梭梭种群不同发育阶段的空间格局与关联性分析

运用点格局法中的Ripley'sK(r)函数的变形L(r)函数和g(r)函数,对古尔班通古特沙漠不同生境下不同发育阶段梭梭种群的空间格局及关联性进行了研究。结果表明:L(r)函数显示梭梭种群格局倾向于聚集分布,且集中分布在0-25m尺度范围内,而g(r)函数分析在小于3m的尺度上呈聚集分布,大于3m的尺度后波动较小,最大聚集尺度表现在0-10m范围内;梭梭在不同发育阶段过程中,L(r)和g(r)函数都显示由幼苗、幼树的聚集分布变为成年树的随机分布,甚至在某些尺度上变为均匀分布,同时幼苗幼树向成年树过渡过程中,梭梭的聚集强度呈逐渐减弱趋势。在关联性分析中,L(r)函数分析中正关联维持的尺度范围较g(r)函数大。L(r)函数分析幼苗与幼树、成年树在0-15m尺度内呈现正关联,g(r)函数在0-5m范围内表现为正关联,而幼树与成年树在0-10m尺度内多呈负关联,且两个大小级的形体大小差异越大,它们的正关联关系越弱,甚至表现为负关联或无关联。幼苗幼树的聚集分布和正关联是梭梭种子的传播和密度制约的一个平衡,对梭梭种群的生存和发展是有利的。另外,梭梭种群分布格局的强度在不同地形也存在差异,奎屯平地比五家渠的聚集强度和关联性大,缓坡差异较小,这说明地形对各种资源的再分配间接地影响了梭梭的格局。总体上看,同时应用L(r)和g(r)函数进行梭梭空间格局与关联性分析时结果不尽相同。L(r)函数的最大值可以反映典型的聚集尺度,而g(r)函数中出现的第1个最大值可以表示植株间典型距离。在小尺度下两种函数分析所得空间格局是一致的,而在大尺度上有较大差异。g(r)函数在小尺度范围内的分析结果更接近实际情况,有利于揭示出梭梭空间格局与生态过程有联系的"关键尺度",说明梭梭为了适应恶劣环境往往表现为聚集分布,这种聚集生长现象有利于个体的生存与繁衍。因此,联合使用L(r)函数和g(r)函数更有利于揭示植物个体间的关系。     

回交育种中供体基因组成分的分布及其应用

推导了回交群体中供体基因组成分的条件概率分布,并用平均数预测各个体的供体染色体片段的大小.预测的精确度则用有关方差的公式,以供体的实际片断大小(y)与根据标记基因型预测的供体片断大小(yp)的相关表示,并表达为标记密度的函数.结果表明虽然在标记密度中等(例如40cM/标记)时即能获得y和yp的高度相关,但对一个大群体,仍必须通过高密度的标记图(例如10～20cM/标记)才可能鉴别出其中的最佳个体.因此,为了在标记辅助回交育种中充分利用标记信息,应当分步骤鉴定标记基因型和选择个体.这就是先根据少数标记对所有个体作初步选择,再根据较多标记对少数个体作精细选择.这样,在基因渐渗实验中,就可以既提高对大群体的选择强度又只要鉴定有限数目的标记基因型.这是一种非常有效的方法.     

西鄂尔多斯高原干旱荒漠灌木群落空间分布格局及其竞争关系分析

对西鄂尔多斯高原干旱荒漠中的四合木(Tetraena mongolica Maxim. )、霸王(Sarcozygium xanthoxylon Bunge)、白刺(Nitraria tangutorum Bobr. )和红砂[Reaumuria songarica (Pall. ) Maxim. ]优势群落(样方面积50 m×50 m)进行调查,并按土壤中根系分布深度(0～30、30～60、60～90和大于90 cm)将4种灌木分为4个灌木组,运用单变量函数g(t)、标记相关函数markcorr(t)和双变量函数g12(t)对4个灌木组内灌木的空间分布格局及竞争关系进行了研究.g(t)函数和markcorr(t)函数分析结果显示,4个灌木组内的灌木在0～25 m尺度上几乎都呈显著的随机分布,只有根系分布深度在地下0～30 cm的灌木在小于1 m的尺度上呈现均匀分布;除根系分布深度大于90 cm的灌木的标记在12～13 m尺度上呈现较显著的负相关关系外,在0～25 m尺度上每个灌木组间的标记都不相关,表明根系分布深度相似的灌木间无显著的排斥关系,灌木个体的大小不受周围灌木的影响.g12(t)函数分析结果显示,除根系分布深度为0～30与30～60 cm、30～60与60～90 cm的灌木组间分别在某一中小尺度上(3.0～3.5 m、小于1.5 m和7.0～7.5 m)呈现显著的正相关关系外,在0～25 m尺度内根系分布深度相邻的各灌木组间几乎无显著的相关关系,表明根系分布深度不同的灌木间并不互相影响.研究结果表明,在西鄂尔多斯高原干旱荒漠灌木群落中,具有不同生态学特性的灌木分别占据各自的土壤层,呈现出对土壤水分和养分的分层利用,不存在对资源的竞争.     

天然次生林蒙古栎种群空间格局

以蒙古栎天然次生林中的蒙古栎(Quercus mongolica)种群为研究对象,在吉林省汪清林业局塔子沟林场设置了2块1hm~2群落组成和结构存在差异的样地(样地A、样地B)。采用相邻网格调查法将每块样地划分为100个10m×10m的调查单元,精确定位单元内每株林木的空间坐标(X,Y),调查所有胸径(DBH)≥1cm的林木基本信息。采用径阶替代年龄的方法,将蒙古栎划分为4个不同的生长阶段:Ⅰ龄级(1cm≤DBH10cm),Ⅱ龄级(10cm≤DBH20cm),Ⅲ龄级(20cm≤DBH30cm),Ⅳ龄级(DBH≥30cm)。运用单变量、双变量成对相关函数、标记相关函数、标记变异函数,分析了不同群落中蒙古栎种群在不同空间尺度上的分布格局。结果显示:(1)两块样地中蒙古栎在大尺度上均呈随机分布,聚集分布主要集中在中小尺度,这主要是由Ⅰ、Ⅱ龄级的蒙古栎在中小尺度上的强度聚集所致,两块样地均未出现均匀分布的格局;样地A中蒙古栎聚集的尺度和强度均明显大于样地B中蒙古栎的聚集;(2)样地A中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ龄级的蒙古栎之间在中小尺度上呈正关联,高龄级与低龄级之间则呈负关联,尤其是Ⅳ龄级与Ⅰ、Ⅱ龄级之间;而样地B中几乎未出现负关联的格局,各龄级之间以无关联为主,伴随以小尺度和低强度的正关联;(3)样地A中蒙古栎的空间自相关性较强,尤其体现在林木胸径方面;相比之下,样地B中胸径和树高的空间自相关得以减弱。上述结果表明,研究的空间尺度大小、物种的生长阶段、群落的发育程度均会给蒙古栎种群的空间分布格局造成影响。该研究有助于深入了解蒙古栎及蒙古栎次生林的现状、生长特性和发展趋势,可为东北林区大面积的蒙古栎天然次生林的可持续经营提供参考。     

基于Ripley的K(r)函数和分形维数的梭梭种群空间格局

应用Ripley的K(r)函数和分形维数,研究了古尔班通古特沙漠土质、沙质、盐土和石砾质4种生态类型梭梭在不同发育阶段的分布格局和分形特征.结果表明:沙质、盐土和石砾质生态类型中的梭梭种群呈显著聚集分布,而土质生态类型梭梭种群仅在1～18m范围内呈聚集分布,说明荒漠植物群落通过聚集分布适应其生存的环境;梭梭不同发育阶段的分布格局不同,幼苗和幼树呈聚集分布,成年树呈随机分布.与Ripley的K(r)函数相比,关联维数能反映种群的个体对空间占据能力的强弱,但不能直接反映干旱区种群的个体聚集/非聚集.此外,3种分形维数对样地内梭梭种群个体数量和植株大小较为敏感.     

回交育种中供体基本组成分的分布及其应用

推导了回交群体中供体基因组成分的条件概率分布,并用平均数预测各个体的供体染色体片段的大小。预测的精度则用有关方差的公式,以供体的实际片断大小（y）与根据标记基因型预测的供体片断大小（y^p)的相关表示,并表达为标记密度的函数。结果表明：虽然在标记密度中等（例如40cM／标记）时即能获得y和y^p的高度相关,但对一个在群体,仍必须通过高密度的标记图（例如10－20cM／标记）才可能鉴别出其中的最佳个体。因此,为了在标记辅助回交育种中充分利用标记信息,应当分步骤鉴定标记基因型和选择具体。这就是：先根据少数标记对所有个体作初步选择,再根据较多标记对少数个体作精细选择。这样,在基因渐渗实验中,就可以既提高对大群体的选择强度又只要鉴定有限数目的标记基因型。这是一种非常有效的方法。     

两个相关基因表达量和SNP与玉米雄穗大小相关

玉米雄穗通常较发达,散粉量大于授粉需要,过量消耗能量会影响光合产物向果穗的分配,过于发达的雄穗还会影响群体透光性、降低光合效率。生产实践和育种研究证明,由于雄穗大小与玉米籽粒产量负相关,因此成为品种选育的间接选择指标。该研究根据前人的报道,从11个雄穗大小不同的玉米自交系中扩增角蛋白相关蛋白基因KAP5-4和受体样蛋白激酶基因CLV1的基因组序列,多重比较后用以分析其开放阅读框、保守结构和单核苷酸多态性,用荧光实时定量PCR检测其在雄穗原基中的差异表达,并与雄穗分枝数和雄穗干重两个度量雄穗小的指标进行了相关分析。结果表明:KAP5-4基因的相对表达量与雄穗分枝数(r=0.77,P0.01)和雄穗干重正相关(r=0.83,P0.01)。11个自交系的CLV1基因开放框在2 104 bp存在单核苷酸多态性,其中5个自交系的2 014~2 016 bp核苷酸组成密码子GAC,编码受体样蛋白第702位酸性的天冬氨酸,另6个自交系的2 014~2 016 bp核苷酸组成密码子AAC,编码受体样蛋白第702位极性天冬氨酰胺。在前5个自交系中,CLV1基因的相对表达量与雄穗分枝数(r=-0.92,P0.01)和雄穗干重(r=-0.91,P0.05)负相关;而在后6个自交系中,仅与雄穗干重负相关(r=-0.91,P0.05)。综上所述,KAP5-4和CLV1基因的表达和单核苷酸多态性与玉米雄穗大小关系密切,可开发功能性的DNA标记用于玉米育种的分子标记辅助选择。     

祁连山排露沟流域青海云杉种群种内竞争与促进作用分析

探索种群的空间分布格局及其相互作用有助于阐释种群结构构建过程和空间分布维持机制中的潜在驱动因素, 进而为森林生态系统内不同种群的配置、经营与管理提供指导, 也为当地生态环境保护和区域资源开发提供科学依据。该研究以青海云杉(Picea crassifolia)为研究对象, 在祁连山排露沟流域设置3个面积为1 hm²的重复样地, 对样地内所有胸径≥1 cm的树木个体进行测量记录。采用成对相关函数(单变量成对相关函数g(r)和双变量成对相关函数g₁₂(r))和标记相关函数(标记相关函数K_mm(r)、标记变异函数γ_m(r)和Schlather’s I_m(r)函数)等点格局分析方法分析青海云杉种群的空间格局及种内相互作用。发现: (1)青海云杉种群径级分布连续, 整体呈倒“J”形结构。(2)青海云杉整体及幼树、小树呈现出小尺度上的聚集分布, 随空间尺度的增大逐渐趋于随机分布, 中树在整个观察尺度内均为随机分布模式, 大树则表现为小尺度上的均匀分布和大尺度上的随机分布。(3)青海云杉大树在小尺度范围内与其他径级个体均呈现出负关联, 在中尺度上呈现出正关联, 中树与小树、小树与幼树在小中尺度上表现为显著的正相关关系且随着空间尺度的增大逐渐转变为不相关。(4)青海云杉个体属性(胸径、树高、树冠面积)间在小中尺度上呈现出高度的相关性、强烈的抑制作用和显著的对称性竞争。     

基于简化基因组的花生InDel标记开发和功能解析

InDel在基因组中的分布密度仅次于SNP,可作为动植物群体遗传分析、分子辅助育种等研究领域的有效分子标记。花生是世界范围内重要的油料作物之一。目前,花生栽培种全基因组已经公布,为准确挖掘花生基因组信息提供了重要参考。本研究通过169份花生核心种质的GBS(Genotyping-by-sequencing)测序和比对,共获得大小分布在1～14 bp范围内的10401个InDels。染色体Arahy.16上分布的InDels最多,达741个;而在染色体Arahy.08上分布的最少,有263个。参考基因组注释信息,仅有1167个InDels分布在功能基因相关区域。经GO注释,InDel分子功能主要包括催化活性(catalytic activity)和结合(binding);生物过程主要涉及代谢过程(metabolic process)、单组织过程(single-organism process)和细胞过程(cellular process)。经KEGG通路分析发现,InDels所在的基因区域的功能主要与代谢相关。本研究开发出全基因组水平的InDel标记,并做了相应功能分类和注释,为进一步分子验证和利用提供丰富的基因资源。     

吉林蛟河针阔混交林树木生长的空间关联格局

以吉林蛟河21.12hm2(660m×320m)针阔混交林样地为对象,利用2009年和2014年森林生长观测数据,研究树木生长的空间自相关格局及其生境影响机制。在样地生境型划分结果的基础上,采用Ripley's L(r)函数分析不同生境型中树木种群空间分布特征;利用标记相关函数分析不同生境型中树木生长特征的空间关联格局。研究结果表明:(1)红松(生境型3:1—5m)、蒙古栎(生境型3:1—3m)、胡桃楸(生境型2:1—2m;生境型3:1—7m)、黄檗(生境型2:1—3m;生境型4:1—5m)、水曲柳(生境型3:1—2m;生境型4:1—2m)、瘤枝卫矛(生境型2:1—15m)在特定生境和空间尺度上呈随机分布,但空间格局仍以聚集性分布为主;其余10个物种则在全部0—30m尺度上呈聚集分布。(2)标记相关函数分析显示春榆、毛榛、色木槭、瘤枝卫矛和千金榆的径向生长至少在一个生境中表现出正相关格局;暴马丁香、胡桃楸、裂叶榆、瘤枝卫矛、水曲柳、紫椴、糠椴、毛榛、色木槭和白牛槭的径向生长至少在一个生境中表现出负相关格局;红松、黄檗、蒙古栎和簇毛槭的径向生长在全部尺度上均未检测到显著的空间关联格局。因此,不同树种径向生长的空间自相关特征不同,树种生长特征的空间关联格局具有明显的生境依赖性。     

On a property of the exponential distribution

If t is an independent exponentially distributed random variable, the distribution p = [t - x] is a modified geometric distribution, similar to the result of HAWKINS and KOTZ (1976), x is uniform.     

Reconstructing the Pleistocene geography of the Aphelocoma jays (Corvidae)

Understanding historical distributions of species and evolving lineages has been a topic of considerable interest, yet methods used to date have not provided detailed, quantitative distributional hypotheses. Here, we present a technique based on models of species’ ecological niches and Pleistocene climate reconstructions that provides such hypotheses, providing the example of reconstructions for the Aphelocoma jays. We demonstrate in general a greater degree than expected of stability in jay species’ distributional areas back through at least the most recent glaciation event, and that existing patterns of genetic differentiation may date to before the Late Pleistocene glaciations. More generally, the method offers the potential for reconstructing historical distributions of species or lineages, and providing a detailed geographic framework for addressing many biogeographic and systematic questions.     

Evaluation of the spatial distribution of Anoplophora glabripennis (Motschulsky) (Coleoptera: Cerambycidae) in South Korea combining climate and host plant distribution

Anoplophora glabripennis (Motschulsky) (Coleoptera: Cerambycidae), a global forest pest, has a potential to damage forests in South Korea, requiring an effective tool for evaluating its potential distribution. This study aimed to evaluate the spatial distribution of A. glabripennis in South Korea by simultaneously considering climate and host plants. Climatic suitability was firstly evaluated using a CLIMEX model; then, it was combined with the areal distribution of host plants using a simple mathematical formulation. We finally projected the spatial distribution of A. glabripennis onto the map of administrative districts to identify hazardous areas to watch. As a result, the developed model predicted that over 40% of areas in South Korea could be exposed to A. glabripennis damage, and most of them were located in mountainous areas with abundant host plants. In addition, climatic suitability was higher in coastal areas, which was different than a previous record of A. glabripennis occurrence, while the prediction by a comprehensive model was consistent with the record. In conclusion, the model including both climate and host plant occurrence was more reliable than the model which only included climate, and could provide useful data for determining areas for monitoring and control.     

科尔沁沙地盐生草甸主要植物群落种群格局的研究

本文采用方差/均值法,Greig-Smith格局分析法及Hill格局分析法,探讨了科尔沁沙地盐生草甸主要植物群落种群格局及其成因。结果表明,羊草群落和野古草群落中的大部分种为聚集分布,羊草与野古草群落交错区中所有种为聚集分布,其最小面积为0.01m~2,最大面积为6.4×6.4m~2。邻接格子最小取样面积应小于0.05×0.05m~2,最适取样面积为40.96m~2,小规模格局是种子扩散和营养繁殖的结果,中规模起因于匍匐和长根茎的扩散,大规模则取决于土壤总盐分及pH值。     

Spatial distribution of brood-bearing females of limnetic species of Cladocera

In this study, the spatial distribution of brood-bearing females of five species of limnetic cladocerans (Daphnia cucullata, D. longispina, Bosmina coregoni, B. longirostris, Diaphanosoma brachyurum) in the deep mesotrophic lake in relation to the predation pressure of planktivorous fish (roach Rutilus rutilus, perch Perca fluviatilis, catfish Ictalurus nebulosus, white fish Coregonus albula, bleak Alburnus alburnus), and planktonic invertebrates (cyclopoids Mesocyclops leuckartii, Thermocyclops oithonoides, T. crassus, and cladoceran Leptodora kindtii) as well as some environmental variables was estimated. Most cladocerans showed apparent differences in horizontal distribution (ANOVA F = 0.2–0.45, P < 0.05) in the littoral zone and lack of such differences in the pelagic zone (F = 0.07–0.13, P > 0.05). Vertical distribution of most species, in turn, showed a clear pattern in the pelagic zone (F = 0.31–0.39, P < 0.05) and less regularities in the littoral zone (F = 0.15–029, P > 0.05). The differences in spatial distribution of non-predated and predated species suggest that predation pressure, but not predatory type, was an important factor structuring their distribution. Other factors that affected their distribution were conductivity, dissolved oxygen, TOC and macrophyte biomass; however, most of those variables better explained the distribution of brood-bearing cladocerans in the vertical than horizontal aspect.     

Limits to the estimation of species richness: The use of relative abundance distributions

The present study demonstrates the possibility of estimating species numbers of animal or plant communities from samples using relative abundance distributions. We use log‐abundance–species‐rank order plots and derive two new estimators that are based on log‐series and lognormal distributions. At small to moderate sample sizes these estimators appear to be more precise than previous parametric and nonparametric estimators. We test our estimators using samples from 171 published medium‐sized to large animal and plant communities taken from the literature. By this we show that our new estimators define also limits of precision.