跨越生境的资源补贴对生态系统的影响研究进展

跨越不同生态系统之间的物质、能量和营养元素流动,即资源补贴,是生态系统的基本属性,也是生态学研究的基本问题之一.常见的资源补贴包括落入水体的树叶凋落物和陆地昆虫、水生昆虫成虫、从海洋生殖洄游的鲑鱼等,这些外源性的资源补贴对接收生态系统的生物个体、种群、群落、生物多样性和生态系统功能都有影响,包括促进个体生长、增加物种丰度和多样性、改变群落结构、增加生态系统的生产力、改变食物链长度及影响食物网、影响生态系统的稳定性等.随着未来人类活动对环境扰动的增加,尤其在土地利用、气候变化、生物入侵方面,对跨越生态系统资源补贴的时空动态影响将加剧,因而生态系统将面临更加严峻的威胁.鉴于此,未来在该领域的基础研究应着重开展以下几方面研究:单一和多重环境胁迫对资源补贴和生态系统的影响;动态资源补贴在生态系统修复及管理中的应用;关注与污染物相关的资源补贴的负面影响;加强跨越生境资源补贴在热带和亚热带以及在我国的生态学基础研究.     

高寒草甸地下根系生长动态对积雪变化的响应

2013年11月至2014年8月在青藏高原东缘红原县高寒草甸通过人工堆积的方法,进行了积雪量野外控制试验。以自然降雪的积雪量为对照(CK),设置了S1、S2和S3(积雪量分别为自然对照的2倍、3倍和4倍)3个处理,运用微根窗法追踪研究了积雪量改变后高寒草甸植被根系生长动态,并测定了积雪变化对土壤温度的影响。结果表明:高寒草甸植被根系生长存在明显的季节性变化,随着时间的推移,根系表面积、根尖数量及现存量逐渐增加并在8—9月达到最大值;当冬季积雪量达到143.4mm(S1),对根系生长最为有利(根系表面积、根尖数量、现存量及生产量最大),根系生长旺盛期(净生产速率较高)有所提前和延长,但随着积雪量进一步增加,积雪对根系生长的正效应逐渐降低,根系生长旺盛期逐渐推迟甚至消失;研究还发现,随着积雪量增加,0—10 cm土层土壤温度逐渐降低,相似的变化规律也出现在10—20 cm土层,但在时间上有所延迟;相关性分析表明,在不同土层中,根系生长与土壤温度均呈正相关。因此,积雪变化通过改变土壤温度影响高寒草甸植物根系的生长发育,最终可能会影响高寒草甸生态系统的碳分配与碳循环过程。     

2004 年中国植物科学若干领域研究进展

随着模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa)基因组测序工作的完成, 国际植物科学的研究在近年来得到了极大的推动。我国植物科学领域也在整体上取得了重大进展, 特别是水稻基因组框架图(Yu et al., 2002)和4 号染色体基因组精细图(Feng et al., 2002)以及水稻控制分蘖的MOC1基因发现(Li et al., 2003)等重大研究成果在Science和Nature等国际顶级科技刊物上的发表, 使国际科学界对中国的科学研究水平刮目相看, 亦使中国科学家为之振奋。据不完全统计, 2004年中国科学家本土取得研究成果在植物科学专业顶级学术刊物The Plant Cell、The Plant Journal 和Plant Physiology 上发表的论文有2 2 篇, 在其他重要综合性期刊Nature、Science、PNAS、Trends in Plant Science、Molecular Biolgy and Evolution、Ecology Letters和Conservation Biology等上也有论文发表, 这反映了我国科研总体水平正在迅速提高。本文基于我国科学家发表在这些著名刊物上的成果对《植物学通报》的读者作一简单介绍, 希望从一些侧面反映我国科学家在本土所做研究的主要进展, 由于篇幅有限, 不能对每个领域各项逐一介绍, 收集文献不尽完善请同行和读者见谅。下面就不同研究领域举例作一介绍。     

利用反义RNA技术分析春化相关基因VER17在冬小麦花发育过程中的功能

为了研究小麦春化相关基因VER17的功能,应用反义RNA技术,将VER17基因的反义片段构建到载体pBI121上,通过花粉管通道法获取转基因小麦.对T0代转基因植株GUS染色以及PCR等分子鉴定,得到14株含反义VERJ7基因片段的阳性转基因植株.对T0代和T1代的表型观察结果显示,VER17反义转基因植株开花时间延迟,并且穗的顶部和基部小花出现明显的退化.表明春化相关基因VER17在小麦发育过程中可能起到促进植物开花以及穗顶端和基部花发育的作用,减少小花退化,同时对雄蕊的发育也有影响.     

金沙江河谷特有植物罂粟莲花的保护遗传学

毛茛科的罂粟莲花(Anemoclema glaucifolium)是中国西南部金沙江河谷地带特有的单种属植物。本研究利用分子生物学手段（SNPs）,对罂粟莲花的遗传多样性和遗传结构进行了研究。三个叶绿体片段(rps16内含子,psbA trnH 基因间隔区以及trnC ycf6基因间隔区)联合分析的结果显示低的遗传多样性和高的遗传分化。这可能是由于居群间长期的地理隔离,狭小的分布区以及生境片段化造成的有限的基因流所引起的。如今在金沙江上修建水电站的位置与罂粟莲花的分布区有部分重叠,这些水电站会淹没罂粟莲花的部分个体和生境,并且改变生态环境,威胁罂粟莲花的生存。本研究对罂粟莲花遗传多样性的研究为制定有效的保护策略提供了信息。     

Remote sensing and geographic information systems in the spatial temporal dynamics modeling of infectious diseases

Similar to species immigration or exotic species invasion,infectious disease transmis-sion is strengthened due to the globalization of human activities. Using schistosomiasis as an exam-ple,we propose a conceptual model simulating the spatio-temporal dynamics of infectious diseases. We base the model on the knowledge of the interrelationship among the source,media,and the hosts of the disease. With the endemics data of schistosomiasis in Xichang,China,we demonstrate that the conceptual model is feasible; we introduce how remote sensing and geographic information systems techniques can be used in support of spatio-temporal modeling; we compare the different effects caused to the entire population when selecting different groups of people for schistosomiasis control. Our work illustrates the importance of such a modeling tool in supporting spatial decisions. Our mod-eling method can be directly applied to such infectious diseases as the plague,lyme disease,and hemorrhagic fever with renal syndrome. The application of remote sensing and geographic informa-tion systems can shed light on the modeling of other infectious disease and invasive species studies.     

2005 年中国植物科学若干领域的重要研究进展

2005年应该是我国植物科学研究进入飞跃发展的一年。据不完全统计, 2005年中国本土植物生命科学领域的科学家在植物科学及其相关学科专业顶级学术刊物Plant Cell、Plant Journal、Plant Physiology、Proteomics 和Bioinfomatics上发表的论文有46篇, 较2004年的22 篇增加了一倍。这反映了我国科研总体水平正在迅速提高, 并受到国际同行的高度关注。本文基于我国科学家发表在上述主流刊物上的成果作一简单介绍。对我国在模式植物拟南芥研究方面的进展, 读者可参阅许智宏院士全面的评述(Xu, 2006)。由于篇幅有限和统计上的困难, 我们相信这些介绍难于代表我国植物科研取得的全部成, 但是希望从一些侧面反映我国科学家在本土所做研究的主要进展, 本文就不同研究领域举例介绍。     

植物生长素极性运输调控机理的研究进展

生长素极性运输特异地调控植物器官发生、发育和向性反应等生理过程。本文综述和分析了生长素极性运输的调控机制。分子遗传和生理学研究证明极性运输这一过程是由生长素输入载体和输出载体活性控制的。小G蛋白ARF附属蛋白GEF和GAP分别调控输出载体(PIN1)和输入载体(AUX1)的定位和活性, 并影响高尔基体等介导的细胞囊泡运输系统, 小G蛋白ROP也参与输出载体PIN2活性的调节。本 文基于作者的研究工作提出小G蛋白在调控生长素极性运输中的可能作用模式。