脱水过程中无核白葡萄转录组测序及膜脂降解代谢中关键基因的筛选

该研究以吐鲁番地区无核白葡萄为试验材料,在25℃常温和30℃热风干燥后,取失水25%、50%时褐变和未褐变的样品。利用转录组测序技术筛选出膜脂降解代谢相关的关键基因,并利用实时荧光定量PCR技术对其进行验证,研究结果显示,转录组测序共获得了11.63亿的clean data,当无核白失水50%时未褐变与褐变的相比,在快速脱水组筛选出718个差异表达基因,慢速脱水组2259个。将上述基因进行GO功能富集和KEGG富集分析后,筛选出43个膜脂代谢相关的差异基因,归类于5种代谢途径。从已获得的差异基因中最终筛选出乙醛脱氢酶7B4(Aldehyde Dehydrogenase7B4,ALDH7B4)、双半乳糖甘油二酯合成酶1(Digalactose Diglycerol Synthetase1,DGD1)、脂氧合酶(Lipoxygenase,LOX)、磷脂磷酸水解酶2(Lipid Phosphate Phosphatase2,LPP2)、二酰基甘油激酶5(Diacylglycerol Kinase5,DGK5)、非特异性磷脂酶C4(Non-specific Phospholipase C4,NPC4)、磷脂酶Dα1(Phospholipase Dα1,PLDα1)7个膜脂代谢相关的关键基因,经qRT-PCR验证,基因表达趋势与转录组测序结果基本一致。结果表明,膜脂降解代谢相关基因表达量变化对无核白脱水褐变有一定影响。

超高压均质对非浓缩还原甜瓜汁的流变学特性研究

该研究用不同的超高压均质压力、次数、温度来处理非浓缩还原(not from concentrate,NFC)甜瓜汁,并采用流变仪分析NFC甜瓜汁的静态流变和动态流变学。结果表明,由静态流变黏度曲线得知,NFC甜瓜汁出现剪切稀化现象,为非牛顿流体,呈现假塑性行为;随着均质压力、温度的升高,NFC甜瓜汁的黏度不断减小,随着均质次数的增加,NFC甜瓜汁的黏度先减小后增大。由频率扫描结果可知,随着频率的不断增加,储能模量(G′)和损耗模量(G″)呈缓慢上升趋势,随着均质压力、温度的增加,NFC甜瓜汁的G′和G″均呈下降趋势,随着均质次数增加,G′先减小后增大,G″大小与之相反;温度扫描结果显示,随着扫描温度的不断增加,NFC甜瓜汁的G′和G″呈上升趋势,随着均质压力、次数、温度的不断增加,其G′和G″均呈下降趋势,动态温度扫描结果显著提高了NFC甜瓜汁的G′和G″。研究表明超高压均质能够影响NFC甜瓜汁的流变学特性,为NFC甜瓜汁的创新与加工提供了理论依据。

天山中段南坡巴伦台地区不同海拔植物群落物种多样性与土壤因子的关系

为探讨天山中段南坡巴伦台植物群落物种多样性随海拔梯度的分布特征及其与土壤环境因子的关系,该研究采用野外调查的方法,在和静县巴伦台地区海拔范围内设置34个样地进行了植物多样性和土壤因子的调查及室内指标的统计分析。结果表明:(1)研究区共调查到30科75属134种植物,草本层为主要优势层。不同海拔高度上土壤理化指标具有异质性,土壤含水量、全盐、有机质、全氮、全钾、有效氮和有效钾差异性显著(P<0.05),其中除全钾以外,其他土壤因子的含量均表现为中海拔大于低、高海拔区域。随海拔的升高,植物群落在低、高海拔段Pielou均匀度指数较高;灌木层物种Patrick丰富度指数较低;草本层物种Shannon-Wiener指数、Simpson指数随海拔升高先增加后减小。(2)RDA分析表明,影响植物群落物种多样性的主要环境因子是海拔、土壤含水量、全盐、有机质、全氮和有效氮。海拔作为主导因子,与草本层各物种多样性指数呈正相关,与灌木层各物种多样性指数呈负相关关系;全盐是抑制植物群落总体物种Simpson指数的主要土壤因子;氮元素一定程度上限制灌木、半灌木物种的生长。该研究结果表明土壤因子对不同生活型物种多样性的形成具有一定的筛选作用及不同物种对环境变化的适应策略不同。

基于系统发育及功能性状的不同坡向荒漠植物群落构建研究——以博湖县沙化封禁保护区为例

荒漠植物群落构建机制的研究有助于荒漠生态系统植物资源的保护及系统平衡稳定的维持。基于系统发育与功能性状相结合的方法,以博湖县沙化封禁保护区植物群落为研究对象,在研究区内纵向沙垄的不同坡向上(丘间、阴坡、阳坡)设置样方,进行植物群落物种功能性状和土壤因子的调查与测定,通过检验植物群落物种功能性状的系统发育信号,分析不同坡向植物群落物种系统发育结构和功能结构的表现模式,利用主成分分析(PCA)和线性回归模型(Linear regression model)筛选出影响物种共存的环境因子,进而揭示研究区干旱荒漠生态系统植物群落物种共存的驱动因素。结果表明:(1)研究区植被主要以耐旱的灌木和藜科草本植物为优势种;不同坡向土壤因子具有异质性,丘间、阴坡土壤养分、水分更为丰富。(2)研究区样地植物群落物种10个功能性状指标的系统发育信号K值均小于1,说明物种功能性状受系统进化影响较小,物种功能性状未表现出系统发育保守性。(3)不同坡向系统发育结构均趋于发散,限制相似性在植物分布中占主导作用;丘间和阴坡上较丰富的土壤肥力是物种功能结构发散的主要原因,阳坡物种功能结构表现为聚集效应,生境过滤为其驱动因素。(4)功能多样性指数和环境因子间的线性回归模型表明,有效磷、土壤含水量与有机质是显著影响博湖县沙化封禁保护区植物群落物种共存的主要环境因子。说明在干旱的荒漠生态系统中土壤水分和养分是植物物种共存的主要限制条件,不同坡向生态位分化的驱动因素不同,植物通过塑造自身功能性状表型以改变对环境变化的适应。因此,在对研究区封禁保育的过程中,还应综合考虑到不同坡向的土壤水分、养分以及土壤种子库等来实现人工造林和对林木的抚育,以改善该地区的生态环境。

博斯腾湖湖滨湿地优势植物叶片碳、氮、磷化学计量特征的季节动态及其影响因子

本研究以博斯腾湖湖滨湿地为研究对象,分析了不同季节(春季、夏季和秋季)刚毛柽柳(Tamarix hispida Willd.)、盐地碱蓬〔Suaeda salsa(Linn.)Pall.〕、白刺(Nitraria tangutorum Bobr.)、芦苇〔Phragmites australis(Cav.)Trin.ex Steud.〕和盐穗木〔Halostachys caspica(Bieb.)C.A.Mey.〕5种优势植物叶片碳、氮、磷含量及其化学计量比的变化及其影响因子。结果表明:从5种优势植物的总体看,叶片碳含量、氮含量和磷含量分别为350.27、25.04和1.99 mg·g^(-1);叶片碳含量变异系数最小(16.89%),叶片磷含量变异系数最大(65.71%)。刚毛柽柳和芦苇叶片碳含量显著(P<0.05)高于白刺、盐穗木和盐地碱蓬,而氮含量和磷含量较低。夏季刚毛柽柳叶片碳含量显著高于春季和秋季,而芦苇和盐地碱蓬叶片碳含量则是在夏季最低;由春季至秋季,5种优势植物叶片氮含量呈递减趋势,碳氮比呈递增趋势,磷含量先降低后升高,碳磷比和氮磷比总体先升高后降低。刚毛柽柳、白刺和芦苇在春季受氮和磷共同限制,在夏季主要受磷限制;盐穗木和盐地碱蓬在春季和夏季受氮和磷共同限制;5种优势植物在秋季均受氮限制。5种优势植物叶片碳含量与土壤因子的相关性不显著(P>0.05),主要受生活型影响。叶片氮含量、磷含量、碳氮比、碳磷比和氮磷比与土壤因子的相关性相对较强,且主要受季节影响。基于以上研究结果,建议在博斯腾湖湖滨湿地生态环境治理和土壤条件改善时可以在夏季施加磷肥,秋季施加氮肥。

巴音布鲁克高寒草甸物种多样性与系统发育多样性沿海拔梯度分布格局及驱动因子

沿海拔梯度研究植物群落物种多样性和系统发育多样性可以明晰环境条件对群落构建的影响,可为深入了解群落构建机制提供帮助。选取巴音布鲁克高寒草甸为研究区,针对研究区植物群落物种多样性和系统发育多样性随海拔梯度变化趋势及其环境驱动因子开展研究,探究在群落构建中物种共存及多样性维持过程中环境因子的影响程度。结果表明:1)随海拔升高,群落Shannon-Wiener多样性指数与Simpson丰富度指数均呈单峰变化趋势,峰值分别在2400和2600 m处;群落Pielou均匀度指数呈逐渐下降趋势;系统发育多样性指数(PD)整体呈下降趋势,系统发育结构逐渐由分散状态转变为聚集状态。2)系统发育结构指数里净最近种间亲缘关系指数(NTI)和净谱系亲缘关系指数(NRI)与物种多样性指数均呈显著负相关关系(P<0.05),PD指数与物种多样性指数均呈显著正相关(P<0.05)。3)各土壤因子对不同多样性指数的影响程度不同,其中铵态氮含量是影响物种多样性和系统发育指数的主要因子,全钾含量次之;土壤全氮含量对NTI存在显著影响(P<0.05),全钾含量对NRI存在显著影响(P<0.05),全磷对PD指数存在显著影响(P<0.05),pH对物种多样性指数存在显著影响(P<0.01)。沿海拔梯度群落物种多样性和系统发育多样性、系统发育结构之间相互关联,受环境因子的影响,两者在海拔梯度上呈现不同的响应策略。

海拔和植物群落共同调节天山中段南坡巴伦台地区天然草场土壤化学计量特征

探究土壤化学计量的海拔特征,对于深入了解高海拔地区天然草场土壤化学计量分布,改善土壤养分条件具有重要意义。以天山中段南坡巴伦台地区海拔2200~3550 m内土壤及植物群落为研究对象,分析土壤碳、氮、磷、钾化学计量沿海拔分布的变化规律及其影响因素。结果表明:1)土壤有机碳、全氮、有效氮含量、碳磷比、碳钾比、氮磷比和氮钾比均随海拔升高呈逐渐增大趋势,而土壤全磷、全钾、有效磷、速效钾含量、碳氮比和磷钾比没有明显变化趋势。2)土壤有机碳含量与除磷钾比外所有化学计量比之间以及全氮含量与除碳氮比外所有化学计量比之间均具有较强的正相关关系,而全磷、全钾含量与有机碳、全氮含量及化学计量比之间相关性不显著。3)海拔、土壤总盐和灌木层Margalef丰富度指数是影响土壤化学计量特征变化的主要因素,灌木层物种丰富度较低的区域土壤碳、氮、磷、钾元素含量也更高。

博斯腾湖湖滨湿地植物多样性对季节变化的响应

研究生物多样性对季节的响应对于维持生态系统稳定、保护生物多样性、解析群落构建机制具有重要意义。本文以博斯腾湖湖滨湿地为研究对象,探究不同季节植物群落的物种多样性与功能多样性的变化规律。结果显示:(1)物种多样性指数随季节变化没有显著改变;功能多样性指数中,功能丰富度由春季到夏季逐渐减小,功能离散度逐渐增大;不同季节的功能均匀度差异性不显著;(2)植物功能性状在不同季节间差异显著;春季叶绿素含量显著低于夏季;夏季比叶面积和叶干物质含量显著高于秋季;叶片含水量和厚度由春季到秋季呈递增趋势;(3)影响Pielou指数和功能丰富度的主要环境因子分别为土壤铵态氮和速效磷;影响Shannon-Wiener指数、Simpson指数和功能均匀度的主要环境因子为土壤有机质;影响功能离散度的主要环境因子为土壤含水量;(4)影响最大株高的主要环境因子为土壤pH值;影响叶干物质含量的主要环境因子为土壤速效钾;影响叶片厚度和比叶面积的主要环境因子为土壤总磷;而影响叶片含水量的主要环境因子为土壤硝态氮;叶绿素含量与土壤因子无显著相关关系。

巴音布鲁克高寒草甸植物功能多样性与生态系统多功能性关系沿海拔梯度的变化

明确植物功能多样性与生态系统多功能性(EMF)之间的关系,可以更清晰地阐释生态系统功能的变化。以往生物多样性-生态系统功能关系的研究仅停留在对单一生态系统功能(SEF)的实验性或观察性调查,忽略了生态系统能同时提供多种功能和服务这一最本质的重要价值。该研究以巴音布鲁克高寒草甸为研究区,在海拔2194-3062m范围内以200 m左右为间隔设置了5个海拔高度,选取土壤全氮含量、硝态氮含量、铵态氮含量、全磷含量、速效磷含量、全钾含量、速效钾含量、土壤密度、植物群落地上与地下生物量10个与养分循环、土壤有机碳蓄积和植物生长有密切联系的指标,综合各指标平均值来表征EMF。结果表明:(1)群落物种组成沿海拔梯度变化较大,海拔2600 m处物种丰富度显著高于其他海拔;功能均匀度指数(FEve)、功能丰富度指数(FRic)和功能分散度指数(FDis)均随着海拔的升高呈现“单峰”变化趋势,最高值分别出现在2600、2800、2800m处;Rao二次熵指数(Rao’Q)整体呈现单调递减趋势。(2)各海拔高度上FRic、FDis与EMF间均存在极显著的正相关关系,分别解释了EMF 47%和43%的变化;在海拔2600 m处FEve与土壤养分循环指数、土壤有机碳蓄积指数间存在显著相关关系;海拔3000 m处Rao’Q与土壤养分循环指数、有机碳蓄积指数和EMF间均存在显著相关关系。(3)通过构建结构方程模型分析海拔梯度上植物功能多样性与EMF的关系可知,海拔以功能多样性为媒介作用于EMF,其中功能丰富度对EMF的影响最大,验证了功能多样性与EMF间存在互补效应。综上,随着海拔的变化,功能多样性会做出相应的变化,进而影响SEF和EMF,功能多样性对于维持EMF具有重要的意义。

博斯腾湖湖滨带水盐梯度下植物功能性状及生态化学计量特征分析

湖滨湿地植物叶片功能性状和叶片生态化学计量特征的分析对掌握植物的生长速率及植物对土壤养分的吸收和利用效率具有重要意义。为探讨不同水盐环境对植物功能性状及其生态化学计量特征的影响,该研究以博斯腾湖西岸湖滨带湿地为研究区,以该地区优势植物及土壤环境因子为研究对象,阐明该地区植物适应环境的策略。设置18个样地进行植物多样性的调查,共调查到植物24种,其中灌木8种,草本16种。采用冗余分析法对植物叶片功能性状与土壤环境因子间的关系进行分析,通过分析植物功能性状在不同水盐环境下的变化特征及其对植物功能性状的影响,发现:随着水盐含量的增加,不同植物叶片功能性状变化较大,其中叶绿素含量(SPAD)、叶片厚度(LT)和比叶面积(SLA)在低水低盐环境下最大;叶片含水量(LWC)、叶干物质含量(LDMC)和叶干质量(LDM)在中水中盐、高水高盐环境下较大;植物叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量比变化较大,C:N范围为9.35-26.51,C:P的范围为50.13-228.95,N:P的范围为2.31-11.99,其中C:P的变化范围最大;叶片C含量与LT、LDMC、LDM均显著正相关,叶片N含量与SPAD、LT显著正相关,叶片P含量与LWC显著正相关,C:N、C:P均与LDMC显著正相关,而N:P与叶片功能性状指标均不相关,SLA与叶片生态化学计量特征均不相关;对环境因子与优势植物叶片功能性状的相关性分析发现,影响种间植物功能性状的环境因子不同且各有差异。