T-RFLP分析厌氧真菌传代频率对共存产甲烷菌菌群的影响

【目的】建立瘤胃产甲烷菌T-RFLP多样性分析方法,并研究厌氧真菌与产甲烷菌共培养液在不同时间传代对共存产甲烷菌菌群的影响。【方法】利用产甲烷菌mcrA基因特异性引物PCR扩增后,选择合适内切酶对扩增产物进行内切,分析内切后末端片段长度多态性,测定共培养液在不同传代频率时共存产甲烷菌多样性的变化。【结果】利用Msp I内切酶分析发现,末端片段长度约为470 bp的产甲烷菌为共培养液中的优势甲烷菌,共培养液传代至第15代时,片段长度约为130 bp和200 bp的产甲烷菌也成为共培养中的优势菌株;比较发现,Taq I能更好地内切共培养液中甲烷菌mcrA基因序列,瘤胃内容物及3 d传代共培养液中产甲烷菌主要为末端片段长度约为70、100、200、270、300、330和470 bp的菌株,共培养液在体外传代培养过程中,末端片段长度约为70、100、270和470 bp的产甲烷菌变化更为显著。Taq I比较分析不同传代频率(3、5和7 d)对共培养液中产甲烷菌菌群结构的影响表明,3 d传代的共培养液中产甲烷菌菌群与瘤胃内容物较为相似,而5 d和7 d传代的共培养液中产甲烷菌菌群间差异较小,但与瘤胃内容物差异较大,导致不同传代频率的共培养液中产甲烷菌菌群间显著差异的最主要菌株为末端片段长度约为100 bp的产甲烷菌,其次为末端片段长度约为70 bp和270 bp的产甲烷菌。【结论】利用建立的快速可行的瘤胃产甲烷菌T-RFLP方法分析表明,传代频率显著影响厌氧真菌与产甲烷菌共培养液中产甲烷菌的菌群结构,3 d传代共培养液内产甲烷菌菌群与瘤胃内容物更相似。     

沉积物再悬浮对浅水湖泊沉水植物光合作用及生长影响的研究进展

沉水植物是水生态系统中重要的初级生产者, 其生长和分布受到诸多环境因子的影响。文章综述了沉积物再悬浮对沉水植物影响的研究进展, 总结了沉积物再悬浮对湖泊沉水植物光合作用、生长发育、繁殖等方面存在的影响, 并对存在的问题与今后的研究方向进行了探讨和展望。     

衰亡期沉水植物对水和沉积物磷迁移的影响

通过室内模拟的方式,分别研究了秋季黑藻、苦草和春季菹草的衰亡过程,分析了沉水植物在衰亡期间水、沉积物中磷与环境因子[pH、氧化还原电位(Eh)和溶解氧(DO)]的相互作用.结果表明:沉水植物黑藻和菹草在衰亡期间能显著提高水中总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)、颗粒磷(PP)、溶解性活性磷(SRP)和溶解性有机磷(DOP)的含量;苦草在衰亡期对水体各形态磷含量影响不显著,且各形态磷含量的变化相对较小(TP,0.04-0.06 mg/L);环境因子的变化对水中磷含量影响显著,黑藻和菹草水体中TP的含量和环境因子pH、DO和Eh均呈负相关,而苦草组水中各形态磷的含量受环境因子影响不显著.实验期间不同植物组沉积物中总磷(TP)、NaOH提取磷(NaOH-P)、HCl提取磷(HCl-P)、无机磷(IP)和有机磷(OP)的含量均呈上升趋势.沉积物IP的含量主要受NaOH-P的影响,OP对TP的影响要大于IP,沉积物OP与OM(有机质)的含量存在显著正相关.     

新疆富蕴地震断裂带植被恢复对土壤古菌群落的影响

选取新疆富蕴地震断裂带8种次生植物根际土壤,以同土层裸地为对照,测量土壤化学性质,利用末端限制性片段长度多态性技术研究塌陷区次生植物对土壤古菌群落的影响.结果表明,多数植物根际土壤养分显著(P＜0.05)高于对照,其主要古菌类群为泉古菌门(Crenarchaeota)和广古菌门(Euryarchaeota),群落间多样性差异大,相似性低.不同植物根际土壤古菌的优势类群数量差异较大,鼠掌老鹳草高达18种,西北绢蒿少为2种.典范对应分析表明,土壤有机质含量对古菌优势类群分布影响最大(Hha Ⅰ酶切:r=0.94;Rsa l酶切:r=0.74),速效磷含量与古菌群落各多样性指数呈显著正相关(P＜0.05),总氮含量与均匀度指数E呈显著正相关(P＜0.05).新疆地震断裂带植被的恢复可影响根际土壤古菌群落的分布、组成和结构,其原因与植物根际土壤化学性质有关,同时在改善土壤肥力方面也有显著效果.     

三种沉积物改良措施比较及其对苦草生长的影响

在沉水植物的生活史中,沉积物提供植物固着基质和所需的大量营养元素,对沉水植物的兴衰有长期且深远的影响.通过模拟试验,研究了北里湖沉积物经过3种处理(覆盖砂、锁磷剂、粘土)后对苦草(Vallisneria natans)生长的影响,初步获得该湖生态恢复中适宜沉水植物生长的沉积物的最佳改良措施.结果表明:3种沉积物处理对沉积物的化学性状改变相对不大,而对物理性状改变效果较明显;生长于砂、锁磷剂和粘土处理的沉积物上的苦草株高、生物量和根冠比表现出明显的差异性(P＜0.001);生长在砂处理上的苦草的生物量和株高最高,根系指标(表面积、体积、根尖数及长度)也证明砂处理对苦草生长起到了促进作用;锁磷剂和粘土处理对苦草生长效果不明显,甚至抑制其生长.因此,北里湖沉积物的改良采用砂处理方法较为适宜.     

淡水富营养型湖泊沉积物亚硝酸还原酶基因(nirS)的多样性和系统发育

【目的】以亚硝酸盐还原酶基因(nirS)为分子标记,探讨富营养化湖泊武汉东湖沉积物中NirS类反硝化细菌群落的多样性及系统发育,并分析环境因子对群落分布的影响。【方法】在武汉东湖4个典型子湖郭郑湖、汤菱湖、团湖和庙湖采集沉积物样品,测定环境参数;提取沉积物中微生物群落基因组DNA,分别构建4个子湖的反硝化微生物的nirS基因文库,利用限制性片段长度的多态性分析(Restriction Fragment LengthPolymorphism,RFLP)技术初步分群,确定各群的代表菌株并测定其nirS基因序列;利用DOTUR软件计算各群落多样性和丰富度指数,以Neighbor-Joining法构建供试菌与参比菌的系统发育树。【结果】环境参数测定结果表明东湖4个子湖中庙湖沉积物总氮(TN)和氨态氮(NH 4+-N)含量最高,团湖最低,郭郑湖沉积物中NO 3-浓度最高。基于NirS序列的生物多样性和丰富度分析表明团湖生物多样性和丰富度指数最高而庙湖各项指数均较低。各子湖供试序列及其代表序列综合RFLP聚类分析表明,武汉东湖沉积物中NirS类反硝化微生物种群具有丰富的多样性。NJ系统发育分析表明东湖沉积物NirS类反硝化菌群可分成3个较大群体(群I-III)。群I占总群体的67.7%,广泛分布于不同的生态环境;来自郭郑湖代表菌的81%分布于群I,而庙湖的代表菌中65%分布于群II。比较分析发现来自于东湖和人工湿地两种生境的NirS群落间具有较高的相似性。【结论】武汉东湖淡水富营养型湖泊沉积物中亚硝酸还原酶基因(nirS)具有丰富的多样性。东湖沉积物中TN、NH 4+和NO 3-的浓度可能是影响NirS类反硝化微生物多样性和空间分布的重要因素之一。     

湖泊水动力变化对沉水植物的影响研究综述

随着全球气候变化加剧及水利工程的快速发展,湖泊水动力状况发生了显著变化。通过影响湖泊水体和沉积物理化性质,水动力变化可以作用于沉水植物生存、生长与分布等方面。在长期适应进化过程中,沉水植物演化出了一系列有效的适应策略,能一定程度上克服水动力变化的负面影响。但当前湖泊水动力变化程度远超沉水植物适应上限,湖泊沉水植物消退已成为全球普遍现象。了解沉水植物适应水动力条件的过程有助于揭示湖泊沉水植被退化机制,为未来沉水植物的保护和恢复提供借鉴。因此,本文系统综述当前湖泊水动力变化成因,水动力变化对沉水植物的不利影响及沉水植物适应策略,包括：繁殖对策、形态学对策、生理对策等。同时,综述当前研究进展,今后还需大力加强沉水植物解剖学及物种忍耐力差异方面的研究。     

泡桐属植物种类的RFLP分析

对我国泡桐属15 个植物种类作了叶绿体DNA 的RFLP 分析, 根据估算的相似系数, 用平均链锁聚类方法构建树状图, 结果可将研究材料分为南方泡桐组、毛泡桐组和白花泡桐组。种间相似系数多在0.70 以上, 说明各种类间亲缘关系较近, 尤其是台湾泡桐和海岛泡桐, 相似系数接近1.00。最后讨论了一些泡桐种类的分类问题。     

新疆低阶煤本源生物甲烷转化中微生物群落组成及变化

【目的】探究新疆低阶煤生物甲烷转化过程微生物群落组成及多样性。【方法】采用厌氧培养方法和末端限制性片段长度多态性技术(Terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)分析新疆低阶煤本源微生物对甲烷转化及有机酸含量的影响,分析新疆哈密大南湖长焰煤生物甲烷转化过程中微生物群落动态变化。【结果】研究表明长焰煤和褐煤对本源微生物产甲烷影响较小,随着低阶煤生物甲烷转化时间的延长,甲烷产量呈上升趋势,转化60 d后长焰煤甲烷产量高达10.28 m L/g,挥发性有机酸(VFA)浓度则最低;微生物多样性指数变化不明显,不同转化时间微生物主要类群为放线菌门(Actinobacteria),拟杆菌门(Bacteroidetes),厚壁菌门(Firmicutes),变形菌门(Proteobacteria);甲烷菌的群落结构相对于细菌较简单,在整个低阶煤生物转化产甲烷过程中共有古菌类群为甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)、甲烷盐菌属(Methanohalobium)、甲烷叶菌属(Methanolobus)、甲烷食甲基菌属(Methanomethylovorans),它们是构成群落结构的基本菌群。【结论】低阶煤生物甲烷转化过程微生物群落具有丰富的多样性,且不同时期多样性有较大差异。甲烷菌群落结构相对于细菌较简单,共有类群明显。     

红树林恢复对潮滩表层沉积物氮素的影响

研究了不同树种的红树林恢复对潮滩表层沉积物氮素的影响。结果表明,红树林恢复提高了潮滩表层沉积物中总氮(TN)含量。以光滩为对照,外来树种和乡土树种的恢复使表层沉积物中的可交换态无机态N(IEF-N)分别朝着相反的方向发展:外来树种——无瓣海桑(Sonneratia apetala)和海桑(S. caseolaris)提高了IEF-N的含量,而乡土树种——秋茄(Kandelia candel)和桐花树(Aegiceras corniculatum)使IEF-N的含量下降。当与近岸水体发生物质营养交换作用时,乡土树种和外来树种的恢复可能导致营养盐在潮滩沉积物\水界面间的迁移和交换过程中存在不同的潜在环境效应。     

沉水植物分布格局对湖泊水环境N、P因子影响

利用实地调查数据模拟保安湖沉水植物分布及水环境生态因子场。应用GIS空间分析功能 ,分别空间选取四种优势沉水植物 (金鱼藻CeratophyllumdemersumL .,穗状狐尾藻MyriophyllumspicatumL .,微齿眼子菜PotamogetonmaackianusA .Benn .,及苦草VallisneriaspiralisL .)的分布水域及无沉水植物分布水域的局部生态因子场。根据得到的局部因子场特征 ,比较分析不同水生植物分布格局对水环境中N、P因子的影响。结果显示四种沉水植物的分布对水环境中N、P因子均有显著影响 ,但效果和强度有所差异。四种植物各自分布水域内的N、P因子的平均浓度分别为 ,总氮 (TN) :穗状狐尾藻 (0 .774mg·L- 1 ) >苦草 (0 .71 4mg·L- 1 ) >金鱼藻 (0 .70 1mg·L- 1 ) >微齿眼子菜(0 .695mg·L- 1 ) ;总磷 (TP)平均含量 :穗状狐尾藻 (0 .1 2 3mg·L- 1 ) >微齿眼子菜 (0 .1 1 8mg·L- 1 ) >金鱼藻 (0 .1 0 7mg·L- 1 ) >苦草 (0 .0 79mg·L- 1 )。结果同时表明金鱼藻、微齿眼子菜和苦草对水中TN含量无显著影响 ,而穗状狐尾藻则明显可以提高水中TN水平。四种沉水植物均能有效吸收水中的P ,从而降低水中的TP含量。综合比较发现 ,穗状狐尾藻分布可以加重水体的营养程度     

硅酸盐矿物麦饭石对沉水植物生理生态的影响

沉水植物的稳定生长是重建健康湖泊生态系统重要环节, 底质条件是沉水植物生长的关键因素。研究通过观测沉水植物生理生态的变化来探讨麦饭石对其影响及作用机理。研究结果表明, 与湖泥组相比, 麦饭石可明显促进沉水植物苦草生长, 覆盖1 cm厚度麦饭石的苦草植株高度、单株生物量优于湖泥组(P<0.05); 改性麦饭石组的苦草株高、单株生物量高于麦饭石原石组(P<0.05)。麦饭石组中两种植物苦草和轮叶黑藻的光合色素、根系活力、丙二醛、过氧化物酶活等指标在一定程度上均优于湖泥组。检测发现麦饭石中含有丰富的植物生长所需的常量和微量元素, 可以明显促进沉水植物生长。可见麦饭石有益于沉水植物生长, 可进一步作为底质改良材料应用于湖泊生态修复工程。     

富营养水体中肥活底质对沉水植物生长的胁迫

Ｓｕｂｍｅｒｓｅｄｍａｃｒｏｐｈｙｔｅｓａｒｅｒｅａｌｗａｔｅｒｐｌａｎｔｓｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｙａｒｅｒｏｏｔｅｄｉｎｓｅｄｉｍｅｎｔａｎｄｃａｎｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅｉｒｇｒｏｗｔｈａｎｄｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎｓｉｄｅｔｈｅｏｖｅｒｌｙｉｎｇｗａｔｅｒ.Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇａｌｉｎｋａｇｅｂｅｔｗｅｅｎｗａｔｅｒａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔ,ｔｈｅｙｈａｖｅｔｈｅｃｌｏｓｅｓｔｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｗｉｔｈｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ.Ｔｈｉｓｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｉｓｖｅｒｙｃｏｍｐｌｉｃ…     

THE INFLUENCE OF SUBMERGED MACROPHYTES ON SEDIMENTARY DIATOM ASSEMBLAGES1

Submerged macrophytes are a central component of lake ecosystems; however, little is known regarding their long‐term response to environmental change. We have examined the potential of diatoms as indicators of past macrophyte biomass. We first sampled periphyton to determine whether habitat was a predictor of diatom assemblage. We then sampled 41 lakes in Quebec, Canada, to evaluate whether whole‐lake submerged macrophyte biomass (BiomEpiV) influenced surface sediment diatom assemblages. A multivariate regression tree (MRT) was used to construct a semiquantitative model to reconstruct past macrophyte biomass. We determined that periphytic diatom assemblages on macrophytes were significantly different from those on wood and rocks (ANOSIM R = 0.63, P < 0.01). A redundancy analysis (RDA) of the 41‐lake data set identified BiomEpiV as a significant (P < 0.05) variable in structuring sedimentary diatom assemblages. The MRT analysis classified the lakes into three groups. These groups were (A) high‐macrophyte, nutrient‐limited lakes (BiomEpiV ≥525 μg · L^?1; total phosphorus [TP] <35 μg · L^?1; 23 lakes); (B) low‐macrophyte, nutrient‐limited lakes (BiomEpiV <525 μg · L^?1; TP <35 μg · L^?1; 12 lakes); and (C) eutrophic lakes (TP ≥35 μg · L^?1; six lakes). A semiquantitative model correctly predicted the MRT group of the lake 71% of the time (P < 0.001). These results suggest that submerged macrophytes have a significant influence on diatom community structure and that sedimentary diatom assemblages can be used to infer past macrophyte abundance.     

泥沙埋深对苦草和微齿眼子菜及两物种混合分解的影响

为探讨泥沙淤积对水生植物分解的影响,研究了沉水植物苦草(Vallisneria natans)、微齿眼子菜(Pota-mogeton maackianus)及两物种混合在底泥中不同埋深(0 和5 cm)的分解速率和养分动态,实验周期为117d。结果显示:(1)在0和5 cm埋深处理下,苦草、微齿眼子菜及两物种混合的分解速率均表现为苦草最快,微齿眼子菜最慢,物种混合介于两单种之间。与0 cm处理相比,在5 cm埋深处理下苦草、微齿眼子菜及两物种混合的分解速率显著降低(P0.05)。苦草在0和5 cm埋深处理下分解35天后干重剩余率分别为0和43.51%、在5 cm处理下分解82d后干重剩余率为0。微齿眼子菜和两物种混合在5 cm埋深处理下分解117d后的干重剩余率分别提高了31.09%和37.44%。(2)与0 cm处理相比,5 cm埋深处理显著抑制苦草、微齿眼子菜及两物种混合的N、P释放。苦草在0和 5 cm埋深处理下分解35天后N剩余率分别为0和31.28%、P剩余率分别为0和24.45%。在5 cm埋深处理下分解117天后微齿眼子菜N和P剩余率分别提高了19.45%和14.73%、两物种混合N、P剩余率分别提高了41.57%和22.82%。(3)两物种混合在0和5 cm埋深处理下,其分解速率均表现为加和效应,但N、P元素释放在0 cm处理下分别表现为协同效应和加和效应,在5 cm埋深处理下均表现为拮抗效应。(4)随着分解的进行,5 cm埋深处理下的苦草和微齿眼子菜的微生物呼吸速率均显著降低,物种混合的微生物生物量始终低于0 cm处理。这些结果表明泥沙埋深显著降低了苦草、微齿眼子菜及两物种混合的分解速率和N、P元素释放,物种混合的N、P元素释放在分解后期均因沉积作用而产生了拮抗效应。此外,泥沙埋深对分解的抑制作用与微生物呼吸及生物量降低有密切的关系。研究结果可为认识水生植物分解对沉积作用的响应机制提供资料,并为了解水生植物分解对底质营养动态的影响提供参考。     

春季不同程度低水位对四种沉水植物生理的影响

为了解不同沉水植物对春季低水位的生理响应, 在2014年春季开展为期3个月的控制实验, 研究不同程度的春季低水位, 包括极低水位(水深18 cm)、较低水位(36 cm)和低水位(54 cm)对3种乡土沉水植物微齿眼子菜、穗花狐尾藻和菹草的最大光化学量子产量(Fv/Fm)、总叶绿素含量和可溶性糖含量的影响, 并与外来种伊乐藻作对比。结果显示, 随着水位的降低, 微齿眼子菜、菹草和伊乐藻Fv/Fm显著升高, 而穗花狐尾藻的Fv/Fm无显著变化; 在3种水位下伊乐藻的Fv/Fm都明显高于其他3种植物。微齿眼子菜和菹草总叶绿素含量也随着水位降低有升高趋势, 而穗花狐尾藻和伊乐藻的总叶绿素含量随水位没有显著变化。所有水位下微齿眼子菜总叶绿素含量最高, 穗花狐尾藻最低, 菹草只在低水位下显著低于伊乐藻。微齿眼子菜、菹草和伊乐藻的可溶性糖含量随着水位的降低而下降, 穗花狐尾藻的可溶性糖含量随着水位的降低有升高趋势。在低水位和较低水位下穗花狐尾藻和菹草的可溶性糖含量分别是所有植物中的最小和最大, 但在极低水位下4种沉水植物的可溶性糖含量无明显差异。以上结果表明, 春季极低水位对微齿眼子菜、伊乐藻和菹草不产生胁迫,但对穗花狐尾藻产生了胁迫; 伊乐藻潜在光合能力强于乡土种, 在春季浅水区具备较强的入侵性。     

淡水排放对杭州湾湿地浮游动物群落分布的影响

于2010年4月至2011年1月对杭州湾南岸滩涂湿地5个断面(S1-S3为排水区, S4-S5为非排水区)的高潮位和中潮位分别进行浮游动物群落结构的周年调查, 共发现浮游动物38种(轮虫15种, 枝角类4种, 桡足类19种)。排水区浮游动物年平均密度88.89 ind./L, 生物量0.41 mg/L, 非排水区平均密度仅4.21 ind./L, 生物量0.10 mg/L。排水区轮虫和桡足类的第一优势种分别为萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)和汤匙华哲水蚤(Sinocalanus dorrii), 而非排水区第一优势种为中华哲水蚤(Calanus sinicus)。S2-S3断面中潮位的水体营养盐浓度、浮游动物密度和生物量均明显大于高潮位。淡水排放、潮沟径流和潮汐决定了滩涂湿地群落的时空格局, 后两者还解释了排水区中、高潮位间群落结构组成的差异。       

地形对森林群落年龄及其空间格局的影响

 地形已被广泛认为是植被环境时空异质性的重要来源,但其对山地森林群落动态的影响及其机理仍不清楚。作者在三峡大老岭选取一块200 m×100 m的常绿落叶阔叶林样地, 在样地植物群落调查的同时,建立了1∶500的数字高程模型,并利用树木年轮数据和分种的胸径 年龄幂函数模型,推算了全部10 m×10 m单元样方的群落年龄。统计了样地群落的年龄结构及其代表种的构成特征,并利用多元回归结合方差分析方法分析了地形和生物因子对群落年龄结构的影响与途径。结果表明：1）幂函数模型很好地拟合了16个树种的胸径-年龄数量关系;2）样地内群落斑块的年龄介于14～179年,平均值在95年左右;3）代表样方群落年龄的树种共有24 个,而前5种即在68.5%的样方中决定群落的年龄;4）回归分析表明群落年龄受到溪流影响指数、坡位、坡度、样方内受干扰木胸面积和树种生长指数等因素的显著影响。显示沟谷地 表径流冲击和表土侵蚀等坡面过程带来的干扰明显影响群落发育过程的空间格局,具有不同生态习性树种的潜在年龄也限制了群落的现实年龄;5）地形主要通过控制地表干扰体系的时空分布和不同物种的选择性分布两方面而对群落动态与年龄产生影响。但由于生态格局自身的复杂性与随机性和分析方法带来的误差,使基于地形的群落年龄格局预测结果还存在较大的不确定性。