Plant‐driven changes in soil microbial communities influence seed germination through negative feedbacks

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Drought‐response strategies of savanna herbivores

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Oribatid mites reveal that competition for resources and trophic structure combine to regulate the assembly of diverse soil animal communities

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Allelopathic effects of volatile organic compounds released from Pinus halepensis needles and roots

The Mediterranean region is recognized as a global biodiversity hotspot. However, over the last decades, the cessation of traditional farming in the north part of the Mediterranean basin has given way to strong afforestation leading to occurrence of abandoned agricultural lands colonized by pioneer expansionist species like Pinus halepensis. This pine species is known to synthesize a wide range of secondary metabolites, and previous studies have demonstrated strong allelopathic potentialities of its needle and root leachates. Pinus halepensis is also recognized to release significant amounts of volatile organic compounds (VOC) with potential allelopathic effects that have never been investigated. In this context, the objectives of the present study were to improve our knowledge about the VOC released from P. halepensis needles and roots, determine if these VOC affect the seed germination and root growth of two herbaceous target species (Lactuca sativa and Linum strictum), and evaluate if soil microorganisms modulate the potential allelopathic effects of these VOC. Thirty terpenes were detected from both, needle and root emissions with β‐caryophyllene as the major volatile. Numerous terpenes, such as β‐caryophyllene, δ‐terpinene, or α‐pinene, showed higher headspace concentrations according to the gradient green needles < senescent needles < needle litter. Seed germination and root growth of the two target species were mainly reduced in presence of P. halepensis VOC. In strong contrast with the trend reported with needle leachates in literature, we observed an increasing inhibitory effect of P. halepensis VOC with the progress of needle physiological stages (i.e., green needle < senescent needle < needle litter). Surprisingly, several inhibitory effects observed on filter paper were also found or even amplified when natural soil was used as a substrate, highlighting that soil microorganisms do not necessarily limit the negative effects of VOC released by P. halepensis on herbaceous target species.     

高粱LEA基因家族的鉴定及表达分析

有研究表明,干旱、低温和盐等环境胁迫能够诱导LEA基因的表达。为了探索LEA基因家族在高粱响应外界刺激过程中起到的作用,本研究通过生物信息学的方法对LEA基因家族在高粱全基因组水平进行鉴定和分析,于高粱全基因组中共鉴定出35个基因家族成员,不均匀地分布于高粱8条染色体上,结合系统进化树和保守结构域分析结果,将高粱LEA基因家族成员分为7组。亲水性分析和结构无序性预测表明高粱LEA蛋白绝大多数为亲水性且结构无序。基因结构分析显示了各分组基因结构上的保守性。高粱LEA基因的启动子分析发现了一些与激素和非生物胁迫响应相关的顺式作用元件。对激素和干旱胁迫下高粱LEA基因的表达分析发现外界胁迫能够诱导部分高粱LEA基因的表达。     

不同植物对黄顶菊根际土壤微生物和土壤养分的影响

[目的] 不同植物对外来入侵植物的抵御能力不同,研究不同植物对入侵植物根际土壤生态的影响可为筛选入侵植物的竞争替代植物提供科学依据。[方法] 利用同质园试验,以入侵植物黄顶菊为研究对象,设置黄顶菊单种、黄顶菊与不同植物（地肤、苘麻、苏丹草、反枝苋）混种处理,采用磷脂脂肪酸分析方法来研究不同植物对黄顶菊根际土壤微生物群落结构的影响,并结合土壤养分的变化探究不同植物对黄顶菊根际土壤生态的影响。[结果] 与黄顶菊单种相比,地肤和苘麻降低了黄顶菊根际微生物的总含量,改变了黄顶菊根际微生物群落结构。地肤、苘麻能竞争性抑制黄顶菊对铵态氮的吸收,从而抑制黄顶菊的生长。[结论] 不同植物的抵御能力与其土壤生态有关,替代植物通过改变黄顶菊根际土壤微生物,抑制黄顶菊对氮的吸收,从而抑制黄顶菊的生长,实现对黄顶菊的替代控制。     

基于主成分-聚类-逐步回归分析构建番茄苗期耐铝性综合评价体系

铝毒是限制酸性土壤中作物产量的主要因素之一。番茄(Solanum lycopersicum)是适合在酸性土壤中种植的主要经济作物, 不同品种番茄对铝胁迫的响应存在差异, 因此, 筛选苗期耐铝毒种质对番茄生产及研究具有重要意义。以10个番茄品种为材料, 采用室内土培盆栽, 设置1 000 µmol∙L^-1 AlCl₃·6H₂O处理, 测定反映植物铝胁迫下生长状况的16个形态、生理生化及光合指标。通过主成分分析, 将铝胁迫下番茄幼苗的16个指标转化为5个独立的综合指标, 累积贡献率达90.779%。基于耐铝性综合评价值(A)的系统聚类分析, 将供试种质划分为5类, 第I类为高度耐铝品种Qianxi, 第V类为高度不耐铝品种Puluowangsi。经多元线性逐步回归分析得出番茄苗期耐铝评价方程: y=0.046+0.405X₆+0.515X₁₀-0.207X₁₅+0.028X₃ (R²=0.997), 从16个指标中提取出与A值显著相关(P<0.01)的4个指标: 丙二醛含量(X₃)、净光合速率(X₆)、叶面积(X₁₀)和地下部干重(X₁₅)。利用评价方程可判断不同番茄品种苗期的耐铝性, 使番茄耐铝性鉴定工作快速简便。     

Fine-scale spatial distribution of soil organic carbon and its fractions after afforestation with Pinus sylvestris and Salix psammophila in a semiarid desert of China

半干旱沙漠中樟子松和沙柳造林后土壤有机碳及其组分的小尺度空间分布 半干旱沙漠造林有助于改善土壤功能以及增加土壤有机碳(SOC)固定,但人们对造林后SOC及其不稳定(LOC)组分的小尺度空间分布了解甚少。本研究以毛乌素沙地东南缘樟子松(Pinus sylvestris)和沙柳 (Salix psammophila)为研究对象,量化了距离树体20、80、150和240 cm处SOC、LOC组分及其相关变量的小尺度空间分布。研究结果表明,沙柳和樟子松造林显著提高了SOC、总氮(TN)、可溶性有机碳 (DOC)、微生物碳(MBC)和易氧化有机碳(ROOC)含量;在距离树体20 cm处,0–100 cm土层樟子松SOC 储量比沙柳高27.21%;在距离树体80和150 cm处,沙柳SOC储量分别比樟子松高5.50%和5.66%;与流 沙地相比,在距离树体20、80、150 和240 cm处,沙柳和樟子松SOC储量显著增加了94.90%、39.50%、 27.10%和18.50%;沙柳和樟子松ROOC分别占SOC的14.09%和18.93%。总之,造林促进了半干旱流沙地SOC的积累,樟子松比沙柳分配更多的有机质到距离树体<80 cm范围内的土体中。     

Substrate availability regulates the suppressive effects of Canada goldenrod invasion on soil respiration

基质有效性调节加拿大一枝黄花入侵对土壤呼吸的抑制作用 外来植物入侵不仅会降低河边近岸湿地生态系统植被多样性,而且会改变湿地生态系统的地下碳过程。外来入侵植物加拿大一枝黄花(Solidago canadensis L.)已广泛入侵我国东南部地区,但加拿大一枝黄花入侵对入侵地生态系统地下土壤碳循环过程的影响却知之甚少。本研究通过野外原位观测实验和温室模拟入侵实验,探究外来植物加拿大一枝黄花入侵对入侵地土壤呼吸的影响规律及其驱动因素。野 外原位观测实验开展于2018年7月21日至12月15日,期间每周测定样地土壤呼吸。温室模拟入侵实验开展于2019年7月15日至12月15日,期间每月1日与15日上午测定土壤呼吸、自养呼吸和异养呼吸。土壤呼吸、自养呼吸和异养呼吸通过静态箱结合深埋根系隔离法测定。野外原位观测实验和温室模拟入侵实验结果均显示,加拿大一枝黄花的入侵降低了土壤二氧化碳的排放通量。加拿大一枝黄花入侵对土壤呼吸的抑制作用可能归因于其入侵引起的土壤可利用底物质量与数量的变化,表明外来入侵植物加拿大一枝黄花可通过改变植物释放基质以及与本地植物和/或土壤微生物争夺土壤有效基质而影响土壤碳循环。这些研究结果对于评估外来入侵植物对入侵地地下碳动态的影响以及对全球变暖的贡献具有重要意义。     

Are regional precipitation–productivity relationships robust to decadal-scale dry period?

降水-生产力的空间关系是否稳定不变？ 降水是全球陆地生态系统中植被生长和净初级生产力的主要驱动因素。因此,探究降水和生产力关系有助于深入了解气候变化如何改变生态系统功能。降水-生产力的空间关系在全球不同草地上非常相似,但在连续多年气候异常的情况下,这种关系是否会发生变化以及如何变化尚不清楚。本研究利用 利用中国北方温带草地长达10年低于多年平均降水的时期,基于遥感植被指数数据,量化了区域尺度上降水-植被生产力关系在持续多年的干湿期之间将如何变化。结果表明,在连续10年的干期,降水-生产力空间相关性急剧下降,而该空间关系的下降主要是由于不同草原类型对干旱的响应在空间上存在高度的异质性,即不同生态系统对干旱的响应程度存在差异。因此,如果未来气候变化进一步加剧全球草地的干旱,那么基于历史时期(平水期)得到的降水-生产力空间关系推测区域尺度植被生产力可能导致误差。