Herbivory-induced signalling in plants: perception and action

Plants and herbivores have been interacting for millions of years. Over time, plants have evolved mechanisms to defend against herbivore attacks. Herbivore-challenged plants reconfigure their metabolism to produce compounds that are toxic, repellant or anti-digestive for the herbivores. Some compounds are volatile signals that attract the predators of herbivores. All these responses are tightly regulated by a signalling network triggered by the plant's perception machinery. Several compounds that specifically elicit herbivory-induced responses in plants have been isolated from herbivore oral secretions and oviposition fluids. Elicitor perception is rapidly followed by cell membrane depolarization, calcium influx and mitogen-activated protein kinase (MAPK) activation; plants also elevate the concentrations of reactive oxygen and nitrogen species, and modulate phytohormone levels accordingly. In addition to these reactions in the herbivore-attacked regions of a leaf, defence responses are also mounted in unattacked parts of the attacked leaf and as well in unattacked leaves. In this review, we summarize recent progress in understanding how plants recognize herbivory, the involvement of several important signalling pathways that mediate the responses to herbivore attack and the signals that transduce local into systemic responses.     

Development and characterization of SSR markers in lychee (Litchi chinensis)

Sixteen microsatellite loci were isolated from lychee (Litchi chinensis), all of which exhibited polymorphism (two or three alleles per locus), with levels of heterozygosity ranging from 0.021 to 0.900. These loci can help assess the genetic structure of lychee.     

浙江省生境质量时空演变与生态红线评估

生境质量是反映生物多样性状况与局地生态功能的重要指标,在高质量发展背景下研究区域生境质量的时空演变具有重要意义。以浙江省为研究区,基于InVEST模型、热点分析及地理探测器模型探究生境质量的时空演变与影响因素,并利用生境质量结果对浙江省生态红线开展了定量评估。结果表明:(1)2000-2015年,浙江省生境质量均值呈减速下降趋势,空间上形成了西北、西南、中东高和东北、中部低的分布格局;生境退化度呈现"中心-外围"的圈层辐射结构。(2)热点分析显示,生境质量与生境退化度在乡镇尺度上集聚特征相似、冷热点空间分布趋势相反。(3)地理探测分析发现,地形(高程、坡度)是影响浙江省生境质量的主要因素,植被因素(NPP、NDVI)的贡献度随时间推移逐渐增大;浙江省生境质量空间分异受到自然因子与社会经济因子的协同作用。(4)浙江省生态红线的生境质量整体较高且稳定,不同红线类型的生境质量存在差异;高生境质量区与生态红线的错位区域主要分布在浙西南、西北部山区,而北部、中部以及东部相对较少。基于此,对生态红线调整、区域生态功能区划提出对应的策略,以期提升浙江省生态空间管控。     

青藏高原草地承载力空间演变特征及其预警

为研究青藏高原草地承载力的空间演变特征并对其进行预警，以已有的青藏高原净初级生产力数据为基础，核算了该地区的草地理论载畜量及演变趋势，并结合县域实际存栏量，划定了草地承载力的预警等级。结果表明：（1）青藏高原草地承载力整体呈东高西低的格局，其中高寒草原和高寒草甸是该地区草地承载力的主要组成部分；（2）2000-2015年，青藏高原理论载畜量由8614.89万羊单位增至9451.53万羊单位；（3）青藏高原整体处于超载状态，2000-2010年超载状况加剧，至2015年超载状况稍有缓解，草畜平衡指数由67.88%增至79.90%，再降至67.91%。目前亟需优先控制72个红色预警县（超载状态正在加剧）的牲畜存栏量，避免超载状况进一步恶化。未来需要通过控制牲畜存栏量、调整畜牧区发展布局和提高草地生产力等多项措施的结合来改善青藏高原地区的草地承载状况，维持草地生态系统的可持续发展。     

四川省自然保护区时空分布与影响因素

自然保护区是为保护具有代表性的生态系统和濒危动植物而划分的特定区域,在涵养水土,防风固沙、净化空气、保护生物多样性等方面发挥着重要作用。四川省有自然保护区166处,类型丰富多样,是中国自然保护地体系的重要组成部分,其保护对象涵盖珍稀动植物,保护功能涉及物种、水源和生态环境,与国家地质公园、湿地公园、森林公园等共同维系着中国西南地区,乃至青藏高原东缘的生态系统。因此,研究四川省自然保护区的空间分布格局及其影响因素具有重要的价值和意义。运用地理空间分析方法对1963-2018年间四川省自然保护区的空间分布和影响因素进行了研究。研究发现:①四川省自然保护区空间分布的总体特征以集聚为主,呈现集聚-随机-集聚的变化特征,且前期变化幅度大,后期变化幅度小,总体发展明显分为1963-1998年的单核形成与发展阶段和1998-2018年的双核阶段;②四川省自然保护区主要分布在成都平原向川西高原的过渡区域,其均衡度类型在时间上表现出由"差距悬殊"到"差距较大"的演变特征;③四川省自然保护区的重心活动范围相对较小,基本稳定在阿坝州南部。标准差椭圆的长短半轴和面积均变化强烈,总体呈现出大幅度的增长,空间分布由南-北向演变为东北-西南向;④自然保护区受到自然因素和社会因素的双重影响,高密度区域分布在地势适中、气候温和、河流众多、土壤肥沃、人口稀少的阿坝州南部与东部地区。未来,四川省生态功能建设应该立足国家公园、自然保护区和自然公园的特点、分布状况,对自然保护区分布较少的川西北、川东北和川南部分地区进行优化布局,以加强这些地区的生态功能建设。同时,探索自然保护区的发展模式,实现自然保护区与周边区域社会经济的协调发展。     

双管基因枪介导的基因瞬时表达技术在拟南芥中的应用

基因瞬时表达是植物中研究目标基因功能的常用手段。在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)中, 相比原生质体和农杆菌介导的基因异源表达技术, 利用粒子轰击进行基因瞬时表达一直鲜有报道。其主要原因是拟南芥叶型相对较小、基因枪操作相对烦琐以及基因表达效率差异较大。该研究通过优化双管基因枪系统, 在营养生长旺盛的拟南芥莲座叶中实现GFP和GUS基因高效表达。同时, 通过GUS报告基因明确了坏死诱导因子BAX、Avh238和ATR13/Rpp13激发拟南芥细胞坏死的表型。但在本氏烟(Nicotiana benthamiana)中明显诱导细胞坏死的Avrblb1/RB基因对, 在拟南芥中却丧失了诱导细胞坏死的活性。由于双管基因枪系统每次轰击时设置平行对照, 可有效降低转化实验中的样本变异度, 为拟南芥及其突变体研究中准确评价基因功能和高通量筛选目标基因提供新的技术参考。