福建洛阳江口红树林湿地大型底栖动物多样性及季节变化

基于2013-2014年福建洛阳江口红树林湿地的周年调查资料, 研究了该湿地大型底栖动物的物种多样性现状、季节变化以及红树林恢复对底栖动物群落的影响。本次调查共鉴定大型底栖动物7门78种, 环节动物和节肢动物种类最为丰富, 节肢动物对总生物量贡献最大, 短拟沼螺(Assiminea brevicula)为本区第一优势种。林区底栖动物的密度和生物量明显低于光滩, 部分优势种仅在林区出现, 此外, 林区群落与光滩有显著差异。本区底栖动物的密度高值出现在冬、春季, 生物量高值出现在春、夏季, 群落结构季节变化明显。本区底栖动物种类组成特点反映出洛阳江口红树林处在年轻期, 群落的季节变化可能跟优势种的繁殖特点有关。研究结果也表明红树林植被会影响底栖动物群落结构, 林区群落已然不同于光滩, 与2009年调查结果相比, 林区底栖动物密度虽明显下降, 但褶痕拟相手蟹(Parasesarma plicata)数量增加, 是优势种之一。洛阳江口红树林和光滩支撑着不同的生物组成, 因此, 红树林恢复应当保持栖息地的多样性/异质性。     

浙江天童常绿阔叶林不同演替阶段木本植物的水力结构特征

水力结构是植物应对环境形成的与水分运输相关的形态策略.探索不同演替阶段和群落不同高度层植物的水力结构特征, 有助于理解植物的水分运输和利用策略.该研究以浙江天童常绿阔叶林演替前中后期群落的上层木(占据林冠层的树种)和下层木(灌木层物种)为对象, 测定了演替共有种(至少存在于两个演替阶段的物种)和更替种(仅存在于某一演替阶段的物种)的枝边材比导率,叶比导率和胡伯尔值, 以及边材疏导面积,末端枝总叶面积和枝条水势, 分析植物水力结构在群落上层木和下层木间以及在演替阶段间的差异, 及其与枝叶性状的相关关系.结果显示: (1)上层木植物边材比导率和叶比导率显著高于下层木植物(p < 0.05); (2)上层木和下层木的边材比导率与叶比导率在演替阶段间均无显著差异(p > 0.05); 上层木的胡伯尔值在演替阶段间无显著差异, 下层木的胡伯尔值随演替显著下降(p < 0.05); (3)上层木共有种仅边材比导率随演替进行显著降低(p < 0.05), 更替种的3个水力结构参数在演替阶段间无显著差异; 下层木共有种水力结构参数在演替阶段间无明显差异, 更替种仅胡伯尔值随演替减小(p < 0.05); (4)植物边材比导率与枝疏导面积和末端枝所支撑的总叶面积显著正相关(p < 0.01), 胡伯尔值与枝条水势及末端枝总叶面积显著负相关(p < 0.01).以上结果表明: 天童常绿阔叶林演替各阶段上层木比下层木具有更大的输水能力和效率; 随着演替进行, 上层木与下层木的共有种和更替种边材比导率的相反变化表明上层木水力结构的变化可能由微生境变化引起, 而下层木水力结构特征的变化可能由物种更替造成.     

浙江天童木本植物叶片性状空间变异的地统计学分析

探究叶片性状的空间变异性和环境关联性有助于我们理解植物对环境的适应策略和群落建构机制。该研究以浙江天童5 hm²大型动态样地所有胸径≥1 cm的木本植物为对象, 测定了20 253株个体的单叶面积、比叶面积和叶片干物质含量, 土壤总氮、总磷、总碳、pH值、体积含水率、容重和腐殖质, 以及海拔、坡度和凹凸度等; 并用地统计学等方法分析了叶片性状的空间变异性及其与环境因子的相关性。结果表明: 1)单叶面积的空间变异最大, 比叶面积次之, 叶片干物质含量最小。三者在0-5.16 m空间范围内表现出较弱的空间自相关, 其半变异函数的最优模型分别为高斯模型、指数模型和指数模型。2)叶片性状空间变异具有方向性, 单叶面积空间变异在东北-西南方向上最大, 在西北-东南方向上最小; 比叶面积和叶片干物质含量的空间变异均在西北-东南方向最大, 在东北-西南方向最小。3)单叶面积与地形因子显著负相关(r = -0.12, p < 0.0001); 比叶面积与土壤养分显著负相关(r = -0.16, p < 0.0001), 叶片干物质含量与土壤养分显著正相关(r = 0.13, p < 0.0001)。4)东北-西南方向上, 地形因子对单叶面积、比叶面积和叶片干物质含量空间变异的影响大于土壤养分; 西北-东南方向上, 地形因子对单叶面积空间变异的影响相对较大, 而土壤养分对比叶面积和叶片干物质含量空间变异的影响较大。总之, 在研究样地内, 植物叶片性状随空间距离和方向存在很大的变异性, 叶片性状与地形因子、土壤养分的关联性间接表明了环境过滤对群落构建的影响。     

土壤干旱胁迫下非水力根信号调控夏玉米气体交换对大气环境的响应

对不同程度土壤干旱胁迫下夏玉米非水力根信号的产生以及气体交换过程对大气环境的响应进行了试验研究。充足底墒播种后采用3个土壤水分处理等级(0~200cm土壤相对湿度为>80%、60%~70%、40%~50%,代号为W T1、W T2和W T3)。生育期内遮去自然降水。试验结果表明,在拔节期轻度和中度土壤干旱胁迫的情况下,玉米根系合成大量ABA传输到地上部分,参与控制气孔开度和气体交换过程对大气环境变化的响应并调节水分消耗。在日变化过程中,当光强和水汽压亏缺较高时,由于蒸腾速率较高,非水力根信号物质向冠层的传输速率也较高,ABA在叶片中的累积影响了气孔开张对光强响应的敏感度,气孔开度受到抑制,并且随着ABA累积和浓度的增加,气孔抑制作用越强;在水汽压亏缺较低的情况下,非水力根信号物质向冠层的传输速率较低,ABA的代谢过程以及再分配过程能够保证这种信号物质保持在低水平,从而保证一定程度的气孔开度和光合、蒸腾速率。这种策略能够使夏玉米在轻、中等干旱条件下保证最大的光合作用,同时在可能的胁迫情况下降低蒸腾作用以提高水分利用效率。     

不同迁移能力和竞争能力的集合种群竞争模式及其模拟

种群竞争是影响生态系统演化的莺要生态过程之一。本文是在徐彩琳和Tilman研究工作的基础上,将竞争系数引入集合种群动力模式,建立了集合种群之间竞争的数学模型,并对5-集合种群的竞争动态进行了计算机模拟研究。结果表明：种群竞争排除与共存受迁移扩散能力和竞争能力影响很大,排除原理在理论上是存在的,在广域集合种群和实际中物种是竞争共存的．共存的条件是其竞争能力与扩散能力呈非线性负相关关系,竞争的结果使物种的强弱序列发生变化。     

转基因抗矮花叶病玉米的遗传、表达及抗病性研究

目的：研究目的基因在转基因植株及其后代中遗传表达的稳定性,以及目的基因表达与抗病性的关系,最终得到转基因纯合株系。方法：以采用花粉介导法将RDV运动蛋白缺陷型（RDV MP^-）基因导入玉米自交系478的转基因种子（T0）作为试验材料,对其或其后代进行潮霉素抗性筛选、PCR检测、目的基因表达产物含量测定、农艺性状筛选,以及田间接种病毒的抗病鉴定。结果：通过潮霉素抗性筛选从T0种子获得了11株疑似转化植株;对T1、T2、T3代转基因植株的PCR分析证实目的基因已导入玉米植株,并显示随着转化植株世代交替,目的基因可稳定遗传给下一代,且目的基因在待测材料中的检出比例也随着代数的增加而提高;目的基因表达量的测定结果为1．83-11．57ng／mg叶片鲜重之间;田间接种玉米矮花叶病病毒试验结果证明转化植株比对照植株的抗矮花叶病能力有了显著提高,个别株系在T1代的发病率就为0,T1、T2、B代转化植株的抗病性逐代提高,比临近对照的抗病性提高2～5级;目的基因表达量与植株（系）的抗病性显著相关,r=0．923,P〈0．01;入选纯合系的农艺性状也有较大变化,穗粒数比对照系增加约5％。结论：通过以上方法,可以筛选到转基因抗病玉米纯合株系。     

红砂对CO_2浓度升高及降水变化的生理生长响应

该研究以2年生红砂为试验材料,利用开顶式CO_2控制气候室,研究了不同降水条件(+30%、+15%、0、-15%、-30%)和CO_2浓度(350μmol·mol~(-1)、550μmol·mol~(-1)、700μmol·mol~(-1))协同作用下,红砂的抗氧化酶活性、渗透调节物质及生物量的变化规律。结果表明:(1)CO_2浓度升高及降水变化在6月和8月对红砂抗氧化酶活性,可溶性糖(SS)和脯氨酸(Pro)及生物量均有显著影响,但在8月份并不影响可溶性蛋白(SP)。(2)随着CO_2浓度升高,红砂体内抗氧化酶活性,渗透调节物质、根生物量和地上生物量呈增加趋势,且随着时间延长(8月份)对气候变化逐渐适应,丙二醛(MDA)和根冠比则呈下降趋势。(3)随着降水减少,红砂的抗氧化酶活性和丙二醛呈增加的趋势,地上生物量呈下降趋势,而渗透调节物质、根生物量和根冠比无论降水增加或减少都会增加。(4)高浓度CO_2和降水减少时,红砂通过调整自身生长和生物量分配,加大根冠比,提高吸水和保水能力;且有利于红砂渗透调节物质的积累,而且能促进其抗氧化酶活性的表达,使膜脂过氧化程度降低,丙二醛含量减少,对植物的氧化损伤有一定的保护作用。研究认为,CO_2浓度升高在一定程度上可以提高干旱半干旱地区红砂的抗旱能力,增强红砂对未来气候变化的适应。     

人工模拟降雨格局变化对红砂种子萌发的影响

气候变化改变降雨格局,会影响到种子出苗及幼苗生长,进而影响幼苗的更新动态。为探讨降雨格局变化对典型荒漠植物红砂种子萌发特性的影响,利用环境控制生长箱开展了降雨量和降雨间隔时间的双因素控制实验。结果表明:(1)总降雨量增加30%,红砂种子出苗率和发芽势分别平均提高45.69%、39.86%(P0.05),延长降雨间隔时间单次降雨量达到6mm其效果更明显,出苗率和发芽势达到最大值,分别为68.33%、63.33%,表明6mm降水量是促使红砂萌发的最小降雨阈量。(2)总降雨量增加30%显著提高了种子萌发指数和活力指数(P0.05),与自然总降雨量相比,分别平均提高57.67%、121%。总降雨量减少30%虽降低了萌发指数和活力指数,但与自然总降雨量相比差异不显著(P0.05)。(3)降雨量增加30%延长降雨间隔时间处理加快了红砂的萌发进程,缩短了种子的萌发持续时间,其萌发曲线较陡峭。降雨量减少30%对其种子萌发进程影响不大。该研究得到以下主要结论:1)红砂种子萌发主要受到降雨量的影响,但降雨量效应依赖降雨间隔时间,总降雨量一定降雨间隔延长所形成的单次降雨量增加均提高萌发率,增加了红砂繁殖成功率,对其幼苗更新起促进效应;2)在自然状态及降雨减少的情况下红砂种子具有推迟萌发的特性,使其幼苗在更适宜的环境条件下出现和生长的机会增多,从而提高植物对环境的长期适应性。     

香菇基因组中L-半胱氨酸亚砜裂解酶同源蛋白的生物信息学分析

L-半胱氨酸亚砜裂解酶（L-cysteine sulfoxide lyase,C-S lyase）是香菇中含硫风味物质生物合成途径的关键酶之一。本文基于6个不同香菇菌株的全基因组测序数据,挖掘了24个潜在的香菇L-半胱氨酸亚砜裂解酶（Lentinula edodes C-S lyase,Lecsl）同源基因,对其编码蛋白的生理生化特性、信号肽、跨膜结构域、转录活性、分子进化、保守基序和蛋白三级结构等方面进行了分析。结果发现,这24个香菇Lecsl同源蛋白含有相同的蛋白结构域（IPR015424和IPR000192）,都属于L-半胱氨酸脱巯基酶家族（PTHR43092:SF2）,都不含信号肽和跨膜结构,但它们的蛋白稳定性有所不同。对24个Lecsl同源蛋白进行聚类分析发现,其中的11个组成了新的进化分支,这一分支的Lecsl同源蛋白在香菇的菌丝体或子实体中有转录活性,且含有蒜酶和L-半胱氨酸脱硫酶的保守基序19,推测这一分支的Lecsl同源蛋白在香菇中具有催化产生含硫风味物质和内源性甲醛的活性。进一步分析发现,这一分支又分为两个亚支,其中一支包含已发现的Lecsl/LE01_CSL1,并且在香菇的菌丝体和子实体阶段都有转录活性;另一个亚支上的C-S lyase同源蛋白仅在菌丝体中有转录活性,推测这两个亚支的L-半胱氨酸亚砜裂解酶分别在香菇生长发育的不同阶段发挥催化作用。通过三维结构的解析,阐明了Lecsl中保守基序19亦是使蒜酶产生催化活性的关键结构域,并且利用分子动力学模拟的方法,预测保守基序19中的Asn3、Gln5和Ser6是香菇C-S lyase产生催化活性的关键氨基酸残基。     

浙东常绿阔叶林植物功能性状对土壤含水量变化的响应

研究群落演替过程中植物功能性状与土壤含水量的关系, 揭示植物对水分供给变化的响应策略, 具有重要的生态学意义。该研究以浙江东部天童山、南山和双峰山的3个常绿阔叶林演替系列为对象, 旨在探索不同演替阶段常见植物的功能性状与森林群落土壤含水量的相互关系。研究结果显示: 森林演替中后期的树木高度、树冠面积、叶片干物质含量显著大于演替前期植物; 相反, 叶片净光合速率和蒸腾速率随演替进程而降低。随森林演替, 表层土壤(0-20 cm)的含水量显著增加, 深层土壤(20-40 cm)含水量随演替进程增加但不显著。表层土壤含水量与树木高度、树冠面积和叶片干物质含量显著正相关, 与叶片净光合速率和蒸腾速率显著负相关; 深层土壤含水量与树冠面积显著正相关, 与叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率显著负相关。树木高度、树冠面积、叶片干物质含量、叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均可解释土壤含水量随演替进程的变化趋势, 而冠长比对土壤水分变化的响应最为敏感。