外来种互花米草入侵模式与爆发机制

互花米草（Spartina alterniflora Loisel）因其促淤造陆和消浪护堤作用显著而被许多国家引种,如今却在侵入地快速蔓延并呈现爆发趋势,对生态系统造成了极大危害,被认为是研究生物入侵生态学和遗传学的模式植物。从种群的入侵力、生态系统可入侵性和入侵通道3个方面探讨互花米草的爆发机制,研究结果表明高遗传分化和基因渗入能力是互花米草爆发的遗传基础,对逆境的高抗性和强竞争力是其快速扩张的保障,而高繁殖系数是互花米草爆发的源泉。我国互花米草种群的早期扩散人为影响超过了自然过程,快速扩张呈现出点源扩散和多点爆发的特点,从而为其种群控制带来困难,同时种子的跳跃式和连续式扩散在互花米草种群维持、更新和爆发中有重要作用,强有力的克隆生长能力也为互花米草种群的连续扩张提供了保障。现阶段要完全控制和根除互花米草是不实际的,但在及时预测预警的基础上,应用成本一效益分析方法,采取有序控制和综合开发利用的策略,仍可望妥善解决互花米草入侵所带来的负面效应。     

初始克隆分株数对大米草表型可塑性及生物量分配的影响

克隆植物大米草 (Spartina anglica) 目前在我国出现了严重的自然衰退 (Dieback),为了阐明大米草衰退的机理,分析影响大米草形态可塑性的因素与自然衰退之间的相关性,以期为近缘植物互花米草 (S. alterniflora) 这一爆发种群的生物控制提供借鉴,对3种不同初始克隆分株数 (单克隆、三克隆和五克隆) 大米草的克隆生长、生物量累积与分配和异速生长特征进行了野外栽培试验。研究结果表明,初始克隆分株数对间隔子长度影响较弱;初始多克隆的分支强度高于初始单克隆;初始三克隆和五克隆在总生物量 (7.921 5~10.431 7 g 和 8.903 9~10.431 7 g)、地上生物量 (3.396 1~4.255 8 g 和3.618 4~4.338 9 g)、地下生物量 (4.286 9~5.206 6 g 和 5.298 8~6.079 3 g)和根状茎生物量 (1.318 6~1.767 7 g 和 1.499 1~2.038 7 g) 积累上均显著高于初始单克隆,不同初始克隆分株数条件下根生物量差异不显著;初始多克隆倾向于将资源更多地分配给根状茎,而初始单克隆倾向于将更多的资源分配给根系。由此推断,在不同初始克隆分株数条件下,大米草的形态可塑性和生物量分配格局的差异显示出在同样资源格局下,初始多克隆的克隆生殖能力较初始单克隆强。初始多克隆生长的大米草较初始单克隆生长的大米草更能占据优势生境,选择生境“觅养”的能力与克隆繁殖能力更强。     

高寒草甸小嵩草种群繁殖生态学研究

研究从繁殖生态学的角度对高寒草甸小嵩草（Kobresia pygmaea)种群进行了初步研究。结果表明：小嵩草属寒冷中生密丛短根茎地下芽植物,在高寒生境中采用以营养繁殖为主、有性繁殖为辅的繁策略,具体体现在以下几个方面：虽然小嵩草种子产量达4553.8粒／m^2,但种子萌发率较低,室内和野外萌发率分别仅有4％和1％,经氢氧化钠溶液和赤霉素溶液处理后的种子萌发率分别为1％和2％,而削去种皮后种子萌发率达52．6％,种皮坚硬是造成种子萌发率低的主要原因;进入种子库、保留至返青期且具有活性的种子仅占种子总数的24．35％,其室内萌发率仅有3％,而在野外理论实生苗仅为11．09个／m^2,与此相反小嵩草营养繁殖所形成的新个体数为6256．25个／m^2,远远多于种子萌发所形成的实生苗数。此外,小嵩草营养繁殖效力也远高于有性繁殖效力,营养繁殖效力占总繁殖效力的90．92％。     

青海海北地区高山蒿草草甸植物群落的结构特征及其分布格局

对高山草甸主要植物群落结构特征及其分布格局的研究结果表明,矮嵩草草甸植物群落的丰富度最大,隶属１８科,４３属４５种,呈多优势种植物群落;小嵩草草甸居中,隶属１１科,３０属３５种,小嵩草（Ｋｏｂｒｅｓｉａｐｙｇｍａｅａ）为优势种;藏嵩草沼泽化草甸最小,隶属９科,２１属２３种,藏嵩草（Ｋ．ｔｉｂｅｔｉｃａ）为优势种。其中,有９个种群为３个群落中的共有种,分别占矮嵩草草甸、小嵩草草甸和藏嵩草沼泽化草甸总种数的２０．００％、２５．７１％和３９．１３％。它们在水分资源位上的生态位宽度较大。３个植物群落类型的种－面积关系呈对数曲线分布,群落的最小样方面积为０．２５ｍ２或０．５ｍ２较适宜。种－多度分布呈对数正态分布,其分布模型的表达式如下：Ｓ（Ｒ）＝Ｓ０ｅ－（ａ２Ｒ     

不同水位梯度下克隆植物大米草的生长繁殖特性和生物量分配格局

通过温室模拟控制实验,研究了不同水位梯度处理对外来克隆植物大米草(Spartina anglica) 衰退种群的形态性状、克隆生长性状、生物量积累及生物量分配格局的影响.实验共设置5种水位处理,分别为淹没至大米草株高的1/2, 淹没至株高的1/3,表面水淹0 cm,低于土表5 cm (-5 cm),以及低于土表10 cm (-10 cm).结果表明:水位梯度对大米草的形态性状、克隆生长性状、生物量的积累与分配格局等部分指标均有显著影响(p < 0.05);株高、克隆分株数、根状茎节数、根状茎总长、间隔子长度及生物量在0 cm至1/3株高水位梯度处理下均显著高于-10 cm和1/2株高水位处理(p < 0.05),但与-5 cm处理无显著差异(p > 0.05);-10 cm水位处理的地上生物量分配和根状茎生物量分配显著低于其它处理(p < 0.05).综合大米草衰退种群的形态特征、克隆生长特性、生物量积累及分配格局对水位处理的响应格局,认为大米草种群较适宜的水位梯度为表面积水至淹没株高的1/3处,而水位的变化可能是大米草种群自然衰退的原因之一.     

多菌灵处理对克隆植物大米草(Spartina anglica)表型可塑性的影响

对外来植物大米草(Spartina anglica)衰退种群进行高、中、低3个浓度(即50%多菌灵可湿性粉剂的300倍、600倍和1200倍稀释液)多菌灵灌根处理,测定大米草在杀菌剂处理条件下的形态可塑性、克隆生长特性及生物量积累与分配格局.结果表明:与对照相比,各浓度多菌灵处理对大米草的株高、叶数、叶片厚度、叶片面积和根长均没有显著影响(P〉0.05);中浓度处理后,大米草种群的根状茎节数和分枝强度均显著高于对照和其它处理,而根状茎总长和间隔子长度均显著高于对照和低浓度处理(p<0.05),与高浓度处理差异不显著;高浓度处理的大米草地下生物量和根生物量分配显著高于对照和其它处理,而地上生物量分配却显著低于对照和其它处理(P相似文献   

氮水平和竞争对互花米草与芦苇叶特征的影响

 互花米草 (Spartina alterniflora) 和芦苇 (Phragmites australis) 是滨海盐沼湿地的多年生草本植物,从世界范围来看,它们二者具有区域性的相互入侵特征,因此研究生境条件对两物种互侵机制的影响是一个十分有意义的生态学命题。该文运用随机区组实验设计方法,模拟海滩环境、构建人工种群、控制可变因子,研究了外来种互花米草与本地种芦苇分别单种和混种时,叶特征对不同氮水平、不同植株密度的响应。结果表明：随着氮水平的升高,互花米草和芦苇的叶面积无论是在单种还是混种情况下都显著增加 (p<0.05),但混种条件下芦苇的叶面积在高氮水平下增幅减少,这与高氮状况下互花米草与芦苇的竞争加剧有关;氮水平对单种中两种植物的叶数影响最显著 (p<0.01),对混种中互花米草的叶数和芦苇的叶宽影响最大 (p<0.05)。植株密度增加导致种内和种间竞争加剧,无论在单种还是混种处理下,都造成两种植物叶面积的显著减少 (p<0.05)。单种处理中, 两物种的叶数受密度的响应最显著 (p<0.05);而混种处理中芦苇对互花米草的竞争显著减小了互花米草的叶宽和叶数(p<0.05),互花米草对芦苇的竞争则显著减小了芦苇 的叶长、叶宽和叶数 (p<0.05)。两种植物的竞争结果受到氮营养的调控,低、高氮水平下互花米草的种间竞争能力大于芦苇,中氮水平下则是芦苇的种间竞争能力大于互花米草。高氮水平下互花米草通过叶面积的快速增加抑制了芦苇的叶生长,使其叶面积减少,从而在竞争中占据优势,这可能是互花米草入侵我国海滩芦苇种群的机制之一。     

构建CRISPR-Cas9介导的耻垢分枝杆菌基因组高效删除系统

【背景】耻垢分枝杆菌具有生长迅速和非致病性的特点,可作为结核分枝杆菌致病机理研究替代菌株和类固醇激素生产的工程菌,但目前耻垢分枝杆菌中缺乏高效率的基因组敲除方法。【目的】基于CRISPR-Cas9介导的定点、高效的DNA切割能力,构建耻垢分枝杆菌染色体DNA片段无痕敲除系统。【方法】构建了包含四环素诱导型启动子驱动的密码子优化的cas9基础载体pCas9101,在双侧同源臂长度约为1 kb条件下选用合适的gRNA表达模块,分别测试了对耻垢分枝杆菌mc2155染色体上的3β-羟基类固醇脱氢酶基因(MSMEG_5228,1 071 bp)和胆固醇降解基因簇(MSMEG_5990-MSMEG_6043,约48kb)敲除效率,使用相同大小的同源臂以经典p2NIL-pGOAL方法进行对照,并计算效率。【结果】使用CRISPR-Cas9方法对耻垢分枝杆菌mc2155的3β-羟基类固醇脱氢酶基因敲除效率为22%,胆固醇降解基因簇敲除效率也达到18%,两者连续敲除效率为4%。但对照p2NIL-pGOAL方法未能获得目标DNA片段敲除的菌株。【结论】本文建立的基于CRISPR-Cas9的耻垢分枝杆菌基因组无痕敲除系统显示出较高的敲除效率,该方法可为耻垢分枝杆菌后续研究提供快速高效的基因组操作方法。     

咸淡交替灌溉对克隆植物大米草生长繁殖和生物量分配的影响

通过温室模拟控制实验,研究了咸淡交替灌溉处理对外来克隆植物大米草(Spartina anglica)形态性状、克隆生长、生物量积累及分配格局的影响。实验共设6种浇灌处理:单一淡水灌溉(D)、单一咸水浇灌(X)、淡咸交替灌溉(DX)、咸淡交替灌溉(XD)、淡咸淡交替灌溉(DXD)和咸淡咸交替灌溉(XDX)。结果表明:DX处理条件下,大米草株高、叶片数及根长均达到最高;克隆数最多,且显著高于X、DXD和XDX处理;芽数及根状茎总长均显著大于XDX处理;在DX和D处理下,地上生物量、根系生物量、地下生物量和总生物量均显著高于其它处理。这表明作为滨海盐沼植物,大米草种群比较适应淡咸水交替环境,单一的咸水,以及过度的咸淡转换均不利于大米草的生长繁殖与生物量积累,而淡咸水交替过程的失序可能是引起我国大米草种群衰退的重要原因。