植食性动物与植物互作关系研究进展

在自然生态系统中,动物与植物相互作用、相互影响、协同进化,构成了生态系统的重要组成部分和生态过程,探讨并揭示动植物互作关系有助于制定野生动植物保护的科学对策。本文从动物与植物两个方面综述了植食性动物与植物的互作关系,并重点论述了植物次生代谢物对这种互作关系的影响。植物对植食性动物的主要作用是为植食性动物提供营养和栖息场所,而植食性动物对植物的影响具有正向和反向两方面。一方面,植物对植食性动物的啃食会产生物理和化学防御机制;另一方面,针对植物的防御策略动物会在生理和行为上产生反防御机制。以往研究证明,在植食性动植物互作关系研究中,植物次生代谢物可作为重要切入点,植物次生代谢物可影响动物对植物的啃食,也会影响动物生理,从而达到植物自身的防御目的。从目前国内外已有的研究看,有关植食性动植物互作关系的研究大都集中在一些小型植食性动物,对大型植食性动物的研究相对较少;植物次生代谢物对大型植食性动物的生理造成的影响、危害等研究也相对较少;化学防御行为产生的诱导因子目前尚未明确,产生过程相对复杂。总之,植食性动物与植物互作关系的研究切入点较多,并具有很高的理论和实践指导意义。

植物与植食性昆虫的分子互作:基础与应用

植物与植食性昆虫之间存在着复杂的分子互作。首先,植食性昆虫会利用自身的嗅觉和味觉化学感觉系统,通过对植物挥发性和非挥发性信息化合物的编码与解析,结合对植物颜色、形状等物理信息的感觉与编码,定位及确定寄主植物。其次,植物可以通过位于细胞膜的受体识别植食性昆虫相关模式分子和损伤相关模式分子,启动由早期信号事件和植物激素信号途径介导的防御反应,并由此而影响植食性昆虫的种群适合度。最后,为抵御寄主植物的防御反应,植食性昆虫会通过复杂多样的反防御策略适应或抑制寄主植物的防御反应。本文对如上所述的植物与植食性昆虫分子互作研究进展及由此而开发的一些害虫防控新技术进行了综述。

北京东灵山土壤动物-植物互作关系对海拔格局的响应

土壤动物可能会与植物形成复杂的互作网络,有关其对海拔梯度做出响应的研究还相对较少,了解不同生境下的生态网络为理解和预测系统的稳定性及其动态变化机制提供了新途径。于北京东灵山地区调查了沿海拔梯度凋落物层与土壤层中的土壤动物以及木本和草本植物的多样性,并通过零模型的方法对比了土壤动物-植物互作网络特征参数的标准化效应值在高-中-低三个海拔段的差异。结果显示:土壤动物的稀有类群在中海拔段多样性较高,木本植物多样性随海拔降低,而草本植物多样性则随海拔升高。各生物类群组成都随海拔距离而增加,存在明显的聚集性分布格局。植物与土壤动物之间的互作网络特征参数不仅随海拔改变,且在凋落物与土壤层之间、木本与草本植物之间存在差异。总体而言,土壤动物与木本植物互作网络的海拔变化主要与土壤动物多样性有关,而与草本的互作网络则与草本植物多样性有关。沿海拔梯度,存在土壤动物-木本植物向土壤动物-草本植物网络的适应性转变。本研究在同一海拔梯度上探讨了不同层土壤动物与植物的互作关系,对深入理解山地生态系统中各生物类群的共存机制具有重要意义。

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。

葡萄糖氧化酶在植食性昆虫与寄主植物互作中的作用

昆虫葡萄糖氧化酶(glucose oxidase,GOX)主要由下唇腺产生,含量很高,经由吐丝器排出体外,是唾液中的主要酶类.越来越多的证据表明,昆虫唾液中的GOX在植食性昆虫与寄主植物的相互关系和协同进化中发挥重要的作用,是它们互作的纽带.在二者的互作中,植食性昆虫的GOX可以显著抑制寄主植物的防御反应,也可以诱导寄主植物的直接或间接防御;而不同的寄主植物对同一种昆虫或相同植物对不同种昆虫GOX的影响也存在较大差异,特别是植物中的营养物质,如蛋白质和糖,都会对GOX产生影响,这种影响发生在转录、翻译或翻译后水平.同时,植物中毒素对GOX的影响也不容忽视.主要综述了昆虫GOX的基本特性、与寄主植物防御之间的关系以及食物因子对GOX的影响,以期为深入探讨植食性昆虫与寄主植物的协同进化机理提供有价值的信息.

地上草食动物-植物-AMF互作关系研究进展

在陆地生态系统中,植物作为一个主要媒介介导了地上草食动物与丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）间的间接相互作用,使得草食动物-植物-AMF三者形成了一个相互作用的互作系统。该系统不仅对生态系统的结构和动态具有重要影响,还为探讨AMF在地上与地下生态系统间互作中的作用提供了非常好的切入点。因此,文章围绕近年来地上草食动物与AMF互作的相关研究,综述了食草动物-植物-AMF三者间的互作关系,从植物碳分配格局、根际分泌物、再生补偿反应、防卫性反应、群落组成等多个角度对上述互作关系的内在机理进行了阐释,并以此为基础对该领域未来的研究方向进行了展望。

草食动物与草地植物多样性的互作关系研究进展

动物-植物互作关系一直是草地生态学研究的核心问题之一。在草地放牧系统中的动植物界面上,生物多样性的作用突出而敏感,因此,对动物与植物多样性的互作关系探讨,有益于深刻阐释放牧系统的稳定性与持久性机制。本文综述了有关草食动物对草地植物多样性的作用结果、影响因素、作用机制,以及植物多样性对草食动物生产性能、多度和多样性影响的研究现状,并就今后的研究方向提出几点建议:扩展动物多样性及不同动物组合对植物多样性的作用机制研究;加强有关植物多样性变化对草食动物、特别是大型草食性动物的反馈作用过程研究;加强对动物采食行为的深入理解,尤其是动物采食对植物多样性响应机制的认识;加强草食动物与植物多样性之间的动态互作关系研究,以及这种互作关系变化对草地生态系统过程及功能的影响研究。

东太湖浮游植物与浮游动物群落的嵌套性及其互作网络的季节特征

浮游生物主要由浮游植物和浮游动物组成,是湖泊生态系统的重要组分.嵌套性结构及物种间的互作关系对群落的分布格局、功能乃至稳定性都具有重要意义,然而到目前为止,我们对此仍知之甚少.为此,本研究以东太湖为研究区域,在2019-2020年期间进行了春、夏、秋、冬季的观测调查,根据浮游生物群落的组成和多样性特征,结合群落分布矩阵和二分网模型研究浮游生物的嵌套性格局及其互作关系,并探讨其驱动机制.结果显示:(1)在时间上,春、秋、冬季水体的理化特征较为相似,但与夏季的水质差异显著.在空间上,西南部区域的综合污染指数显著高于东北部;(2)环境异质性使得浮游植物呈现出明显的嵌套性分布,即秋、冬季群落是春、夏季群落的子集.然而,浮游动物并未呈现该分布特征;(3)浮游生物的互作关系具有明显的季节特征:冬季的互作网络组成最简单,物种竞争最激烈,物种的特异性关系、物种脆弱性和一般性最小,说明浮游生物群落的稳定性在冬季最弱.综上所述,水环境的时空差异性造成的生态位分离可能是造成浮游生物嵌套性及其互作网络季节性变化的主要机制.

昆虫分泌物介导的昆虫与植物互作研究进展

昆虫和植物是自然界生物类群中重要的组成部分,在长期进化的过程中形成了复杂的相互作用关系,如植物进化出了复杂的防御策略来抵御昆虫为害,同时,昆虫为了获取更多的生存资源也进化出了更多的适生方式。因此,分析和了解昆虫与寄主植物相互适应的研究进展对害虫的有效防治和抗虫植物的培育具有重要作用。在昆虫与寄主植物互作的研究中,植食性昆虫的口腔分泌物(唾液或反刍液)、卵分泌物、肠道合成物及微生物等作为连接昆虫和植物的中间媒介,其有效成分不仅起着诱导或增强植物防御的作用,而且部分还具有抑制或削弱植物防御的功能,因此,按有效成分发挥的作用,植食性昆虫的口腔分泌物主要可分为激发子和效应子。本文从昆虫分泌物的角度介绍了昆虫钙结合蛋白类、酶类和毒液蛋白类等效应子与脂肪酸氨基酸共轭物类、多肽类和酶类等激发子及其介导植物防御的主要方式,明确了植食性昆虫适应寄主植物防御的不同策略,不仅有助于对昆虫和植物两者互作机制的深入解析,而且为绿色有效防治害虫和植物抗性品种的选育提供新的思路。

土壤-植物体系中硒与重金属镉的相互作用

硒是人体重要的功能元素之一,近年来通过食物补硒成为研究热潮,富硒食品的安全问题备受关注。阐述了土壤中的硒与镉的存在形态及其转化的影响因素,并结合近年来的研究成果,介绍了硒与镉在植物体内的互作效应及其机理研究现状,以期为今后更深入开展硒与镉交互作用机制的研究提供参考,并为农作物富硒阻隔技术体系的建立提供科学依据。

ABA在植物-病原菌互作中的多重作用

对ABA的生物合成途径、在植物抗/感反应中的作用以及ABA与其他激素互作对植物抗病性的调控机制等方面进行了综述。

植物抗病基因与病原菌无毒基因互作的分子基础

近10年来,大量的植物抗病基因和病原菌无毒基因被克隆,抗病基因和无毒基因的结构、功能及其互作关系的研究也取得重大进展。通过介绍抗病基因与无毒基因互作的两种模式,从抗病基因与病原菌无毒基因互作角度探讨了抗病基因在植物抗病育种和农作物生产中应用的问题,提出抗细菌和真菌单基因转化很难赋予农作物切实抗性。

被子植物花粉和雌蕊互作的分子基础

被子植物的花粉自落到柱头上开始,花粉和雌蕊组织即发生一系列的相互识别作用,这个过程包括花粉与柱头互作、花粉管极性生长和引导、精细胞在胚囊中释放和完成双受精。近年来,已相继发现并且克隆了花粉与柱头互作以及花粉管生长和引导相关的基因。本文对花粉粘附、水合、萌发以及花粉管生长和引导的分子机制进行了综述,重点讨论了花粉粘附的糖蛋白互作、花粉水合的脂类调控途径以及花粉管极性生长的阿拉伯半乳聚糖蛋白等小分子引导机制,以期为被子植物的繁殖生物学研究提供理论依据。

植物与病原物互作中的细胞程序化死亡

细胞程序化死亡(PCD)广泛存在于动植物的生长发育或抗逆过程中,而植物与病原物互作中的PCD已成为当前植物病理学的研究热点之一。本文从植物细胞程序化死亡的概念、检测方法、植物与病原物互作间的细胞程序化死亡及调控机理等方面进行了简要概述。

Ca^(2+)对植物——微生物互作反应的调控

植物对微生物信号接收、传递及应答的研究是当前植物———微生物互作的分子生物学领域中最具吸引力的课题之一 ,Ca2 +是迄今为止唯一被证实的植物细胞内信号。大量研究表明 ,Ca2 +也参与了植物———微生物互作的信号传递。近 15年来 ,随着细胞生物学、生物化学、分子生物学研究技术的飞速发展 ,人们对Ca2 +在植物———微生物互作中生理意义的认识大为加深。从Ca2 +信号的研究方法、Ca2 +在植物抗病防卫反应中的作用、Ca2 +在植物———微生物共生关系中的作用及Ca2

昆虫唾液介导的植物与植食性昆虫防御与反防御研究进展

植物和植食性昆虫在长期的相互作用和共同进化过程中,彼此之间形成了复杂的适应机制.在取食的过程中,昆虫唾液中的激发子会与植物相关受体结合,通过信号传导级联诱导植物产生防御蛋白、有毒的次生代谢物来抵御昆虫的取食或生存.同时,昆虫也进化出了干预植物防御的策略,其唾液中的效应子可以抑制植物免疫反应,从而有利于昆虫在植物上的正常生长与繁殖.本文综述了植物与植食性昆虫相互作用中的主要特征,介绍了植物在感知虫害后所采取的各种策略,以阻止植食性昆虫发展的抗性机制,并强调昆虫唾液在植物-昆虫相互作用中的重要作用,为研究新型害虫可持续控制策略提供新思路.

印度梨形孢(Piriformospora indica)的生物学特性及对植物生长的互作效应研究进展

印度梨形孢(Piriformospora indica)发现于印度北部沙漠地区植物根系,具有多种多样的生物学功能,可以促进植物生长,提高植物对生物逆境与非生物逆境的忍耐性。简要综述了印度梨形孢在定殖过程、生物学功能和菌肥制作应用方面的研究进展。

驯化对谷子-根际微生物互作机制影响的进展与展望

根际微生物可赋予植物新的抗逆性,其群落结构及生态功能的变化也体现了作物对环境变化的适应能力。驯化影响作物的遗传多样性、生理性状及其代谢产物,进而会对根际微生物群落组成与功能产生作用。目前,对于作物驯化的研究多关注植物遗传多样性与植物表型和生理特性之间的相互关联及影响机制,微生物在作物驯化过程中的作用及其与植物互作机制的探索还处于起步阶段。为此,本文首先对驯化过程在禾本科作物根际微生物群落构建中的作用进行了回顾,针对起源于中国的重要旱作C4模式作物谷子,系统总结了谷子的驯化过程及其对谷子生长、生理性状和根际微生物的影响,以及驯化对谷子根际微生物间互作和谷子与微生物互作的作用机制,以期为恢复农田生态系统中的作物-微生物有益关系提供科学依据。

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.

南亚热带典型水库浮游生物群落的嵌套结构及互作关系

为了解我国南亚热带水库浮游生物群落特征及驱动因素,加强水生态环境管理与保护,于2022年枯水期(3月)和丰水期(7、8月)分别在我国南亚热带地区5座大中型水库采集浮游植物和浮游动物样品,并测定相应水体理化指标,结合零和模型及网络分析等方法分析浮游生物的群落组成、嵌套结构、互作网络及环境影响。结果显示:(1)丰水期pH、水温和浊度显著高于枯水期,氨氮含量显著低于枯水期(P<0.05);(2)浮游植物丰水期共调查到8门299种(属)、枯水期8门274种(属),浮游动物丰水期4类群89种、枯水期4类群106种;(3)浮游植物、浮游动物实际分布矩阵的嵌套性指标(12.57、25.32)与随机分布矩阵(18.04±8.32、29.31±3.46)间存在显著性差异(P<0.05),调查水库浮游生物均表现出明显的嵌套结构,有利于群落稳定;(4)浮游生物群落间存在互作关系,且具有明显水期特征,丰水期浮游生物网络更加复杂紧密和稳定,能更加迅速应对环境干扰,丰水期浮游生物群落主要受CODMn、pH、水温、浊度影响,枯水期浮游生物群落主要受浊度、CODMn和总磷影响。控制有机物及营养盐输入、降低浊度是调控水库浮游生物群落的关键手段。