高通量测序分析重庆地区茅苍术根际丛枝菌根真菌多样性

【背景】丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是土壤微生物区系中分布最广泛的一类菌根真菌,能与地球上90%的维管植物形成共生体,可通过调节植物的生理代谢过程增强植物的抗逆性。【目的】揭示重庆地区中药材茅苍术根际土壤中AMF的结构与组成,解析土壤因子对AMF类群的影响。【方法】以重庆地区茅苍术主产地彭水县、秀山县、石柱县、南川区和酉阳县2-3年生茅苍术根际土壤为材料,利用Illumina MiSeq 2500测序平台进行真菌扩增子测序,分析不同地点土壤的茅苍术根际AMF类群组成和多样性的差异。【结果】茅苍术的菌根侵染率均在50%以上,每10g风干土壤中孢子含量在50个以上,最高达到144个。根际土壤共检测到球囊菌门Glomeromycota的3纲4目8科9属AMF,包括Glomus、Claroideoglomus、Gigaspora、Paraglomus、Archaeospora、Ambispora、Acaulospora、Diversispora和Scutellospora,其中前6属为5个区县土样共有。球囊霉属(Glomus)相对丰度最高,达67%,为所有地区茅苍术根际样本中的优势类群。冗余度分析(redundancy analysis,RDA)表明,土壤pH对AMF群落组成影响最大。pH、有机质、碱解氮、速效钾与Shannon指数呈正相关,有效磷与之呈负相关;各土壤因子与Simpson指数的相关性则相反。5个土壤因子均与丰度(Chao1)指数呈负相关。另外,pH、有机质与均匀度(ACE)指数呈正相关;碱解氮、速效钾、有效磷与之呈负相关。【结论】茅苍术根际土壤中AMF资源丰富,土壤因子对AMF群落组成和丰度影响显著,是导致AMF群落结构地理分布格局差异的重要原因之一。     

马铃薯硝态氮转运蛋白基因的克隆及表达分析

该研究以马铃薯双单倍体‘DM’为材料,克隆到高亲和性硝态氮转运蛋白基因StNRT2.1的全长cDNA(JGI登录号PGSC0003DMT400002924),并对其进行表达模式和生物信息学分析,为深入探索StNRT2.1基因的生物学功能以及提高马铃薯对氮素的利用效率奠定理论基础。结果表明:(1)通过同源克隆与PCR扩增获得StNRT2.1基因cDNA全长片段,并构建pCEGFP-StNRT2.1表达载体;测序结果显示其实际所编码的蛋白质序列与数据库中目的基因蛋白质序列完全一致,表明成功克隆到StNRT2.1基因且未出现错义突变。(2)StNRT2.1基因位于马铃薯第11号染色体,cDNA序列全长1 593 bp,编码530个氨基酸,预测蛋白相对分子质量约为57.60 kD,理论等电点为9.36。(3)生物信息学分析显示,StNRT2.1由20种氨基酸组成,其中甘氨酸(Gly)所占比例最多,达到10.8%,并且主要由228个α-螺旋、27个β-折叠、87个延伸链和188个无规则卷曲构成;StNRT2.1存在功能保守结构MFS_1(PF07690)和12个跨膜螺旋结构域,且N端和C端均位于细胞膜内; StNRT2.1位于质膜上且不具有信号肽,可能为非分泌型膜蛋白。(4)以氮充足(7.5 mmol/L)水平作为对照,马铃薯幼苗经无氮(0 mmol/L)和低氮(0.75 mmol/L)处理3周后呈现出叶片发黄及植株矮化等明显表型差异。(5)qRT-PCR结果显示,在无氮条件下,马铃薯根组织中StNRT2.1基因表达量升高3.98倍,说明StNRT2.1可能为诱导型高亲和转运蛋白。     

舞草种子的蚂蚁传播

舞草(Codariocalyx motorius)由于其小叶具有自身"摆动"的功能,从而具有较高的观赏价值.在长期的演化过程中,舞草与蚂蚁形成了互惠共生的关系舞草种子生成了附生其上的能吸引蚂蚁的油质体,蚂蚁在搬运取食中,使舞草种子得以传播.舞草种子最重要的传播者是圆叶铺道蚁(Tetramorium cyclolobium Xu et Zheng)和布立毛蚁(Paratrechina bourbonica Forel).另外长足光结蚁(Anoplolepis gracilipes Smith)和两种大头蚁(Pheidole sp.1和sp.2)也搬运其种子.野外试验表明,圆叶铺道蚁日搬运活动与气温呈显著正相关,即y(搬运种子数)=-9.5038+0%5608X(气温)(r=0.7196**,n=33,P＜0.01),中午搬运效率达到高峰.布立毛蚁日搬运活动在上、下午各有一个高峰,上午的高峰出现时间不稳定,下午的高峰出现在1 600～1800.舞草种子上附生的油质体是吸引蚂蚁并产生搬运行为的主要物质.化学分析表明,油质体富含蚂蚁生长发育所必需的10种氨基酸和多种无机元素.样地采用陷阱诱捕蚂蚁的调查显示,5种搬运者中,圆叶铺道蚁数量最大,分别占蚂蚁总量的8.26%和搬运蚂蚁总量的48%.这说明圆叶铺道蚁在舞草种子的搬运中起着主要作用.     

木本植物萌生更新研究进展

萌生是植物营养繁殖的方式之一.本文综述了萌生与实生这2种更新方式的差异、植物萌生能力的测定、影响植物萌生能力的因素以及萌生指数在生态系统评估中的意义.与实生相比,萌生具有抗干扰能力强、幼年期生长迅速等优点,因而它在植被演替的前期阶段发挥着明显的促进作用;而当干扰强度较低、种间竞争关系稳定时,物种更倾向于采取实生更新的策略.植物的萌生具有较大的不确定性.影响植物萌生的内在因素主要包括残桩高度、萌枝长出的位置、根的生物量与长度等;环境因素主要包括干扰方式和程度、光照、养分资源的可利用性等.从理论上讲,在一个稳定的、健康的森林生态系统中,其萌生指数应该有一个最佳值范围.     

不同光照梯度的遮荫处理对绒毛番龙眼幼苗生长的影响

在不同光照梯度,即100%自然全光照(natural sunlight,NS)、37.3%NS、15.5%NS、4.2%NS、1.6%NS和0.6%NS的人工遮荫条件下,研究了西双版纳季节雨林冠层树种绒毛番龙眼(Pometia tomentosa)幼苗的早期生长和定居后的生长特点。结果表明,光照是影响幼苗生长的重要环境因子。生长早期的幼苗基径和复叶数随遮荫程度的增加而降低;主根长、根冠比、总干重和单株叶面积均以37.3%NS处理最大;比叶面积随遮荫程度的增加而增大,而相对生长率则降低;幼苗株高在0.6%NS下增长最快,表明种子中贮藏的营养物质对幼苗的早期生长可能具有重要作用。37.3%NS处理对定居后绒毛番龙眼幼苗的生长最有利,幼苗的株高、基径、复叶数、叶轴长、复叶最多小叶数、单株叶面积、相对生长率和净同化率均在37.3%NS处理下获得最大增长;幼苗总干重随光照强度的减弱而降低;比叶面积在15.5%NS处理时最大。幼苗比叶面积和根冠比在生长过程中的波动可能是光照和土壤水分共同作用的结果。     

两种果蝠对光叶桑(Morus macroura)果实的取食及种子传播

从2005年3月到2006年5月,在中国科学院西双版纳热带植物园沟谷雨林保护区内研究了两种果蝠——棕果蝠(Rousettus leschenaulti)和犬蝠(Cynopterus sphinx)取食光叶桑(Morus macroura) 果实的行为、夜栖息地分布、散布种子方式及范围等。借助月光对果蝠的行为进行直接观察,发现它们的取食活动一般在天黑20~40 min开始,取食高峰发生在22: 00~22: 30 和23:00~23:30之间,这两个取食高峰期平均取食次数(平均值±标准误)为(13.5±2.5)和(15.0±2.3)次,最低的取食频率发生在19: 00~19: 30和20: 30~21: 00之间,分别取食(0.2±0.2)和(0.7±0.5)次。果蝠很少在母树上取食成熟的果实,相反它们用嘴叼下果实并携带到夜栖息地去进食,通常这些夜栖息地是具有密闭树冠、密集枝条的树种。夜栖息地在母树周围的分布根据环境中适合它们栖息的树种和分布而决定,不同母树周围其夜栖息地分布具有非常大的变异与空间异质性。钝叶榕(Ficus curtipes)、铁力木(Mesua ferrea) 和糖胶树(Alstonia scholaris) 是果蝠最喜爱的夜栖息地。在同样的情况下,尽管需要飞行更远的距离,两种果蝠都比较喜欢寻找具有许多枝条和小枝并且有复杂树冠的树木作为夜栖息地。两种果蝠取食光叶桑果实时,一部分种子通过消化道消化后被排泄出来,另外的一部分伴随着咀嚼后的果渣被吐出来,通过这两种方式,散布了大量的种子,再加上在飞行中也有排泄的习性,它们传播的种子在空间上更广泛。     

西双版纳热带季节雨林的树种组成和群落结构动态

研究了西双版纳热带季节雨林1 hm2(hectare)动态监测样地1993年与2007年之间树种组成和群落结构的变化。对样地中胸径≥5 cm的乔木进行了每木调查。目前其树种组成的热带分布科、属所占比例分别为91%和94%,具有较高比例的热带植物区系性质。在1993年与2007年两次调查之间,树种数量由145种增至179种,仅有1到2个个体的稀有树种所占比例从54%降为51.1%。从森林的垂直结构来看,A、B、C三层的个体死亡率分别为12.8%、12.9%和19.0%,各层树木的增长率分别为-8.5%、-1.4%和44.8%。与此相对应,C层小径级的树木所占比例有较大提高。虽然小径级的树木在种类和数量上比例增大,但个体数量和种类组成相对稳定的A、B层优势树种变化不大,维持了群落结构的稳定性。14 a间,群落中新增加的具有先锋性质的树种不超过5个。1993年时,A、B两层尚有先锋树种存在,2007年已经从A、B两层中退出。因此,从14 a间树种组成和群落结构的变化来看,虽然具有树木的死亡和增补,但其物种成分和群落结构的总体格局没有明显的变化,处于动态平衡过程中。     

西双版纳人工雨林群落结构及其林下降雨侵蚀力特征

通过与本地典型的橡胶林和季节雨林进行对比,研究了在橡胶林基础上抚育、恢复而来的人工雨林群落结构及林下降雨侵蚀力特征.通过16a的抚育管理,人工雨林Shannon-Wiener多样性指数达到3.652,接近当地季节雨林的一般情况.对6a的降雨侵蚀力计算发现,人工雨林7月林内降雨侵蚀力达962.2 MJ mm hm-2 h-1 a-1,对旷地降雨侵蚀力的削减量是橡胶林的2.08倍.人工雨林初步重现了类似热带自然雨林的群落结构和叶面积指数特征,能够有效对削减降雨侵蚀力,这有利于林内水土保持和进一步的植被恢复.因此,人工雨林的抚育、恢复模式是热带退化山地地区植被恢复与重建的一条较为可行的途径.     

EFFECTS OF LIGHT AND TEMPERATURE ON SEED GERMINATION OF FICUS HISPIDA IN XISHUANGBANNA, SOUTHWEST CHINA

 该研究应用人工气候箱设置不同的光照和温度梯度, 探讨对对叶榕(Ficus hispida)种子萌发的影响。结果表明, 荧光灯条件下(红光和远红光比例(R/FR)为4.56, 光量子密度(PPFD)约为90 μmol&;#8226;m^–2&;#8226;s^–1), 温度对种子萌发速率有显著影响, 而对最终萌发率的影响不显著。对叶榕的种子为光敏性种子, 萌发严格需光, R/FR对种子最终萌发率的影响显著, 较高的R/FR促进种子萌发, 而较低的 R/FR 抑制种子萌发。光强影响种子的萌发速率, 较弱的光照可以延缓种子萌发, 但并不能完全抑制其萌发。在30 ℃条件下, 对叶榕的种子可以在较高的 R/FR (0.42) 水平下萌发, 但温度为23/20 ℃ 时, 种子对 R/FR 的要求增高, 0.42的R/FR不能导致种子萌发。说明较低的温度和 R/FR 都可以显著抑制对叶榕的种子萌发, 而较高的温度和R/FR皆有利于种子的萌发。