稳定性同位素探测技术在微生物生态学研究中的应用

稳定性同位素标记技术同分子生物学技术相结合而发展起来的稳定性同位素探测技术（stableisotope probing,SIP）,在对各种环境中微生物群落组成进行遗传分类学鉴定的同时,可确定其在环境过程中的功能,提供复杂群落中微生物相互作用及其代谢功能的大量信息,具有广阔的应用前景.其基本原理是：将原位或微宇宙（microcosm）的环境样品暴露于稳定性同位素富集的基质中,这些样品中存在的某些微生物能够以基质中的稳定（性同位素为碳源或氮源进行物质代谢并满足其自身生长需要,基质中的稳定性同位素被吸收同化进入微生物体内,参与各类物质如核酸（DNA和RNA）及磷脂脂肪酸（PLFA）等的生物合成,通过提取、分离、纯化、分析这些微生物体内稳定性同位素标记的生物标志物,从而将微生物的组成与其功能联系起来.在介绍稳定性同位素培养基质的选择及标记方法、合适的生物标志物的选择及提取分离方法的基础上,举例阐述了此项技术在甲基营养菌、有机污染物降解菌、根际微生物生态、互营微生物、宏基因组学等方面的应用.     

西双版纳热带雨林凋落叶分解过程Ⅱ.微生物与线虫的群落动态

通过野外试验与室内模拟相结合,对西双版纳热带雨林生态系统混合凋落叶分解过程中微生物和线虫种群动态变化进行了系统研究。野外试验采用网袋法（即1mm和100μm网眼网袋,分别限制大型土壤动物和螨类的进入）,室内试验采用灭菌一接种法,以观测不同生物组成条件下线虫和微生物对凋落叶的分解作用。结果表明,伴随分解进程,微生物基本呼吸速率不断下降且与分解进程正相关。利用底物诱导呼吸法测定微生物生物量以及细菌、真菌生物量的变化表明,微生物在凋落叶分解过程中的演替遵循一定的路线。当土壤动物参与分解时,由于捕食压力的存在,微生物一般按照“双峰”型路线变化,并存在明显的生物演替现象,在这个过程中微生物对C的利用效率也不断提高;当不存在这种捕食压力时,微生物表现为“单峰-递减”式发展模式,生物量由强到弱变化,微生物对C的利用效率持续下降。土壤动物在凋落叶分解过程中表现为“单峰”型变化动态,与微生物量“双峰”动态形成互补,捕食者与被捕食者之间是一种“捕食-激发”作用下的种群消长关系,这种关系的强烈程度与捕食压力有关。“双峰”发展路线在一定程度上加速了凋落叶的分解进程。     

北京地区蕨类植物区系分析

对北京地区蕨类植物区系进行了初步分析,研究表明,北京共有蕨类植物77种,隶属于19科34属,以蹄盖蕨科、岩蕨科、鳞毛蕨科、卷柏科等为优势科,以岩蕨属、卷柏属、铁角蕨属等为优势属,科内及属内分化程度较低,种类组成贫乏;地理成分以温带成分占优势,有11属为温带分布属,占非世界分布属总数的61．11％,除世界种和中国特有种外,全为温带性质的种;生境特点以石生为主,大多数种类分布在北京西部和北部的山区;与河北的关系最为密切,其次为山西、内蒙、辽宁、山东,与秦岭也有一定的联系,与西藏的关系疏远。     

西双版纳热带雨林凋落叶分解的生态过程I.凋落叶分解动态

 通过野外试验和室内模拟相结合,系统研究了西双版纳热带雨林生态系统混合凋落叶分解的生态过程。野 外试验采用网袋法,即1 mm和100μm网眼网袋,分别限制大型土壤动物和螨类的进入,从而分别观测小型 土壤动物（螨类）、线虫的分解作用;室内试验则通过控制温、湿度条件,采用灭菌_接种法分别观测微 生物和线虫对凋落叶的分解。研究结果表明,凋落叶的分解是一个先快后慢的过程,在这个过程中存在分 解“滞留”阶段,分解速率变化发生波动,且波动的程度与食物链的复杂程度有关,食物链越复杂,波动 程度越强烈。利用单指数衰减模型xt/xo=exp(-kt)和双指数模型xt/xo=a×exp(-k1t)+b×exp(-k2t) 对凋 落叶分解过程进行模拟,后者将凋落叶前欺的快速分解和后期的慢速分解两个过程分别拟合,不但弥补了 分解前期单指数衰减模型与观测值之间不能吻合的缺陷,而且消除了单指数模型对长期分解进程的过高预 测,因此能更好地反映实际分解进程。利用双指数生物模型研究生物和非生物因子对凋落叶分解速率的贡 献表明,土壤动物是影响分解进程的最重要因子,占影响因子总量的78.1%,非生物因素的作用为14.1%, 微生物对分解速率的贡献只有7.8%。在热带森林生态系统中,土壤动物是最重要的分解者。     

西双版纳热带雨林凋落叶分解的生态过程I.凋落叶分解动态

通过野外试验和室内模拟相结合,系统研究了西双版纳热带雨林生态系统混合凋落叶分解的生态过程。野 外试验采用网袋法,即1 mm和100μm网眼网袋,分别限制大型土壤动物和螨类的进入,从而分别观测小型 土壤动物（螨类）、线虫的分解作用;室内试验则通过控制温、湿度条件,采用灭菌_接种法分别观测微 生物和线虫对凋落叶的分解。研究结果表明,凋落叶的分解是一个先快后慢的过程,在这个过程中存在分 解“滞留”阶段,分解速率变化发生波动,且波动的程度与食物链的复杂程度有关,食物链越复杂,波动 程度越强烈。利用单指数衰减模型xt/xo=exp(-kt)和双指数模型xt/xo=a×exp(-k1t)+b×exp(-k2t) 对凋 落叶分解过程进行模拟,后者将凋落叶前欺的快速分解和后期的慢速分解两个过程分别拟合,不但弥补了 分解前期单指数衰减模型与观测值之间不能吻合的缺陷,而且消除了单指数模型对长期分解进程的过高预 测,因此能更好地反映实际分解进程。利用双指数生物模型研究生物和非生物因子对凋落叶分解速率的贡 献表明,土壤动物是影响分解进程的最重要因子,占影响因子总量的78.1%,非生物因素的作用为14.1%, 微生物对分解速率的贡献只有7.8%。在热带森林生态系统中,土壤动物是最重要的分解者。     

土壤微生物生物地理学研究进展

生物地理学是研究生物（包括种群、群落等不同层次）地理分布格局及成因的一门交叉学科。微生物生物地理学的研究长期滞后于宏生物地理学。鉴于土壤微生物在调控生物地球化学过程和维持生态系统功能方面的重要作用,对其空间分布格局及形成机制的认识具有十分重要的理论和实际意义。随着分子生物学技术的发展,对微生物多样性的认知日益深入。越来越多的证据表明,土壤微生物群落结构和多样性具有一定的时空分布格局,从而对微生物全球性随机分布的传统观点提出了挑战。对当前土壤微生物生物地理学研究中的一些概念性问题,如微生物物种的定义、微生物多样性的定量测度、对微生物全球性随机分布的争论等,进行了系统评述;以微生物种-面积关系和距离-衰减关系为例对当前最新的土壤微生物生物地理学研究成果进行总结,并初步探讨了土壤微生物群落的地带性分布问题;在传统生物地理学理论的指导下,提出了一个可用于验证土壤微生物空间分布格局形成和机制维持的简单研究框架。这些对今后土壤微生物生物地理学的研究有一定借鉴和指导意义。     

中国瓦韦属薄叶组的分类学修订

本文对产自中国的瓦韦属薄叶组Lepisorus sect.Hymenophyton植物进行了分类学修订.基于标本研究、野外考察和实验观察发现,根状茎上鳞片的形态特征和孢子囊群上的隔丝的形态特征对该组种类的划分具有重要的分类学价值.在此基础上将<中国植物志>收载的薄叶组16种重新归并为5种,分别是天山瓦韦L.albertii、太白瓦韦L.thaipaiensis、丽江瓦韦L.likiangensis、粗柄瓦韦L.crassipes和网眼瓦韦L.clathratus,其余11种均被作为异名处理.通过对鳞片的测量,利用SPSS 11.5软件采用Average Linkage(between groups)并采用欧式距离平方进行聚类分析,可以将上述各种聚类为5个明显的类群.     

西双版纳热带雨林凋落叶分解过程Ⅱ.微生物与线虫的群落动态

通过野外试验与室内模拟相结合,对西双版纳热带雨林生态系统混合凋落叶分解过程中微生物和线虫种群动态变化进行了系统研究。野外试验采用网袋法（即1 mm和100 μm网眼网袋,分别限制大型土壤动物和螨类的进入）,室内试验采用灭菌-接种法,以观测不同生物组成条件下线虫和微生物对凋落叶的分解作用。结果表明,伴随分解进程,微生物基本呼吸速率不断下降且与分解进程正相关。利用底物诱导呼吸法测定微生物生物量以及细菌、真菌生物量的变化表明,微生物在凋落叶分解过程中的演替遵循一定的路线。当土壤动物参与分解时,由于捕食压力的存在,微生物一般按照“双峰”型路线变化,并存在明显的生物演替现象,在这个过程中微生物对C的利用效率也不断提高;当不存在这种捕食压力时,微生物表现为“单峰-递减”式发展模式,生物量由强到弱变化,微生物对C的利用效率持续下降。土壤动物在凋落叶分解过程中表现为“单峰”型变化动态,与微生物量“双峰”动态形成互补,捕食者与被捕食者之间是一种“捕食-激发”作用下的种群消长关系,这种关系的强烈程度与捕食压力有关。“双峰”发展路线在一定程度上加速了凋落叶的分解进程。