苔藓植物岩溶作用研究进展

苔藓植物参与岩溶作用的过程是生物岩溶的重要内容。开展苔藓植物岩溶作用研究可为石漠化裸岩的生态恢复及其综合治理提供理论依据和技术支撑。该文系统论述了苔藓植物岩溶作用的过程(溶蚀与沉积)、机理及其与生境互作机制的最新研究进展。苔藓植物及其生物结皮在干湿交替下发生膨胀、卷缩、冻融等物理机械力, 以及其代谢分泌物和因呼吸作用而产生的H₂CO₃与岩石中矿物反应, 破坏矿物晶体结构, 导致矿物裂解、使岩面崩解脱落而改变岩面形态, 塑造岩溶地貌, 形成原始土壤。苔藓植物岩溶作用驱动力的大小与植物功能性状、基岩性质与生存环境密切相关。此外, 生物岩溶作用需要长时间尺度的监测, 研究周期长, 建议建立野外长期监测基地, 加强对其内在机制与过程以及与生境间互作机制, 苔藓植物的生理代谢过程及其生物酶等与岩溶作用的相互关系, 岩溶地区苔藓植物环境适应性特征及其生物多样性维持机制等方面的研究。     

生物土壤结皮在喀斯特生态治理中的应用潜力

喀斯特地区生境条件复杂,生态系统脆弱,其中石漠化成为制约喀斯特地区发展的重要因素。该文综述了生态系统中生物土壤结皮的可抗逆性特征及其对加速母岩成土速率、提高地表抗侵蚀力、改善土壤环境状态,调控降水下渗、改变土壤中水分再分配格局、促进土壤微生物和植被演替以及提高生物多样性的关键作用。探讨了生物土壤结皮与喀斯特生态系统的反馈机制及人工培育结皮植被对石漠化防治的应用潜力。此外,生物土壤结皮与生态系统间的互作机制是研究喀斯特生态治理的关键,两者间的耦合关系是一个动态过程,需要长期的不间断多维度监测。建议加强对生物土壤结皮与喀斯特生境间耦合机制及其在喀斯特岩溶过程的互作机制,喀斯特地区生物土壤结皮耐胁迫特性以及在喀斯特生境下人工培植技术与机理等方面的研究。     

以LPAR3为中心的2型糖尿病相关基因功能富集及蛋白互作分析

本研究目的是查找与2型糖尿病相关的潜在基因及其参与的生物过程、信号通路和蛋白互作网络。利用GEO数据库中GSE20966数据集,采用GENE-E平台,筛选出与LPAR3共表达的基因,结合生物信息学工具GOC、DAVID、COREMINE、Gene Mania对共表达基因进行基因功能富集分析、文本挖掘及蛋白互作分析。我们筛选出LPAR3在2型糖尿病患者胰腺β细胞中表达值显著低于正常对照组,其共表达基因603个,主要涉及代谢过程、信号调控等生物过程和Hippo信号通路。共表达相关系数高的8个基因与2型糖尿病相关,且均与肿瘤相关,涉及代谢过程、信号转导、发病机理、细胞增殖、细胞粘附等生物过程。LPAR3与20个已报道的2型糖尿病基因存在互作关系。本研究发现LPAR3及其共表达基因可能与2型糖尿病相关,并可能增加患者罹患各系统肿瘤的风险。     

中国森林生物多样性监测网络: 二十年群落构建机制探索的回顾与展望

中国森林生物多样性监测网络(CForBio)目前已经沿纬度梯度从寒温带到热带布设23个大型森林动态样地, 监测1,893种木本植物, 代表我国木本植物种类的近1/6。CForBio的主要目标之一是研究森林群落的构建机制。本文综述了近20年来CForBio在群落构建机制探索方面取得的进展, 包括生物多样性时空格局、生境过滤、生物相互作用、局域扩散和区域因素以及利用新技术取得的新认知等。CForBio研究发现: (1)生境过滤和扩散限制共同决定种-面积关系及β多样性等多样性格局, 但二者的相对作用在不同样地及不同尺度存在差异; (2)生境过滤对局域群落构建的作用广泛存在, 但很难量化其对群落构建的重要性; (3)同种负密度制约在不同气候带样地普遍存在, 负密度制约的强度主要由植物菌根类型介导, 并随植物生活史类型、功能性状及环境变化而变化; (4)扩散限制在局域群落构建中发挥关键作用, 而区域因素如区域地质历史、区域物种库大小等塑造不同生物地理区群落之间的生物多样性差异; (5)宏观和微观两个方面的新技术促进群落构建机制的研究。在宏观方面, 遥感技术以低成本使大范围、多尺度的连续群落生物多样性监测和时空比较研究成为可能; 另一方面, 叶绿体基因技术和代谢组学等微观技术能促进推导群落构建的分子机制。同时, 本文还总结了以往研究的不足, 并展望了基于森林动态样地开展群落构建机制研究的未来发展, 特别强调了: (1)关注群落构建研究中的尺度问题; (2)深入开展多维度(物种、功能和系统发育)、多营养级生物互作相关的研究; (3)拓展全球变化对群落构建影响的研究; (4)融合观测-实验-模型多种手段开展群落构建机制的研究; (5)连结“群落构建理论研究”和“森林管理实践”。总之, 中国森林生物多样性监测网络的长期监测和联网研究是森林群落构建机制研究的重要基础, 也是推动群落构建理论、解决森林管理难题的重要平台。     

根际微生物-植物-病毒-介体昆虫多元互作研究进展

近年来各种农作物病虫害的频发,以及化肥、农药滥用带来的系列农业问题的加剧,迫切需要更加环保可持续的方法实现绿色植物保护。植物病毒导致植物严重病害,素有"植物癌症"之称,因其难于防治,高度依赖化学农药防治介体昆虫。农业生态系统中,作物已有的精密调控机制,维持其与周围各种有害或有益生物进行信息交流并成功在复杂的生境中成长,病害的爆发与控制是植物-病原-昆虫之间的抗性节制-反制的博弈过程。植物在整个生活史中与生境中各种生物发生多种相互作用并彼此联系,这些互作利于或不利于其生长发育及繁殖。探索研究利用植物根际微生物群落(Microbiota),提升植物抗虫传病毒病害能力的多元生物互作机制,有助于更好的保护植物健康,提高生态文明。从介绍植物-根际微生物、植物-病毒、植物-昆虫、植物-病毒-昆虫四个互作的子系统研究现状入手,揭示目前所知的各个分系统互联互通的分子机制,并讨论围绕植物根际微生物组进行多元互作研究的趋势及重要意义,以期对有关植物与周围生物互作做较为全面和系统的介绍,从而为基于多元互作机制寻找绿色、可持续的治理植物虫传病害策略提供参考和启发新思路。     

番茄斑萎病毒GN与西花蓟马互作蛋白的初步筛选

[目的]西花蓟马Frankliniella occidentalis (Pergande)是番茄斑萎病毒(Tomato spotted wilt orthotospovirus,TSWV)的主要传播媒介,以循环增殖方式传播TSWV,但在传播过程中参与的互作蛋白尚不清楚。本研究以TSWV的外鞘糖蛋白GN (GlycoproteinN)为诱饵筛选与西花蓟马互作的蛋白,为阐明TSWV与西花蓟马的互作机制提供依据。[方法]构建以pPR3-N为载体的西花蓟马泛素分裂酵母双杂交膜系统cDNA文库,利用Gene Ontology (GO)通路注释互作蛋白,分析其生物学功能。[结果]西花蓟马cDNA文库库容为3.2×10~6,除去重复序列、载体序列和移码序列,筛选到74个与G_N互作的蛋白,参与了细胞过程、代谢过程、生物调节过程等12种生物过程。[结论]成功构建了西花蓟马酵母双杂交膜体系cDNA文库,筛选到与TSWV GN互作的蛋白,为进一步研究TSWV与西花蓟马的互作机制奠定了基础。     

苔藓植物对全球变化的响应及其生物指示意义

苔藓植物由于其结构相对简单,对大气成分浓度和全球气候等各方面的环境变化非常敏感,因此苔藓植物可以作为全球变化、环境污染、养分状况、森林整体性有生态系统健康等方面的生物指示材料,国内应深入开展苔藓植物对全球变化的响应与适应及其生物指示作用等研究。     

微生物-矿物相互作用及界面显微分析研究进展

微生物-矿物界面的相互作用贯穿着整个生物浸矿过程,在矿物生物浸出中至关重要,受到微生物的代谢特征、矿物表面结构和物质形态及环境条件的多重交叉影响。研究微生物-矿物界面的相互作用相关的微生物选择性吸附、矿物表面元素形态转化和钝化层、微生物铁硫氧化活性和微生物群落以及胞外物质的组成和性质等的演化,有利于了解微生物-矿物界面作用机制及其关键影响因素和影响机制,从而为优化浸出工艺提供科学的理论依据。达到这些目的,界面的(原位)显微分析手段和技术的进步也至关重要。本文对近些年来上述两方面的研究进行了综述。     

冶金微生物的铁硫代谢多样性及其与矿物的相互作用

生物冶金是利用微生物铁硫元素代谢活性加速硫化矿物氧化溶解,并对其中有价金属加以提取回收的技术。冶金系统中微生物的代谢多样性及其耦合功能网络,尤其是以铁硫代谢途径为主的功能网络,在硫化矿物加速氧化溶解过程中承担了重要作用,是生物冶金技术理论研究的核心领域。本文归纳了冶金系统中多样化的微生物物种及其铁硫代谢途径,并从微生物代谢耦合角度探讨了微生物代谢多样性与矿物的相互作用。     

喀斯特山地高校苔藓植物多样性及环境响应——以贵州大学为例

以贵州大学喀斯特山地校园为对象,调查其苔藓植物物种多样性及其生境特征,探讨苔藓植物生长与环境的关系。结果表明,研究区域内苔藓植物共12科27属51种。优势科是丛藓科(Pottiaceae)、青藓科(Brachytheciaceae)和灰藓科(Hypnaceae);主要生活型为丛集型、交织型和垫型;不同功能区域的苔藓植物生物多样性从高到低依次为行政办公区、休闲游憩区、教学科研区、体育运动区、宿舍休息区;不同生境物种丰富度从高到低依次是疏林草坪、林下、草坪环境、灌丛花池、道路;人为干扰程度与光照、湿度是影响苔藓植物多样性组成的重要因子。研究区域内苔藓植物多样性较低,多为土生藓类。在苔藓生长的微生境中,人为干扰低、空气湿度大的林地、疏林草坪更利于苔藓生长。     

特殊生境微生物及其活性代谢产物研究进展*

微生物是一种重要的生物资源,特别是近来年,从特殊生境微生物中寻找具有重要生物活性代谢产物成为一个热点研究领域。主要就特殊生境微生物代谢产物的特殊性、特殊生境适应机制及其活性代谢产物等方面的研究进展和前景进行了简要的阐述,为特殊生境微生物的研究与开发提供参考。     

气候变化下生物交互作用对树线生态过程的影响

树线交错带是具有强烈生物交互作用的高寒生态过渡带,生物互作与树线生态过程密切相关。本研究系统综述了气候变化下植物间、动植物间和微生物与植物间互作因子对树线生态过程的影响。植物间互利或竞争作用的强度调控变暖背景下树线生态过程的变化,目前尚缺少树轮生态学证据,且亟待检验高阶互作的适用性;动物采食活动、微生物与植物间互作可通过影响土壤状况、改变树木生长和更新等生态过程动态,增强或削弱树线与气候间耦合关系。迄今为止,地下与地上过程联系如何影响气候变暖下的树线动态尚不明晰,而营养级间互作可能调制树线生态过程对气候响应。青藏高原等高寒区具有开展此类研究的优势与潜力。     

特殊生境微生物及其活性代谢产物研究进展

微生物是一种重要的生物资源,特别是近来年,从特殊生境微生物中寻找具有重要生物活性代谢产物成为一个热点研究领域。主要就特殊生境微生物代谢产物的特殊性、特殊生境适应机制及其活性代谢产物等方面的研究进展和前景进行了简要的阐述,为特殊生境微生物的研究与开发提供参考。     

荒漠生物结皮中藻类和苔藓植物研究进展

藻类和苔藓植物是荒漠植被演替过程中常见的两类先锋植物,同时也是生物结皮中生物量最大的2个类群。该文综述了近年来干旱半干旱荒漠地区生物结皮中藻类和苔藓两大类植物区系及其生态作用的研究进展,重点介绍藻类结皮、苔藓结皮的生态作用以及二者之间存在的生态学关系。在此基础上对荒漠生物结皮中藻类与苔藓植物的研究前景进行了展望,指出荒漠生物结皮中藻类与苔藓共生机理的探讨是未来的研究重点,这对进一步探明生物结皮中藻类和苔藓植物之间的相互作用,揭示它们的生态学关系具有重要的理论意义和实践价值。     

获取有机物厌氧降解产甲烷过程中关键功能类群——互营细菌培养物

互营代谢是微生物之间的重要种间互作关系之一,参与互营代谢的微生物广泛存在于土壤、淡水和海水沉积物、厌氧消化反应器、动物肠道和极端环境中(如地下油藏),在有机物厌氧降解转化为二氧化碳和甲烷的过程中发挥着关键性的作用。研究互营细菌的物质代谢和能量传递的分子机制,对认识缺氧环境中的元素生物地球化学循环具有重要意义,也为解决全球能源危机、缓解气候变暖提供理论指导。但是,互营细菌生长缓慢、对氧气敏感,其分离培养的难度大。本文主要回顾了互营细菌的分离策略及其生理生化特征,展望了互营细菌分离培养的发展趋势,并指出以高通量筛选与定向分离相结合的方法,获得具有特定生理生态学功能的互营细菌,是互营微生物资源和分类学研究的发展方向。     

荒漠生物结皮中藻类和苔藓植物研究进展

藻类和苔藓植物是荒漠植被演替过程中常见的两类先锋植物, 同时也是生物结皮中生物量最大的2个类群。该文综述了近年来干旱半干旱荒漠地区生物结皮中藻类和苔藓两大类植物区系及其生态作用的研究进展, 重点介绍藻类结皮、苔藓结皮的生态作用以及二者之间存在的生态学关系。在此基础上对荒漠生物结皮中藻类与苔藓植物的研究前景进行了展望, 指出荒漠生物结皮中藻类与苔藓共生机理的探讨是未来的研究重点, 这对进一步探明生物结皮中藻类和苔藓植物之间的相互作用, 揭示它们的生态学关系具有重要的理论意义和实践价值。     

北京东灵山土壤动物-植物互作关系对海拔格局的响应

土壤动物可能会与植物形成复杂的互作网络,有关其对海拔梯度做出响应的研究还相对较少,了解不同生境下的生态网络为理解和预测系统的稳定性及其动态变化机制提供了新途径。于北京东灵山地区调查了沿海拔梯度凋落物层与土壤层中的土壤动物以及木本和草本植物的多样性,并通过零模型的方法对比了土壤动物-植物互作网络特征参数的标准化效应值在高-中-低三个海拔段的差异。结果显示：土壤动物的稀有类群在中海拔段多样性较高,木本植物多样性随海拔降低,而草本植物多样性则随海拔升高。各生物类群组成都随海拔距离而增加,存在明显的聚集性分布格局。植物与土壤动物之间的互作网络特征参数不仅随海拔改变,且在凋落物与土壤层之间、木本与草本植物之间存在差异。总体而言,土壤动物与木本植物互作网络的海拔变化主要与土壤动物多样性有关,而与草本的互作网络则与草本植物多样性有关。沿海拔梯度,存在土壤动物-木本植物向土壤动物-草本植物网络的适应性转变。本研究在同一海拔梯度上探讨了不同层土壤动物与植物的互作关系,对深入理解山地生态系统中各生物类群的共存机制具有重要意义。     

miRNA介导植物-微生物互作中的调控作用及其研究进展北大核心CSCD

微生物与植物之间存在错综复杂的双向交流和串扰,植物与病原微生物互作直接影响寄主植物的生存状况,而植物和益生微生物互作则有利于宿主的生长和健康,共生微生物也会从中受益。不管是病原微生物还是有益微生物进入植物体内,植物miRNA都会迅速做出响应,同时微生物也可以产生miRNA样RNA(miRNA-likeRNA,milRNA)影响植物健康,可见miRNA(或milRNA)是植物与微生物互作过程中迅速响应的重要媒介分子,其内在机制研究近年来取得了许多进展。文中概述了植物-病原微生物、植物-益生微生物互作中miRNA的调控作用,重点阐述了植物miRNA在植物-病原微生物互作过程中对寄主植物抗病性的调控作用和植物-益生微生物互作过程中对宿主植物生长发育及代谢的调控,以及真菌milRNA对寄主植物的跨界调控作用。     

不同环境条件下土壤微生物对模拟大气氮沉降的响应

研究了林内及林缘两个生境中,在有苔藓覆盖和无苔藓覆盖条件下,人工加氮对土壤理化性质及土壤微生物群落的影响。结果显示加氮使土壤pH下降,有效态氮和有效态磷的含量上升,但不同生境及有无苔藓植物覆盖在一定程度上影响土壤理化性质及其对加氮的反应。苔藓植物覆盖可以缓解加氮引起的土壤酸化及有效氮含量上升压力,促进有效态磷含量上升。不同生境中,土壤微生物对氮沉降的响应亦不同。低氮使林缘生境土壤微生物的胁迫程度减小,中高氮使其胁迫程度上升,而任何加氮均增加林内生境中土壤微生物的胁迫程度。两个生境中,苔藓植物覆盖均可以缓解过量氮沉降对土壤微生物造成的压力,降低过量氮沉降对土壤微生物的伤害,提高土壤微生物的代谢活性。     

植物响应病原真菌的代谢组学研究进展

代谢组学是对特定条件下的生物体内代谢物进行定性或定量分析,从而得到与特定生理或病理反应相关的代谢物变化的一门新学科,并因此被广泛应用于植物学、微生物学、毒理学及疾病诊断等领域。近年来,代谢组学开始应用到植物–微生物互作研究领域,尤其是在植物响应病原菌胁迫的研究中。该文综述了代谢组学的定义、研究方法及其在植物–病原真菌互作领域中的应用,并讨论了其研究前景和所面临的挑战。