叶际微生物在维持植物健康生长方面具有重要的作用,然而,目前我们对珍稀孑遗植物半日花(Helianthemum songaricum)叶际真菌的多样性和群落结构等知之甚少.因此,本研究利用Illumina高通量测序技术检测西鄂尔多斯自然保护区半日花叶片表生和内生真菌的多样性,探究其网络结构特征以及群落构建的机制.结果显示:棋盘井地区的叶际表生真菌丰富度指数(156.38±8.42)显著高于内生真菌(111.13±5.57),棋盘井叶际表生真菌丰富度指数显著高于拉僧庙(125.57±7.20)和千里山(114.75±10.35),而拉僧庙的内生真菌丰富度指数(155.71±15.40)显著高于棋盘井.叶际真菌以子囊菌门、毛霉菌门和担子菌门为优势门,叶际表生真菌和内生真菌分别在3个不同地点具有显著的指示类群,叶片部位(即叶表和叶内)和地点显著影响叶片真菌的群落组成.共存网络分析表明,叶际表生和内生真菌主要是协同作用,拮抗作用较小.半日花叶际表生和内生真菌群落的构建主要由随机性过程驱动.综上所述,半日花叶际表生和内生真菌的多样性和群落组成受到叶片部位(叶表和叶内)和地点的显著影响,随机性过程主导叶际表生和内生真菌的群落构建.研究结果可为珍稀濒危植物的保护和合理利用提供一定的科学基础和实践指导.

水椰属棕榈科真红树植物,也是孑遗植物,被列为国家二级重点保护植物.中国水椰仅天然分布于海南岛.为探讨其濒危现状和保护策略,本研究采用样方法对水椰群落进行调查,并分析其地理分布、群落特征、种群结构及其空间分布.结果表明:(1)中国水椰共有6个自然种群,总面积为3.96 hm2,种群数量为9319棵,自然分布于海口东寨港的野菠萝岛和道学村、文昌的玉阳公园和头苑村、琼海长坡镇文场村、万宁日月湾,并且仅在日月湾有小面积成片分布,其他种群均为零星分布.(2)水椰样地内共有28种红树植物,形成以水椰+海莲+桐花树、水椰+海莲等为优势种的红树林群落.(3)海口、琼海、万宁水椰的种群结构均为衰退型,而文昌水椰种群为增长型,并且各种群分布格局都为聚集分布.(4)宏观尺度的极端气候变化、过度砍伐与开发利用、小尺度上的个体自身繁殖受限是水椰种群濒危的三大原因.建议通过增加科研技术投入解决种源问题、加大生境修复与就地保护力度、优化迁地保护与野外回归策略等措施扩大其种群数量.

四合木(Tetraena mongolica)是中国特有的孑遗种植物,被誉为植物中的"大熊猫",由于早期过度放牧、滥垦乱伐等人为因素,使这一物种一度濒临灭绝.预测气候变化对分布范围的影响可为四合木的野生资源保存与可持续利用提供科学基础和参考依据.利用 27 个地理分布点和从Worldclim网站下载的 18 个环境因子数据,基于优化后的MaxEnt模型预测四合木在中国的地理分布格局和限制其分布的主导环境因子.结果表明,通过调用R平台ENMeaval程序包进行模型优化,最终确定FC= LQHPT,RM=4,优化参数后的模型精度优于默认参数下的模型精度.优化后的MaxEnt模型预测测试数据集和训练数据集AUC值均在 0.98 以上;现代四合木潜在地理分布的总的适生区面积约为 124.45×104 km2,高适生区面积约为 3.35×104 km2,高适生区主要集中于内蒙古阿拉善左旗、鄂托克旗以北,黄河上游达拉特旗以南,乌海市、巴彦淖尔市以东,鄂尔多斯市以西;宁夏回族自治区北部石嘴山市及贺兰山北麓也有少量分布.最干月降水量(36.95%)、年降水量(14.83%)、表层土壤有机碳含量(11.21%)、海拔(9.38%)、最干季度平均气温(6.28%)、年均温(5.49%)、人类活动因子(3.10%)、表层土砾石含量(3.01%)、等温性(2.44%)、表层土壤碳酸盐或石灰含量(2.32%)、表层土壤酸碱度(2.02%)和最冷月最低气温(1.32%)是影响四合木分布的主要环境因子.分析发现,随着气候暖化,四合木新增适生面积将会逐步缩减,现代潜在高适生区可能依然是其未来的避难所,其分布重心可能将会向东迁移.本研究为进一步明确四合木适宜栖息地在中国的地理分布格局和制定有效的保护策略提供了科学参考.

裸果木起源于古地中海,为亚洲中部荒漠区分布的第三纪孑遗植物种,对研究旱生植物演化过程具有重要的科学价值.以一年生裸果木(Gymnocarpos przewalskii)实生苗为材料,在盆栽条件下用质量浓度为0.4％、0.8％、1.2％和1.6％的NaCl溶液进行盐胁迫处理,测定各NaCl处理下裸果木幼苗叶片的抗氧化酶活性、渗透调节物质含量、叶绿素含量、相对电导率(REC)、丙二醛(MDA)含量以及株高、基径,根、茎、叶、总干重,根冠比变化,探讨裸果木幼苗对盐胁迫的生理耐受性.结果显示,(1)随着盐胁迫程度的加重,裸果木幼苗株高、基径,以及根、茎、叶干重和总干重整体呈下降趋势,而根冠比呈上升趋势;裸果木幼苗株高、基径和根干重在0.4％NaCl处理下较对照变化不显著,但其茎干重、叶干重和总干重在各NaCl处理下均显著低于对照.(2)随着盐胁迫程度的加重,裸果木幼苗叶片的可溶性糖(SS)含量、可溶性蛋白(SP)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性均先升高后降低,而脯氨酸(Pro)含量、过氧化氢酶(CAT)活性、REC、MDA含量均呈持续升高趋势;在0.8％NaCl处理下,叶片SS、SP含量下降,SOD、POD活性减弱,REC、MDA含量显著升高,严重抑制了干物质的合成与积累.(3)随着盐胁迫程度的加重,裸果木幼苗叶片的叶绿素a含量、叶绿素b含量、总叶绿素含量和类胡萝卜素含量均明显降低.研究发现,在盐胁迫条件下,裸果木幼苗的生长受到了不同程度的抑制,其叶片可以通过提高渗透调节物质含量和增强抗氧化酶系统活性来适应盐胁迫环境,从而具备一定的耐盐能力;当NaCl浓度超过0.4％时,裸果木生长显著受抑,渗透调节和抗氧化能力有所减弱,膜系统受到明显的损伤.

金钱松是中国最具国际影响力的古老孑遗植物之一,其面临生境破碎化、种群分散以及个体数量减少的种种威胁.幸运的是,已有研究指出村落风水林为金钱松自然种群提供了庇护,然而,村落风水林到底如何发挥保护效用,尚待深入探索.因此,该研究通过野外调查和社区访谈的方法对所有金钱松自然种群的更新现状、保护行为和干扰程度进行全面调查,并以林家塘村金钱松自然种群为例揭示金钱松村落风水林保护和管理模式.结果表明:(1)相较于其他生境类型,村落风水林生境中金钱松自然种群径级结构连续,幼苗密度较高;(2)水口林、墓地林和阳基树承载的风水与禁忌文化是村落风水林能够有效保护金钱松自然种群的内在原因;(3)新时代乡村旅游业的发展进一步促进了村民对金钱松村落风水林的保护.综上所述,在乡村振兴背景下,基于风水和禁忌文化的村落风水林保护和管理模式是金钱松自然种群保护的绝佳模式.

新疆沙冬青是中国荒漠地区代表性常绿阔叶植物,属于第三纪孑遗植物.其极强的逆境耐受性受到了研究者的广泛关注,但由于缺乏基因组序列,分子生物学研究水平进展缓慢.本研究对新疆沙冬青进行了基因组调查测序,共得到65 Gb大小的双端测序数据.结合基于K-mer分析和流式细胞分析的方法,预测基因组大小、杂合率和GC含量等特征,估计基因组大小为770～787 Mb.测序数据拼接构建得到contigs的N50为684 bp,总读长为0.538 Gb;进一步组装后scaffolds的N50为12.09 kb,总读长为0.602 Gb.对拼接数据进行SSR分子标记预测,共得到151858个SSR,其中二核苷酸重复单元比例最高为56.39％,在二核苷酸重复单元中,AT/TA组成形式占多数.本研究首次报道了荒漠植物新疆沙冬青的基因组特征,为后续基因组学研究提供参考.

为了掌握中国特有裸子植物巴山榧树的种群现状,预测种群数量动态趋势,以分布于重庆、四川、陕西、湖北、安徽、河南和甘肃等省市的15个地点的残存巴山榧树种群为对象,建立巴山榧树种群径级结构和高度级结构图,编制种群静态生命表,绘制种群存活曲线、死亡率和消失率曲线,同时结合谱分析方法分析种群数量动态变化.结果表明:巴山榧树种群密度较低,平均为5.33 株/100m2,其中神农架种群(SN)密度最高,为9.58株/100m2,城口种群(CK)密度最低,为2.75株/100m2.径级结构中低龄级个体占有较高的比例,种群表现为增长型年龄结构;不同局域种群的径级结构差异明显,除宝兴种群(BX)外,其余种群的径级分布不完整.高度级结构中低于6m的个体占88.74％,绝大多数个体处于群落灌木层.种群的生命期望在不同龄级间波动明显,第3、7龄级的生命期望较低.巴山榧树种群存活曲线趋于Deevey-Ⅲ型;死亡率曲线和消失率曲线变化趋势一致,均在第3、7龄级出现峰值.巴山榧树种群的数量动态除受基波的影响外,在3、5、7龄级还显示出明显的小周期波动.巴山榧树为长寿命孑遗植物,呈岛屿化斑块分布,种群规模小,自然更新能力差,面临灭绝的危险,应及时加以保护.

通过对浙江天目山国家级自然保护区内6个孑遗落叶阔叶树种进行群落学调查,分析了不同微地形单元上种群结构、更新途径及更新个体的空间关联性,探讨了不同干扰体系下孑遗落叶阔叶树种的更新策略.结果表明:孑遗落叶阔叶树种具有较强的萌枝能力,种群结构以间歇型为主,部分种类选择长距离扩散,在适宜生境中间歇型更新,如青钱柳、缺萼枫香等;部分种类因生境限制,在不断的地表冲刷干扰下,选择在母树周围进行间歇型更新,如领春木、香果树.在相对稳定的顶坡和坡地上,青钱柳、缺萼枫香、蓝果树、枫香等树种以种子更新占据一次干扰后形成的林窗生境,并通过其固有的萌枝能力增殖树干,形成径级大小相似的多主干植株,迅速占据优势地位.在不稳定的谷床、谷坡和谷头凹地中,香果树、领春木、枫香等树种因频繁干扰导致种子更新受限、植株损伤并常有个体枯死,通过其极强的萌枝能力补充零星更新的幼苗以及干扰造成的个体损伤.基于生境适应、种群更新和竞争策略,将孑遗落叶阔叶树种大致划分为“林窗修复种”和“生境填充种”两个类型,并提出应加强对其特殊生境的保护.

线粒体作为重要的细胞器,在植物进化适应过程中起着不可忽视的作用.抗旱耐寒常绿阔叶灌木沙冬青主要分布在我国西北荒漠地区,是第三纪孑遗植物,研究该植物线粒体基因组与长期进化适应的关系具有重要意义.然而,用常规的方法难以分离纯化获得沙冬青线粒体基因组DNA,限制了沙冬青线粒体功能基因组研究.该研究利用不连续蔗糖梯度密度离心和DNase I消化技术,成功获得了高纯度沙冬青线粒体DNA,该线粒体DNA的纯度和完整性满足建库的要求,为沙冬青线粒体基因组研究提供了技术支持,对其他植物线粒体基因组学研究也具有参考价值.

耐冬山茶作为第三纪孑遗植物,是山茶自然分布最北缘的种群,具有丰富的形态特征与独特的遗传特性.以野生耐冬山茶幼苗为对象,设置2个光照梯度(全光照的65％、15％)、3个干旱梯度(田间持水量的75％、50％、25％),研究耐冬山茶在不同光照、水分条件下生理生态学响应机制,验证现存的4个理论假设是否能够解释耐冬山茶幼苗对遮荫与干旱的响应.结果表明:15％全光照限制了耐冬山茶幼苗的生长.与65％全光照相比,15％全光照使叶片的净光合速率、蒸腾速率和叶绿素含量下降,最大降幅分别为63.3％、82.9％和17.5％,显著提高了叶片的比叶面积、叶片含水量和PSⅡ最大光化学效率,最大分别提高了60.3％、8.3％和6.4％.干旱抑制耐冬山茶的生长,使株高、基径下降.随着干旱胁迫的加重,植株叶片的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度显著降低,最小值分别为0.83 μmol·m-2·s-1、0.30 μm0l·m-2·s-1和11.56 mmol·m-2·s-1.随干旱胁迫的加重,过氧化物酶和过氧化氢酶含量总体呈下降趋势,而丙二醛和脯氨酸含量显著上升.15％全光照缓解了干旱对耐冬山茶幼苗的消极影响,遮荫与干旱对耐冬山茶幼苗的交互作用符合“促进理论”.耐冬山茶幼苗能够通过多种调节机制适应环境变化,且能适应较大的光照和水分范围.此外,通过改善耐冬山茶生长的光照和水分条件,为其提供理想的生长环境,可以扩大其园林应用.