植物功能性状是植物为适应外界环境而表现出的个体特征和属性,影响植物的存活、生长与繁殖,并且对土壤功能也产生影响.本文通过汇总已有研究,进行了如下总结:1)分析了植物功能性状的分类及其与土壤肥力的关系;2)明确了植物功能性状对土壤有机质积累的影响,以及影响方向和强度受土壤氮磷循环与碳饱和状态的作用.此外,从植物功能性状与土壤有机质组分和稳定性的关系方面探讨了植物功能性状对土壤有机质长期积累存留的影响;3)探讨了森林生态系统植物功能性状影响土壤有机质的凋落物和微生物作用机制.在此基础上,提出未来植物功能性状与土壤有机质研究重点,包括:通过先进的技术和方法,明确植物功能性状与土壤有机质积累的植物-微生物互作过程和机理,阐明全球变化背景下植物功能性状对土壤有机质积累影响的生态过程和机理.

基因编辑是一种能够进行基因组修饰的基因工程技术.近年来,随着分子生物学技术的飞速发展,成簇规则间隔短回文重复序列相关蛋白系统(clustered regularly interspaced short palindromic repeats associated protein,CRISPR-Cas)作为新发展起来的一种强大的基因编辑工具,因具有高效性、精确性和灵活性而被广泛应用.CRISPR-Cas系统通过在特定基因组位点引入插入、缺失或单碱基替换等方式实现位点的特异性修饰,在畜牧生产的诸多领域做出了重大贡献.在羊生产应用方面,通过建立改善生产经济性状和抗病性的绵山羊动物模型,可以对关键基因的功能进行研究,从而加速性状的改良.本文主要综述了 CRISPR-Cas系统的机制与功能及其在羊繁殖性状、肉用性状、产毛性状、泌乳性状和抗病性状生产应用与创建羊动物模型方面的研究进展.

本研究利用选择信号分析方法在美系杜洛克猪和丹系杜洛克猪中筛选与重要经济性状相关的候选基因.选取健康状态良好、饲养管理水平一致的成年美系杜洛克公猪33头、丹系杜洛克公猪11头,提取DNA并重测序,利用Fst&Pi的联合分析,保留候选区域,对注释基因进行GO功能和KEGG通路富集分析,进一步筛选与重要经济性状相关的相关候选基因.美系杜洛克猪和丹系杜洛克猪的全基因组重测序平均测序深度在13×以上,测序数据平均效率为99.82％,Q30平均值分别为91.91％、91.93％,G+C含量分别在42.90％-43.83％和42.48％～43.55％,均表明本次测序数据质量较高.以5％为筛选阈值,关联Fst&Pi提取相关候选区域,采用选择性消除方法检测到相应的选择信号区域,美系杜洛克猪和丹系杜洛克猪之间的Fst值为0.268,θπ比值分别为0.495和-1.415,Pi值分别为4.206和3.506.在美系杜洛克猪的选择性消除分析中有557个受选择区域,注释到1 323个基因;丹系杜洛克猪的选择性消除分析中有207个受选择区域,注释到338个基因.GO分析和KEGG通路富集分析发现,在美系和丹系杜洛克群体中初步筛选到ERLIN2、TMCO2、PITX2、SORCS3和SUFU等5个与精子发生、脂肪形成、生殖功能等性状相关的候选基因.在美系杜洛克猪中筛选到ATP1B1、LAMA4、EP300、ELOVL3、ECHS1、THEME5、PIP5K1A、PPT1、UBQLN1、1L2、CNTFR、ITGA10、SEC24D、MAP3K5 和 HSP90B1 等 15 个与肉质、脂肪合成与代谢、精子发生、生长发育、骨发生和饲料效率等性状相关的候选基因.在丹系杜洛克猪中筛选到PDIA3、CBLIN2、CYCS和CDH7等4个候选基因,分别与产奶量、肉质性状、骨骼肌、饲料效率相关;BMI1、LHX8、ELL3、CATSPER2和CSMD1等5个与繁殖性状相关的候选基因.本研究发现美系杜洛克猪群体和丹系杜洛克猪群体间存在较大的遗传分化,为进一步研究杜洛克公猪的遗传特性提供了基因组数据支撑.

森林粗木质残体主要包括倒木、枯立木、大枯枝、树桩和粗根等,它们是绝大多数森林生态系统的结构性成分,在全球碳循环和生物多样性保育等方面发挥着不可替代的作用.特别是近些年,极端高温、干旱、热带气旋等极端气候事件正在加速树木死亡,改变森林粗木质残体形成的方式和分解过程,森林生态系统功能和稳定性也会受到深刻影响,生态学家对此也越来越重视.如今,生态学家通过野外观测和控制实验,围绕粗木质残体的分解特征、调控机制和分解过程中粗木质残体上的生物多样性开展了大量研究,促进了粗木质残体生态学的快速发展.该文首先汇总了最常见的用于森林粗木质残体分解过程的研究方法,并且描述了各研究方法适用的情景.其次,从形态、物理和化学性状方面探讨了粗木质残体的分解特征.然后,围绕着影响森林粗木质残体分解的控制因素,系统梳理和总结了已取得的研究结果.具体来说,粗木质残体分解主要受到基质质量、分解者和环境条件的调控,其中基质质量和分解者在样点尺度上影响着分解过程,基质质量对分解者群落有自下而上的调控作用,环境条件在区域或更大研究尺度上发挥主导作用.粗木质残体在分解的同时孕育了数量巨大、种类丰富的生物,主要类群包括苔藓类附生植物、细菌、真菌和无脊椎动物.无脊椎动物对森林粗木质残体的利用方式最为复杂,可能将其作为栖息地、掩蔽所、繁殖地、取食场所.附生植物的演替过程与分解时间正相关,但与腐烂程度联系不紧密,其他生物类群的演替则更多地受到基质质量的影响.由于以往的综述鲜有涉及不同结构组分(树皮和木质部)分解的研究进展,该文补充和探讨了树皮和木质部的分解特征和潜在的相互作用过程.由于粗木质残体分解缓慢的特点和研究方法的限制,目前许多机理的相关研究仍不够深入,该文围绕粗木质残体分解机制和生物多样性保育功能探讨了未来需要重点关注的研究内容及可能的研究方法.

[目的]探讨适宜浓度吲哚丁酸(IBA)对无花果插穗生根萌芽、抗氧化性及生长素生物合成途径相关基因表达的影响,为其应用于无花果的育种、繁殖、推广和种植提供理论依据.[方法]以'波姬红'无花果品种硬枝为插穗,观测不同质量浓度IBA(0,30,45,60,90 mg/L)处理下插穗生根性状、抗氧化特性,并对45 mg/L IBA处理及对照组的扦插枝条中段的腋芽进行转录组分析.[结果](1)无花果插穗萌芽率和生根率在45 mg/L IBA处理时达到最大值,并与其他处理和对照差异显著.(2)随IBA浓度增加,插穗SOD和CAT活性先下降后上升,并均在45,60 mg/L IBA处理下显著低于对照,而POD活性无显著变化;各浓度IBA处理插穗中MDA和H2O2含量均显著高于对照,且45 mg/L IBA处理MDA显著低于其余处理.(3)45 mg/L IBA处理及对照组中共存在6 879个差异表达基因,KEGG富集显示有10个差异途径,GO富集分析表明生物学过程和分子功能为主要的生物学途径;与CAT、SOD相关的基因集中富集在过氧化物酶体通路上,POD相关基因则富集在苯丙烷生物合成通路中;IAA生物合成途径中代谢相关基因FcGH3显著上调表达,与信号转导相关基因FcAUX1、FcARG7和FcARF等显著下调表达.[结论]外源IBA处理会导致无花果插穗抗氧化酶和IAA生物合成途径中相关基因表达的差异变化,增强插穗抗逆性,促进插穗生根、萌芽、成苗,并以外源45 mg/L IBA促进效果最好.

生存与繁殖对生物体维持和延续种群数量稳定至关重要.表皮碳氢化合物具有维持昆虫水分平衡和信息通讯的双重功能,目前对于昆虫在不同气候条件下如何权衡防脱水与保持化学信号可靠性的潜在冲突尚不清楚.本文以寄生于鸡嗉子榕(Ficus semicordata)雄花期果内的传粉榕小蜂窝榕小蜂(Ceratosolen gravelyi)为研究对象,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)解析雨季、雾凉季和干热季中雌、雄成虫表皮碳氢化合物的种类及含量,运用非度量多维尺度排序、相似性分析、置换多元方差分析和随机森林等方法分析了窝榕小蜂表皮碳氢化合物对不同季节变化的响应机制.结果表明:(1)窝榕小蜂表皮碳氢化合物由34种C7-C44的化合物组成,包括正链烷烃、甲基烷烃、烯烃和甲基烯烃;其中角鲨烯(squalene)、2-甲基二十八烷(2-Me-C28)、正三十四烷(n-C34)、正三十六烷(n-C36)和正四十四烷(n-C44)为主要成分(＞5％).(2)不同性别窝榕小蜂表皮碳氢化合物的组成及含量存在显著差异,正四十二烷(n-C42)、17-三十五烯(17-C35∶1)、1-二十九烯(C29∶1)、2-Me-C28和角鲨烯是造成两性差异的重要贡献量化合物.(3)雌、雄成虫表皮碳氢化合物均具有明显的季节变化:在干热季中,雌蜂正链烷烃(n-C34、n-C36和n-C44)的比例及碳氢化合物的总绝对含量增加,2-Me-C28和角鲨烯的比例降低;雄蜂甲基烯烃的比例增加,正链烷烃和甲基烷烃的比例降低,碳氢化合物总绝对含量无明显变化.本研究发现窝榕小蜂表皮碳氢化合物具有明显的性二型和强烈的季节可塑性,2-Me-C28和角鲨烯可作为雄蜂配偶识别时的候选性信息素;雌、雄成虫在适应高温和/或干燥的气候条件时存在差异化响应,表明窝榕小蜂两性表皮碳氢化合物在不同季节变化中采取不同的适应性策略.本研究揭示了榕小蜂应对不同气候环境的化学适应机制,为研究昆虫双重性状和理解生态适应与物种形成之间的功能联系奠定了化学基础.

本文以分布于枝江关洲岛的濒危物种疏花水柏枝(Myricaria laxiflora(Franch.)P.Y.Zhang et Y.J.Zhang)为研究对象,调查其种群开花和结果性状沿高程的变化,分析该残存种群有性繁殖的时空变化规律;同时结合三峡大坝-葛洲坝水利水电工程修建所引起生境地水位消涨节律的变化,分析其对残存种群有性繁殖的影响.结果显示,残存疏花水柏枝种群的有性繁殖在不同高程之间存在显著差异.消涨带上部植株的每株花枝数、每枝花朵数、每株花朵数分别比消涨带中部植株高 66.09%、50.14%和 98.63%,比消涨带下部植株高79.50%、283.33%和461.05%.消涨带上部植株的每株果枝数、每枝结果数、每株结果数、每果种子数和种子发芽率分别比消涨带中部高60.17%、25.26%、88.05%、6.96%和30.69%,比消涨带下部高97.39%、82.45%、208.31%、19.12%和45.91%.相关性分析结果表明,植株的开花结果特性与高程、出露时期、土壤含水量以及温度变化极显著相关.环境因子对有性繁殖的影响强度依次为出露时间>高程>日均温度>土壤含水量.上游水利水电工程对疏花水柏枝残存种群的有性繁殖具有一定的影响.

植物形态结构是植物本身与外部环境共同作用的结果.为了分析木棉树形结构与叶性状的相关关系,探索地形、土壤和气象要素对木棉生长的影响,以及揭示木棉的生长策略和适应机制,该文以云南省西双版纳国家级自然保护区内230棵木棉为研究对象,测定6个树形结构指标,8个叶性状指标以及所在区域地形、气象、土壤养分等生境要素,使用结构方程模型和变差分解分析各生境要素对木棉树形结构和叶性状的影响和解释度.结果表明:(1)木棉树形结构各观测指标之间、叶性状各观测指标之间存在相关性(P＜0.05).(2)生境要素各观测指标对木棉生长具有较强影响,其中年均降雨量、坡度、平均温度对木棉生长指标的解释率较高,是影响木棉生长的主要生境指标.(3)从标准化路径系数看,3个生境要素对木棉树形结构和叶性状影响具有一致性,均表现为地形要素＞气象要素＞土壤要素.(4)3个生境要素叠加解释了树形结构和叶性状分别为43.5％和12.3％,表现出树形结构对生境环境的响应大于叶性状对环境响应的特点.研究结果初步探明了木棉不同生长指标对环境要素的适应策略,为木棉在异质生境的培育、繁殖以及木棉人工林高效经营等提供了理论依据和实践参考.

种群是草原生态系统结构、功能形成和发展的基础.然而,长期放牧伴随着全球气候变化深刻影响着种群的生长和繁殖.长芒草(Stipa bungeana)是黄土高原典型草原的优势种,具有较高的生态和经济价值.该研究依托黄土高原典型草原长期滩羊轮牧实验平台,采用完全随机的裂区实验设计,以放牧率(0、2.7、5.3、8.7 sheep.hm-2)作为主因子,氮添加水平(0、5、10、20g·m-2)作为副因子,探究放牧、氮添加及其交互作用对长芒草的形态性状、地上生物量及其占群落生物量比例的作用.结果表明:随放牧率的增加,长芒草的株高、冠幅直径、分蘖密度、实生苗密度、地上生物量和生物量占比呈"单峰"曲线变化趋势,种群密度降低.而氮添加增加长芒草的株高、冠幅直径、生殖枝密度、分蘖密度、地上生物量和生物量占比;实生苗密度随氮添加的增加呈先增后减的趋势.相比氮添加,放牧对长芒草地上生物量和生物量占比的总效应小,放牧对地上生物量有直接的负效应,并通过调控分蘖密度、种群密度及地上生物量影响其生物量占比;氮添加不仅对地上生物量有直接的积极效应,还通过株高、生殖枝密度对地上生物量有间接的正效应,同时通过调控种群密度、冠幅直径、分蘖密度和生殖枝密度影响生物量占比.总体上,氮添加增加长芒草的冠幅直径和生殖枝密度(相比株高和分蘖密度),放牧增加实生苗密度(相比种群密度),而放牧和氮添加的交互作用显著影响生殖枝密度.放牧率为4.10和5.29 sheep·hm-2时长芒草具有最大地上生物量及其群落占比.上述结果表明放牧和氮添加通过影响长芒草种群的形态特征来调控其地上生物量和群落地位.

半耳箬竹[Indocalamus semifalcatus(H.R.Zhao et Y.L.Yang)T.P.Yi]在原始文献中仅有部分营养器官的描述.该文通过野外居群调查、室内体视解剖和扫描电子显微镜(SEM)观察,新增了半耳箬竹的花器官描述和叶下表皮微形态特征,完善了其营养器官的性状描述,更新了其地理分布.结果表明:(1)繁殖器官性状:花序为圆锥状,小穗及小穗轴密被白色短柔毛,颖片、外稃及内稃光滑无毛,雄蕊3枚,花药紫红色,柱头2,白色,羽毛状.(2)营养体性状:秆高达4.5 m,径达2 cm,箨耳半镰形或微弱,箨片直立紧贴秆,叶耳微弱或无,叶舌上具较发达的纤毛;叶片两面同色且无毛.(3)叶下表皮微形态特征:气孔器凹陷不可见,8～10个长乳突平铺覆盖气孔,硅质体马鞍形,未见有大毛和刺毛.(4)新分布区域1个,即贵州省贵阳市观音山.该种与箬叶竹(I.longiauritus Hand.-Mazz.)最为相似,主要区别在于该种的箨鞘和叶鞘上具有半镰形的箨耳或箨耳缺失,秆高达4.5 m,径达2 cm.