南岭国家级自然保护区蝴蝶多样性与区系研究

广东南岭国家级自然保护区位于南岭山脉中段的核心区域,在生物进化史中具有特殊的地位。对栖息微环境变化敏感的蝶类是生态环境变化的指示物种,对其进行多样性和区系的研究,可为南岭蝶类资源的保护和利用等提供科学依据。于1990-1997年,2006-2016年连续多次对该保护区蝶类进行了调查,结果显示:共记录蝴蝶11科218属501种,是国内诸保护区中蝴蝶种数最多的。分布在东洋区的蝴蝶共377种,占蝶类种数的75.2%,古北区94种,占18.8%,其它跨区系分布的只有30种,属东洋区主导的分布型;国内分布于华南、西南、华中3区的蝴蝶共391种(78.04%),其它分布区种类少,这些说明南岭蝴蝶与南岭植物一样主要属亚热带成分。从自然保护区尺度的蝴蝶区系相似性比较看出,种类数和区系相似性都随着离南岭的距离增大而减少,与海南尖峰岭相比热带成分明显减少,这些说明南岭蝴蝶组分不仅有热带向亚热带过渡的特点,而且明显表现出以南岭为核心向周边扩散,暗示了南岭中段可能为我国蝴蝶的起源和分化中心。弄蝶是蝶类中系统发育过程中最古老的类群,该保护区弄蝶达132种,占我国弄蝶种数的35.68%,这可能与丰富而古老的植物区系紧密相关;黛眼蝶属(幼虫以竹子为寄主)有28种,居国内各保护区之首,这与南岭山地丰富的竹类资源有关,这些表明植物与蝴蝶间密切的协同进化关系。     

柚木野螟各虫态形态与发育历期观测

柚木野螟Eutectona machaeralis Walker属鳞翅目Lepidoptera草螟科Crambidae,是危害柚木Tectona grandis的一种主要食叶害虫,目前对其生物学特性的研究仍较少。本研究主要观察了柚木野螟生长发育过程中不同虫态的形态特征,并对其虫龄进行了划分,主要研究结果如下:柚木野螟属于全变态昆虫,各个时期形态和体色均不同。卵初产时为近透明球体,后变浅黄色;幼虫体色变化为乳白色→淡绿色→黄褐色;蛹体色变化为黄绿色→茶褐色→黑褐色;雄成虫腹部细长,末端尖,静止时从背面可见腹部末端,而雌成虫腹面粗短,末端钝,静止时从背面很少看到腹部末端。观察可知,在光暗周期L∶D=14∶10、室温26℃±1℃、相对湿度75%-80%的实验室环境条件下,柚木野螟交尾后产卵前期为3.2 d,产卵期为4.4 d,孵化期为4 d;幼虫期为10-13 d。通过测量柚木野螟各龄幼虫头壳宽度并计算得到Crosby指数,可知幼虫不同阶段头壳宽度存在显著差异,并且得到的Crosby指数小于10%,所以可依据头壳宽度将柚木野螟幼虫划分为5个龄期,1龄幼虫2-3 d,2龄幼虫2 d,3龄幼虫2 d,4龄幼虫2 d,5龄幼虫3 d;预蛹期1-2 d,蛹期6 d,一个世代大约24.5 d。     

檀香SaRbohA基因的克隆与吸器诱导因子响应分析

植物Rboh基因家族编码产生活性氧(ROS)的NADPH氧化酶。了解半寄生植物檀香(Santalum album Linn.)基因Rboh相关信息和表达特性,可为研究檀香SaRbohA基因通过活性氧信号(ROS)调控吸器发育的响应提供理论依据。该研究以全长转录组测序为基础,通过序列拼接设计合成基因特异引物,从根中克隆获得了1个檀香respiratory burst oxidase homolog(Rboh)基因cDNA全长,命名为SaRbohA。序列分析表明,该基因cDNA全长2 790 bp,编码929个氨基酸,分子量105.37 kD,理论等电点9.13,预测亚细胞定位于细胞膜。结构预测表明,SaRbohA具有6个跨膜结构域,在膜内侧的C端包含典型的NADPH结合结构域和FAD结合结构域, N端含有两个EF手性结构。序列比对分析表明,檀香SaRbohA与苹果MdRboh同源进化关系较近,相似度为63.65%。组织特异性表达分析表明,SaRbohA基因在茎中表达量最低,幼叶和茎尖中表达量较高,而在根中表达量最高。采用2, 6-二甲氧基对苯醌(寄生植物吸器诱导因子)处理,可以强烈诱导檀香SaRbohA基因的响应并伴随大量活性氧信号。研究推测,SaRbohA基因的在ROS信号介导的檀香吸器发育过程中起重要作用,且受化学诱导因子调控表达。     

温度对荔枝异形小卷蛾发育和繁殖的影响

荔枝异形小卷蛾的蛀梢为害是珍贵树种格木人工林健康发展的主要限制因子。依据其天然分布和潜在推广区的温度范围设置系列温度梯度,探讨温度对荔枝异形小卷蛾发育和繁殖的综合影响。结果显示,温度对荔枝异形小卷蛾各阶段的发育历期具有显著影响,在研究温度范围内,发育历期随温度升高呈显著地下降趋势,世代历期在18℃时为66.87 d,30℃时降至35.77 d。预蛹和蛹的存活率对温度的响应不敏感,而卵、幼虫、成虫的存活率和世代存活率以及产卵量均随温度升高表现为先上升后下降的变化趋势,且繁殖力对温度的反映较存活率敏感,其存活率和繁殖力在18℃时均最低,分别为41.20%和13.90粒,在27℃时发育最适,分别为83.80%和45.40粒,在30℃时虽有下降,分别为66.00%和32.40粒,但仍高于18℃时,即其对低温较高温敏感。荔枝异形小卷蛾完整世代发育起点温度为5.77℃,所需有效积温为876.76 d℃,其中幼虫发育所需有效积温最高,占整个历期的45.23%,发育速率与温度显著正相关。根据荔枝异形小卷蛾为害方式、发育和繁殖特征分析可知,在低温地区其幼虫期长,但世代数少、存活率和繁殖力低,对寄主植物受害部位的单次为害程度严重;在高温地区则幼虫期短,但世代数多、存活率和繁殖力高,对寄主植物受害部位的单次为害程度低,但更为频繁,持续为害程度高。研究结果对于不同地区选择荔枝异形小卷蛾的防治具有借鉴意义,同时有助于指导格木人工林的合理推广和健康发展。     

红树林植物促生菌SZ7-1 菌株的培养基优化

采用响应面分析法对红树林植物促生菌SZ7-1 菌株发酵培养基进行了优化。首先利用Plackett-Burman (PB)设计对影响SZ7-1 生长的11 个营养因素进行评价, 并筛选出显著影响因子:玉米糖浆、酵母膏和K₂HPO₄; 其次用最陡爬坡实验逼近以上三因素最优水平; 最后采用响应面法对该3 个显著因素的最佳水平范围进行研究, 得到的最佳浓度为: 玉米浆28 g/L、酵母膏14 g/L和K₂HPO₄ 2.2 g/L。在此条件下, 培养20 h 后SZ7-1 菌数达到2.6×10¹⁰ CFU/mL, 与优化前基础培养基、LB 和牛肉膏蛋白胨培养基中生长的菌数相比, 分别提高了12.4、2.4 和5.5 倍。     

黑木相思根瘤菌遗传多样性

[目的]研究分离自广东、福建、江西等15个地点的174株黑木相思(Acacia melanoxylon)根瘤菌的遗传多样性.[方法]采用16S rDNA限制性片段长度多态性分析(Restriction fragment length polymorphism,RFLP)和16S rDNA基因、持家基因(recA、atpD、glnⅡ)系统发育分析的方进行研究.[结果]16S rDNAPCR-RFLP分析中,在70％的相似性水平上,所有供试菌株分成9个类群 ;16S rDNA基因和持家基因系统发育分析结果基本一致,34株代表菌株主要分布在α-变形菌纲(Alpha-Proteobacteria)的慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、根瘤菌属(Rizobium)、中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium),并与Bradyrhizobium liaoningense、Bradyrhizobium betae、Bradyrhizobium cytisi、Rizobium multihospitium、Mesorhizobium plurifarium亲缘关系较近.[结论]供试菌株被鉴定到属的水平,Bradyrhizobium、Rhizobium或Mesorhizobium为优势菌群,证明了黑木相思根瘤菌具有丰富的遗传多样性.     

林冠受损对小坑林场土壤固碳微生物群落结构的影响

【目的】以典型南亚热带常绿阔叶林小坑林场土壤为研究对象,模拟2008年冰雪灾害对森林造成的损伤设置实验,分析不同林冠开度和凋落物输入量对土壤固碳微生物群落结构的影响。【方法】试验设置对照(CN)、损伤处理+移除处理枝叶(TR)、损伤处理+保留处理枝叶(TD)、未处理+添加处理枝叶(UD)4个处理,受损处理一年后,采用MiSeq高通量测序技术对土壤固碳微生物的功能基因cbbL进行测序分析。【结果】通过生物信息学及统计学分析表明,森林林冠损伤后林冠开度和凋落物输入量增加,导致土壤固碳微生物种群数量降低,多样性增加,群落结构也受到影响,亚硝化螺菌属(Nitrosospira)明显增加,成为优势种群,而原来的优势菌群慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)明显减少。主成分分析(PCA)表明,与对照相比,其他3个样地的土壤固碳微生物结构均发生明显改变。【结论】模拟林冠损伤处理一年后,凋落物的大量骤然输入和林冠开度增大提高了土壤固碳微生物群落多样性,但降低了其种群数量,影响了土壤固碳微生物群落结构,这为进一步的研究提供了依据。     

南岭眼蝶科区系及冰冻灾害前后的调查

南岭是广东的屏障和南北动植物的起源和分化中心,生物资源十分丰富,巳发现50种眼蝶,其中分布在东洋区有44种,占总数的88％;东洋区与古北区共有种5种,占10％;跨区系分布的占2％。今年初的雨雪冰冻灾害使南岭海拨500～1000m森林生态遭受严重破坏,许多野生动物被冻死,眼蝶只发现14种,与常年相比,见到的种群仅为常年的28％,种群密度则不到常年的10％。     

柚木野螟成虫复眼外部形态和超微结构观察

【目的】柚木野螟Eutectona machaeralis主要取食危害珍贵树种柚木。本研究旨在观察研究柚木野螟成虫复眼的形态、组织结构和超微结构,分析其复眼结构特征,为更好了解该物种复杂的视觉行为与感光、趋光机制的关系奠定基础。【方法】运用光学显微镜以及扫描和透射电子显微镜技术观察了柚木野螟成虫复眼的形态、组织结构和超微结构。【结果】柚木野螟成虫复眼着生于头部触角基部,呈椭球形,属对称性复眼。雌、雄成虫复眼分别有2 300~2 755和1 950~2 316个小眼。小眼呈正六边形,表面密被角膜乳突,间隙偶有感觉毛。每个小眼由1个角膜、4个晶锥细胞、1对初级色素细胞,6个次级色素细胞、不同水平面分布的12个视网膜细胞和基膜等组成。沿小眼纵轴11个视网膜细胞的向心侧细胞膜特化成细丝状微绒毛,形成放射状排列的视小杆,组合呈融合型视杆;第12个视网膜细胞位于小眼基部。基膜上方,视网膜细胞和次级色素细胞末端膨大,以轴突形式穿过基底膜。【结论】柚木野螟复眼为典型的重叠像眼,雌、雄成虫小眼排列方式及内部结构无明显差异,但雌、雄虫小眼数量和大小具有明显的性二型现象。     

黑木相思根瘤菌的系统发育分析及其结瘤效果研究

【目的】针对采集自福建、广东的34株黑木相思根瘤菌进行分类研究,进一步确定其分类地位,丰富我国黑木相思根瘤菌种质资源。【方法】对选取的34株菌株测定了16S rRNA基因、持家基因atpD和glnII序列,以14株菌为代表菌株分析其系统发育情况。而且选取了部分菌株进行结瘤实验。【结果】16S rRNA基因以及持家基因atpD和glnII的系统发育分析结果与16S rRNA PCR-RFLP分型结果基本一致,14株代表菌株被分为10个不同的类群,其中有2个群组属于中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium),其余群组属于慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)。结瘤试验证明,相关的供试根瘤菌能与黑木相思、银合欢、南洋楹和网脉相思结瘤共生,显示出较广的宿主范围,且对黑木相思和银合欢的促生效果较明显。【结论】研究发现黑木相思根瘤菌具有丰富的遗传多样性和共生多样性。