乌鲁木齐河山区树木年轮一积温关系及≥5．7℃积温的重建

为了研究云杉树木年轮生长与环境温度的关系,计算出天山乌鲁木齐河山区大西沟气象站9种类型的369个积温因子序列和9个差值树轮年表的27个年轮指数序列,用逐步回归方法建立积温与年轮指数序列间的关系。结果表明大西沟气象站≥5．7℃积温与树木生长的关系最为密切。对≥5．7℃的积温进行对数变换,使用提取主分量在回归方法建立其与年轮场的4个主分量间的转换函数,该转换函数可解释1962～1992年大西沟气象站≥5．7℃积温方差的55％。交叉检验表明该转换函数是稳定的。由此重建出了1796～1991年≥5．7℃积温长序列。≥5．7℃积温长序列完整地经历了7个偏多及7个偏少阶段,存在着3．32、34、3．84、9、4．36及6．53a的变化准周期。≥5．7℃积温变化具有两个基本特征：一是偏冷年出现的频率大于偏暖年,二是暖年出现的频率多于冷年。两个最暖年出现在1917年及1944年,其≥5．7℃积温分别为415．6C和386．0℃,两个最冷年出现在1803年及1961年,≥5．7℃积温分别是26．5℃和26．9℃。最显著的≥5．7℃积温减少趋势出现在1806～1852年,减少率为15．2℃／10a,显著水平为0．0003。最显著的≥5．7℃积温增加趋势出现在1958～1987,积温增多率是16．6℃／10a,显著水平达到0．003。Mann—Kendall突变检测指出≥5．7℃积温在1835年发生由暖向冷的突变。≥5．7℃积温重建序列对天山山区积温变化的代表性以中段为最佳。     

播种深度对天山雪莲种子萌发的影响

天山雪莲[Saussurea involucrata(Kar.et Kir.) Sch.-Bip.],又称新疆雪莲、雪莲或雪莲花,为菊科(Compositae)风毛菊属(Saussurea DC.)多年生草本植物,主要分布在新疆天山、昆仑山、阿尔泰山和帕米尔高原,生于海拔2 400 ～4 000 m的石缝、砾石坡和湿润沙地上,通常需5～8a发育成熟并开花结果.天山雪莲是传统药用植物,具有温肾助阳、祛风胜湿和通经活血等功效,主治类风湿性关节炎、小腹冷痛和月经不调等.现代药理和临床研究结果显示:天山雪莲还具有延缓衰老的功效,并且在治疗脑动脉硬化、缺血性中风、抗菌消炎、抑制癌细胞增殖和抗氧化等领域都有重要的研发价值[1-4].     

天山雪莲LEA14基因克隆及功能分析

从天山雪莲叶片低温诱导的EST文库中获得了1个胚胎发育晚期丰富蛋白基因(LEA)cDNA全长序列。序列分析表明,该基因含有1个468bp编码155个氨基酸的开放阅读框。NCBI保守域预测此蛋白属于LEA_2家族,命名为SiLEA14。系统进化分析表明,该蛋白与北柴胡的LEA-2蛋白亲缘关系最近。荧光定量PCR结果显示,SiLEA14表达量在低温、盐和干旱胁迫条件下迅速升高。亚细胞定位结果表明,SiLEA14蛋白定位于细胞核中。利用农杆菌介导法将该基因导入烟草,测定并分析转基因植株在冷冻和盐胁迫处理下的生理指标,结果表明,SiLEA14基因在烟草中的过量表达提高了烟草的抗冻和耐盐能力。     

2000-2017年新疆天山植被水分利用效率时空特征及其与气候因子关系分析

水分利用效率(WUE)是衡量生态系统碳水循环耦合程度的重要指标, 估算新疆天山及南北主要绿洲的植被WUE并分析其时空变化规律, 探索其影响因素, 对该区域生态系统保护、农业水资源的合理利用与开发等方面具有重要的意义。基于MODIS遥感数据、气象数据和土地利用类型数据, 分析新疆天山近18年植被WUE时空变化特征以及与气候因子的关系。结果表明: (1) 2000-2017年新疆天山植被WUE变化范围为0.84-1.34 g·mm ^-1·m ^-2, 多年均值为1.11 g·mm ^-1·m ^-2, 整体呈减少趋势, 变化率为-0.014 1 g·mm ^-1·m ^-2·a ^-1; 空间分布具有较强的垂直地带性规律, 1 000 m以上的区域随着海拔的升高而减少。(2)植被WUE年内变化呈单峰型变化格局, 具有明显的季节性差异, 表现为: 夏季>春季>秋季>冬季。(3)相关分析和统计结果表明, 新疆天山植被WUE时空变化受到气温影响的区域占33.23%, 受降水影响的区域占8.57%, 受气温和降水综合强影响的区域占5.63%, 气温和降水综合弱影响的区域占13.13%; 因此气候因素中气温在新疆天山植被WUE的变化中起到主导作用。(4)水田与旱地水分利用效率随着时间变化呈持续减少趋势, 并且这些区域基本上受到非气候因子的影响, 说明当地人类活动存在不合理性。     

天山一号冰川表面冰尘和底部沉积层中可培养酵母菌系统发育类群的分布及生态生理特征

【目的】揭示乌鲁木齐河源天山1号冰川表面冰尘(CS)和底部沉积层(DS)可培养酵母菌系统发育类群及其结构组成差异,分析低温酵母菌代表菌株之间的生态、生理生化特性。【方法】利用4种培养基分离天山1号冰川可培养酵母菌,采用ITS基因序列分析确定菌种的系统进化地位。对分离菌株的最适生长温度、耐盐性和产酶等生态、生理学特性进行分析。【结果】从冰尘和底部沉积层中共分离出152株酵母菌菌株,通过ITSrRNA基因序列的NCBI比对和Rep-PCR指纹分型,结果表明酵母菌类群包括担子菌门(Basidiomycota)和子囊菌(Ascomycota),分属于14个属26种,其中担子菌门柄锈菌亚门(Pucciniomycotina)88株、伞菌亚门(Agariomycotina)24株,子囊菌门40株,冰川广布酵母菌Vishniacozyma victoriae为优势菌株(占比21.84%)。17种酵母的最适生长温度为15°C、2种为10°C、6种为20°C。25株代表酵母菌株产酶分析显示,产脂肪酶、淀粉酶、蛋白酶菌株分别为11株、11株、5株,6株3种酶都不产。【结论】天山1号冰川冰尘及底部沉积层可培养低温酵母系统发育类群结构存在差异,产低温酶活性高、稳定性好,为今后冰川低温酵母菌的研究提供有价值的数据支持。     

天山林区雪岭云杉和异果小檗夏季水分来源

天山雪岭云杉针叶林内乔灌木水分利用模式尚不明确,水分利用动态缺乏定量分析。本研究对雪岭云杉和伴生灌木异果小檗茎杆木质部水及各潜在水源的氢氧稳定同位素组成进行测定,运用IsoSource模型定量分析两树种夏季对各潜在水源的相对利用比例。结果表明: 7月,土壤含水量充足时,雪岭云杉和异果小檗主要吸收利用60 cm以上土壤水,相对利用比例分别为73.8%和63.2%。8月,土壤含水量相对较低时,雪岭云杉水分来源保持稳定,对60 cm以上土壤水的相对利用比例为69.5%;异果小檗则转换至利用更深层的水源,对0～20 cm浅层土壤水的相对利用比例降至14.3%,主要吸收利用中层(20～60 cm)和深层(60～100 cm)土壤水,相对利用比例为67.7%。9月,随着0～20 cm浅层土壤含水量升高,两树种恢复对浅层土壤水的吸收利用,相对利用比例达95.0%。综上,雪岭云杉表现出典型的浅根系特征,其吸收利用的水源主要来自浅层土壤水;异果小檗则能够在0～100 cm的土壤各层吸收利用水分,同时随土壤含水量的变化灵活转换其水源,从而应对环境水分变异。     

天山北麓典型水库细菌多样性分析

为了探讨天山北麓中段水库细菌的多样性及其功能,选取蘑菇湖水库（MGW）、奎屯/车排子水库（KCW）、安集海水库（AJW）和八一水库（BYW）为典型水库进行宏基因组学分析。多点采集水库水样,收集水样中的微生物,CTAB法提取总DNA,用细菌16S rDNA通用引物扩增V3-V4区,扩增产物进行高通量测序,使用BLAST、USEARCH、QIIME等软件和在线工具分析水库细菌的多样性,使用PICRUSt软件和KEGG数据库预测细菌功能基因组成。结果表明,水库细菌分属18个门、38个纲和181个属,其中AJW的操作分类单元（Operational taxonomic units,OTUs）数量和多样性指数较高。4个水库菌群组成有一定的共性,在门分类阶元上优势菌为变形菌门（Proteobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）;在纲分类阶元上优势菌为黄杆菌纲（Flavobacteriia）;在属分类阶元上优势菌为黄杆菌属（Flavobacterium）。然而各水库菌群组成也存在较大差异,在变形菌门中,γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）的相对丰度在MGW和BYW较高,α-变形菌纲（Alphaproteobacterial）和β-变形菌纲（Betaproteobacteria）分别于AJW和KCW具有较高丰度;芽孢杆菌纲（Bacilli）在AJW和MGW具有较高丰度;相对丰度较高的菌属还包括AJW的动性杆菌属（Planomicrobium）、KCW的马赛菌属（Massilia）、MGW的不动杆菌属（Acinetobacter）和动性杆菌属以及BYW的假单胞菌属（Pseudomonas）和嗜冷杆菌属（Psychrobacter）;另外,AJW特有多种丰度较高的菌纲和菌属,其中微小杆菌属（Exiguobacterium）和CL500-29_marine_group均有利于水质和菌群多样性的维持。PICRUSt功能预测分析表明,4个水库菌群的多种代谢以及遗传信息处理、信号传递和细胞生长相关功能基因丰度较高,并含有环境异生物降解代谢相关基因,其中苯甲酸、氨基苯甲酸酯、氯烷烃和氯烯烃以及萘降解相关基因的相对丰度较高。以上结果提示,天山北麓中段不同水库菌群组成存在差异,其与水源、周边环境和人类活动等因素相关。水库菌群含有芳香族和有机氯等化合物降解相关基因,其可在污染物的降解和生物修复中发挥作用。     

天山林区六种灌木生物量的建模及其器官分配的适应性

灌木全株生物量估算模型的构建仍存在一定困难,对灌木生物量在器官分配上所体现的适应性研究也不够充分。以天山林区6种常见灌木为研究对象,在天山的东段、中段、西段林区分别设置样地进行群落调查,由此以全株收获法取得6种常见灌木若干标准株的全株、根、枝、叶及各径级根的生物量,将D~2H(地径平方与高度的乘积)与V(冠幅面积与高度的乘积)分别选为估测模型的自变量,通过回归分析法建立了各种灌木全株生物量的最优估算模型,然后比较了此6种灌木全株生物量在营养器官上分配差异以及根系生物量在径级上的分配差异。结果表明:(1)天山林区6种常见灌木中,小檗(Berberis heteropoda Schrenk)、忍冬(Lonicera hispida Pall.ex Roem.et Schuet.)、栒子(Cotoneaster melanocarpus Lodd.)的全株生物量约为8.48—9.01 kg,蔷薇(Rosa spinosissima L.)、绣线菊(Spiraea hypericifolia L.)、方枝柏(Juniperus pseudosabina Fisch.et Mey.)的全株生物量约为2.71—3.20 kg;(2)蔷薇、绣线菊、栒子的全株生物量最优估测模型是以V为自变量的函数,小檗、忍冬、方枝柏的全株生物量最优估测模型是以D~2H为自变量的函数,各模型R~2值均在0.850以上,且在P0.05水平上达到显著,模型模拟结果达到了较高的准确度;(3)6种灌木全株生物量在根、枝上的分配比重差异不显著,仅在叶上的分配比重有差异(P0.05);根系生物量在径级上的分配均呈现随根系径级下降而减少的规律,6种灌木在径级大于2 mm根上的分配比重存在差异(P0.05,径级大于20 mm根为P0.01水平);(4)6种灌木全株生物量在营养器官上的分配差异以及根系生物量在径级上的分配差异均体现了各物种对其生境选择的适应策略。     

天山冻土产低温脂肪酶菌株的筛选及其多样性分析

【目的】通过天山冻土细菌的分离和产低温脂肪酶菌株的筛选,了解天山冻土微生物的物种多样性和产脂肪酶菌株的系统发育多样性,为高效低温脂肪酶生物技术奠定基础。【方法】采用稀浓度的R2A、TSB平板涂布分离天山冻土中可培养细菌,通过选择性培养基筛选产低温脂肪酶的菌株。采用细菌常规生理生化实验、最适生长温度、耐盐性、产酶性能对分离菌株的生理学进行研究,通过16S rRNA基因序列分析确定产脂肪酶菌种的系统进化地位,通过BOX-PCR指纹技术对16S rRNA基因高度同源性的菌株进一步区分。【结果】分离筛选到78株可培养低温菌,选择培养基显示有17株可产低温脂肪酶,其中8株在两种选择培养基中均可产脂肪酶和酯酶。17株产酶菌分别隶属于5个系统发育类群、6个属,其中假单胞菌属(Pseudomonas)占大多数(58.9%)。【结论】天山冻土中产低温脂肪酶的细菌具有较丰富的系统发育多样性,依据生长温度,均属于耐冷菌。     

采用最大溯源径流路径法估算RUSLE模型中地形因子探讨

采用基于AML的提取坡长值的新方法--最大溯源径流路径法,对贵州省毕节地区5个不同范围区域的DEM数据进行坡长值、地形因子的提取,并与基于AML的迭代累计坡长法和基于C⁺⁺的迭代累计坡长法对提取坡长值的时间消耗、地形因子值进行了比较.结果表明：基于AML的最大溯源径流路径法能够实现修正的通用土壤流失模型(RUSLE)中坡长值、地形因子的提取,可达到与迭代累计坡长法相同的效果;与基于AML的迭代累计坡长法相比,该方法计算效率较高,大大减少了提取坡长值的时间消耗,可实现基于AML的坡长值、地形因子提取在大范围区域上的扩展;与基于C⁺⁺的迭代累计坡长法相比,该方法计算时效和结果相当,程序编写简单,容易修改和调试,能更普遍应用于GIS用户.