碎米蕨类(cheilanthoid)由于其形态上普遍存在的趋同进化现象,是分类最为困难的类群之一.金毛裸蕨属(Paragymnopteris)虽然仅有5种,但被不同学者分置于若干不同属内,分类地位一直存有争议.该研究基于7个叶绿体基因片段串联数据集、叶绿体基因组及核糖体DNA数据集,探究了金毛裸蕨属与其他碎米蕨类群之间的系统发育关系.结果表明:金毛裸蕨属、旱蕨属(Pellaea)、Astrolepis3个属具有很近的亲缘关系并共同构成了旱蕨群(pellaeoid group).金毛裸蕨属的5个物种在系统发育树上形成了 2个分支,各自与旱蕨属的成员聚在一起并得到了强烈的支持.基于这一结果,建议对旱蕨属范围重新定义,并将金毛裸蕨属并入旱蕨属中.

2021年因海南热带雨林国家公园的建立,园内部分人工林停止经营进入次生自然演替状态,使其林下植物较往年更为丰盛,亟待研究.为了摸清人工林的次生自然演替状态及其对环境的适应策略,在海南热带雨林公园橡胶林中设置390个10 m×10 m的样方,在对海南岛公园内植被分布进行全面调查的基础上,研究该区域林下植物组成以及植物群落特征与环境因子的关系.结果表明,(1)维管束植物共有123科455属808种,其中蕨类植物共有21科31属62种、裸子植物3科3属4种、被子植物有99科421属742种(含单子叶植物15科69属120种、双子叶植物84科352属622种);(2)通过对研究区域的植物物种多样性指数与环境因子之间进行RDA分析,共解释橡胶林下物种多样性指数的18.5％.通过蒙特卡罗随机置换检验,有9个环境因素对橡胶林下物种多样性的解释量达到显著水平(P＜0.05),为最干季度平均温度、最湿季度平均温度、平均气温日较差,而混交、胸径、海拔、年降水量和最干季度降水量、最暖季度降水量.研究表明,林下植物的多样性受多种环境因素的相互作用影响.其中,温度和降水是综合影响林下植物多样性的关键因素,高温、高湿和干旱等因素对橡胶林下植物多样性产生不利影响.此外,海拔的水热条件也是影响林下植物多样性的重要因素.同时,人工林的状态,如胸径、混交也对林下植物多样性产生重要影响.

多年冻土和植被是寒区生态系统的重要组成部分.随着全球气候变暖,多年冻土逐渐退化,导致土壤水分以及有机质含量降低,进而对地上植被产生影响.对大兴安岭北坡多年冻土区植物生态特征及其对冻土退化的响应进行了研究.结果表明,调查的30个多年冻土区共有85种植物,隶属于29个科,55个属.其中,蕨类植物1种,占种组成的1.2％;裸子植物1种,占种组成的1.2％;被子植物83种,占种组成的97.6％.在4种生活型中,以地面芽植物的种类最多,为51种,占植物种数的60％;地下芽和高位芽植物次之,分别为12和19种,分别占14.1％和22.4％;地上芽植物较少,为3种,占3.5％.在4种水分生态类型中,以中生植物种类最多,为50种,占植物种数的58.8％;湿生植物次之,为26种,占30.6％;沼生植物为7种,占8.2％;旱生植物最少,为2种,占2.4％.冻土活动层厚度50-150cm范围内,植物的科、属、种数最多,其次是大于150cm范围的冻土区,活动层厚度较小(＜50cm)时,植物科、属、种数最少.随着活动层厚度的增加,即多年冻土退化,地面芽植物的物种数显著增加(P＜0.05),高位芽植物的物种数显著减少(P＜0.05),地上芽和地下芽植物的物种数随活动层厚度的变化不显著.随着活动层厚度的增加,沼生植物的物种数显著降低(P＜0.05),中生植物的物种数显著增加(P＜0.05),湿生和旱生植物的物种数随活动层厚度的变化不显著,群落植物组成从湿生逐渐向中生转变.

利用盆栽控水法研究了华南毛蕨、蜈蚣蕨、线羽凤尾蕨、毛叶铁线蕨、长叶肾蕨和普通针毛蕨6种华南地区常见蕨类的耐旱性,测定了植株在自然干旱下的土壤绝对含水量、叶绿素SPAD值、叶片相对含水量和气体交换参数等指标变化.结果表明:随干旱胁迫加剧,叶片相对含水量总体呈下降趋势,其中普通针毛蕨、蜈蚣蕨和长叶肾蕨下降不明显,华南毛蕨降幅最大.叶绿素SPAD值随干旱加剧显著下降,其中华南毛蕨和长叶肾蕨下降幅度较小,蜈蚣蕨下降幅度较大.净光合速率、气孔导度和蒸腾速率随干旱加剧而不断下降,其中普通针毛蕨和蜈蚣蕨下降幅度较小,华南毛蕨下降幅度较大.然而,胞间CO2浓度随着干旱的加剧而不断上升,其中线羽凤尾蕨上升幅度最大,蜈蚣蕨和普通针毛蕨上升幅度较小.以各指标的平均变化速率为原始数据进行隶属函数法分析得出,六种参试蕨类植物的耐旱能力大小依次为蜈蚣蕨>普通针毛蕨>长叶肾蕨>毛叶铁线蕨>华南毛蕨>线羽凤尾蕨.

被称为“钢筋水泥森林”的现代城市存在大量的墙体,包括建筑外墙、独立围墙、挡土墙等类型.通常情况下,这些完全硬质化的界面不会被认作为生境或栖息地.以典型山城重庆市为例,探索城区范围内墙体成为城市生境的可能性.于2017年9-11月对重庆主城区共120块墙,包含359个4×1m小样方,调查墙面上自生植物的物种、覆盖度等信息;记录墙体4类特征共22个因子作为生境影响因素;并采用方差分解和典范对应分析(CCA)排序法研究影响因素与自生植物组成和分布的关系.结果 表明:(1)市区墙境自生植物丰富,共记录到70科149属193种,以菊科植物种类最丰富,其次是禾本科和荨麻科.优势种包括蜈蚣草(蕨类)、井栏边草(蕨类)、构树幼苗(乔木)、贯众(蕨类)和黄葛树幼苗(乔木).相比平面环境的自生植物以旱生为主,墙体上喜阴湿的蕨类植物占明显优势,反映出墙体作为生境的独特性,可以作为城市生态空间的有效补充.(2)墙体4类特征共解释自生植物组成与分布变化的14.4％,植物传播、定植与构建是一个综合复杂的过程,受各种随机因素影响;此外,本文所选因素也未考虑更大尺度的周边景观等因素.所有因子中,墙体高度、藤蔓覆盖度和墙体遮阴率是影响植物变化的主要因子,且与CCA排序第1轴相关性最强.这些因子均与墙体自身湿度有关,表明水分在决定墙面植物组成与分布起主要作用,植物在墙面沿水分呈梯度分布.讨论了本研究对现代城镇绿化的启示,从自然做功的角度提升城市生态系统服务,为城市生态设计与低成本管理提供科学依据.

我国低纬度热带亚热带地区现代花粉雨与气候关系的研究相对缺乏.本研究以滇南红河地区43个水体(湖泊、水库和池塘)的表层沉积物为对象,探讨研究区现代花粉雨与气候因子之间的关系.花粉分析结果表明,木本植物花粉含量高,占优势的是松属、桤木属和壳斗科;次为草本植物,主要为禾本科、菊科和莎草科;花粉谱中蕨类孢子以三缝孢为主,藻类的盘星藻也常见.同时,通过红河地区13个气象观测站1961-2010年月观测数据的线性插值,获得了各水体的现代气候数据(温度包括1月均温、7月均温、春、夏、秋、冬季均温,以及雨季、旱季和年均温;降水包括春、夏、秋和冬季降水量,雨季、旱季和年降水量),并对现代花粉和气候数据进行冗余分析,以揭示影响研究区现代花粉雨的气候因子.冗余分析结果表明,春季、旱季和年降水量及7月、雨季和年均温是控制滇南红河地区现代花粉雨的主要气候因子,温度的增加导致常绿阔叶林占优势,降水减少导致松林占主导.本研究结果能够为滇南红河地区利用化石花粉记录的古气候定量重建提供重要的理论支持.

DREB (dehydration-responsive element-binding)转录因子是响应非生物胁迫反应的主要调节因子,为探索DREB在多年生草本药用植物香鳞毛蕨[Dryopteris fragrans (L.)Schott]抗逆过程中的功能,该研究克隆了DfDREB基因并进行生物信息学分析,采用qRT-PCR方法分析了DfDREB基因在不同激素及干旱、NaCl、高温和低温等逆境胁迫处理下的表达模式.结果 表明:(1)成功获得DfDREB基因全长1 203 bp,其编码401个氨基酸,相对分子质量为43.66 kD,等电点为6.13,是亲水性非分泌蛋白,该蛋白具有AP2保守结构域,属于AP2家族.(2)实时荧光定量PCR分析表明,DfDREB基因在香鳞毛蕨根、叶柄和叶中均有表达,其中在叶中表达量最高,根中表达量最低;在水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)和乙烯利(ETH)处理时,DfDREB基因表达上调,并都在1h时表达量达到峰值;在脱落酸(ABA)处理时,DfDREB基因的相对表达量仅在12 h和24 h时呈上调表达,其余时间为下调表达;在干旱、NaCl和高温处理时,DfDREB基因表达均上调;低温处理0.5h和12 h时DfDREB基因表达显著上调,但在低温处理1～6 h和24 h时无明显变化.研究表明,DfDREB基因响应激素和非生物胁迫处理,且基因表达受胁迫诱导.该研究结果为进一步探索香鳞毛蕨抗逆分子机制奠定了基础.

以榆林红石峡沙地植物群落为研究对象,采用群落生态学的调查方法,对群落结构特征、植物生活型、植物多样性分析研究,为毛乌素沙地植物多样性保护防沙治沙提供科学依据.结果表明:榆林红石峡沙地植物种类丰富,包括3门5纲29目62科168属252种,其中蕨类植物门1纲1目1科1属2种;裸子植物门2纲2目3科5属14种;被子植物门2纲26目58科162属236种;禾本科的狗尾草、硬质早熟禾、糙隐子草,菊科的沙蒿、茵陈蒿、阿尔泰狗娃花,藜科的尖头叶藜、藜,紫葳科的角蒿,豆科的踏郎、柠条、白柠条、紫穗槐,杨柳科的沙柳,松科的樟子松是群落中的主要植物;以多年生草本植物为主,一年生草本植物次之,团块状分布的高大乔木樟子松,辅以散状分布的灌木,使原来的流动沙地变成了固定沙地,形成了半干旱区沙地草原稀树的自然景观.

采用踏查、样线及样方法调查花城湖国家湿地公园内植物种类和群落组成,分析研究其植物组成、地理区系、生活型成分及群落组成特征,为管理部门进行科学管理区域植被提供科学依据.方法:分析湿地植物区系地理成分、生活型成分及群落组成特征.结果表明:(1)花城湖国家湿地公园共有维管束植物35科79属93种,其中:蕨类植物1科1属1种,裸子植物2科2属2种,双子叶植物24科58属67种,单子叶植物8科18属23种;单种科20科,占总科数的57.14％,单种属68属,占总属数的86.08％;(2)北温带分布科有8科,占总科数的23.52％,北温带分布属有26属,占总属数的33.33％,种子植物区系成分表现出较为简单,以温带分布占优势的特点;(3)草本植物占总种数的75.27％,且以草本植物占优势,表现为以多年生草本植物占绝对优势;(4)区域共有12个典型干旱区湿地植物群系,呈现出群系种类丰富,但结构相对简单且组成单一的特点.

湿地是水陆相互作用形成的独特自然综合体,对全球气候变化敏感,尤其是干旱半干旱区分布的湿地对自然环境和人类活动的响应更为显著.基于新疆哈巴河地区桦木林湿地人工开挖130 cm深的地层剖面,结合较高时间分辨率的14C测年数据和孢粉组合,揭示出该区3600年来曾经历5个时段的植被变化和人类活动的影响.3540-3430 cal a BP期间,该区以蒿属(Artemisia)等旱生植物为主,湿地尚未形成;3430-2640 cal a BP期间,局地小环境较湿润,湿生草本和以沼泽蕨(Thelypteris palustris)为代表的蕨类植物大量生长,落叶阔叶的桦木属(Betula)植物开始出现;至2640-660 cal a BP期间,浅水湿地开始形成,桦木属植物迅速扩张,但在大区域仍分布着由藜科(Chenopodiaceae)和蒿属等为主要组成的荒漠植被;尤其在660-210 cal a BP期间,桦木属成为森林的优势种;值得关注的是,近200年以来,该区以藜科为代表的草本植物增多,而桦木林出现萎缩.通过对选取的典型局域湿地不同历史时期环境变化和人类活动影响的研究,揭示了该区3600年以来的植被和环境变化,从而加深对当地历史时期植被变化过程的理解,同时也可为当地湿地生态建设和湿地生物多样性保护政策的制定提供科学依据.