青海省高寒灌丛物种多样性、生物量及其关系

物种多样性对生态系统功能的作用是生物多样性研究的核心领域之一,生物量水平是生态系统功能的重要表现形式,而植物群落的生物量则是生态系统生物量的基础,因此研究植物群落物种多样性与生物量的关系,对于阐明植物多样性对生态系统功能的作用具有重要意义。通过对青海省高寒灌丛生物量、灌丛物种多样性特征以及与生物量的关系调查,得到以下结果:(1)被调查灌木植被群落的40个样地中共出现了207种植物(其中灌木植物18种,草本植物189种),隶属于130属,43科,灌木以蔷薇科、杜鹃花科为主,而草本以菊科、龙胆科、毛茛科和莎草科占优势。(2)群落多样性指数偏低,植物群落结构简单,物种组成稀少。小叶金露梅群落的多样性指数最大,金露梅群落、细枝绣线菊群落和鲜卑花群落次之,百里香杜鹃+头花杜鹃群落最低。(3)不同高寒灌丛类型生物量介于1893.03—7585.41 g/m^2之间,平均值为3775.9 g/m2,其中灌木生物量占灌丛总生物量的73.55%,草本为26.45%。(4)总生物量随草本物种多样性和群落物种多样性的增加而减小;草本生物量随其物种多样性的增加而减小,而灌木物种多样性与其生物量并无显著相关性。

高寒山生柳灌丛的群落特征研究

山生柳(Salix oritrepha)是我国的特有种。通过对山生柳灌丛植物群落结构特征的定量分析结果表明:该类型由97种植物组成,隶属30科65属。其中有灌木10种,草本植物87种,山生柳为建群种;地理成分以北温带分布为主;生活型以地面芽植物为主(52.59%),其次为地下芽植物(27.89%)和高位芽(10.31%),地上芽和一年生植物仅占9.21%;群落结构比较简单,大体可以分为灌木层和草本层植物。灌木层物种多样性指数偏低,垂直结构各层次间物种多样性大小为草本层>灌木层。

四数獐牙菜ISSR-PCR反应体系的正交优化

采用正交试验与单因素设计相结合的方法,对四数獐牙菜ISSR-PCR反应体系中的4种主要因素(Mg2+、TaqDNA聚合酶、dNTP及引物)进行优化筛选,PCR结果用统计软件SPSS16.0分析。结果显示,Mg2+、TaqDNA聚合酶、dNTP这3因素的不同水平对PCR反应结果都有显著影响,其中Mg2+的浓度影响最大。筛选出各反应因素的最佳水平,建立四数獐牙菜ISSR-PCR反应的最佳体系(25μL)为3.0 mmol/L Mg2+,250μmol/L dNTP,0.6μmol/L引物,1UTaqDNA聚合酶,40 ngDNA,2.5μL10×buffer。这一体系的建立为今后利用ISSR技术进行四数獐牙菜遗传多样性分析以及物种保护奠定了技术基础。

基于不同DNA序列对四数獐牙菜系统位置分析

以扁蕾属植物为外类群,基于trnL-trnF序列、rpl16序列以及ITS序列,采用最大简约法对四数獐牙菜的系统位置进行了分析。结果显示:尽管在ITS系统发育树t、rnL-trnF系统发育树和rpl16系统发育树中所用的种和数量有所不同,所得到的3种系统发育树的拓扑结构也不一致,但四数獐牙菜的系统位置在3种系统发育树中的结果基本一致。在trnL-trnF系统发育树中,四数獐牙菜与花锚属的H.elliptica、H.brevicornis和H.weddelli-ana形成了一个单系群;而在ITS和rpl16系统发育树中,四数獐牙菜与歧散獐牙菜先聚在一起,再与花锚属的植物聚为一支支持率较高的单系支。研究表明,四数獐牙菜与Anagalidium属的歧散獐牙菜的亲缘关系最近,其次是与花锚属的植物,而与獐牙菜属植物的亲缘关系较远。本实验系统发育的结果支持将四数獐牙菜从獐牙菜属中分出而归入Anagalidium属的观点。

3种鼢鼠线粒体DNA控制区结构及其系统发育分析

采用PCR产物直接测序法测定了3种鼢鼠Mospalaxspp.18个个体的线粒体控制区(Control region)核苷酸全序列,并进行了结构分析。通过与仓鼠亚科其他啮齿动物的控制区序列进行比较,将鼢鼠的控制区分为终止序列区、中央保守区和保守序列区3个区域。同时识别了鼢鼠中一系列保守序列,并给出了它们的一般形式。选用普通田鼠Microtus rossiaemeridionalis、褐家鼠Rattus norvegicus、小家鼠Mus muscu-lus、鼹鼠Nannospalaxehrenbergi为外类群,采用NJ和UPGMA法构建分子系统发育树。结果显示:鼢鼠中控制区基因适于系统发育分析,根据分子系统学、形态学的结果初步认为高原鼢鼠M.baileyi和甘肃鼢鼠M.cansus达到了种级地位。

濒危植物宽叶羌活天然居群cpDNA非编码区多态性分析

采用叶绿体DNA非编码区直接测序的方法,对青海、甘肃、四川3个省区内濒危植物宽叶羌活14个天然居群的遗传多样性和遗传结构进行了研究,以明确其遗传背景,为宽叶羌活的保护提供理论依据。结果表明：（1）14个居群138个个体的序列长度介于509~515 bp；碱基组成A＋T含量较高（平均67.6%）。（2）根据序列的核苷酸变异共鉴定出31个单倍型,其中9种单倍型（H5、H1、H9、H10、H16、H17、H19、H20、H22）为居群所共享,而且单倍型H5分布最广、在10个群体的67个个体中检测到,占总样品数的48.56%。（3）14个居群宽叶羌活具有高水平单倍型多样性（Hd=0.750 3）和较高水平核苷酸多样性（Pi=0.007 11）,但31个单倍型没有按地理分布形成明显的族群,各地理单元中的单倍型相互混杂,没有明显的地理分化模式。（4）AMOVA分析、居群间分化度（FST=0.602 4）分析和基因流（Nm=0.330）分析的结果一致,表明宽叶羌活大部分遗传变异（60.24%）发生在居群间,居群间的基因流较低,群体间变异是宽叶羌活的主要变异来源。（5）14个居群的遗传距离在0.000～0.007,平均为0.003,表明居群间的亲缘关系较远,且居群间的遗传距离与地理距离之间无显著相关关系（P=0.143）,说明宽叶羌活居群遗传变异的分布没有明显的地理趋势。研究认为,宽叶羌活居群间高的遗传变异可能是由基因流受阻、遗传漂变、地理隔离造成的,并提出了对该物种遗传多样性的保护策略。

羌活(Notopterygium incisum)nrDNAITS和cpDNA rpl20-rps1序列分子进化特点的分析

应用PCR产物直接测序法分析了羌活居群间nrDNA(核糖体DNA)ITS序列和cpDNA(叶绿体DNA)rpl20-rps12的碱基差异,从而初步研究两套植物基因组的变异速率。采用改良的CTAB法从硅胶干燥的羌活叶片中提取总DNA,并对nrDNA ITS和cpDNA rpl20-rps12区域进行扩增、纯化、测序。nrDNAITS序列共有635 bp,有变异位点17处,变异位点百分率为2.68%,(G+C)含量为57.83%。cpDNA rpl20-rps12序列共有767 bp,有变异位点35处,变异位点百分率4.56%,(G+C)含量为33.06%。比较发现,羌活nrDNAITS区域较cpDNA rpl20-rps12序列保守,变异速率较慢。通过对ITS和rpl20-rps12序列单倍型(haplotype)进行分析发现,两者得出的结论一致,即现有分布范围经历了居群近期范围扩张。因此,羌活nrDNA ITS序列适合该种的谱系地理学研究。

4种鼢鼠线粒体DNA D-loop区全序列分析

采用PCR测序技术对采自甘肃境内的4种鼢鼠22个个体的线粒体DAN D-loop区全序列进行了测定。结果表明:鼢鼠线粒体DNA D-loop序列长度为893、894、895、896或899 bp,核苷酸位点突变类型有5种,即转换、颠换、插入、缺失及转换与颠换共存。碱基转换以T<=>C形式为主。其中T、C、A、G 4种核苷酸的平均比例分别为34.1%、24.3%、30.1%、11.5%,A+T含量(64.2%)明显高于G+C含量(35.8%)。这4种鼢鼠22条线粒体DNA D-loop区发现20种单倍型,单倍型比例为81.82%,说明中国鼢鼠mtDNA遗传多态性很丰富。从系统发育树分析,4种鼢鼠明显聚为两类,推测鼢鼠可能有两个起源。

青海湖地区严重退化草地人工群落组分配置技术初探

为了最大限度提高人工草地的地上生物量,并延长草地的使用寿命,试验采用6种多年生禾本科牧草的20种不同处理进行了人工草地群落优化配置研究。结果表明:建植第2年,无论是从越冬率、盖度还是地上生物量来看,两组分混播的垂穗披碱草+星星草,三组分混播的垂穗披碱草+星星草+草地早熟禾和垂穗披碱草+星星草+冷地早熟禾,以及四组分混播的垂穗披碱草+星星草+草地早熟禾+冷地早熟禾都能较好地适应青海湖严重退化的环境。说明不同高、矮禾草的合理配置可有效地优化人工植被的群落结构,遏制单一种建植的快速退化现象,几种多年生禾本科牧草的合理混播配置可能是严重退化草地进行人工建植恢复的关键技术,是一项快速稳定恢复严重退化草地植被的重要措施。

围栏封育对青海湖地区芨芨草草原生物量的影响

选择青海湖地区的芨芨草草原为研究对象,以围栏内封育和围栏外自由放牧的草地做比较,研究了围栏内外枯枝落叶量、地上生物量的季节动态变化和地下生物量的状况。结果表明：枯落物生物量的季节动态围栏内外均呈现高—低—高的变化趋势,且围栏内枯落物量大于围栏外。群落总地上生物量、禾草类、杂类草和豆类草生物量围栏内外均呈现明显单峰型生长曲线,围栏内地上总生物量和禾草类生物量均大于围栏外,杂类草和豆类草生物量则是围栏外大于围栏内。围栏内外群落的地下生物量垂直分布均呈典型的倒金字塔型,从地表向下地下生物量的空间分布呈递减趋势。地下生物量主要集中分布在0~10 cm,围栏内外分别达1 408.778 g和940.934 g,占总地下生物量比例分别是84.65%和77.12%;而在10~20 cm和20~30 cm两层无论是重量,还是所占的比例,都是围栏外大于围栏内。该地区降雨量和气温呈单峰的增长,且雨热同季,这也和植物的生长规律吻合,土壤含水量达到最高值的时间较降雨量和气温滞后。围栏外地上生物量的季节变化和月均气温、降雨量呈极显著正相关关系,围栏外月均地上生物量的累积量与土壤含水量呈显著负相关关系;地上生物量的月增长率与月均气温和降雨量呈显著正相关关系;围栏内地上生物量的增长率与月均气温呈极显著正相关关系,其他相关关系微弱。

铜、镉、铅、锌对4种豆科植物种子萌发的影响

筛选和研究适合当地气候与土壤条件的重金属耐性植物,是对重金属污染土壤进行植物修复的前提。以蒸馏水为对照,采用培养皿法研究了Cu^(2+)、Cd^(2+)、Pb^(2+)和Zn^(2+)单一重金属对4种豆科植物种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,随着Cu^(2+)、Cd^(2+)、Pb^(2+)和Zn^(2+)浓度的增大,红豆草(Onobrychis viciaefolia Scop.)、白三叶(Trifolium repens L.)、柠条(Caragana Korshinskii Kom.)、胡枝子(Lespedeza bicolor Turcz.)的发芽率、发芽势呈不同程度的降低趋势;但在Cu^(2+)<300mg/L处理下,红豆草种子的发芽率并没受到明显抑制,反而有不同程度地促进;在Cd^(2+)处理下,25mg/L浓度对柠条种子萌发促进作用最为显著,柠条种子发芽率与对照相比达到显著性差异水平(p<0.05);Pb^(2+)对柠条和胡枝子种子的发芽率种子的发芽表现为"低促高抑"。Cu^(2+)、Cd^(2+)、Pb^(2+)和Zn^(2+)对4种植物根系生长均表现出强烈的抑制作用。随着Cu^(2+)、Cd^(2+)、Pb^(2+)和Zn^(2+)离子浓度的增大,红豆草、白三叶、柠条和胡枝子种子萌发后形成幼苗的根长和苗长都呈降低趋势,对4种植物均表现为随着浓度增加,抑制作用越明显。

围栏封育对青海湖流域主要植物群落多样性与稳定性的影响

植物群落多样性与稳定性是群落生态学的核心内容,是现代生态学的热点问题,也是草地资源评价与管理的重要指标。青海湖流域是我国主要牧场之一,研究该地区草地利用现状和封育影响评价对草地可持续利用具有重要意义。本文利用Simpson,Shannon-wiener和Pielou物种多样性指数及改进后的Godron稳定性测定方法,分析了青海湖流域高寒草甸、高寒草原和温性草原三种草地群落的多样性、稳定性及二者之间的关系,比较了相同草地类型围栏内外的植物群落多样性和稳定性,及三种草地类型在围栏内外的情况。结果表明:(1)高寒草甸,多样性:围栏内>围栏外,稳定性:围栏外>围栏内;高寒草原,多样性:围栏外>围栏内,稳定性:围栏内>围栏外;温性草原,多样性:围栏外>围栏内,稳定性:围栏内>围栏外。(2)围栏外不同草地类型多样性大小:高寒草甸>高寒草原>温性草原,稳定性大小:高寒草原>温性草原>高寒草甸。(3)围栏内不同草地类型多样性大小:高寒草甸>高寒草原>温性草原,稳定性大小:温性草原>高寒草原>高寒草甸。在高寒草甸、高寒草原和温性草原中多样性与稳定性表现为负相关关系。

青藏高原高寒灌丛生态系统草本层生物量分配格局

青藏高原高寒灌丛生态系统生物量分配的研究相对较少,尤其是其草本层。为了探究高寒灌丛生态系统草本层生物量分配特征及其影响因素,分析了青藏高原东北部灌丛生态系统的49个高寒灌丛样地的草本层地上与地下生物量特征及其气候因子之间的关系。结果表明1)草本层地上生物量与地下生物量分别为121.1,342.8 g/m2均大于高寒草地的地上生物量与地下生物量。2)草本层的根冠比为3.6低于高寒草地的根冠比。3)地上生物量与地下生物量之间呈现幂函数的关系y=8.0x0.83(R2=0.48,P<0.001)。4)根冠比与年均温度、年均降雨量之间没有显著的相关关系。

不同商品等级羌活中有机酸和香豆素类化合物的测定

目的比较同一产地不同商品等级羌活中主要有机酸和香豆素类化合物的含有量。方法采用HPLC-DAD法同时测定不同商品等级羌活中绿原酸、阿魏酸、紫花前胡苷、补骨脂素、佛手柑内酯、欧前胡素、羌活醇和异欧前胡素。色谱柱为C18TSK gel ODS-80Ts QA(250 mm×4.6 mm,5μm)。流动相为甲醇(A)-0.3%的冰醋酸水溶液(B),梯度洗脱;体积流量0.6 mL/min,进样量10μL,柱温30℃。结果 8种活性成分在80 min内达基线分离,线性关系良好(R2≥0.9992);平均加样回收率为96.27%～102.44%,RSD≤4.15%。绿原酸和阿魏酸的含有量与传统等级划分方法基本一致,但紫花前胡苷、佛手柑内酯、羌活醇和异欧前胡素的含有量与传统的以外观形态论品质的判断标准有一定的差异。补骨脂素和欧前胡素在所测样品中均未检测出。结论该方法灵敏、准确、可靠、重复性好,可用于羌活药材的质量评价。

桃儿七茎叶组织内生真菌多样性

通过用两种传统培养基(PDA、SDA)分离方法对5个自然野生分布的桃儿七群落(分布于青海省、甘肃省和四川省)茎叶组织内的内生真菌多样性进行研究,并用形态学与分子生物学的方法鉴定菌株。实验结果显示,720个茎叶组织块中共分离到141株内生真菌。依据真菌在培养基上的形态初步划分为52个分类单元,经鉴定归属于19属,其中茎组织中16属>叶组织中6属,桃儿七茎叶组织中的真菌优势属为拟青霉属,相对分离频率为26.34%。5个采样点间内生真菌的香浓维纳多样性指数为0.71—1.41,Sorenson相似性系数为0.13—0.50,定殖率为14.58%—28.47%。通过对PDA、SDA两种培养基以及茎、叶组织的定殖率进行统计,结果显示:PDA(17.50%)<SDA(21.67%),茎(29.72%)>叶(9.44%)。研究结果表明,桃儿七茎叶组织中内生真菌的多样性较低,不同采样点间宿主植物内内生真菌群落的相似性较低,真菌群落结构存在差异。研究为进一步扩大从桃儿七中筛选产鬼臼毒素等活性物质内生真菌提供了一种新的思路。

生长末期施肥对青藏高原高寒草原地上生物量的影响

为探索青藏高原东北部退化草地的科学恢复途径,以刚察县中度退化的紫花针茅(Stipa Purpurea)高寒草原为研究对象,在生长末期开展"3414"肥料效应实验,研究了不同配比氮、磷、钾施肥方案对退化高寒草原中各功能群生物量与总生物量的影响,建立肥料效应模型,力求寻找使退化草地恢复的最佳施肥比。结果表明:施肥可以提高禾草类、杂草类生物量以及总生物量;禾草类和杂草类生物量随氮肥施量的增加而增加,但是磷肥和钾肥并无此规律性的变化。另外,禾草和杂草作为该退化草地的主要功能群,对草地总生物量的贡献率很大。

青海玉树地区主要灌丛类型地上生物量及其影响因素

以青海玉树地区主要灌丛鲜卑花群系、百里香杜鹃群系、细枝绣线菊群系和山生柳群系为研究对象,采用样方收获法研究其地上生物量分配特征。结果表明：5种类型的灌丛地上生物量在21.6-34.33 t/hm2之间,地上生物量最大的是细枝绣线菊群系,最小的是金露梅群系,5种灌丛群落地上生物量平均是29.64 t/hm2,不同层次生物量大小顺序是：灌木层〉草本层〉凋落物层,各自生物量占地上生物量的比例分别是73.35%、14.27%、12.35%。5种灌丛类型建群种生物量大小依次是：细枝绣线菊群系〉金露梅群系〉百里香杜鹃群系〉鲜卑花群系〉山生柳群系。影响玉树地区灌丛地上生物量的主要因素是海拔、群落盖度、灌丛高度及放牧。灌丛地上生物量随着海拔的上升而下降,随着群落盖度和灌木高度的增加而增加。放牧对灌木地上生物量的影响机制尚不明确。

不同采收期栽培宽叶羌活挥发性成分的研究

采用水蒸气蒸馏法提取不同采收时间(5、6、7、8和9月)栽培宽叶羌活药材中的挥发油,测定其含量;通过GC-MS对挥发油成分进行了分析鉴定,并采用面积归一化法计算各组分的相对含量。实验结果表明,不同采收时间,栽培宽叶羌活挥发油含量存在差异,以8月份采收的药材挥发油含量最高;挥发油经GC-MS分析,共鉴定出39个化合物,有31种共有成分;对共有组分进行主成分分析显示,香桧烯、α-蒎烯、莰烯、β-蒎烯、γ-萜品烯、乙酸龙脑酯、α-红没药醇等15种成分可作为挥发油季节变化的特征组分。不同季节采集的羌活生药材,其挥发油含量和成分具有一定的差别,在一定程度上反映了其药用价值的微妙差异,可为羌活药材药理药用价值的进一步开发利用提供一定的参考。

宽叶羌活不同部位有效成分的分布特征

采用HPLC-DAD法测定了青海省门源县和乐都县产宽叶羌活不同部位(根、茎、叶片、叶柄和种子)中绿原酸、阿魏酸、紫花前胡苷、补骨脂素、香柑内酯、欧前胡素、羌活醇和异欧前胡素的含量,探究有效成分在不同部位中的分布特征。结果表明,门源产宽叶羌活不同部位中活性成分总含量由高到低依次为根(52.812 mg·g-1)>种子(10.870 mg·g-1)>叶柄(6.607 mg·g-1)>茎(5.909 mg·g-1)>叶片(5.051 mg·g-1),乐都产宽叶羌活不同部位中活性成分总含量由高到低依次为根(80.104 mg·g-1)>种子(17.761 mg·g-1)>叶片(4.542mg·g-1)>叶柄(3.801 mg·g-1)>茎(3.632 mg·g-1),根部活性成分总含量均明显高于其他部位,与传统上以其根茎及根入药相符。地上部分各部位中,种子中活性成分总含量最高,羌活醇和异欧前胡素的含量之和也达到药典要求。紫花前胡苷、异欧前胡素主要富集于根部,绿原酸在全草中广泛分布,其他成分在全草中含量均较低。

凸颅鼢鼠亚属5个种的主要形态性状变异及其聚类分析

对凸颅鼢鼠亚属的5种鼢鼠有代表性的12个性状变异及其规律加以分析,并对12个性状进行聚类分析。结果表明:(1)体重变异系数最大,达到32.37%,其次为眶间宽,变异系数为16.29%,颅基长的变异范围最小,变异系数仅7.56%;(2)在所测定的4个外部性状及8个头骨性状数据彼此之间都存在极显著正相关关系。(3)甘肃鼢鼠与其他4种鼢鼠关系较远,单独聚为一类,斯氏鼢鼠与罗氏鼢鼠亲缘关系最近。