利用苔藓植物开展裸岩工程创面生态修复是一条低成本、高效益的潜在新途径,巨量苔藓种源的供给是实现这种新措施工程化应用的根本前提,而掌握特定藓种生长的发育特征及关键影响因子则是实现这一目标的首要任务.以秦岭地区石生优势藓种——羽枝青藓(Brachytheciumplumosum)为研究对象,利用野外原位观测、室内组织培养及养分施加试验,通过观测生长指标(主茎长、覆盖面积、分枝长和分枝数)和形态变化,了解其自然发育特征和不同繁殖体类型及养分供给模式对其生长发育的影响.结果表明:(1)羽枝青藓通过特有的形态特征适应岩石表层环境.主茎生长时,其侧边分枝同步发育、且表现的较为密集.(2)微生境显著影响羽枝青藓发育.与冠层间相比,冠层下除光照强度降低幅度较大外(15％-55％),空气湿度、温度的变化幅度较小,但羽枝青藓的生长速率提高3倍以上.(3)羽枝青藓的茎和叶片都有发育为配子体的潜力,但茎的再生能力优于叶片,且二者的发育模式不同.接种茎的成活率达到100％,配子体由茎直接再生,发育的原丝体未分化,主要发挥定殖和养分吸收的作用;叶片的成活率仅3.3％,发育过程中先产生原丝体,再分化为配子体.(4)长期营养液供给可能对岩石表层的苔藓生长产生负面影响.Hoagland营养液在试验前期促进了羽枝青藓生长,但也加剧了致病菌和藻类发育,导致后期羽枝青藓发黄枯萎.总的来看:羽枝青藓对逆境有较强的适应性,对微环境变化敏感,周围生长条件适宜时可快速向外扩张.不同的繁殖体和营养液供给模式都会对羽枝青藓的生长产生显著影响.开展羽枝青藓种源扩繁生产时应充分借鉴这些研究结果.

[目的]细胞色素P450 单氧化酶 98(Cytochrome P450 monooxygenase 98,CYP98)是苯丙烷途径中的关键限速酶,拟探究其在角苔植物中是否参与苯丙烷途径中生物合成及抗病功能,为今后研究早期陆生植物的进化和适应逆境胁迫的生理机制提供参考.[方法]利用RACE技术从褐角苔中克隆 FfCYP98 cDNA全长序列,对其进行生物信息学和亚细胞定位分析,并通过构建过表达载体转化拟南芥突变体 FfCYP98-OE1 进行功能验证.[结果]FfCYP98 cDNA序列开放阅读框 1 305 bp,与苔藓植物芽孢角苔和小立碗藓CYP98 在进化关系上最近,亚细胞定位结果显示FfCYP98 定位于细胞核和细胞质.过表达FfCYP98 基因后发现FfCYP98-OE1 植株总酚、总黄酮和苯丙烷合成途径中C4H、4CL和C3H的表达量均显著高于拟南芥WT植株.另外,用灰霉菌侵染褐角苔和拟南芥FfCYP98-OE1 植株后发现FfCYP98 表达量显著上调,FfCYP98-OE1 植株枯死的速度明显比WT植株慢,且拟南芥FfCYP98-OE1 植株中总酚、总黄酮和苯丙烷合成途径中C4H、HCT、C3H和CAD四个基因的表达量均显著高于WT植株.[结论]褐角苔FfCYP98 可能通过调控苯丙烷途径合成相关基因的表达,参与了苯丙烷途径中酚类和黄酮类化合物的生物合成,并与植物的抗病性有关.

雨水蓄集系统是黄土丘陵区广泛用于提高水资源利用效率、减少水土流失的生态工程措施,而生物结皮作为一种潜在的集雨面制作材料,其集雨汇流的效果及关键影响因子尚不明确.本研究针对黄土丘陵区风沙土发育的藻类和藓类生物结皮,以裸土为对照,分别开展了 40、60、80和100 mm·h-1降雨强度下的野外模拟试验,比较了不同降雨强度条件下裸土与生物结皮集雨面的初始产流时间、累积集雨量和集雨效率的差异,并进一步揭示了影响生物结皮集雨效果的关键因子.结果表明:生物结皮集雨面显著降低了初始产流时间,且藓结皮效果显著优于藻结皮.当雨强为40～100 mm·h-1、坡度为40°时,藓结皮的初始产流时间比藻结皮和裸土分别降低了 49.7％～77.5％和89.7％～110.0％.生物结皮集雨面显著增加了累积集雨量和集雨效率.当雨强为100 mm·h-1、坡度为40°时,与裸土相比,藓结皮和藻结皮的累积集雨量分别增加了29.6％和7.8％,集雨效率分别提高了 25.7％和6.8％.方差分析表明,坡度、雨强和地表覆盖类型均能显著影响集雨效率,且除坡度与雨强外其他因素间交互作用显著.此外,集雨面坡长、坡度及生物结皮培育方式等是布设集雨小区时需统筹考虑的关键影响因子.综上,黄土丘陵区生物结皮集雨面具有良好的集雨效率且藓结皮集雨效果更佳,随着坡度和雨强增加其集雨效率更优.

通过野外调查和室内实验,对西藏林芝市色季拉山石生苔藓植物多样性进行了分析,并对该区域内的3种优势种的生物量、成土量、持水量等进行了测定.结果表明:石生藓类共8科12属16种,其中灰藓科(Hypnaceae)、羽藓科(Thuidiaceae)和曲尾藓科(Dicranaceae)为优势科,优势种为毛梳藓(Ptilium crista-cas-trensis)、棕色曲尾藓(Dicranum fuscescens)和锦丝藓(Actinothuidium hookeri);西藏色季拉山石生藓类优势种生物量为 110.7～763.6 g·m-2,成土量为 234.9～9063.3 g·m-2,最大持水量 2164.5～8514.5 g·m-2,最大持水率169％～400％、自然持水量1984.74～6764.5 g·m-2、自然持水率95％～318％.色季拉山石生藓类植物具有较好的成土和持水作用,可以有效防治水土流失,对保持水土具有重要意义.

古尔班通古特沙漠梭梭与齿肋赤藓共生区域中,梭梭冠下常形成藓类结皮裸露斑块.为研究梭梭冠下裸斑形成机理,以裸斑内土壤、裸斑外藓类结皮土壤、背景裸地土壤以及背景藓类结皮土壤为研究对象,测定四类土壤营养物质含量和理化因子,并测定土壤代谢组以及分析其之间差异.结果表明,裸斑内土壤养分及生态化学计量比与裸斑外藓类结皮和背景藓类结皮土壤并无显著性差异,土壤养分及生态化学计量并非造成梭梭冠下藓类裸斑的原因.裸斑内土壤 Na+、K+、Mg2+、SO2-4、CO2-3、HCO-3 含量显著高于裸斑外土壤、背景裸地土壤和背景结皮土壤,总盐含量最高为 1.705 g/kg.这个含量不足以对齿肋赤藓正常生长造成影响,因此裸斑内土壤中较高的离子浓度也并非藓类裸斑产生的原因.土壤代谢组结果显示不同土壤代谢物具有极显著差异,油酰胺等酰胺类化合物相对丰度最高,占总代谢物的 72.68%,且在裸斑内土壤中相对丰度显著高于裸斑藓类结皮土壤、裸地土壤和背景结皮土壤,因此推测裸斑内土壤中油酰胺等酰胺类化合物可能是抑制齿肋赤藓生长的主要原因,是造成古尔班通古特沙漠梭梭冠下藓类裸斑产生的主要土壤学机制.

该研究以经典分类学方法探讨了中国红蒴真藓复合群(Bryum atrovirens Brid.complex),重点关注根生芽胞特征在分类中的价值.以期厘清中国红蒴真藓复合群的特征和物种组成;明确各物种之间的分类界限和地理分布.结果表明:(1)中国该复合群共有9种,即毛状真藓(B.apiculatum Schw?gr.)、红蒴真藓(B.atrovirens Brid.)、瘤根真藓(B.bornholmense Wink.& R.Ruthe)、棒槌真藓[B.clavatum(Schimp.)Müll.Hal.]、球根真藓(B.radiculosum Brid.)、齿缘真藓(B.rubens Mitt.)、沙氏真藓(B.sauteri Bruch &Schimp.)、星形真藓(B.stellituber Arts)和土生真藓(B.tuberosum Mohamed & Damanhuri),其中星形真藓为中国新分布种,首次观察到该种的孢子体以及红蒴真藓和齿缘真藓的中国标本产生根生芽胞.(2)该类群是适应临时环境的短命植物,主要通过根生芽胞进行无性繁殖,最主要的识别特征是芽胞的位置、颜色、形状、大小、细胞壁厚度和外层细胞是否突起及其程度等.(3)明确了每种的地理分布.综上所述,可根据根生芽胞的形态特征快速进行中国红蒴真藓复合群分类鉴定,新记录种的发现丰富了中国藓类植物新资料.

为了探究沙漠不同生物土壤结皮类型覆盖下土壤有机碳(SOC)垂直分布特征及与土壤理化因素的关系,解析影响因素,以古尔班通古特沙漠腹地藻类、藓类生物土壤结皮和裸沙三种不同地被覆盖类型为研究对象,通过野外采集不同类型结皮样品及其下层 0-2 cm、2-5 cm、5-10 cm、10-20 cm、20-30 cm、30-50 cm、50-70 cm以及70-100 cm土层土壤(裸沙对照),测定不同土层的SOC含量及土壤理化指标,开展相关研究.结果表明:(1)不同地被类型下 0-100 cm SOC含量随着土壤深度增加呈减小的趋势,在 10-30 cm 土层存在SOC含量升高的现象,藓类、藻类和裸沙三种地被类型 0-100 cm土层SOC含量范围分别在:1.61-2.70、1.41-2.56、1.21-1.92 g/kg;(2)不同地被类型下同一土层SOC含量在 0-5 cm土层存在显著差异,5-100 cm土层SOC整体无显著差异,同层SOC含量均表现为:藓类＞藻类＞裸沙对照;(3)Pearson法分析结果表明不同地被覆盖下SOC含量与养分(全氮、全磷)呈现正相关关系,与pH和电导率(EC)呈现负相关关系.通过结构方程模型结果表明,土壤养分和粒径(砂粒占比)是影响垂直分布的主要因子,其中粒径是裸沙和藻类的最主要影响因子,藓类最重要的影响因子是养分(全磷).生物土壤结皮的发育会逐步提高土壤碳的积累,改变SOC的垂直分布特征,对SOC的影响主要集中在 5cm以上土层,土壤理化特征对垂直分布特征具有调控作用.

短肋羽藓(Thuidium kanedae)是一种分布广泛、景观价值高的藓类植物,但目前缺乏相关的栽培研究.为获得适合短肋羽藓生长发育的最优施肥处理,该文以不施肥(CK)作为对照,采用尿素(N肥)、过磷酸钙(P肥)和硫酸钾(K肥)组合处理,设置3个施肥水平(1～3)的施肥方案.通过观测不同处理中短肋羽藓的生长长度、覆盖度和植株颜色占比,筛选有利于其生长及植株呈色的施肥方案,并测定优选施肥方案中苔藓相关生理指标的变化,以探讨施肥对短肋羽藓的生长生理特征的影响.结果表明:(1)N1、N2P2K2处理下植株覆盖度最大且显著均高于CK;植株长度以Ni、N2K2处理下最高且大于CK;N3P3K3和N2P2K2处理的植株绿度维持效果最好.(2)N肥、NK、NPK配施方案对短肋羽藓生长的促进作用最好,这些处理总体上植株叶绿素、类胡萝卜素和可溶性糖含量均高于CK,可溶性蛋白含量低于CK.(3)相关性分析表明:绿色占比与覆盖度呈极显著正相关,生长长度与植株叶绿素含量呈极显著负相关.综合分析可知,不同肥施处理对短肋羽藓的生长及植株呈色具有不同程度的影响,人工栽培的短肋羽藓施肥方案应以N肥为主,P、K配施为辅,其中,N2P2K2(N、P、K的施肥量依次为26、14、28 kg·hm-2·a-1)处理下,短肋羽藓的生长状况和绿度最好.

藓类植物是林地常见地被物,具有重要生态功能.水分是影响藓类植物生长发育最重要的因素,水分变化会引起藓类植物的生理响应.以黄土丘陵区林下厚角绢藓(Entodon concinnus)、荫地绢藓(Entodon caliginosus)、青藓(Barchythecium albicans)为对象,研究了干燥速率对其生理特征的影响,以期明确其生理耐干性.结果表明:(1)3种藓在干燥后均受到了水分胁迫,3种藓干燥后的丙二醛(MDA)、可溶性蛋白、可溶性糖含量、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性增加.(2)干燥速率对3种藓水分的胁迫程度不同,快干加剧了藓类植物的水分胁迫,快干后3种藓MDA、可溶性蛋白、可溶性糖含量,POD、SOD活性大于慢干.(3)干燥过程对藓类植物造成的水分胁迫有种间差异,3种藓干燥后MDA、可溶性蛋白、可溶性糖含量、POD、SOD活性增幅不同.(4)青藓有较高的耐干性,干燥后其氧化损伤较低,MDA含量在快干后显著低于荫地绢藓37.7％,慢干后显著低于厚角绢藓39.3％.青藓细胞调节能力较高,可溶性糖含量在快干后分别高出厚角绢藓和荫地绢藓57.3％和50.9％,慢干后分别高13.6％和99.8％.青藓抗氧化能力较强,快干后其POD活性较厚角绢藓和荫地绢藓分别增加120％和260％,慢干后分别增加19.4％和240.0％.同时,青藓具有较强的光合恢复能力,快干-复水后青藓叶绿素含量恢复率64.4％,显著高出厚角绢藓和荫地绢藓的55.7％和13.1％.以上结果表明,干燥增加了林下藓类植物的水分胁迫,干燥速率的增加可加剧藓类水分胁迫程度.不同藓种耐干性有差异,耐干性较强的藓种在干燥过程中有较强抵抗水分胁迫能力.研究结果可为藓类植物的生态功能研究及多样性保护提供科学依据.

顶复门原虫可引起严重疾病威胁人类健康,如每年导致近100万人死亡的疟原虫,感染全球约1/3人口的弓形虫以及导致新生儿腹泻的隐孢子虫等.这3种顶复门原虫对全球的生物安全和公共卫生构成巨大隐患,且目前在临床上有效治疗药物有限.双膦酸盐临床上广泛用于治疗骨代谢疾病,但其化合物可有效抑制顶复门原虫生长,作用机制为竞争性抑制寄生虫类异戊二烯分子生物合成的2 C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸途径(MEP途径)中的法尼基焦磷酸合酶,干扰类异戊二烯化合物的合成而发挥作用.本文综述了双膦酸盐化合物在疟原虫、弓形虫和隐孢子虫方面的相关研究,以期为临床治疗相关疾病提供理论基础.