丛枝菌根真菌(AMF)在草地生态系统中广泛分布,对维持草地生态系统生产力和稳定性具有重要意义,而中国天然草地生态系统AMF群落的分布特征及其驱动机制尚不明确.该研究以常见的18种草地类型为研究对象,通过野外调查不同植物群落特征,分析土壤理化性质和AMF群落特征,探究中国草地生态系统不同草地类型土壤AMF群落特征及其驱动因素.结果表明,近明球囊霉属(Claroideoglomus)、隔球囊霉属(Septoglomus)、多孢囊霉属(Diversispora)、根孢囊霉属(Rhizophagus)、无梗囊霉属(Acaulospora)、球囊霉属(Glomus)和双型囊霉属(Ambispora)在不同草地类型AMF群落中占据优势地位(相对多度＞15％).不同草地类型AMF群落在物种组成和多样性上存在差异,且紫花针茅(Stipa purpurea)草地AMF群落多样性和稀有可操作分类单元(OTU)(相对多度＜0.1％的OTU)占比相对较高.结构方程模型表明,AMF群落多样性受植物群落多样性和土壤pH的显著影响,而AMF群落组成受温度、土壤含水率和植物群落组成的显著影响.综上所述,中国天然草地AMF资源丰富,且不同草地类型AMF群落存在较大差异.草地生态系统植物群落特征对AMF群落特征具有强烈的驱动作用,保护植物多样性对于维持土壤微生物群落稳定性具有重要意义.

研究高原泥炭沼泽土壤微生物群落组成特征及空间分布格局对于维护高原湿地生态系统结构及功能稳定性具有重要意义.本研究采集若尔盖核心保护区内沿土壤水平与垂直方向分布的50个土壤样本,利用高通量测序技术,并结合Mantel检验和多元回归模型(MRM)多元回归统计方法,对土壤细菌和真菌群落多样性、局域尺度上的群落结构相似性空间分布特征及驱动因子进行分析.结果表明:若尔盖高原泥炭沼泽土壤中的优势细菌和真菌类群分别为绿弯菌门(在水平和垂直方向上分别占总细菌群落的33.2％和25.1％)和子囊菌门(54.7％和76.4％);水平和垂直方向的微生物群落结构相似性均随采样点空间距离增加而逐渐降低,垂直方向上细菌和真菌群落的周转速率分别为水平方向的8.8和8.6倍.依据群落相对丰度将微生物划分为6个分类群,随着群落中稀有种数量的增加,群落距离衰减斜率降低,且条件性稀有或优势物种(CRAT)与总微生物群落的空间分布特征最相似.Mantel分析表明,土壤有机碳、总氮和活性磷是影响水平方向上细菌和真菌群落分布的关键驱动因子,而土壤有机碳、活性碳、pH值和土壤容重则是决定微生物垂直方向分布的主要因子.MRM分析进一步表明,土壤理化指标和空间距离均对微生物群落构建具有极显著影响,其中土壤因子对微生物群落垂直方向分布的解释度高于水平方向,且土壤因子对微生物群落分布的影响远大于空间因子通过扩散限制产生的影响.综上,高原泥炭沼泽土壤微生物群落具有更明显的垂直方向分布差异及环境响应特征.

七连屿是西沙群岛东北面的一个珊瑚礁群岛,生物多样性极高,近年来由于受到了人类扰动影响,鱼类资源出现明显衰退.为探究这一衰退演变特征并更好地保护和管理七连屿珊瑚礁鱼类资源,我们于2018-2023年采用潜水捕捞、渔捞日志记录、水下视频拍摄以及环境DNA分析等方法,并结合近年这一海域的研究资料,对其鱼类种类组成的现状进行分析.结果如下:2017年至今,七连屿共发现珊瑚礁鱼类412种,隶属于2纲16目60科168属,其中鲈形目鱼类最多,为320种,科水平隆头鱼科种类最多,有47种.七连屿以小型鱼类为多;食性方面以肉食性鱼类为多.2021-2023年大中型鱼类比例及肉食性鱼类比例较2017-2020年出现下降,同时小型鱼类和植食性鱼类比例却出现显著上升.两时间段肉食性鱼类相似性较低,为不相似;植食性鱼类相似性较高,为中等相似;小型鱼类相似性较低,为不相似,大型鱼类也为不相似.优势种中大型鱼类和小型鱼类的种类数显著低于稀有鱼类,肉食性鱼类的种类数也显著低于稀有鱼类,而植食性鱼类的种类数则显著高于稀有鱼类.两时间段的鱼类平均分类差异指数(Delta+)和变异分类差异指数(Lambda+)呈下降趋势.以上表明七连屿珊瑚礁鱼类受到了过度捕捞和生境退化的双重影响,鱼类物种发生了显著的更替.研究为今后预测七连屿珊瑚礁鱼类物种演替趋势提供了基础数据,为西沙珊瑚礁生态系统保护和修复提供了参考.

群落物种多度分布(species abundance distribution,SAD)是描述自然界生物群落中各物种间个体数量关系的定量方法,也是群落物种多样性的一项主要研究内容.目前,已提出了40余种SAD理论模型,但该如何解读群落物种多样性,学界内却很难达成一致.研究表明,各类生物群落通常由极少的优势种和大量的稀有种组成.先前有研究运用SAD分形模型对近两万个群落样本的统计分析发现,自然群落SAD最容易观测到的分布特征是1∶1/2∶1/3……,并据此提出了SAD的一般性分布关系.虽然后续研究对该项研究进行过验证,但对一般性分布关系和分形模型的探讨尚不够充分,特别是对其内在机制的解读,还要依靠更多学者提供想法,找出问题,逐步完善,并最终形成共识.本文选取大西洋深海双壳类群落和全球农作物授粉昆虫群落为例,基于拟合优度R2和分形参数p的统计分析(包括平均值、中值和频数分布),对分形模型和一般性分布关系两方面内容进行了更为详细的检验和研究.结果表明:(1)分形模型对两类群落均有较好的拟合效果,平均近70％样本(具体分别为85.5％和67.8％)的R2＞0.8;(2)两组群落最常见的SAD都是1∶1/2∶1/3……,这说明一般性分布关系可以得到包括深海贝类与授粉昆虫在内的多种生物群落的支持,具有较强的普遍性意义.本研究拟通过分形模型和一般性分布关系的验证,为学界提供值得思考和讨论的学术议题(如一般性分布关系的内在机制可能是什么),为开拓群落物种多样性研究的新领域找到较为新颖的切入点.

本文分析塔额盆地草原蝗虫的生态位,旨在为当地的蝗灾监控、治理及生态平衡保护提供理论依据.本研究对塔额盆地冲积平原、山前洪积倾斜平原、山地3种地形的草原蝗虫的空间生态位进行分析,统计得出了蝗虫优势度、群落组成差异、Levins生态位宽度和Shannon生态位宽度、Pianka生态位重叠等相关参数.结果表明:3种地形共采集蝗虫6科19种1 023头,不同地形优势种、常见种及稀有种均存在差异.山地与山前洪积倾斜平原、冲积平原的蝗虫群落组成差异较大.黑条小车蝗Oedaleus decorus decorus、蓝胫戟纹蝗Dociostaurus tartarus、意大利蝗 Calliptamus italicus、红胫戟纹蝗 Dociostaurus kraussi kraussi、伪星翅蝗 Calliptamus coelesyriensis 的生态位较宽且与其他蝗虫存在生态位重叠.塔额盆地草原蝗虫发生种类较多,绝大部分优势种蝗虫对空间资源的利用能力较强、竞争较激烈,对优势危害种加大监测力度,而针对山前洪积倾斜平原中的稀有种类,应加以保护以确保生物多样性.

沙漠土壤蕴藏丰富的放线菌资源,尤其是稀有放线菌类群,是挖掘新放线菌资源的理想生境.本研究开展库姆塔格沙漠可培养放线菌抑菌活性筛选,以期为该地区放线菌资源开发和利用提供菌株资源.根据分离菌株的16S rRNA基因序列分析放线菌多样性;从库姆塔格沙漠4份土样中分离纯化到370株放线菌,分布于11个目12个科的22个属,其中链霉菌属和糖丝菌属为优势菌属,分别占分离放线菌菌株的63％和13.8％.对14株放线菌潜在新种(16S rRNA基因序列相似性低于98.65％)进行高氏一号、ISP2、TSB培养基液体发酵,获得提取浓缩物样品进行抑菌活性筛选,发现11株潜在新种的发酵产物有广谱抗菌活性.本研究表明,库姆塔格沙漠中含有丰富的放线菌资源,具有从中发现放线菌新菌种和抗生素的潜力.

哀牢山地处青藏高原、横断山地和云贵高原三大自然地理区域的结合部,在这样一个特殊的地理气候区域内栖息着怎样的蚂蚁群落?不同海拔高度引起的气候条件差异导致蚂蚁群落结构和多样性产生了怎样的差异?为了揭示这一科学问题,本文采用样带法、样地调查法和多样性指标法研究了哀牢山国家级自然保护区东坡垂直带的蚂蚁物种多样性.在哀牢山国家级自然保护区东坡垂直带记录蚂蚁7亚科47属150种,喜马毛蚁(Lasius himalayanus)是蚂蚁群落的优势种,同时发现常见种2个,较常见种20个,较稀有种55个,稀有种72个,稀有种占了物种总数的48.00％.东坡4个垂直带蚂蚁群落的Shannon-Wiener多样性指数顺序为:中南段＞北段＞中北段＞南段.相关性分析显示蚂蚁的物种数和多样性指数与海拔存在显著负相关性,物种数、个体密度和多样性指数与乔木郁闭度存在显著负相关性.蚂蚁群落在海拔梯度间表现出高度的不相似性和强烈的更替模式,不同垂直带间的蚂蚁群落同样表现出高度的不相似性和强烈的更替格局.哀牢山自然保护区东坡各垂直带蚂蚁物种数、个体密度、多样性指数总体上随海拔升高而降低,主要受海拔和气温因素制约;这些指标普遍出现多域效应现象,有时出现中域效应现象,说明不同海拔高度上栖息着适应了不同气候类型的物种聚集群,同时受到人类干扰和干热河谷气候的影响.哀牢山自然保护区东坡蚂蚁物种丰富度低于西坡,主要受湿度因素影响.从相似性系数看,栖息于保护区不同生境的蚂蚁群落间分化明显,具有不同的生态功能和保护价值.

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤.不可预测的转移性复发是乳腺癌患者治疗失败、复发乃至死亡的主要原因.循环肿瘤细胞(CTC)被定义为从原发肿瘤处脱落并进入循环或淋巴系统的肿瘤细胞.研究证实,CTC的检测可以为乳腺癌的诊断、治疗策略的制定和预后评估提供重要的临床信息.作为液体活检的重要检测对象之一,CTC能够简单地通过抽取患者的血液来收集.然而,大多数CTC在循环中死亡,只有极少数存活并侵犯远处器官.数量上的稀缺、CTC的异质性以及血液中复杂成分的干扰使得CTC的准确检测成为一个巨大的挑战.针对CTC的生物和物理特性开发的各种检测方法往往需要在检测前对CTC进行分离和富集,但吸附、洗脱和转移等预处理过程不可避免地会造成CTC的损失,而耗时、操作复杂、设备昂贵等问题也限制了 CTC的临床应用,因此迫切需要开发新的检测技术.以微加工结构为特征的微流控技术近年来受到了广泛关注与研究,微流控技术可以精确控制微米级的流体和细胞,因而成为一种特别适合检测稀有CTC的方法.微流控芯片具有成本低、操作简单、低耗材、高通量、实时检测等优势,其小型化的特点可将多种检测技术集成于微尺度中,为CTC的分离、鉴定和表征提供了一个高效的平台,有助于对肿瘤患者进行个体化分析与治疗.最近,三维(3D)打印技术的兴起为微流控芯片的制造提供了更高效、个性化的方式,避免了传统微流体器件制作方法步骤复杂、耗时等问题.逐层打印出的3D结构将促进微流控芯片实现更高效率和更高通量,并将推动实验室技术成功应用于临床,为肿瘤的生物学和临床研究开辟新视野,为乳腺癌的诊断治疗提供前所未有的机会.本文中,笔者分析了近年来CTC的不同检测手段的特点,阐述了微流控技术在乳腺癌CTC检测中的应用研究,以及3D打印微流控芯片技术前沿,并对3D打印微流控芯片技术在乳腺癌CTC检测中的应用前景进行了展望.

两栖动物是我国受威胁程度最高的动物类群,加强两栖动物资源调查和多样性监测,是开展两栖动物保护和濒危物种拯救行动的关键性基础工作.传统的两栖动物监测主要以形态学和声学为基础,耗时费力,且难以发现一些隐蔽性较强的稀有物种.基于环境DNA(environmental DNA,eDNA)的调查方法以其快速、灵敏、高效、无创等独特优势,为两栖动物多样性监测及保护提供了新的工具.综述了eDNA在两栖动物多样性监测、外来入侵和珍稀濒危物种调查、物种丰度或生物量估测等研究领域的应用进展,分析了两栖动物eDNA产生、扩散、迁移和降解的动态变化特征及其关键影响因子,探讨了eDNA应用于两栖动物监测研究的局限性并提出了优化建议,同时对未来的研究方向进行了展望,以充分挖掘eDNA在两栖动物监测中的应用潜力,为两栖动物多样性保护和管理提供新的思路.

丛枝菌根(AM)是植物与微生物联系中最为古老的共生体,全球范围内约80％的陆生植物与AM真菌共生形成丛枝菌根.这一共生关系在气候稳定和土壤磷贫瘠的热带、亚热带森林中更为普遍.以往的研究表明AM真菌通过提高植物对磷的吸收促进植物生长和定植,即产生植物-土壤正反馈.植物-土壤正反馈可降低由土壤病原菌引起的植物-土壤负反馈,进而降低植物-土壤负反馈维持植物多样性的能力,这与热带、亚热带森林中极高的植物多样性以及占比惊人的稀有种相悖.随着对热带、亚热带森林中AM真菌多样性研究的不断深入,越来越多的研究发现AM真菌多样性在不同的生境条件下以及不同的宿主植物间存在较大差异,这些差异可引起植物适合度的不同,进而影响植物群落构建.该文整合了AM真菌在宿主植物群落构建、宿主植物共存及稀有种维持等方面的研究进展,以期为验证"稀有种优势"假说提出新的研究思路,进而更有效地保护稀有植物.