西藏色季拉山垂直植被带土壤细菌群落组成及功能潜势

研究青藏高原土壤微生物群落组成和功能的空间分布特征有助于深入理解典型高寒生态系统中土壤微生物的重要生态功能。本研究采用16S rDNA高通量测序方法,分析了西藏色季拉山4个不同海拔土壤细菌群落物种组成和功能潜势的变化特征及其驱动因子。结果表明: 随着海拔的升高,土壤细菌的丰富度和Shannon多样性指数显著降低;酸杆菌门、绿弯菌门、芽单胞菌门和硝化螺旋菌门的相对丰度显著增加,而变形菌门、放线菌门和拟杆菌门的相对丰度则显著降低。KEGG二级代谢通路中,膜运输及氨基酸、脂类、萜类和聚酮类化合物代谢相关基因的相对丰度在高海拔显著降低,而碳水化合物代谢、信号转导、复制与修复、酶家族等基因丰度则显著升高。不同海拔土壤细菌群落组成和功能潜势的变化受到植被和土壤因子的显著影响,并且pH值是关键驱动因子。群落功能潜势与放线菌门、拟杆菌门、纤维杆菌门等种群丰度显著相关。不同海拔下群落KEGG代谢通路基因组成的差异(β多样性)与土壤细菌群落结构的差异呈显著正相关,说明微生物群落组成与功能潜势之间可能存在紧密关联。     

藏东南典型暗针叶林不同土壤剖面微生物群落特征

深层土壤中的微生物群落对陆地生态系统养分和能量循环转化过程不可或缺,研究青藏高原典型暗针叶林带土壤微生物群落在土壤垂直剖面的变化特征,对深入认识高寒区域森林生态系统土壤微生物群落构建特征及全球变化影响预测具有重要意义。运用Illumina Miseq高通量测序技术和分子生态网络分析,研究藏东南色季拉山暗针叶林带表层（0-20 cm）和底层土壤（40-60 cm）微生物群落组成及分子生态网络结构。研究结果表明随着土壤深度增加,真菌和细菌的丰富度和Shannon多样性指数显著降低。主坐标分析（PCoA）显示土壤深度显著影响真菌和细菌的群落结构（P < 0.01）。不同微生物种群对土壤深度的响应有显著差异,座囊菌纲（Dothideomycetes）、银耳纲（Tremellomycetes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）、变形菌门（Proteobacteria）的相对丰度随剖面加深而显著降低,而古菌根菌纲（Archaeorhizomycetes）和绿弯菌门（Chloroflexi）则显著增加。分子生态网络分析发现,真菌网络以负相关连接为主（占总连接数65%-98%）,而细菌网络以正相关连接为主（69%-75%）,真菌和细菌网络中正相关连接的比例均随剖面加深而增加。底层土壤真菌和细菌网络的平均连接度和平均聚类系数均高于表层土壤,说明微生物网络随土壤深度的增加而变得更复杂。真菌网络的平均路径距离和模块性在底层土壤均大于表层土壤,意味着真菌网络应对环境变化的稳定性随剖面加深而增加,而细菌网络则正相反,在表层土壤的稳定性更强。真菌网络中连接节点的个数随剖面加深而增加,锤舌菌纲（Leotiomycetes）是连接网络模块的关键菌种;在细菌网络中模块枢纽和连接节点则随剖面加深而降低,并且放线菌门、变形菌门等关键种群在分子生态网络中的功能在表层和底层土壤有明显差异。综上所述,藏东南色季拉山暗针叶林带深层土壤中微生物群落特征与表层土壤有显著差别,揭示影响深层土壤微生物网络构建和稳定的关键种群,对深入理解和预测青藏高原森林生态系统对全球变化的响应与反馈有重要意义。     

不同轮作模式下设施土壤丛枝菌根真菌群落结构的季相变化

以番茄-甜瓜、番茄-豆角两种轮作模式为研究对象,采集番茄生长季(休耕期、花期、果期)的土壤样品,利用Illumina MiSeq高通量测序技术分析两种轮作模式下土壤AM真菌群落结构的差异特征,并探讨驱动AM真菌多样性和群落组成差异的关键因子。结果表明: 引入豆科作物的轮作模式显著改变了AM真菌的α多样性,与番茄-甜瓜相比,番茄-豆角土壤中AM真菌Shannon多样性和Pielou均匀度分别显著降低了24.9%和24.0%。AM真菌丰富度、Shannon多样性和系统发育多样性在番茄生育期(花期、果期)相比于休耕期分别显著下降了55.6%～67.5%、49.6%～51.5%及21.4%～23.7%。引入豆科作物的轮作模式在3个时期均提高了球囊霉属的相对丰度,降低了花期和果期类球囊霉属及原囊霉属的相对丰度。近明球囊霉属的相对丰度在休耕期表现为番茄-甜瓜>番茄-豆角,花期则相反。两性囊霉属、多孢囊霉属和盾巨孢囊霉属仅在花期番茄-豆角土壤中存在。置换多元方差分析(PERMANOVA)和非度量多维度分析(NMDS)结果表明,轮作模式和生长季均显著影响AM真菌群落结构,土壤湿度、pH、速效磷等是调控AM真菌群落结构和多样性的主要环境因子。结构方程模型(SEM)结果进一步表明,轮作模式和生长季主要通过影响土壤pH间接驱动AM真菌群落组成及多样性变化。     

国家尺度自然保护地生态系统联网监测指标体系构建与应用研究

自然保护地是维护国家生态安全, 提升生物多样性保护成效的重要载体, 对保护地生态系统进行实时、高频、多尺度的监测是认知其动态变化的有效手段, 也是实现自然保护地生态系统健康管理的基石。由于目前我国没有形成自然保护地生态系统监测网络, 缺少统一的联网监测指标体系, 导致多数自然保护地生态系统组成家底不清、动态不明, 应对生物多样性保护新问题的能力不足, 并且在国家尺度上的自然保护地生态系统健康状况及保护成效评估缺乏联网监测数据支撑。因此, 亟需构建国家尺度的自然保护地生态系统组成和动态监测网络, 以及一套科学、系统、规范的自然保护地生态系统联网监测指标体系。该文针对自然保护地生物多样性和生态系统监测的目标和内容, 参考国内外现有的生态系统监测网络的指标体系, 确定了自然保护地生态系统联网监测指标体系建立和选取的基本原则, 建立了一套适用于国家尺度的自然保护地生态系统联网监测指标体系, 并在6个国家级自然保护区进行示范。构建的指标体系针对构成生态系统的6类关键要素(生境要素、生物要素、气象要素、土壤要素、大气和水环境要素、景观要素)制定了30个监测指标, 有效应用于森林、草地、荒漠、湿地等生态系统类型的自然保护地, 能够实现对不同类型自然保护地生态系统组分和结构的现状和演变特征进行长期、动态化监测, 并可为自然保护地保护成效评估和健康管理提供规范化、标准化的基础数据。     

星形胶质细胞调控的谷氨酸代谢与癫痫的关系探讨

癫痫(Epilepsy)是一种常见的慢性神经系统疾病,长期反复发作会逐渐损害患者的认知功能并且导致多种共患疾病.癫痫发病机制复杂,其中谷氨酸代谢异常与癫痫发病关系密切.谷氨酸-谷氨酰胺循环是调节谷氨酸代谢的主要途径,谷氨酸转运体和星形胶质细胞在其中发挥重要作用.因此,本文主要探讨星形胶质细胞及谷氨酸转运体对癫痫的影响.     

氮沉降增加情景下植物-土壤-微生物交互对自然生态系统土壤有机碳的调控研究进展

大气氮沉降增加倾向于促进受氮限制陆地生态系统地上生物量,但是对地下碳过程和土壤碳截存的影响结果迥异,导致陆地生态系统“氮促碳汇”的评估存在很大的不确定性。大气氮沉降输入直接影响微生物活性或间接影响底物质量,改变凋落物和土壤有机质(SOM)的分解速率和分解程度,进而影响土壤有机碳(SOC)的积累与损耗过程。过去相关研究主要集中在土壤碳转化过程和碳储量动态方面,缺乏植物-微生物-SOM交互作用的理解,对土壤碳截存调控的生物化学和微生物学机理尚不清楚。本文以地下碳循环过程为主线,分别综述了氮沉降增加对植物地下碳分配、SOC激发效应、微生物群落碳代谢过程的影响,深入分析SOM化学稳定性与微生物群落动态的关系。该领域研究的薄弱环节体现在:(1)增氮倾向于降低根系的生长和周转,对根际沉积碳分配(数量和格局)的影响及驱动因素不明确;(2)虽然认识到氮素有效性影响土壤激发效应的方向和强度,但是氧化态NO-3和还原态NH+4输入对有机质激发效应的差异性影响及潜在机理知之甚少;(3)微生物碳利用效率(CUE)是微生物群落碳代谢的关键表征,能够很好地解释土壤碳的积累与损耗过程;由于缺乏适宜的测定方法,难以准确量化土壤微生物的CUE及微生物生物量的周转时间;(4)增氮会抑制土壤真菌群落及其胞外酶活性,对细菌群落组成的影响尚未定论,有关SOM化学质量与土壤微生物群落活性、组成之间的耦合关系尚不清楚。未来研究应基于长期的氮添加控制实验平台,结合碳氧稳定性同位素示踪、有机质化学、分子生物学和宏基因组学等方法,深入分析植物同化碳的地下分配规律、微生物碳代谢和周转、有机质化学结构与功能微生物群落的耦合关系等关键环节。上述研究将有助于揭示植物-土壤-微生物交互作用对SOC动态的调控机制,完善陆地生态系统碳-氮耦合循环模型,有效降低区域陆地碳汇评估的不确定性,并可为陆地生态系统应对全球变化提供科学依据。     

冬虫夏草生物学及生态学研究中的关键科学问题研究进展

冬虫夏草是一种具有极高药用和食用价值的珍稀菌类,其生物学特性和可持续发展关键技术一直是冬虫夏草研究关注的重点。总结了冬虫夏草生物学及生态学中的几个重要科学问题,包括冬虫夏草菌侵染蝙蝠蛾幼虫的途径及机制、冬虫夏草菌子实体形成及生长过程中的关键调控因子、冬虫夏草菌遗传多样性及基因组学研究、天然冬虫夏草及其微环境中的微生物群落组成、全球变暖背景下未来青藏高原地区的气候变化对冬虫夏草资源的影响等的研究进展,并分析了现有研究中尚未明确和不足之处。未来在冬虫夏草生物学及生态学的研究中,需要利用和研发更加先进的观测设备及试验方法,以实现天然冬虫夏草发生发育的原位观测和机理研究;充分利用冬虫夏草人工培植技术,结合分子生物学研究,从基因水平上揭示冬虫夏草菌生态适应性及侵染蝙蝠蛾幼虫的机理;建立冬虫夏草科学研究基地,开展长期定位观测试验并结合生态学模型构建明确未来气候变化对冬虫夏草资源的影响,以期进一步深入冬虫夏草生物学和生态学研究、推进我国冬虫夏草资源的合理利用及可持续发展的政策制定。     

基于GIS和遥感的高原山地城市生态资产定量研究——以云南省昆明市为例

目前生态资产评估的定量评估已成为生态学和环境经济学领域的研究热点和重点。生态资产定量评估将生态资产的价值赋予货币的表现形式, 可以加强对当地生态资源的保护, 促进区域生态系统服务功能的发挥。对城市地区进行生态资产价值评估, 可以明确城市地区的生态保护价值, 为城市生态功能定位以及生态文明建设提供科学依据。以云南省昆明市作为研究对象, 依据所查阅资料, 构建了包含直接价值和间接价值的生态资产价值评估体-系。研究结果表明: 2018年昆明市生态资产价值总量为2020.44 亿元, 单位面积生态资产价值为940.92 万元·km–2, 结果表明昆明市生态资产价值对当地发展影响深远。该结果为我国城市生态资产评估体系的完善提供了参考, 同时也为相关政策的制定和城市可持续发展提供定量分析基础和决策支持。     

葡萄糖对小球藻(Chloralla sp. HN08)光合作用和生长的影响

【目的】探讨葡萄糖作为外加碳源对热带海洋小球藻(Chloralla sp.HN08)生物质生产和脂、光合色素、碳水化合物及可溶性蛋白等细胞主要成份含量的影响。【方法】分析比较小球藻HN08在光合自养和兼养(添加10 g/L葡萄糖)2种营养方式下的生长速率、细胞密度、光合放氧速率、油脂相对含量,以及可溶性总糖、淀粉和可溶性蛋白的含量。【结果】结果表明,在光照条件下葡萄糖(10 g/L)能促进小球藻(Chloralla sp.HN08)生长,提高细胞终密度,而异养条件下藻细胞逐渐衰亡。兼养条件下,细胞相对生长速率及细胞终密度分别是自养条件下的6.8倍和1.3倍。兼养藻细胞中可溶性糖、淀粉、油脂含量显著高于(P0.05)光合自养细胞,然而可溶性蛋白质和光合色素含量显著低于(P0.05)光合自养细胞。添加葡萄糖的小球藻液的光饱和点和呼吸速率均高于光自养条件下的细胞,但2种培养条件下藻液的净光合速率无显著差异(P0.05)。【结论】光照条件下,添加葡萄糖可显著提高小球藻HN08相对生长速率和细胞终密度,促进油脂与淀粉的积累。