育种目的筛选适宜亲本。