冷驯化对松墨天牛幼虫脂代谢的影响

【目的】在低温环境下,昆虫会启用体内的生理调控机制稳定自身代谢,脂肪代谢在昆虫抵御低温的过程中发挥重要作用。本研究旨在探究松墨天牛Monochamus alternatus幼虫脂肪代谢在低温条件下的变化及其对耐寒性的影响。【方法】将室内25℃下饲养的松墨天牛4龄幼虫分别置于25℃(对照)和4℃(冷驯化)恒温培养箱,7 d后解剖幼虫,收集其脂肪体,观察冷驯化后脂滴变化,测定脂肪体内脂肪含量;利用气相色谱 质谱分析,检测脂肪体内游离脂肪酸组分及含量;并用RT-qPCR方法检测脂肪体内脂肪酸β-氧化关键酶(CPT1, 4KCT, VLCAD, ECH和3HCD-1)基因的相对表达量。【结果】冷驯化(4℃)7 d后松墨天牛4龄幼虫脂肪体中脂滴较对照变小,密度降低,脂肪含量下降;但其脂肪酸组成种类未变,对照组和冷驯化组主要脂肪酸均为C16∶0, C16∶1, C18∶0, C18∶1和C18∶2,其中C18∶2的相对含量在两组中均最高,由未驯化时的31.83%±8.82%降至冷驯化后的25.16%±2.88%。冷驯化后,松墨天牛4龄幼虫脂肪体中C16∶0,C16∶1和C18∶2脂肪酸含量减少,C18∶0与C18∶1的相对含量上升。在5种主要脂肪酸中,冷驯化后各脂肪酸的相对丰度较对照均有所减少,其中C16∶0, C16∶1及C18∶2的相对丰度则显著下降。但冷驯化后松墨天牛4龄幼虫脂肪体中游离脂肪酸的双键指数较对照上升3.88%。且冷驯化组脂肪体中VLCAD基因表达量较对照组显著上调。【结论】低温环境中松墨天牛幼虫通过消耗脂肪维持基本代谢,幼虫脂肪体的脂肪酸分解代谢水平提高;不饱和脂肪酸在松墨天牛的耐寒性中起关键作用。脂代谢调控为松墨天牛应对低温的重要生存策略。     

亚致死剂量吡虫啉胁迫对意大利蜜蜂工蜂嗅觉学习行为的影响及其脑部转录组分析

【目的】分析吡虫啉处理对意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica嗅觉学习行为及脑部基因转录的影响,为新烟碱类杀虫剂对蜜蜂的负面影响提供依据。【方法】实验室条件下一次性饲喂意大利蜜蜂成年工蜂含有4 ng吡虫啉的50%蔗糖溶液,以饲喂不含吡虫啉的50%蔗糖溶液为对照,通过伸吻反应(proboscis extension response, PER)行为实验测定其对意大利蜜蜂成年工蜂嗅觉学习行为的影响;收集上述测试的意大利蜜蜂工蜂脑部提取RNA,进行RNA-Seq测序和生物信息学分析,利用实时荧光定量PCR挑选6个差异表达基因(DEGs)检测其在脑部的表达量以验证RNA-Seq测序结果。【结果】一次性饲喂意大利蜜蜂成年工蜂含4 ng吡虫啉的50%蔗糖溶液后,意大利蜜蜂的嗅觉学习能力与对照组(饲喂50%蔗糖溶液)相比显著降低。RNA-Seq测序结果显示饲喂意大利蜜蜂含4 ng吡虫啉蔗糖溶液后,处理组与对照组之间共有123个DEGs［校正后的P值(padj)<0.05)］,包括82个下调DEGs和41个上调DEGs。GO聚类分析发现下调DEGs主要富集在S-腺苷甲硫氨酸依赖性甲基转移酶活性、酸性磷酸酶活性、氧化还原酶活性、蛋白质异二聚化活性等,上调DEGs主要富集在跨膜受体活性、分子传感器活性、神经学系统过程等功能条目。KEGG富集分析显示下调DEGs主要富集在核糖体和溶酶体等细胞器、碳代谢和色氨酸代谢等代谢通路及Toll和Imd信号通路,上调DEGs未富集在KEGG代谢通路。荧光定量PCR结果显示测试的6个DEGs相对表达量变化趋势与RNA-Seq测序结果FPKM(fragments per kilobase million)值变化趋势一致,证明RNA-Seq测序结果可靠。【结论】亚致死剂量吡虫啉胁迫意大利蜜蜂成年工蜂显著降低意大利蜜蜂的嗅觉学习能力,影响意大利蜜蜂脑部免疫解毒等相关基因的表达和酶活性及氧化还原等生物代谢过程;亚致死剂量吡虫啉短时胁迫会刺激意大利蜜蜂的嗅觉感觉过程及神经信号传导过程。     

黑缘烟蟋螽丝腺结构

【目的】蟋螽是直翅目中唯一具有吐丝筑巢行为的类群。本研究旨在探讨蟋螽丝腺的结构特点。【方法】应用解剖学观察、免疫荧光、苏木精-伊红染色、PAS苏木精染色、扫描电镜和透射电镜等方法从细胞水平对黑缘烟蟋螽Capnogryllacris nigromarginata丝腺的显微与超微结构进行了观察。【结果】黑缘烟蟋螽丝腺由导管和腺泡构成。腺泡由鞘细胞延伸形成的结缔组织鞘包围。腺泡的主体有4种细胞,分别为Ⅰ型分泌细胞、Ⅱ型分泌细胞、围细胞和腔细胞。Ⅰ型和Ⅱ型分泌细胞为大的腺细胞,形状不规则。分泌细胞细胞核很大,胞质内有大量的内质网和分泌颗粒。Ⅰ型分泌细胞靠近腺泡中心,PAS-苏木精染色表明Ⅰ型分泌细胞内含糖蛋白,Ⅱ型分泌细胞在腺泡外周,位于Ⅰ型分泌细胞与围细胞或结缔组织鞘之间。腔细胞分散在分泌细胞之间,包围形成胞外运输分泌物的通道。围细胞与鞘细胞接触,具有由细胞膜内陷形成的微绒毛腔,胞质内有大量的线粒体。围细胞微绒毛腔与腔细胞包围的细胞外运输通道相连,分泌细胞分泌的颗粒聚集在分泌细胞和胞外运输通道之间的连接处,并将分泌物排出至胞外运输通道。多个腺泡的胞外运输通道汇集到由单层细胞组成的丝腺导管。单层导管细胞靠近管腔外围具有规则排列的质膜内陷和大量伸长的线粒体;靠近管腔的一侧具连续的细胞膜突起,在导管壁的表皮下紧密排列。【结论】黑缘烟蟋螽丝腺分泌细胞分为Ⅰ型分泌细胞和Ⅱ型分泌细胞。分泌物质产生及分泌过程依次经过分泌细胞、腔细胞包围的胞外通道、分支导管、总导管和唾窦。其中在腺泡细胞之间,分泌物向外运输过程中,围细胞微绒毛腔的微丝束可能对分泌物的外排提供推动力。     

施钾对苜蓿上牛角花齿蓟马产卵选择、生长发育、 成虫寿命和繁殖力的影响

【目的】为了探讨施钾对苜蓿上牛角花齿蓟马Odontothrips loti的产卵选择、生长发育、成虫寿命和繁殖力的影响,明确施钾苜蓿叶片营养物含量与牛角花齿蓟马生命参数的关系。【方法】在不同钾量(40, 60, 80和100 mg/kg)处理下(以不施钾作为对照),观察记录牛角花齿蓟马在紫花苜蓿品种甘农3号Medicago sativa cv. Gannong No. 3叶片上的产卵量,幼期各龄期发育历期和存活率以及二代成虫的寿命和繁殖力,同时测定不同施钾量下苜蓿叶片的可溶性糖、游离氨基酸及钾含量。【结果】随着施钾量的增加,牛角花齿蓟马在苜蓿叶片上的产卵量(粒/复叶)先降低后升高,在60 mg/kg钾处理降幅最大,较对照降低了45.58%;卵孵化率和1-2龄若虫的存活率变化不显著,但3-4龄若虫的存活率和幼期总存活率显著下降,分别在100 mg/kg 和80 mg/kg钾处理下降幅最大,较对照分别下降了54.36%和48.48%。不同施钾量下苜蓿叶片上牛角花齿蓟马卵和1-2龄若虫发育历期无显著变化,3-4龄若虫及幼期总发育历期均延长;牛角花齿蓟马二代成虫的繁殖力均显著下降,成虫寿命显著缩短(40 mg/kg钾处理除外)。施钾后,苜蓿叶片可溶性糖含量、钾含量和糖氮比增大,游离氨基酸含量减少。相关关系分析表明,苜蓿叶片钾含量与牛角花齿蓟马幼期总存活率和成虫繁殖力无显著相关性,而苜蓿叶片可溶性糖含量和糖氮比均与3-4龄若虫存活率和繁殖力极显著负相关,与幼期总存活率呈显著负相关。【结论】施钾苜蓿对牛角花齿蓟马成虫产卵产生显著的排趋性;施钾提高了苜蓿叶片的可溶性糖含量及糖氮比,不利于若虫的生长发育,并使成虫寿命缩短、繁殖力下降,对牛角花齿蓟马产生了显著的抗生作用。     

城市小型景观水体CO2与CH4排放特征及影响因素

淡水生态系统被认为是大气温室气体排放的重要来源,尤其在人类活动影响下,其排放强度可能进一步增强。城市小型景观水体是城市生态系统的重要组成,具有面积小、数量大以及人类干扰强的特征,其温室气体排放特征及影响因素尚不清楚。选择重庆市大学城8个景观水体和周边2个自然水体为对象,于2019年1、4、7、10月,利用漂浮箱和顶空法分析了水体CO₂与CH₄的溶存浓度及排放通量,旨在揭示城市小型景观水体CO₂与CH₄排放强度、时空变异特征以及影响因素。结果表明,10个小型水体CO₂、CH₄的溶存浓度范围分别为10.75-116.25 μmol/L和0.09-3.61 μmol/L（均值分别为（47.6±29.3）μmol/L、（1.13±0.56）μmol/L）,均为过饱和状态;漂浮箱法实测的8个景观水体CO₂和CH₄排放通量均值分别为（72.7±65.9）mmol m^-2 d^-1和（2.31±3.48）mmol m^-2 d^-1（顶空法估算值为（69.7±82.0）mmol m^-2 d^-1和（3.69±2.92）mmol m^-2 d^-1）,是2个自然水体的3.5-6.1和2.0-4.5倍,呈较强的CO₂、CH₄排放源;居民区景观水体CO₂和CH₄排放略高于校园区,均显著高于对照的自然水体;CO₂排放夏季最高,秋季次之,冬、春季最低,CH₄呈夏季>秋季≈春季>冬季的季节模式,温度和水体初级生产共同影响CO₂和CH₄排放的季节模式;水生植物分布对景观水体CO₂、CH₄排放有显著影响,有植物分布的水域比无植物水域平均高1.97和2.94倍;漂浮箱法和顶空法测得气体通量线性关系较好,但顶空法测得CO₂通量在春季明显偏低,而CH₄则普遍偏高。相关分析表明,景观水体碳、氮浓度、pH值以及DO等对CO₂排放具有较好的指示性,CH₄排放通量主要与水体中碳、磷浓度有关。城市小型景观水体CO₂、CH₄排放通量远高于大部分已有自然水体的研究结果,呈一种较强的大气温室气体排放源,在区域淡水系统温室气体排放清单中具有重要贡献,未来研究中应给以更多关注。     

黄河三角洲滨海湿地微生物多样性及其驱动因子

微生物在湿地的生物地球化学循环和生态功能调节中发挥着重要作用,对全球气候变化具有重大影响,对维持全球生态系统的健康至关重要。以黄河三角洲滨海湿地为研究对象,通过采集代表性植被群落的土壤表层和部分植物根系,探究土壤微生物群落组成、根际微生物、环境因子及其内在的关联性和影响机制。研究结果表明不同植被覆盖地区微生物多样性存在差异,芦苇区和柽柳区微生物丰度高于泥滩区、碱蓬区和棉田,海漫滩微生物丰度高于河漫滩地和泥滩。土壤微生物菌群结构和多样性显著高于根际：土壤细菌的香农指数约为4-5.5,根际微生物的香农指数约为0-4。土壤细菌主要为厚壁菌门、变形菌门、拟杆菌门和放线菌门,占样品总数的90%以上;而根际细菌主要是蓝藻门、变形菌门和放线菌门,二者在属水平上的菌群结构差异更加明显。环境因子的含量与生境类型有关,SO₄^2-和NO₃^-的相关性最高,植被覆盖区土壤中Mn⁴⁺、Fe³⁺和水解氮的含量低于滩涂裸地。冗余分析（RDA）表明,pH值在小空间尺度上对湿地土壤中细菌群落的影响较小,环境因子在门和属水平的解释率分别为89.7%和86.8%,其中K（23.4%）、NO₂^-（11.8%）、Mn⁴⁺（9.8%）和Na（8.0%）是解释门水平微生物区系结构变化和组成的主要因子。研究为理解湿地微生物多样性与湿地生态系统功能之间的影响机制提供了一个生态学视角,有助于了解黄河三角洲滨海湿地土壤和植物根际的细菌分布特征,对黄河三角洲退化滨海湿地的生物修复具有重要的指导意义。     

天目山常绿落叶阔叶林群落垂直结构与群落整体物种多样性的关系

以浙江省天目山1 hm²常绿落叶阔叶混交林样地调查数据为基础,运用K-means聚类方法将DBH≥1 cm的个体根据树高划分为不同林层,研究比较了各个林层的物种多样性特点;利用通径分析方法和决策系数定量计算各个林层物种多样性对群落整体物种多样性的直接作用和间接作用,天目山常绿落叶阔叶林垂直结构对群落物种多样性构成的影响。结果表明：（1）天目山常绿落叶阔叶林群落层次结构丰富,树高由1.4-36.5 m依次可分为灌木层、亚冠层、林冠下层、林冠中层和林冠上层。（2）天目山常绿落叶阔叶林群落从灌木层依次往向上,物种丰富度、多度、特有种数量、Shannon-Weiner指数和Simpson指数均呈下降趋势。（3）灌木层对群落物种多样性的贡献最大且远高于其他四个林层,其中灌木层对群落整体物种多样性Shannon-Wiener指数、Pielou指数以及Simpson指数的决策系数分别为0.850、0.651、0.755。（4）林冠下层、林冠中层和林冠上层密度的大小对灌木层的物种数目有明显的影响,林冠层密度越大,灌木层群落的物种数目越少,复杂程度越低;偶见种和稀有种对群落物种多样性的维持具有特殊作用。综上,研究认为森林群落的垂直结构在维持森林群落整体物种多样性中具有关键作用,而灌木层在群落整体物种多样性构成中具有决定作用,森林群落中稀有种、偶见种多少在群落物种多样性构成中具有特殊作用。     

城市小型景观水体溶存N2O浓度及排放通量特征

淡水生态系统是大气中N₂O的重要排放源,受到国内外广泛关注。城市小型景观水体作为区域淡水系统的重要组成,具有环境容量小,受人类活动干扰强烈,其N₂O排放特征及影响机制并不清楚。选择重庆大学城8个典型景观水体和2个城市外围的自然水体（对照）作为研究对象,利用顶空法和漂浮箱法对水体溶存N₂O浓度及排放通量进行季节性监测,并通过分析生境特征及水环境特征,探究城市小型景观水体N₂O排放特征及关键影响因素。结果表明：1）小型景观水体TN、NO₃^--N、NH₄⁺-N、NO₂^--N含量总体偏低但变异性极强（变化范围分别为0.31-1.47 mg/L、0.05-0.79 mg/L、0.03-0.14 mg/L、0.00-0.04 mg/L）,硝态氮是主要的氮形态;景观水体氮丰度远高于外围的自然水体;2）10个小型水体N₂O浓度范围为16.51-158.96 nmol/L,平均为（47.60±21.47） nmol/L,均处于过饱和状态;漂浮箱法实测8个景观水体N₂O排放通量均值为（0.13±0.05）mmol m^-2 d^-1,是对照水体的1.3-5.2倍,高于大部分已有研究结果,是大气N₂O的排放热源;3）景观水体N₂O排放通量与水体各形态氮含量呈显著的正相关关系,较高的N负荷和强烈的氮转化过程是导致景观水体成为N₂O排放热源的主要因子,水体N含量可以作为景观水体N₂O排放强度的有效指示因子;同时水生植物分布对水体N₂O排放影响显著,有植物分布的水域比开敞水域高1.4倍;4）漂浮箱法和边界层模型法对小型景观水体N₂O排放通量的监测结果呈较好的线性关系,但不同季节仍存在着一定差异,需要进一步优化模型估算方法;5）水体N₂O排放通量对温度的季节性变化较为敏感,呈夏季最高,春、秋季次之,冬季最低的季节模式。本研究强调,城市小型景观水体具有较高的N₂O排放速率,在区域氮循环及全球淡水系统温室气体排放清单中具有不可忽视的作用,在未来研究中应得到更多关注。     

深圳近海公园植物群落结构特征及其与景观格局的相关性

城市公园植物群落为城市生态系统提供重要的生态服务。对深圳最具代表性的6个近海城市公园进行实地调查,同时结合高分辨率的遥感图像,分析其植物群落结构特征及其与公园内部景观格局的相关关系。结果表明：（1）共调查到近海公园植物108科310属471种,其中乡土植物82科169属231种。草本植物中乡土植物比例较高,而木本中乡土植物占比较低。（2）TS-4和H-1分别是近海公园最常见的乔灌群落类型和草本群落类型,其样地量分别占总量的39%和26%。常见群落的指示种多数具有热带性质并占据主体地位。（3）公园中灌木植物种数低于乔木和草本植物,但群落稳定性较高。（4）半自然型和人工型近海公园各类植物的相似性,以灌木层植物最低。（5）公园整体景观格局中,斑块密度与林地面积比、林地最大斑块面积比呈显著负相关（P<0.05）。（6）各层植物多样性也受到景观格局显著影响：草本层植物多样性与草地、林地的斑块形状复杂程度分别呈显著负相关（P<0.05）;灌木层植物多样性与林地、水体的景观破碎度呈显著负相关（P<0.05）;乔木层植物多样性与草地最大斑块指数呈显著负相关（P<0.05）。公园景观破碎度的增大可能会导致植被景观面积减少。建议在公园植物造景初期就要重视对灌木的运用,尤其是一些生态本底比较脆弱的公园,以提高植物群落的稳定性和低维护性。同时应尽可能保留大面积的核心植被生态斑块,更好地发挥其生态功能。研究结果可为城市公园的规划设计、植物群落的优化配置与城市生物多样性保护提供依据。     

武夷山不同林龄甜槠林土壤呼吸特征及影响因素

为揭示中亚热带常绿阔叶林群落优势种一甜槠天然林不同林龄林下土壤呼吸(Soil respiration,RS)差异及影响因素,采用LI-8100开路式土壤碳通量系统对武夷山自然保护区不同林龄(18、36、54、72 a)天然甜槠林进行了1年的野外原位测定。结果表明:(1)不同林龄甜槠林RS季节动态呈现明显的单峰趋势,林龄对冬季RS影响并不显著(P>0.05),秋季18 a甜槠林RS与其他3种林龄差异显著(P<0.05),林龄对土壤含水率的季节变化没有显著影响(P>0.05);(2)不同林龄甜槠林5 cm深土壤温度与RS拟合R2明显高于土壤含水率与RS拟合R2,随着林龄增大,RS温度敏感性指数Q10值呈上升趋势,依次为1.551、1.589、1.640、1.664,且54、72 a甜槠林RS温度敏感性指数Q10值显著高于18、36 a(P<0.05);(3)土壤含水率与5 cm深土壤温度共同解释了RS变异的86%—90.3%;0—60 cm土层根系生物量与5 cm深土壤温度共同解释了RS变异的88.3%—91.8%,由此可见,生物因子与非生物因子双因素拟合可以更好地解释不同林龄RS差异。在对未来森林植被土壤呼吸及碳汇功能进行研究时,应在考虑林龄及季节差异的基础上,加强对生物因子的测定。