大气CO２倍增对植物根内AMF群落的影响

采用环境控制生长室控制CO_２浓度的方法,研究了CO_２浓度（350～400μmol mol^－１和680～750μmol mol^－１对植物根内丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi, AMF）群落的影响。12种宿主植物于CO_２浓度不同的生长室栽培180d后收获取样,通过CTAB法提取共生菌根内丛枝菌根真菌的DNA,由特异引物U1/U2扩增编码核糖体28S大亚基的rDNA部分序列,并进行DGGE电泳分析。结果表明,12种植物根内的AMF存在特异的AMF类群（unique species group, US）和共有类群(common species group, CS),而且CO_２浓度倍增使US减少而CS增加。与350μmol mol^－１对照相比,700μmol mol^－１处理的玉米、刺苋、大豆、陆稻、无芒稗、黑麦草6种植物的AMF群落多样性下降,下降幅度分别达27.12%、16.84%、10.12%、8.62%、8.58%和2.67%;白车轴、牛筋草、早熟禾、鼠曲草、野燕麦、北美车前6种植物的AMF群落多样性上升,分别达76.26%、28.50%、17.60%、15.08%、1.46%和0.96%。CO_２倍增处理后12种植物的AMF多样性平均指数略呈上升趋势。研究指出未来环境变化（如CO２增加）将影响AMF群落结构从而影响菌根共生体的形成。     

西双版纳热带次生林中的丛枝菌根调查

对西双版纳热带次生林中13个科的26种植物根系的丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fongii,AMF）侵染情况进行了研究,并从这些植物的根围土壤中分离鉴定了隶属于球囊霉属（Clomus）、巨孢囊霉属（Gigaspora）、盾巨孢囊霉属（Scutellospora）和无梗囊霉属（Acaulospora）的11种丛枝菌根真菌。该地次生林中AMF的孢子密度为13—29个／100g土壤,平均为19个;种的丰富度在4．9之间（平均为6）;平均频度为53．8％;相对多度为3．2％-26．5％;物种多样性指数和均匀度指数分别为0．94和0．93。丛枝菌根的侵染率达到44．8％．57．2％（平均为50．9％）;球囊霉属（Glomus）和无梗囊霉属（Acattlospora）是热带次生林根围土壤中菌根真菌的优势类群。     

铜毒对海州香薷(Elsholtzia splendens)不同种群光合作用和蒸腾作用的影响

通过水培实验,对种子分别来自湖北省铜绿山、赤马山铜矿区和红安非矿区的海州香薷种群在铜胁迫下的光合作用和蒸腾作用进行了比较研究。结果发现,矿区两个种群在铜胁迫下的光合能力明显比非矿区种群强,尤其在高Cu（100μmol／M）处理更为显著：如铜绿山和赤马山叶片净光合速率分别为13．15μmol CO2m^-2s^-1和12．59μmol CO2m^-2s^-1,为红安种群（1．07μmol CO2m^-2s^-1）的13倍;铜绿山和赤马山种群的光能利用效率分别为0．0221μmol CO2μmol^-1和0．0224μmol CO2μmol^-1photon,为红安种群（0．0031μmol CO2μmol^-1photon）的7倍。表观量子产额在两个矿区种群中没有明显的变化,低Cu（5和20μmol／L）处理促进了矿区种群叶绿素（Chl a和Chl b）含量的增加,而非矿区种群的这两个指标则随处理浓度的增加而迅速下降。来自矿区两个种群的蒸腾速率受铜的胁迫影响较小,而来自非矿区种群随处理浓度的加大而明显降低,其叶片的蒸腾速率在5、20μmol／L和100μmol／L浓度处理时迅速下降为对照的62．74％、50．96％和42．6％;水分利用效率在矿区两个种群中随处理水平的增大而提高,在100μmol／L处理时铜绿山和赤马山种群分别是对照的161．83％和130．41％,而非矿区种群随处理浓度的增加而急剧降低。另外,矿区两个种群的呼吸速率和气孔阻力随处理浓度的降低和升高的幅度明显比非矿区小。总之,在铜污染胁迫下,矿区种群保持的这种生理生态特性是其能在这种环境中正常生长定居的重要原因,是其长期进化的结果。     

AMF colonization and community of a temperate invader and co-occurring natives grown under different CO2 concentrations for 3 years

连续3年不同CO₂浓度下一种温带外来入侵植物和两种共存本地植物丛枝菌根真菌群落及侵染率 大气CO₂浓度升高等全球变化过程不仅能促进外来植物入侵,也能改变土壤丛枝菌根真菌(AMF)的群落结构,但我们并不清楚大气CO₂浓度升高促进外来植物入侵是否与其对外来入侵植物和 本地植物AMF共生的影响有关。为回答这一问题,我们在环境和倍增CO₂浓度下连续3年栽培一年生外来入侵植物瘤突苍耳(Xanthium strumarium)与两种共存的一年生本地近缘植物,比较了AMF侵染率、土 壤养分和土壤AMF群落组成的差异。研究结果表明,大气CO₂浓度升高只在少数情况下提高根系AMF侵染率,并且瘤突苍耳AMF侵染率的提高并不比本地种多。在环境CO₂浓度下,栽培第一年瘤突苍耳的AMF侵染侵染率显著高于两种本地植物;而栽培第二年和第三年与两种本地植物的差异不显著,因为两种本地植物的AMF侵染率随种植时间的增加而增加,而瘤突苍耳AMF侵染率受种植时间的影响较小。物种、CO₂浓度和种植时间对AMF侵染率的影响与它们对土壤养分和AMF群落的影响有关,土壤养分对AMF侵染率的影响可能比AMF群落组成的影响更大,因为后者也受土壤养分的影响。上述结果表明,与本地植物相比,入侵植物能更快地与AMF形成共生关系,有利于其适应和入侵新生境;在探究全球变化如大气CO₂浓度升高等对外来植物入侵的影响时,需要考虑AMF的影响和时间效应。     

丛枝菌根真菌物种多样性及其群落构建机制研究进展

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是一类分布广泛的植物根系共生微生物,在促进植物营养吸收、改善土壤结构、调节全球碳氮循环等方面具有重要的生理生态作用。经过一个多世纪的研究,AMF物种多样性及群落生态学研究等已取得了重大成就。AMF目前单列一门球囊霉门(Glomeromycota),全球已发现的形态种约250个;然而,随着AMF分子多样性的研究深入,越来越多的证据暗示了AMF可能有惊人的物种多样性。AMF群落多样性及物种组成受时空、宿主以及土壤因子的显著影响,但随机过程在AMF群落构建中也发挥了重要作用。综述了AMF的物种多样性及群落构建机制研究进展,并对今后这两方面的研究方向提出了展望。     

大棚瓠瓜CO2加富的生理生态效应

春季对大棚瓠瓜CO2,可促进植株的生长发育,株高,茎粗增幅分别达到3．90％－19．48％和11．58％－27．37％,叶片厚度及叶面积也分别增加38．46％－69．23％和26．09％－49．38％;第一雌花着生节位平均降低2．6－4．0节,平均单果重增加4．05％－19．62％,产量 提高8．65％－19．47％,在1000μmol.mol^-1范围内,CO2浓度每增加100μmol.mol^-1,单果重和产量分别增加31．97g和68．39kg.667m^-2,第一雌花着生节位降低0．35节,在1000μmol.mol^-1浓度下,瓠瓜光合速率和羧化速率均达最高值,春季大棚瓠瓜CO2适宜施用浓度为1000μmol.mol^-1左右。     

黄山木兰的丛枝菌根定殖状况

在原产地和引种栽培地采集了国家珍稀濒危植物黄山木兰（Magnolia cylindrica）的根样及其根际土壤样品,研究了根中丛枝菌根真菌（AMF）的定殖状况。AMF在两地黄山木兰的根中均有定殖,并形成典型的Paris-type类型丛枝菌根(AM),原产地黄山木兰的AMF定殖率高于栽培地。用湿筛沉淀法从两地黄山木兰根际土壤中共分离鉴定出5属22种AMF,两地AMF群落相似性系数为0.96。原产地黄山木兰的AMF孢子密度高于栽培地,而Shannon-Wiener多样性指数低于栽培地。研究结果表明,黄山木兰引种栽培后并没有对其根际土壤中AMF的群落结构造成大的改变。     

不同PCR引物在根系丛枝菌根真菌群落研究中的应用比较

摘要:【目的】基础PCR的各种分子技术已广泛地应用于丛枝菌根真菌(AMF)的群落研究。为探讨不同PCR引物对丛枝菌根真菌群落的特异性差异扩增。【方法】本研究选取4对AMF特异性引物(NS31-AM1,AML1-AML2,NS31-AML2和SSUmCf-LSUmBr),通过PCR、克隆及测序技术对AMF的多样性及群落结构进行了分析比较。【结果】不同引物对AMF的扩增特异性及覆盖度均有显著性差异,且不同引物得到的AMF群落结构也存在显著性差异。SSUmCf-LSUmBr的扩增特异性及覆盖度最高,NS31-AML2和NS31-AM1次之,而AML1-AML2则相对较差。【结论】NS31-AML2的扩增区段能很好地与越来越被认可的AMF VT分类数据库(http://maarjam.botany.ut.ee)相匹配,且扩增片段长度也适合于目前的高通量测序技术。基于此,本文推荐NS31-AML2为AMF群落研究中的首选引物。     

内蒙古大青山灌木铁线莲根围丛枝菌根真菌群落季节动态研究

采用Illumina MiSeq测序技术研究了内蒙古大青山干旱阳坡灌木铁线莲(Clematis fruticosa)根围丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)群落的季节动态,并利用冗余分析(redundancy analysis,RDA)和Mantel test分析了土壤和植被因子与AMF之间的关系,为进一步探索灌木铁线莲-AMF共生体对不同季节环境变化的响应提供理论依据。结果表明:(1)灌木铁线莲根围AMF孢子密度不存在显著的季节性差异,根系侵染率和丛枝丰度从春季至秋季呈下降趋势。(2)3个季节共检测出163个AMF OTUs(operational taxonomic units),春季、夏季、秋季分别为116OTUs、76OTUs和70OTUs。(3)夏季和秋季的AMF丰富度(实测OTUs数和Chao1指数)以及多样性(Shannon-Wiener指数和Invsimpson指数)显著低于春季,但夏、秋季间无显著异。(4)主成分分析和PERMANOVA分析表明,夏季和秋季的AMF群落组成与春季存在显著差异,而AMF群落组成在夏季与秋季间差异不显著。(5)RDA分析表明,采样季节、植被盖度、植物多样性、土壤含水量和土壤有机质对AMF ShannonWiener指数、Invsimpson指数、Chao1指数和实测OTUs数均产生显著影响;Mantel test分析发现,采样季节是影响AMF群落组成和菌根侵染率的主导因子,但对孢子密度无显著影响,而土壤有机质是影响孢子密度的主导因子。     

荒漠和草原生态系统丛枝菌根真菌多样性和群落结构

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是自然生态系统和农业生态系统中分布最为广泛的土壤真菌,能够与绝大多数陆地植物形成互惠共生体并具有重要的生态功能。以内蒙古地带性植被区及甘肃、青海非地带性植被区荒漠和草原生态系统为研究对象,基于Illumina Miseq高通量测序平台比较荒漠和草原土壤AMF多样性和群落结构的差异,结合环境因子探讨其主要影响因素,以期为AMF在草原荒漠化生态恢复中的应用提供理论基础。基于高通量数据分析共得到159个AMF-OTUs,分属于1门1纲3目5科8属,其中Glomus属在荒漠和草原土壤中均为优势属。地带性植被区和非地带性植被区的草原土壤AMF丰富度、香农多样性、系统发育α多样性都显著高于荒漠。地带性植被区的荒漠和草原土壤AMF群落结构有显著差异,而非地带性植被区荒漠和草原土壤AMF群落结构没有显著差异。相关分析揭示了环境因子与土壤AMF群落结构和多样性的相关关系,变差分解的结果进一步表明,土壤理化性质和气候因子对AMF群落结构的解释率比植物群落和地理距离要高,荒漠和草原土壤AMF群落结构主要受土壤理化性质和气候因子形成的环境过滤的影响。     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism