长白山高山草甸植物-传粉昆虫相互作用网络可视化及格局分析

传粉昆虫在显花植物起源和演化的早期起着决定性的作用（任东等,1998）,对现存有花植物的生存、繁衍也具有重要的作用。在显花植物中,大约有85%的物种属于虫媒传粉,利用传粉昆虫可显著地提高作物的产量。花通过提供花粉、花蜜等酬报以及休息、狩猎、觅偶交配和取暖的场所吸引访花昆虫访花,而昆虫在访花过程中或多或少地携带了花粉,触动了柱头,对所访的花产生授粉作用（钦俊德,1987）。

昆虫携带花粉网络的构建及其与植物-传粉者互作网络的关系

昆虫的访问不等同于授粉,了解植物与传粉者之间的真实相互作用关系是构建传粉网络的关键步骤。本文阐述了昆虫携带花粉网络构建的关键因素和方法,分析了昆虫携带花粉网络与植物-传粉者互作网络的利弊以及二者之间的关系,以期两种网络可以相互补充,从而可以更好地了解植物与传粉者的相互作用关系以及群落物种多样性的形成和维持机制。

植物与传粉者相互作用的研究及其意义

生物多样性是生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和（蒋志刚等,1997）,不仅体现在物种类别的多样性,而且体现在生态过程的复杂多样。认识生物多样性,特别是试图了解生物多样性的起源和形成机制,离不开生物与环境、生物与生物之间相互作用的研究。

根系分泌物介导的植物-微生物相互作用

陆生植物所经历的一系列最复杂的化学、物理和生物相互作用是发生在根与其周围土壤环境(即根际)之间的.在特定环境下,植物通过根系的不同部位释放到根际环境中的有机物质的总和被称为根系分泌物,植物与土壤微生物之间的相互作用主要是由根系分泌物介导的.本文介绍了植物根系分泌物的主要成分、渗出方式,以及其介导的植物-微生物的正负相互作用,为未来开发和利用根系分泌物提高农作物的产量提供参考.

基于微流控的植物根部-微生物相互作用研究进展

基于微流控技术研究空间环境下植物的根-菌互作,有利于揭示植物-微生物稳态对空间环境效应的响应与适应机制。介绍了微流控技术中关于根-菌互作的成像技术,重点阐述了微流控技术针对不同栽培基质的成像以及对根际化学环境的操控/采样功能的优势,分析了芯片技术针对不同根系形态需求的研究,并对微流控技术在空间环境根-菌互作研究中的应用进行展望。

寒旱环境灌木植物根–土相互作用及其护坡力学效应

通过在试验区将4种护坡灌木植物种植在PVC管内,分别对土体、4种灌木根–土复合体试样做直接剪切试验,对比非含根土体与4种灌木含根系土体抗剪强度指标,评价试验区生长时间为1 a灌木根系的护坡力学效应;通过对比4种灌木根–土复合体抗剪强度,评价生长时间为1 a的4种灌木根–土复合体的护坡力学强度增强效应。试验结果表明:(1)4种灌木根–土复合体当其含根量、含水量一定时,抗剪强度随垂直压力的增大而呈线性增大,表明试验区灌木根–土复合体抗剪强度与剪切面上的法向压力成正比,且符合库仑定律;(2)4种灌木根–土复合体的黏聚力显著大于素土的黏聚力,而内摩擦角?的变化不显著;(3)四翅滨藜、柠条锦鸡儿、霸王、白刺灌木根–土复合体的黏聚力与素土相比,其增长幅度分别是76.3%,62.7%,45.8%,22.0%。试验区灌木根–土复合体剪应力与剪切位移关系反映出灌木根–土复合体受剪力作用开始段近似线性,接近剪破时呈圆滑曲线,达到剪破后近似为水平线,灌木根–土复合体剪应力随着垂直压力的增大而呈显著增加趋势;剪应力的增大开始阶段基本呈线性,接近剪破时呈非线性。根据试验区4种灌木植物根–土复合体强度,它们的护坡贡献按由大至小分别是:四翅滨藜、柠条锦鸡儿、霸王、白刺。

植物激素在稻瘟病菌-水稻病理系统中的作用

植物激素是植物产生的化学物质,用于调节植物发育、应激反应和防御的各个方面。最近的研究表明,病原真菌也可以产生植物激素或植物激素模拟分子,但对于这种真菌产生的植物激素分子在植物-真菌相互作用中的作用和调控机制的细节仍知之甚少。稻瘟病菌对全球粮食安全构成了巨大威胁。阐明稻瘟病菌致病性和水稻针对稻瘟病菌的防御机制,以便为开发新的病害控制策略以及培育抗性品种提供理论基础。过去研究已证明植物激素在调节水稻生长平衡和提高水稻的免疫力方面发挥着重要的作用。但近年来一些研究发现,稻瘟病菌进化出精细的方式来控制水稻植物激素的代谢,甚至在其入侵过程中直接产生和分泌植物激素。通过研究稻瘟病菌-水稻病理系统来展示植物激素是如何参与这种跨界交流的。

全球气候变暖影响植物-传粉者网络的研究进展

植物与传粉者间相互作用,构成了复杂的传粉网络。目前,以气候变化为主要特征的全球变暖对植物-传粉者网络的影响备受关注,概述了近年来这方面研究的几个主要热点问题及其进展,和相关研究方法。并在此基础上,提出了气温持续上升背景下,植物-传粉者网络未来的研究趋势。当前研究的主要热点问题有:(1)气候变暖使植物、传粉者的物候发生变化,并通过影响植物的开花时间和传粉者活动时间,导致两者在物候时间上的不同步。(2)气候变暖导致植物、传粉者的群落结构变化,促使其地理分布向更高纬度和更高海拔扩散,这可能潜在的导致两者空间分布的不匹配。(3)植物和传粉者通过增加或减少其丰富度来响应气候变暖,可能导致传粉网络结构特征发生变化。(4)面对气候变暖导致植物和传粉者间物候和地理分布错配所引发的互作改变、甚至解体,传粉网络可通过自身网络结构及快速进化来缓冲和适应。在今后研究中,以下几个问题值得探讨:1)气候变暖对植物-传粉者网络影响的大时空尺度变异模式。2)多因素协同作用对植物-传粉者网络的影响特征。3)全球气候变暖对植物、传粉者物候匹配性影响的机理。

青藏高原高寒草甸地上植物功能群去除对土壤线虫群落的影响

土壤线虫对高寒草甸生态系统功能有重要的指示作用,植物功能群丧失对土壤线虫群落的影响尚不清楚。本研究在青藏高原东部的高寒草甸生态系统中设置对照、保留豆科、保留禾状草、保留非豆科杂类草和去除所有植物功能群5个处理的地上部植物功能群去除实验,以探究植物功能群损失对土壤线虫群落的影响。结果显示:(1)去除植物功能群地上部对植物根系生物量和土壤线虫总密度影响不显著。(2)去除植物功能群地上部对线虫不同营养类群相对丰度影响显著。保留豆科处理下,食细菌线虫相对丰度整体最高,而植物寄生线虫相对丰度最低;保留杂类草处理下,植物寄生线虫相对丰度整体最高,而食细菌线虫相对丰度最低。(3)非度量多维尺度分析(NMDS)结果表明,去除不同植物功能群会导致土壤线虫类群产生差异,对土壤线虫群落结构产生显著影响。

植物中14-3-3蛋白的主要功能

14-3-3蛋白家族广泛存在于真核生物中,序列高度保守。主要以同源或异源二聚体形式存在,可以同时与两个靶蛋白或者与一个靶蛋白的两个结构域相互作用,通过与靶蛋白上的一小段共有序列的磷酸化丝氨酸/苏氨酸残基结合来发挥其调控功能。本文综述了植物中的14-3-3蛋白及其主要功能,并重点综述了14-3-3蛋白对植物基本碳、氮代谢的调控。

14-3-3蛋白与植物细胞信号转导

14-3-3蛋白通过直接蛋白质-蛋白质相互作用对植物代谢关键酶、质膜H+-ATP酶等发挥广泛调节作用。越来越多证据显示14-3-3蛋白通过与转录因子和其他信号分子结合参与调控植物细胞信号转导。对植物细胞中14-3-3蛋白调控信号转导途径,尤其是植物细胞对胁迫响应的调控机制进行了综述。

气候变暖对植物、传粉者及其相互作用的影响

植物和传粉者之间的相互作用,构成了错综复杂的传粉网络。近20年来,以全球变暖为主要特征的气候变化对开花植物、传粉昆虫和植物-传粉者相互作用的影响已成为研究热点。这些研究有助于更好地预测气候变暖对传粉网络乃至整个生态系统功能的影响。本文综述了气候变暖对开花植物个体的繁殖过程(物候、花吸引、报酬特征)和传粉昆虫活动及其相互作用产生的影响,以及在群落水平上对植物-传粉者网络产生的影响。气候变暖影响开花植物的花报酬(花蜜量、花粉的数量与质量)以及繁殖成功;温度升高对传粉昆虫的影响主要包括决定花粉流的传粉行为和传粉成功率。因此,气候变暖背景下植物、传粉者及其相互作用的改变会导致传粉网络结构发生变化,而传粉网络通过缓冲机制减少植物-传粉者间的错配而产生的负面效应,以维持自身稳定性。总体上,目前对气候变暖背景下植物-传粉者网络的研究较为薄弱,今后的研究应进一步关注以下问题:(1)气候变暖影响植物与传粉者物候匹配程度的原因、机制以及影响因素;(2)进一步探究不同生态系统中植物-传粉者的相互作用;(3)从群落水平或生态系统水平对植物-传粉者相互作用网络开展长期性研究。

组学时代下植物—传粉者互作的研究

植物—传粉者互作对维持生态系统平衡和农业经济健康发展至关重要,它是自然界中进化与生态理论研究的理想模型.由于植物—传粉者互作机制涉及面广、尺度难以把握等因素,该领域的研究面临重重挑战.伴随着高通量技术革命性的发展,生命科学进入了解译海量多元数据的组学时代,这为植物—传粉者互作的研究提供了前所未有的机遇和平台.目前,组学在植物—传粉者互作研究中的应用主要集中在花性状遗传基础与生殖隔离、传粉者化学感受、传粉者学习记忆、植物—传粉者化学交流、植物—传粉者系统发育及多样性等方面.这些领域的研究为全面揭示植物—传粉者生命活动中相关功能基因、系统发生、进化轨迹以及生物多样性保护奠定了基础.未来,我们期望通过组学技术从更深层次上了解植物—传粉者互作关系,从而解答一些长期存在的进化生物学和生态学基本问题.

接种嗜水气单胞菌对水稻降解毒死蜱的影响及作用机制

从受毒死蜱污染的禾本科植物水稻Oryza sativa L.中分离出一株具有毒死蜱降解活性的内生细菌ST6,经16S rRNA鉴定为嗜水气单胞菌Aeromonas hydrophila。用绿色荧光蛋白基因(gfp)标记后得到标记菌株ST6-gfp,该菌株能成功定殖到水稻植株中,通过平板回收试验得出ST6-gfp在水稻根部数量为7.0~7.2 log CFU/g,在茎叶中数量为4.9~5.1 log CFU/g。通过室内盆栽试验探究了该内生细菌定殖水稻后对毒死蜱降解的影响,并初步解析了作用机制。结果表明,内生菌的定殖可显著降低水稻植株中的毒死蜱含量并促进植株生长,与未接菌植株相比,接菌植株中的毒死蜱含量降低了58.3%,株高、鲜重和叶绿素含量分别增加了38.9%、69.5%和41.5%。在毒死蜱胁迫下,ST6-gfp定殖增强了水稻氧化还原酶系和解毒酶系的活力,其中,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)、过氧化氢酶(CAT)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)酶活性分别提升了1.1、1.3、1.2、1.8、1.22和1.7倍;细胞色素P450(CYP450)及谷胱甘肽-S-转移酶(GST)解毒酶活性上调了1.5~1.7倍;此外,接菌水稻丙二醛(MDA)的含量与未接菌的水稻相比降低了46.9%。研究结果表明,该菌株可良好地定殖在水稻体内,并可通过提高水稻抗氧化酶和解毒酶的活性加速水稻中毒死蜱的降解,进而减轻毒死蜱对水稻造成的胁迫损伤,提高对毒死蜱的耐受性。

了解生态网络需要监测植物与传粉者的相互作用

植物与传粉者相互作用是我们绿色星球最重要的生态过程之一,因为绝大多数被子植物依赖动物帮助传递花粉,而后受精结实;同时,植物产生的花蜜花粉等营养物质作为传粉者的报偿。据Ollerton（2017）估计,全球传粉动物约有35万种,种类最多的是昆虫,还包含鸟类一千余种、蝙蝠二百余种和不能飞行的哺乳动物百余种。

木霉-植物互作生物防治机理及效应蛋白研究进展

木霉菌属真菌具有寄生真菌的能力,是一种优良的植物共生体,通过诱导植物防御系统和促进植物生长及与植物的相互作用,在农业上应用广泛。木霉菌所采用机制包括分泌效应分子和次级代谢产物,它们参与介导木霉菌与植物之间具有相互促进的作用,提高植物对生物和非生物胁迫的耐受性。研究表明其中一些效应与木霉菌在与植物结合过程中传递的效应分子有关。通过对木霉与植物互作生物防治机理及木霉产生效应蛋白(半胱氨酸蛋白、cerato platanins蛋白、疏水蛋白、糖基水解酶、金属蛋白酶、具有CFEM结构域的蛋白质、丝氨酸蛋白酶、硫氧还蛋白)参与免疫系统过程进行分析,明确木霉在与植物互作过程中发挥的作用,以期提高木霉菌生防效力及其在农业生产方面的应用潜力。

植物药-化学药间基于有机阴离子转运多肽介导的相互作用研究进展

有机阴离子转运多肽(OATPs)是人及动物体内最重要的细胞膜吸收转运蛋白,在肝脏中有大量分布,介导多种内源性物质及临床常用药物的吸收转运,影响着药物在体内的吸收、分布和清除过程。许多植物药及其有效成分是OATPs的底物,它们对OATPs活性表现出抑制或者诱导作用,从而对OATPs介导的其他药物转运产生影响,改变药物生物利用度或产生不良反应。本文概述了基于OATPs介导的植物药-化学药物之间可能发生的相互作用研究进展。

贡嘎山冰川退缩区植物-土壤反馈与植物间相互作用

植物-土壤反馈是揭示陆地生物群落动态变化的关键环节,为理解植物间相互作用及植被群落变化过程奠定基础。本研究以贡嘎山冰川退缩区原生演替早(5~10年)、中(30~40年)和晚期(80~100年)3个阶段典型土壤以及各阶段优势植物为对象,采用盆栽控制试验,比较优势植物在不同土壤条件下的生物量,并量化植物间相互作用以及植物-土壤反馈的方向与强度,为探究贡嘎山冰川退缩区植被群落演替规律提供依据。结果表明:(1)植物-土壤反馈作用显著影响植物在本土中的生物量,早期沙棘(Hippophae rhamnoides)在本土中生长最差,沙棘的植物-土壤反馈系数为负值;演替中期冬瓜杨(Populus purdomii)的反馈系数趋于零;晚期峨眉冷杉(Abies fabri)在本土中生长最好,峨眉冷杉的反馈系数为正值。(2)混种时,早期沙棘与演替中、晚期植物间相互作用指数为负值;中期冬瓜杨、川滇柳(Salix rehderiana)与演替早、晚期植物的相互作用指数接近于零,晚期植物峨眉冷杉、麦吊云杉(Picea brachytyla)与演替早、中期植物相互作用指数为正值。从植物-土壤反馈的方向来看,贡嘎山植被演替从早期负反馈,中期中性反馈,过渡到晚期正反馈。此外,演替早期沙棘促进演替中晚期植物生长,演替中期冬瓜杨、川滇柳对演替早晚期植物无显著影响,晚期峨眉冷杉、麦吊云杉更利于与演替早中期植物相互竞争。结果显示,植物-土壤反馈与植物间相互作用共同驱动了贡嘎山冰川退缩区植被快速演替,直至顶极群落。

植物耐虫性研究进展

本文简要介绍了植物耐虫性的含义、发生范围、耐虫性的进化过程和遗传特性、耐虫性机理以及影响植物耐虫性表达的非生物和生物因子。植物耐虫性机理的研究涉及光合作用能力变化、同化产物的再分配、内源激素的变化、休眠分生组织的激活和补偿生长、储藏器官的利用、植物物候学和植株株型结构的变化等。研究表明, 植物受害后光合作用强度的变化与其耐虫性没有相关性, 有些耐虫植物受害后光合作用能力增加, 有些植物光合作用强度无明显影响或者下降较少;害虫取食为害可促进耐虫植物的同化产物得到最大程度利用, 能激活耐虫植物的休眠分生组织, 产生超补偿作用; 耐虫植物受害部位细胞分裂素含量显著升高; 虫害引起物候学变化小的植物具有较强的耐虫性; 植物的冠层结构、叶形态、根茎比、茎蘖数等植株株型变化与耐虫性有关。影响植物耐虫性表达的因子主要有温度、大气 CO2浓度、土壤营养水平、农用化学物质、植株年龄、害虫分布类型和取食方式、植物共生物等。不同植物在相同温度下对同一种害虫的耐害性差异大,其主要原因可能是由于温度的变化引起同化产物的分配和再分配以及气孔关闭对气体交换和光合作用能力的影响; 生长在高CO2含量大气中的植物, 对害虫的为害有较强耐受性。