青藏高原微生物多样性研究

正青藏高原被誉为世界屋脊,其内部除平原外还有许多山峰、冰川、高山湖泊和高山沼泽,是生态环境最为奇特、生物资源最为丰富的自然资源宝库之一。同时,青藏高原的微生物群落结构及其多样性与其他区域存在巨大差异,因而具有极高的科学研究价值,并逐渐被人们所关注。研究发现气候变化对青藏高原高寒草地生态系统草丛-地境界面微生物会产生重要的影响[1]。冰川雪藻的研究主要在南部的Yala冰川开展,     

横断山区蝶类的垂直分布及其多样性

2006年对横断山区蝶类的垂直分布进行了调查,共发现蝴蝶603种,隶属12科229属,其中,蛱蝶科在属数、种类数和个体数量上均为最多,绢蝶科、珍蝶科和喙蝶科种类数量很少,但都是该区域的珍稀蝶类.从山麓到山地上部,沿高程梯度,蝴蝶群落的差异明显,无论是种类组成还是群落多样性特征,蝴蝶群落都呈现出明显的垂直分带;横断山区蝴蝶群落垂直带谱包括低山农田蝴蝶群落(Ⅰ)、山地中亚热带常绿阔叶林蝴蝶群落(Ⅱ)、山地暖温带常绿阔叶与落叶阔叶混交林蝴蝶群落(Ⅲ)、山地温带针阔混交林蝴蝶群落(Ⅳ)、山地寒温带暗针叶林蝴蝶群落(Ⅴ)和高山亚寒带灌丛草甸蝴蝶群落(Ⅵ),群落多样性指数变化趋势为Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ>Ⅳ>Ⅴ>Ⅵ;在6个垂直带中,山地中亚热带常绿阔叶林带是地形最复杂、植物种类最丰富的垂直带,其蝶类物种数、个体数量、多样性指数均高于其他垂直带,表明在横断山区的蝴蝶群落垂直带谱中,该带蕴藏了最为丰富的蝶类多样性,因此也是最需要优先保护的生态带.     

中国典型冻土区土壤可培养细菌多样性

[目的]对比分析中国典型高纬度冻土区和高海拔冻土区土壤可培养细菌的多样性.[方法]采用NM、TSA 、R2A 3种培养基分离培养不同冻土区土壤可培养细菌,用通用引物扩增分离的细菌16S rRNA基因,根据系统发育分析进行鉴定.[结果]从6个样品中得到冻土土壤可培养细菌的菌落数量为4.70×103 -2.57×105 cfu/g(土壤干重),根据不同的菌落形态分离出144株可培养细菌.纯培养物的16S rRNA基因部分序列分析表明:我国高纬度冻土区土壤样品中的细菌分别属于Firmicutes分支(59.52％)、Gammaproteobacteria 分支(38.10％)、Betaproteobacteria分支(2.38％),其中假单胞菌属(Pseudomonas)、芽胞杆菌属(Bacillus)、类芽胞杆菌属(Paenibacillus)的菌株为该区域的三大优势菌群.我国高海拔冻土区土壤样品中分离细菌属于Gammaproteobacteria分支(89.22％)、Firmicutes分支(8.82％)和Bacteroidetes分支(1.96％)o优势菌群为假单胞菌属( Pseudomonas).[结论]我国高纬度冻土区和高海拔冻土区土壤具有较高的可培养细菌多样性;不同类型冻土区土壤可培养细菌群落组成不同.本文研究结果将为我国冻土区土壤细菌资源研究与利用提供理论依据.     

农牧交错带草地土壤剖面微生物总量、多样性和互作网络的垂直分布特征

【背景】草地土壤微生物是维持草地生态系统功能和稳定的关键要素之一,探寻微生物在土壤剖面的垂直分布特征和构建规律对于理解其在草地生态系统的作用至关重要。【目的】在80cm深的土壤剖面内,全面分析微生物的总量、多样性和物种间的相互作用网络表现出的垂直分布特征。【方法】基于内蒙古农牧交错带上典型草原土壤中原核微生物的定量和高通量测序数据,比较微生物的总量和多样性,使用分子生态网络方法(molecular ecological network approach,MENA)探究微生物相互作用网络的垂直变化。【结果】原核生物的总量和多样性随深度增加而逐渐降低,且群落结构变异沿土壤剖面逐渐增大。网络结构在表层最为复杂,微生物物种间联系紧密;随着深度的增加,微生物间紧密的关联会逐渐变稀疏,网络结构变得简单。此外,酸杆菌是当地土壤生态系统中的优势种群以及网络核心微生物物种,可能对土壤生态服务功能的稳定发挥具有重要的作用。【结论】原核微生物的总量、多样性和物种间的互作网络都表现出高度一致的垂直变化规律,即总量、多样性与深度成负相关,且其群落结构变异会逐渐扩大,同时微生物网络相关性会减弱。这些结果为我们提供了微生物动态变化的重要见解,对典型农牧交错带草地的生态保护具有一定的参考价值。     

云南高黎贡山中段鸟类多样性和垂直分布特征

由于较难到达等客观原因,以往对高黎贡山中段的鸟类调查比较缺乏。2011年8月至2014年7月,采用样线法对高黎贡山中段六库-姚家坪-风雪垭口-片马一线鸟类多样性进行了调查,旨在完善该区域不同海拔和生境的鸟类信息。野外共观察到225种鸟类,其中有3个高黎贡山新纪录鸟种。结合以往资料,高黎贡山中段共记录鸟类357种,隶属于18目60科,占云南省鸟类903种的39.53%。其中,留鸟282种,占78.99%。该区鸟类垂直分布呈单峰型,以2300~2800 m的中山湿性常绿阔叶林中分布的种类最多。该区域鸟类G-F指数高,多样性十分丰富,而且受危和特有现象明显,保护鸟类42种,横断山区特有鸟类57种,分别占所记录鸟类的11.76%和15.97%。结合该区域鸟类的垂直分布特征,提出保护中山湿性常绿阔叶林对该区域鸟类多样性的保护至关重要。此外,我们建议以后也应对该区域低海拔生境的鸟类进行调查。     

岩溶区植被和季节对土壤微生物遗传多样性的影响

基于土壤微生物遗传多样性随植被和季节的变化而变化的假设,运用变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)检测岩溶区草丛(T)、灌丛(S)、次生林(SF)和原生林(PF)群落演替过程中土壤细菌和真菌群落的遗传多样性及其季节变化.随着地上植被的演替土壤细菌群落具有连续性但优势种群不明显,真菌群落没有连续性但优势种群明显.植被和季节对于细菌和真菌群落的Shannon多样性具有不同程度的显著影响,同时存在显著的植被和季节交互作用.草丛土壤中细菌和真菌群落的Shannon多样性有显著的季节变化(p<0.01);灌丛土壤中仅细菌群落多样性有显著季节变化(p<0.05);而森林土壤中细菌和真菌群落多样性没有显著的季节变化.土壤真菌和细菌多样性具有显著正相关关系.随着地上植被的正向演替,土壤微生物遗传结构逐渐稳定;植被恢复早期阶段,土壤中存在着丰富的微生物遗传多样性,但并不稳定.     

PCR-DGGE技术在土壤微生物多样性研究中的应用

DGGE是一种有效的微生物多样性研究技术。本文简要介绍了DGGE(denaturing gradient gel electrophoresis)的基本原理,及其在研究土壤微生物类群多样性中的应用,并对该技术自身存在的缺陷进行了评价。     

青藏高原禾草混播对土壤微生物多样性的影响

土壤微生物多样性的形成、维持和变化机理是生态学研究的核心内容, 已有大量研究表明土壤微生物群落构建不仅受到土壤环境的深刻影响, 也与植物群落物种多样性密切相关。由于自然群落中土壤环境和植物多样性协同影响土壤微生物, 难以区分和厘清植物多样性和土壤环境对土壤微生物多样性构建的各自影响。该研究基于在青藏高原高寒草地构建的人工草地群落, 比较分析了3种优势禾本科牧草单播和混播及施肥处理13年后, 土壤细菌和真菌物种多样性及其与植物群落和土壤理化因子的关系。主要结果: 1)与各单播处理相比, 3种牧草两两混播一致显著降低了土壤细菌群落的丰富度和多样性, 其中变形菌门和放线菌门相对丰度显著增加, 而酸杆菌门、拟杆菌门和浮霉菌门相对丰度显著减小; 牧草混播对土壤真菌多样性没有显著影响。2)牧草混播显著降低了土壤pH和土壤全氮含量, 增加了土壤全磷含量; 施肥显著降低土壤pH, 增加了土壤速效磷含量; 但这些土壤理化因子的变化不足以解释土壤细菌和真菌多样性在处理间的差异。3)施肥显著提高了植物群落地上生物量, 降低了植物物种丰富度, 土壤细菌多样性随植物物种丰富度增加而减小, 而与植物生物量变化无关。该研究在野外条件下, 通过长期控制实验揭示了高寒草地禾草混播并不增加土壤微生物多样性, 为高寒地区牧草混播人工草地实践提供了科学依据。     

长期施肥对麦田土壤微生物垂直分布的影响

应用微量热法研究了长期轮作下麦田不同土层中的微生物活性, 以及施肥对微生物垂直分布的影响。结果表明, 微生物活性基本随深度的增加而下降; 随着土层加深, 可培养细菌菌落数减少, 且可培养细菌菌落数目与最大时间(Peak time)P_t值(表示从微生物生长开始到达到峰值的时间)呈负相关; 热功率(P)-时间(t)曲线由陡变缓, 由规则变得起伏不定, 侧翼变得更短, 峰高也降低; 不同土层的微生物生长速率常数(Microbial growth rate constant) µ、峰高(Peak height)P_h值变化明显, 基本随深度增加而减小。施肥土样和不施肥土样的曲线形状不同, 特别是上层土样施肥后的曲线明显比不施肥的曲线陡, 侧翼也明显变短; 施肥土样的µ和P_h值都大于不施肥土样, 且施肥土样的P_t都小于对照。这说明, 在不同的土壤深度有不同的微生物群落结构, 长期的施肥处理改变了土壤微生物的垂直分布特征。     

新疆东部天山蝶类多样性及其垂直分布

2006-2008年研究了新疆东部天山蝶类多样性和垂直分布.结果表明:研究区域内共记录蝴蝶7科43属63种,占新疆已记录蝶类种数的24.80％,区系组成主要是古北种,占73％;其次是广布种,占27％,没有发现东洋种.其中蛱蝶科的物种数最多,为11属19种,蚬蝶科的物种数最少,只有1属1种.按海拔将生境分为5个垂直自然带,包括低山灌木草原带、山地森林草原带、亚高山草甸带、高山草甸带、垫状植被带.蝶类物种数和个体数排序为亚高山草甸带＞山地森林草原带＞低山灌木草原带＞高山草甸带＞垫状植被带.采用Shannon-Wiener指数和G-F指数对蝶类物种和科、属的多样性进行了分析评价,结果显示亚高山草甸带的蝶类多样性最为丰富,其次是山地森林草原带和低山灌木草原带,而高山草甸带和垫状植被带的蝶类多样性相对较低,物种和科、属多样性分析结果均一致.蝶类垂直分布明显,物种数和个体数随海拔变化的趋势类似,均为先增加后下降.蝶类区系成分随着海拔升高发生改变,广布种的比例逐渐降低,高山草甸带和垫状植被带只有古北种分布.研究结果显示,生境改变对蝴蝶群落影响明显,保护生境是保护蝴蝶生存的最主要措施.     

青藏高原丽蝇科昆虫物种多样性初探

本文从种数、特有物种和区系构成等角度分析了青藏高原丽蝇科昆虫的物种多样性。青藏高原已知丽蝇5亚科35属120种,占中国已知种数的44.28%,其中特有种55种,占该地区总种数的45.83%;区系构成以特有种、古北界 东洋界共同种及典型的东洋界种和古北界种为主,但澳洲界、新北界、非洲界和新热带界共同种也占一定比例。文中讨论了该地区特有种丰富的原因及地质历史环境对其的影响,分析了区系构成中各种区系成分的比例及形成原因。     

青藏高原多年冻土区高寒植被物种多样性和地上生物量

基于样方调查统计了青藏高原多年冻土区高寒草地生态系统植物的科属组成,计算了多样性指数和均匀度指数,探讨了多年冻土退化对高寒草地物种多样性的影响。结果表明:多年冻土退化过程中物种组成在属和物种丰富度上呈现降低趋势,湿、中生植物逐渐被旱中生和旱生植物替代;青藏高原多年冻土退化会导致高寒草地生态系统的物种多样性和初级生产力的降低,影响高寒草地生态系统的稳定性;物种多样性与初级生产力具有密切的抛物线型关系。     

青藏高原北部多年冻土区草地植物多样性

研究了青藏高原北部多年冻土区草地群落植物多样性的特征。研究表明 :草地群落间丰富度指数差异不显著 ,均匀度指数和多样性指数差异显著 (P<0 .0 5 )。均匀度指数表现为高山嵩草 (Kobresia pygmaea)草甸 <紫花针茅 (Stipa purpurea)草原 <矮嵩草 (K.humilis)草甸 <青藏苔草 (Carex moorcroftii)草甸 ,多样性指数表现为高山嵩草草甸 <矮嵩草草甸 <紫花针茅草原<青藏苔草草甸。修路时破坏的矮嵩草草甸在次生恢复过程中 ,离公路 10 0 m处群落的丰富度指数 ,均匀度指数和多样性指数大于原生群落 ,而原生群落的多样性又大于 30 m和 5 0 m处群落的多样性。地上草地群落植物多样性伴随地下冻土退化过程表现为 ,以 1m2样方统计时 ,各个演替群落间的丰富度指数差异不显著 ,而以 10 0 m2样条统计时 ,高寒草甸和草原化草甸的丰富度指数显著大于沼泽草甸和稀疏草原 (P<0 .0 5 ) ,但均匀度和多样性指数在两种统计面积时均表现为先增加后下降的变化趋势。     

Reasonable management of perennial planting grassland contributes to positive succession of soil microbial community in Sanjiangyuan of Qinghai-Tibetan Plateau,China

合理管理多年生人工建植草地有助于中国青藏高原三江源土壤微生物群落的正向演替 摘要：草地重建是缓解青藏高原三江源“黑土滩”的一种主要方法,同时了解如何管理建植草地也至关重要。而哪种人工管理模式更能有效地恢复“黑土滩”退化草地？为恢复“黑土滩”提供科学依据,我们研究了不同管理模式下人工草地植被特性、土壤理化性质和土壤微生物群落结构的变化,并探讨了不同管理模式对人工草地群落的影响。在本研究中,植被特性和土壤理化性质分别通过实地调查和实验室分析等方法得出,并且运用高通量测序技术测定了土壤微生物群落组成。研究结果表明,在不同管理模式下的人工建植草地植被特性、土壤理化性质和土壤微生物群落结构存在明显差异,而且植被植物多样性、地上生物量、土壤有机碳显著控制着放线菌门和担子菌门。当建植一次时Shannon-Wiener指数、地上生物量和土壤有机碳达到峰值,此时放线菌门和担子菌门所被注释的ASVs的相对丰度显著富集。此外,该管理模式下土壤的细菌多样性最高,真菌多样性最低,土壤逐渐成为“细菌型”土壤。由此得出,建植一次的人工草地植被特性和土壤环境更有利于整体群落的正向演替,是恢复“黑土滩”最合理的管理模式。     

青藏高原不同牧草人工草地对土壤线虫群落的影响

为缓解草蓄矛盾,青藏高原人工草地得到快速发展。土壤线虫对环境变化敏感,是草地生态系统的重要组成部分。然而,不同牧草人工草地对土壤线虫群落的影响尚不明确。2016年7月,对多年生禾本科(垂穗披碱草Elymus nutans Griseb.、老芒麦Elymus sibiricus L.、早熟禾Poa annua L.和羊茅Festuca ovina L.)、一年生禾本科燕麦Avena sativa L.和多年生豆科紫花苜蓿Medicago sativa L.等6种单播牧草人工草地(建植期4年)和天然草地(对照)的土壤线虫群落进行了调查。结果表明：(1)土壤线虫隶属于2纲8目32科58属,平均密度为1754个/100 g干土;紫花苜蓿样地的线虫密度最低,为949个/100 g干土;燕麦样地最高,为3267个/100 g干土;(2)与天然草地相比,燕麦样地的线虫群落总密度、多样性以及植食性和杂食-捕食性线虫密度显著增加,而其他人工草地的线虫群落密度、多样性以及植食性、食真菌和食细菌线虫密度均无显著变化;(3)土壤线虫总密度以及各营养类群密度在不同人工草地间差异显著,且均在燕麦样地最高;(4)建...     

青藏高原极端生境细菌多样性差异及影响因素

土壤微生物组对于生态系统的可持续性至关重要,青藏高原独特的地理环境孕育了多样的极端环境,其土壤细菌组成差异及其驱动因素尚不清楚。【目的】探究不同极端生境土壤细菌多样性及其影响因素。【方法】对7种典型的青藏高原极端生境土壤DNA进行16SrRNA基因高通量测序,通过生物信息分析,找出不同生境细菌群落组成、功能差异;结合土壤理化因子,进一步分析细菌组成差异的潜在影响因素。【结果】通过高通量测序,从7个不同生境的36个土壤样品中共获得16 323 712高质量reads,26 504个可操作分类单元(operational taxonomic units, OTUs)。在门分类水平上,各生境中注释到的放线菌门(Actinomycetota)与假单胞菌门(Pseudomonadota)相对丰度均最高;在属分类水平上,芽孢杆菌属(Bacillus)、Ambiguous＿taxa、土壤红杆菌属(Solirubrobacter)、假节杆菌属(Pseudarthrobacter)等为优势属。另外,不同生境中的细菌α多样性无显著差异,但是β多样性差异显著,并且通过LEfSe分析进一步说明了不同生境细菌群...     

Characterization of the microbial diversity in a permafrost sample from the Canadian high Arctic using culture-dependent and culture-independent methods

A combination of culture-dependent and culture-independent methodologies (Bacteria and Archaea 16S rRNA gene clone library analyses) was used to determine the microbial diversity present within a geographically distinct high Arctic permafrost sample. Culturable Bacteria isolates, identified by 16S rRNA gene sequencing, belonged to the phyla Firmicutes, Actinobacteria and Proteobacteria with spore-forming Firmicutes being the most abundant; the majority of the isolates (19/23) were psychrotolerant, some (11/23) were halotolerant, and three isolates grew at -5 degrees C. A Bacteria 16S rRNA gene library containing 101 clones was composed of 42 phylotypes related to diverse phylogenetic groups including the Actinobacteria, Proteobacteria, Firmicutes, Cytophaga - Flavobacteria - Bacteroides, Planctomyces and Gemmatimonadetes; the bacterial 16S rRNA gene phylotypes were dominated by Actinobacteria- and Proteobacteria-related sequences. An Archaea 16S rRNA gene clone library containing 56 clones was made up of 11 phylotypes and contained sequences related to both of the major Archaea domains (Euryarchaeota and Crenarchaeota); the majority of sequences in the Archaea library were related to halophilic Archaea. Characterization of the microbial diversity existing within permafrost environments is important as it will lead to a better understanding of how microorganisms function and survive in such extreme cryoenvironments.     

青藏高原东南部森林群落生态位特征与物种多样性的影响因素

青藏高原东南部的东喜马拉雅地区和横断山区是全球生物多样性热点区,也是青藏高原重要的生态安全屏障区,但对该区域森林群落的生态位特征以及多样性相关研究较少。收集和整理了分布于青藏高原东南部的乔木植物及其科属特征,并分析主要优势物种的生态位特征以及森林群落多样性的影响因素。采用"Levins"方法计算优势物种的生态位宽度和生态位重叠值;随后,使用方差比率法、 χ²检验、Association coefficient联结系数和Ochiai指数等方法分析了种间联结性;最后,使用方差分解方法计算了每个环境因素对植物多样性的解释率。研究结果表明:(1)位于东喜马拉雅地区和横断山区森林群落共有植物42科71属119种,物种组成主要以松科(17种)、杜鹃花科(10种)、桦木科(9种)、无患子科(8种)和樟科(6种)为主;(2)该地区所有种植物生态位重叠值较低(平均值为0.027),并且生态位重叠值为0的种对数最多,说明森林群落整体竞争较小,处于一个相对稳定的状态;(3)生态位宽度值由高到低的物种依次为:冷杉、杜鹃、云南铁杉、川西云杉、落叶松、黄背栎、高山栎、花楸、石栎和云南松,这10种植物在森林群落占据优势地位;(4)种间关联结果显示方差比率大于1,说明森林群落中物种间存在较强的正关联,群落内各个物种占据的不同生态位,合理地利用各种资源;(5)年均温和坡向被认为是影响该地区森林群落物种多样性最关键的两个环境因子;(6)森林群落在年均温为7-11℃的地区和半阳坡的地形中,群落植物多样性最高。     

青藏高原地区山生柳遗传多样性研究

利用叶绿体非编码区片段研究分布于青藏高原地区的山生柳居群遗传多样性,对未来山生柳生态环境和青藏高原地区物种丰富度的保护具有指导意义。该研究设计并筛选出cpDNA引物5'trnG2G-3'trnG(UUC)和5'rpS12-rpL20,用扩增出的片段和对应的联合片段进行后续的遗传多样性分析。结果表明:通过山生柳的联合片段检测到35种单倍型,单倍型多态性0.626,核苷酸多态性0.000 85。中性检验Tajima’s D(-2.286 70,P0.01)和Fu’s Fs(-5.298 05,P0.02)都是显著负值,推测山生柳个体数近期经历过扩张。AMOVA分析显示,居群内和居群间遗传变异分别为93.70%和6.30%,表明居群内的变异是山生柳遗传变异的主要来源。居群间遗传分化程度中等偏低(FST=0.063),基因流(N_m)为7.439,说明山生柳各居群的基因交流非常频繁,不同地理居群间存在一定的基因流动。遗传分化系数N_(ST)(0.075)大于GST(0.068)和基于遗传距离和单倍型的UPGMA聚类分析,表明山生柳12个居群分为4组且与居群的地理分布没有明显相关性。山生柳是进行有性繁殖还是无性繁殖主要受环境因素的影响,居群内变异是山生柳遗传变异性的主要来源,居群间基因交流频繁。     

Areas of endemism and patterns of diversity for aphids of the Qinghai-Tibetan Plateau and the Himalayas

Aim  The study aimed to identify areas of endemism for aphids in the Qinghai-Tibetan Plateau and the Himalayas (QTPH), and to test congruence between patterns of endemism and patterns of overall species richness identified in a previous study.
Location  The QTPH.
Methods  A distribution data base of 326 endemic aphids in the QTPH was compiled. The study area was divided into a grid of 2°× 2° operative geographical units. Parsimony analysis of endemicity (PAE) was used to identify areas of endemism, and the diversity patterns of endemic species were then mapped using GIS.
Results  We identified 326 endemic species belonging to 138 genera within Adelgidae and 14 subfamilies of Aphididae. Five areas of endemism were found using PAE analysis: the eastern Himalayas, the western Himalayas, north-western Yunnan, southern Tibet and the eastern QTPH. Maps of patterns of endemism identified four major centres for endemic aphids, namely the western Himalayas, the eastern Himalayas (or Sikkim-Assam Himalayas), north-western Hengduan Mountains and the mountains of southern Gansu Province, and three minor centres, southern Tibet, south-eastern Tibet and the eastern Qinghai Province in the north-eastern QTPH.
Main conclusions  Our study identifies major centres of aphid endemism. Furthermore, there is a noticeable congruence between patterns of endemism and patterns of species richness. The patterns of endemism were most likely influenced by the recent uplift of the QTPH.