基于高通量测序的闽楠幼林根际土壤丛枝菌根真菌群落变化

【背景】闽楠是珍贵用材树种。阐明闽楠根际土壤微生物特征,对科学经营闽楠人工林有指导作用。【目的】明确闽楠人工林恢复过程中根际土壤丛枝菌根群落随林龄的变化特征。【方法】采用高通量Illumina MiSeq测序的方法,评估不同林龄闽楠幼林根际土壤丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhiza Fungi,AMF)群落的多样性和组成,揭示造林后闽楠根际土壤真菌群落对时间序列中土壤养分变化的响应特征。【结果】从3个林龄闽楠根际土壤中共得到342 555条有效序列,共得到253个AMF-OTU,分属于1门1纲5目9科14属。α多样性指数表明,丛枝菌根真菌群落的Chao1、Shannon指数随着林龄的增加而增加,但不同林龄间差异不显著。β多样性指数表明,在闽楠幼龄阶段,不同林龄间AMF群落组成差异明显。根据Bray-Curtis相异度分析阐明AMF群落组成的相似性与林龄相关。种水平物种丰度与土壤因子的相关性分析表明,影响AMF群落丰度的主要土壤因子是pH、全钾、硝态氮和铵态氮。铵态氮与优势AMF分子虚拟种Glomus-Franke-A1-VTX00076、Glomus-Franke-A1-VTX00269的丰度呈显著正相关。【结论】随着林龄的增加,闽楠幼龄根际土壤丛枝菌根真菌的种类组成发生了显著变化,影响AMF特性的主要土壤因子是pH、全钾、硝态氮和铵态氮。这些发现将有助于揭示闽楠幼林生态系统和土壤微生物多样性的相互关系和机制,为生物多样性-生态系统功能实验提供理论依据。     

全球变化格局下重要传粉昆虫大蜜蜂的潜在适生区变化

【目的】当前全球气候变化、土地利用改变、人类活动加剧等正威胁着传粉昆虫的多样性及分布;蜜蜂是生态系统中重要的传粉昆虫类群,对气候、环境变化响应敏感。本研究以重要的传粉昆虫大蜜蜂Apis dorsata为对象,探讨全球变化格局下其潜在适生区变化以及影响其分布的关键因子。【方法】通过文献、馆藏和野外调查系统收集了全球范围内大蜜蜂的物种分布数据,使用13个环境变量通过MaxEnt模型模拟了大蜜蜂当前的潜在适生区;使用9个气候变量并结合公共地球系统模型(CCSM4)模拟了大蜜蜂过去、当前和未来的潜在适生区。【结果】AUC比率显示MaxEnt模型对大蜜蜂的潜在适生区模拟具有较高的准确性,模拟结果表明大蜜蜂的中高潜在适生区主要分布在南亚和东南亚湿润的热带雨林、热带季节性雨林和低地雨林。人类影响、温度季节性变化、等温性、最冷季均温和海拔是影响大蜜蜂潜在适生区的5个最主要因子;在人类影响下大蜜蜂的潜在适生区向山区和连片的湿润常绿森林区收缩,中高潜在适生区显著减少且呈破碎化趋势。基于9个气候变量和CCSM4气候模型对过去、当前和未来的模拟结果显示：在过去的末次冰盛期,东南亚地区可能是大蜜蜂的避难所;在未来,广布于热带地区的大蜜蜂适生区与当前的相近,且部分地区适生指数升高。【结论】基于气候的模拟结果显示大蜜蜂能积极应对未来气候变暖,但随人类活动的加剧及全球气候变化,大蜜蜂仍然面临较大的威胁,需要加强其在南亚和东南亚的中高潜在适生区的重视和保护。     

大溪水库和沙河水库主要鱼类营养结构的时空变化

为了解大溪水库和沙河水库主要鱼类食物网营养结构的时空变化特征,依据2017年夏、秋季和2018年春季在大溪水库和沙河水库的调查结果,利用稳定同位素方法对这两个水域内鱼类的营养关系进行研究,得到以下主要结论：大溪水库共出现鱼类28种,沙河水库29种,鱼类群落结构组成结构相似,呈现出以湖泊定居性鱼类和鲤科鱼类为主的特征。配对双样本时空差异分析显示,相同季度内两个水库鱼类的δ¹³C值差异显著,说明两个水库的初级食物源存在明显不同;相同区域内,大溪水库季度差异不明显,而沙河水库差异显著,说明大溪水库的初级食物源组成变动较沙河水库的更小。δ¹⁵N值时空变化规律不明显,这可能与水库周围农业活动和人类活动的不确定性有关。鱼类群落指标值分析结果显示,沙河水库的CR、NR、TA、SEAc、CD、MNND和SDNND指标值均高于大溪水库,且春季高于其他季度,这表明沙河水库春季食物网较其他季节、较大溪水库更为复杂,食物源更加丰富,食物链更长,营养层次更多,核心生态位宽幅更低,营养级多样性的总程度更高,营养生态位均匀度较低,大溪水库食物网的冗余程度较高,说明相较于沙河水库,大溪水库生态系统稳定性更高,抗干扰能力更强,这可能与沙河水库周边广泛的茶园、旅游区和和居民区密集分布有关。基于各种量化群落指标对大溪水库和沙河水库的食物网结构进行时空差异分析,能够为大溪水库和沙河水库水生生态系统的管理与修复提供理论支撑。     

哈尼梯田稻-渔共作模式下杂交黄颡鱼肠道微生物研究

为了探究哈尼梯田稻-鱼共作综合种养模式(稻渔组, DY组)和传统池塘养殖模式(池塘组, CT组)下杂交黄颡鱼(Tachysurus fulvidraco♀×Pseudobagrus vachellii♂)肠道微生物结构变化, 试验采用16S rDNA测序技术对不同养殖模式下黄颡鱼肠道微生物进行分析。测序结果显示, CT组和DY组优势菌门均为变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和梭杆菌门(Fusobacteria)。和CT组相比, 在门水平上DY组厚壁菌门和拟杆菌门相对丰度显著上升, 而变形菌门相对丰度显著下降。在属水平上DY组梭状芽孢杆菌属、Romboutsia属、Paludibacter属、Epulopiscium属和拟杆菌属相对丰度显著上升, 而邻单胞菌属丰度显著下降。不同的养殖模式没有显著影响黄颡鱼肠道微生物的丰富度(Richness), 但DY组拥有更高的微生物均匀度(Evenness)。BugBase表型预测结果如下, CT组革兰氏阴性菌, 兼性厌氧菌丰度更高, DY组则革兰氏阳性菌, 厌氧菌丰度更高。同时DY组肠道菌群相较于CT组具有更低的潜在致病性和生物膜形成能力。DY组黄颡鱼肠道微生物多样性更高, 稳定性更好, 对疾病的抵抗力可能更强。水稻-黄颡鱼新型稻渔综合种养模式具有更佳的经济和生态效应。     

外源脱落酸对湿地植物美人蕉抗寒性的影响

低温时植物枯萎导致人工湿地运行效率降低, 研究将脱落酸应用于湿地植物, 以期提高其抗寒性。采用0、5、10、15、20和25 mg/L的脱落酸(ABA)对美人蕉(Canna indica L.)幼苗叶面进行喷施并进行阶段性降温培养, 评价各组在0℃时的抗寒性, 筛选出最适ABA处理浓度。结果表明: 在低温条件下, 经过适宜浓度外源脱落酸预处理组的丙二醛(MDA)、相对电导率显著性低于对照组; 脯氨酸、可溶性糖和蛋白质含量显著高于对照组, 超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性也有所提高。综合以上指标, 认为15 mg/L脱落酸处理为最佳。随后将其应用于人工湿地, 对其冬季净化效果进行评估。结果发现, 15 mg/L脱落酸预处理可使人工湿地的冬季TP、TN和COD去除率显著高于对照组(P<0.05)。由此可见, 一定浓度的脱落酸预处理能够有效提高美人蕉的抗寒性, 并提高人工湿地冬季净化效果。     

陕西长武玉米降水指数保险设计

天气指数保险能有效规避传统农业保险的弊端。本研究基于陕西长武长序列产量数据和气象数据,采用统计分析的方法进行种植面积、产量、单产、趋势产量、相对气象产量以及玉米生育期需供水的分析;采用基于损失的风险评估方法评价种植风险;采用基于Logistic模型的费率厘定方法进行纯费率厘定;根据降水指数和减产率的相关性,设计降水指数;采用投影寻踪的方法设计降水指数赔付方案。结果表明:长武玉米种植面积、产量、单产、趋势产量以及相对气象产量都呈现出增加趋势;生育期平均需水650 mm,降水434mm,亏缺216 mm;从4月下旬到8月下旬,玉米呈现出水分亏缺的状态,7月中旬抽雄期水分亏缺最多,为33.65 mm;9月出现微弱的水分盈余;1994、1995和1997年为减产年,减产率分别为14%、20%和44%,相应降水距平分别为-42.44%、-47.72%和-29.71%;玉米种植轻、中、重和巨灾的发生概率分别是7.49%、3.40%、1.43%和1%;玉米降水指数保险纯费率为2.92%;生育期内旬降水(阈值为40 mm)累积值指定为玉米降水指数,并以降水指数为变量进行分段赔付。本研究剖析了长武玉米种植状况和干旱灾害,并设计了玉米的降水指数保险产品,为长武玉米农业保险提供了新的选择,对解决农业保险目前的困境具有重要的意义。     

黄山松土壤可溶性有机质对氮添加的响应及其与细菌群落的关联

为探究黄山松土壤可溶性有机质(DOM)数量和质量对短期氮(N)添加的响应及其与细菌群落的关联,在福建戴云山自然保护区设置不同N添加水平(0、40和80 kg N·hm^-2·a^-1)试验,采用三维荧光与平行因子联用法,并结合高通量测序手段分别对土壤DOM和细菌群落进行分析。结果表明: 与对照相比,N添加整体降低了0～10和10～20 cm土层可溶性有机碳(DOC)含量和DOM腐殖化指数(HIX),其中,高氮(80 kg N·hm^-2·a^-1)添加下均显著降低。平行因子分析法进一步表明N添加下DOM中类腐殖质组分(C1、C2)的相对含量降低。此外,N添加减少了富营养细菌(变形菌门、酸微菌纲)的相对丰度,而增加了贫营养细菌(斯巴达杆菌纲)的相对丰度。富营养细菌的相对丰度与HIX、C1、C2呈显著正相关,与相对易分解的类富里酸组分(C3)呈显著负相关;而贫营养细菌的情况则相反。说明N添加下不同生活策略的细菌类群对DOM中难分解和易分解组分存在明显的偏好性。我们推测N沉降加剧背景下土壤微生物生活策略的转变可能有助于DOM组分的塑造。     

Cu2O纳米颗粒对小麦根系形态及遗传毒性的影响

为了阐明Cu₂O纳米颗粒(NPs)暴露对植物根系的毒性效应,本研究以小麦品种‘周麦18’为材料,采用水培试验方法,研究了10、50、100和200 mg·L^-1浓度的Cu₂O-NPs对小麦幼苗生长、根系活性、形态结构及细胞遗传学毒性的影响。结果表明: 不同浓度的Cu₂O-NPs降低了小麦幼苗的根芽长度、鲜重、根活性和根冠比,增加了初生根的数量;随着Cu₂O-NPs浓度的升高,幼苗根伸长区缩短、根系变硬变脆、根径增加、根冠变大;100 mg·L^-1浓度的Cu₂O-NPs处理下,小麦根尖有丝分裂指数显著降低,根尖细胞形状不规则化、质壁分离、细胞出现空泡化、细胞核核膜模糊、核内染色体异常。在水培条件下,Cu₂O-NPs对小麦幼苗具有一定的遗传学毒性效应,从而影响小麦幼苗的生长发育和根系形态结构。     

黑果枸杞在新疆的适宜分布模拟与局部环境适应性分化

黑果枸杞(Lycium ruthenicum)是重要的药食同源植物, 在干旱荒漠区发挥着防风固沙的重要生态功能, 但目前片段化分布日趋严重。该研究利用黑果枸杞在新疆的87个自然分布点和基准气候(1971-2000年)下的19个气候变量, 利用GIS空间分析和R软件Biomod2建模平台, 模拟分析黑果枸杞在新疆的适宜分布范围、空间分布特征及其关键限制因子; 并结合研究区土地利用/土地覆被现状, 评价其分布潜力; 同时对黑果枸杞的南北疆种群进行分组建模, 分析该植物的生态位分化。研究结果表明: (1)组合模型的真实技巧统计(TSS)均高于0.75、接收工作机特征曲线下的面积(AUC)均高于0.85, 模拟精度相比单个模型有明显提高; 组合模型得到的种下分组建模的模拟准确性较物种水平有显著提升, TSS均高于0.78、AUC均高于0.88; (2)根据组合模型的模拟结果, 黑果枸杞在新疆的适宜生境面积占比为36.72%, 主要分布于准噶尔盆地、天山北坡及塔里木盆地西北缘和西南缘; 其中, 高度适生区面积占比为5.19%, 集中于福海县、塔城地区东部、天山北坡博乐至阜康一线、库尔勒、柯坪县及塔里木盆地西南缘。高度与中度适生区与研究区耕地的重叠率达80.6%和50.8%; (3)南北疆黑果枸杞种群存在显著的生态位分化, 最暖季平均气温、等温性、降水季节性是驱动黑果枸杞局部环境适应性分化的主要因子。     

广东省种子植物分布新资料(二)

报道广东省种子植物分布新记录5种——竹茎兰(Tropidia nipponica Masam.)、二色鸭跖草(Commelina bicolor D. Q. Wang & M. E. Cheng)、猫爪草(Ranunculus ternatus Thunb.)、繁缕景天(Sedum stellariifolium Franch.)和福参(Angelica morii Hayata),均发现于广东丹霞山国家级自然保护区。新记录不仅丰富了广东省的种质资源,对于丹霞山的区系发生研究也具有一定指示意义。