气候变化和种子萌发特性对轮叶马先蒿种群扩张的影响

轮叶马先蒿(Pedicularis verticillata)是一种根部半寄生性杂草,在新疆巴音布鲁克草原迅速蔓延,严重危害了当地畜牧业的利用和发展。通过分析巴音布鲁克草原近30年的气候变化并结合轮叶马先蒿种子的萌发特性和传播特点,探讨气候因素对近些年来轮叶马先蒿种群在巴音布鲁克草原迅速扩张的影响。结果显示:1)1980—2010年新疆巴音布鲁克草原轮叶马先蒿生长季内的日平均温,最高温,最低温均表现出增高趋势,且气候倾向率在0.3℃(10 a)左右;此外马先蒿生长季内的有效积温和年积温也有显著的增长,增幅分别为48.755℃(10 a)和61.469℃(10 a);生长季内的平均降雨量和年均降水量也出现了明显的增多,每10年的增幅在20 mm以上;说明巴音布鲁克草原的气候朝着"暖湿化"的方向发展。2)轮叶马先蒿种子具有循环休眠的现象,属条件休眠状态。而这个状态主要受温度条件的变化所影响,萌发率随温度升高而显著提高。室温储藏和赤霉素处理下轮叶马先蒿种子在3/16℃和5/20℃这2个变温条件下萌发率最高,可达50%以上;而湿冷层积处理中种子的萌发率虽然也表现为随温度的升高而提高,但5/20℃时的最大萌发率仅为(44.44±2.94)%。3)巴音布鲁克草原气候的"暖湿化"变化有利于轮叶马先蒿种子的萌发和扩散,这可能是导致轮叶马先蒿在巴音布鲁克草原迅速蔓延的主要原因之一。

基于cpDNA trnL-F序列数据分析海南陆均松种群的冰期后扩张

针对热带树种陆均松Dacrydium pierrei de Laubenfels分布在海南的12个天然种群进行取样,测定了叶绿体DNA(cpDNA)trnL-F非编码区序列。序列长度介于868—876 bp.显示出长度多态性。碱基组成A+T含量较高,百分比值为64.17%-64.95%。通过统计简约算法共鉴定出30个单倍型。根据种群间分化度FST(=0.00)、基因流Nm(介于1.92—2.50)、AMOVA(24.17%的遗传变异发生在种群间,P>0.05)以及邻接树中单倍型的分支式样,发现海南的陆均松种群尚未发生遗传分化。另一方面,依统计简约算法构建的单倍型网图具“星状”特征,而且邻接树中多数单倍型合并于树的顶端。这些基因谱系结果提示海南陆均松种群在近期历史上发生过种群扩张。Tajima的D检验和错配分析结果也支持这种推测。结合地质和古孢粉学证据,认为残存于“避难所”的陆均松种群在全新世时,伴随全球气候转暖,在海南岛内可能实行了扩张。

云南西花蓟马rDNA-ITS2遗传多态性及其种群扩张

应用rDNA-ITS2基因序列对云南各地理种群西花蓟马Frankliniella occidentalis(Pergande)的遗传结构和遗传分化程度进行初步研究。经过比对112条序列,共发现了59个变异位点,定义了30种单倍型。云南省西花蓟马的单倍型多态性较高(Hd=0.90219),而核酸多态性较低(Pi=0.00891)。各地理种群西花蓟马的遗传分化指数Fst为0.00810,基因流Nm为30.61,表明各地理种群间遗传分化程度非常低,种群间存在充分的基因交流。对群体进行中性检验、错配分析表明西花蓟马群体曾经历过近期的种群扩张。分子方差分析(AMOVA)表明,云南西花蓟马的遗传变异主要来自于种群内部,种群间的遗传变异水平还非常低。从分子生物学的角度上也证实了西花蓟马近期入侵云南的事实。

利用种群扩张与稀疏化策略改进NSGA-Ⅱ-DE算法

NSGA-Ⅱ-DE算法是在NSGA-Ⅱ算法的基础上利用DE算法的收敛速度快、鲁棒性高的特性得到的改进算法,该算法提高了原算法的收敛速度,同时也降低了原算法对参数的依赖性.然而,原算法的解群分布性却没有得到提高.鉴于此,提出一种基于种群扩张与稀疏化策略的改进型NSGA-Ⅱ-DE算法.该算法利用种群扩张增加候选解的数量,再利用稀疏化策略从候选解中选出使得整体分布尽可能均匀的最优解.种群扩张通过在进化最后的若干代保留每代中的第一非支配面上的个体来实现.在迭代结束后,对种群进行非支配排序,去除第一非支配面以外的个体,以提高解群质量.进行稀疏化处理,即对扩张后的全部个体按目标向量的某一维度排序,再筛选出相邻间距最接近期望距离的个体,以达到改善解群分布性的目的.仿真实验表明,所提出的算法在改善原算法的解群分布性上表现优异,但算法的时间和空间复杂度较原算法有所增加.

秦岭地区赤胸梳爪步甲种群的遗传多样性和扩张历史分析(英文)

赤胸梳爪步Dolichus halensis(Schaller)(鞘翅目:步甲科)是重要的捕食性天敌昆虫,在我国分布广泛。为揭示其种群遗传多样性和扩张机制,本研究以秦岭地区为中心,以线粒体Cox1-tRNALeu-Cox2基因片段为分子标记,对来自于24个采集点共191个个体进行了检测分析。在长度为1 601 bp的碱基中共检测到45个变异位点,定义了53个单倍型,单倍型多样性高(H d=0.796),而核苷酸多样性较低(P i=0.0033)。系统发育分析结果表明该地区该物种存在两大进化枝。分子变异分析(AMOVA)表明86.61%的变异来源于种群内。SAMOVA和PERMUT分析结果一致,表明秦岭地区分布的赤胸梳爪步甲种群不存在明显的谱系地理结构。中性检验和错配分布分析的结果一致,表明该物种在秦岭地区曾经发生过种群扩张。综上,认为赤胸疏爪步甲种群经历过冰期后的扩散。

黄帚橐吾种群扩张对土壤理化特性与微生物功能多样性的影响

黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)是高寒草甸退化的指示物种,其种群扩张已严重影响了草地生态系统的经济服务功能,但目前仍不明确土壤微生物是否参与了黄帚橐吾的种群扩张。该研究依托兰州大学高寒草甸试验站,选择了4个不同密度的黄帚橐吾斑块,分析了黄帚橐吾种群扩张对该草甸土壤微生物功能多样性的影响。结果显示:黄帚橐吾种群扩张虽然提高了土壤微生物活性,但降低了土壤速效氮浓度。各斑块间土壤微生物Shannon指数、碳源利用种类、均一度指数均无显著差异,但高密度斑块的土壤微生物碳源利用结构与对照斑块有显著差异。表明黄帚橐吾分布地土壤微生物功能多样性的改变所引起的土壤氮素限制是黄帚橐吾种群数量急剧增加的机制之一。

苏北海滨湿地互花米草种群繁殖方式

在江苏盐城新洋港滩涂由海向陆建立样地:光滩(Mudflat)、零星米草斑块(SAP)、稳定米草滩下边缘(SAFI)、2003年米草定居处(SAF03)、1989年米草定居处(SAF89)、碱蓬滩(SS)及禾草滩(Grass flat),在每个样地分别建立6个样方,构建原地栽培系统(长1 m×宽1 m×深0.7 m),其中3个用于无性繁殖体栽培,3个用于有性繁殖体栽培,对互花米草的种子萌发、无性分株及实生苗的定居、生长、繁殖进行了研究。结果表明:(1)受海浪物理冲刷、淹水胁迫、受潮浸频率及土壤水分的影响,实验系统各样地种子萌发率均较低,只有样地SAFI处互花米草种子萌发率为17.8%,显著高于其他样地(P<0.01)。SAP、SAFI、SAF03、SAF89和Grass flat处实验最初栽培的互花米草无性分株植株存活率较高(大于60.0%)且样地间差异性不显著(P>0.05);Mudflat处无性分株存活率极低(7.8±2.2)%,SS处无性分株全部死亡(0.0%)。无性分株和实生苗相比较,除Mudflat和SS样地二者存活率接近,其余样地的无性分株成活率均远高于有性分株。(2)互花米草无性分株在SAP、SAFI和SAF89样地中的株高、叶长、叶数、叶宽和叶厚均较高;实生苗在SAFI处长势较好,其他样地植株矮小、基径细或者死亡。无性分株生长指标显著高于实生苗。(3)各样地成功定居的无性分株均有结实植株,而实生苗只有Mudflat和SAFI处结实。样地Mudflat、SAP、SAFI、SAF03、SAF89和Grass flat无性分株分蘖数分别为21.7、23.0、25.5、6.8、9.0和4.1,实生苗的分蘖数除在Mudflat处达到14.0外,在其他样地均未分蘖。(4)各样地互花米草的无性分株单株生物量显著大于实生苗。两种繁殖方式地上生物量分配都呈现出向海陆两边递减的趋势,而地下生物量分配表现出相反的情况。综合对比各项指标,可以看出,在研究区内互花米草无性繁殖方式的定居成功率、生长、繁殖等指标均优于有性繁殖方式。研究区内互花米草种群的维持和扩张以无性繁殖方式为主。

基于线粒体COI基因的桔小实蝇种群遗传分化研究

【目的】推测桔小实蝇Bactrocera dorsalis在中国的扩散路径和新发生地区的入侵来源。【方法】本研究测序获得来自中国、泰国、日本、老挝、孟加拉国和美国等地31个种群的192头桔小实蝇个体的COI序列(1 496 bp,占COI基因全长97.3%),并以软件Dna SP 5.0,MEGA 6.0和Arlequin 3.5等完成各种群的遗传多样性、种群间的遗传分化以及单倍型分析。【结果】所测31个桔小实蝇种群总体表现出较高水平的核苷酸多样性(0.00663)和高水平的单倍型多样性(0.98069)。以F-统计法度量种群间遗传分化程度,结果显示中国桔小实蝇地理种群间遗传分化较弱,中国种群与泰国、日本、老挝、孟加拉国、美国种群间的遗传分化程度不同,中国种群与美国种群及日本种群的遗传分化最大。而Mantel检验发现,中国、泰国、日本、老挝、孟加拉国和美国种群间的遗传分化与空间距离有关(R=0.670,P<0.0001),中国种群间的遗传分化不是地理隔离所造成的(R=0.038,P=0.534)。中国种群与泰国、日本、老挝、孟加拉国和美国种群间不存在共享单倍型。根据种群系统发育树,可将中国原发生地区种群划分为西南、东南两大分支。中性检验和错配分析结果均表明桔小实蝇曾存在大规模的扩张。【结论】桔小实蝇以东南地区和西南地区为源头向中国内陆扩散,其中广东、福建、广西和贵州种群为中国内陆种群较为有影响力的源头。根据遗传多样性、遗传分化、单倍型分析,推测新发生地区桔小实蝇的来源,例如安徽合肥桔小实蝇种群主要来源于福建长乐、广东珠海和上海。

黄河裸裂尻鱼五种群mtDNA控制区的遗传结构

黄河裸裂尻鱼(Schizopygopsis pylzovi)主要分布于青藏高原东北部兰州以上黄河干支流水系和高原北部柴达木内流水系,由于其对高原特殊生境表现出独特的适应性而受研究者关注。本文采用聚合酶链式反应(PCR)和直接测序的方法获得了一个分布于柴达木内流水系种群和四个黄河支流种群共99条个体的线粒体DNA(mtDNA)控制区(D-loop)821bp核苷酸的序列,探讨了其种群遗传结构和分化。99条个体的序列经比对后,发现77个(9.37%)多态性位点,共定义了53个单倍型,其中有一个单倍型(DT12)为两个种群(大通种群和互助种群)所共享,其余52个单倍型均为某个种群所特有。遗传多样性分析表明,柴达木种群的单倍型多样度(h=0.79±0.06)和核苷酸多样度(π=0.0027±0.0017)均略低于黄河支流各种群。AMOVA分析结果显示,遗传差异主要发生在种群之内,占75.39%,而不同水系的种群间只有24.61%,各种群间成对的Fst及遗传距离均表明种群间出现了一定程度的种群分化,但系统进化树显示出一种混杂的单倍型分布格局,提示青藏高原东北部地质事件所造成的水系间的隔离形成较晚。单倍型歧点分布呈现为单峰以及中性检验Tajima的D(-1.497,P=0.058)和Fu的Fs(-24.741,P=0.001)结果综合表明,黄河裸裂尻鱼在青藏高原隆升过程中曾经历过近期的种群扩张事件。

基于线粒体DNA控制区的石鸡华北亚种的种群历史动态研究

隶属于鸟纲鸡形目雉科的石鸡是一个多型种,在我国已有7个亚种被报道,其中石鸡华北亚种是我国的特有鸟。用石鸡华北亚种(Alectoris chukar pubescens)12个地理种群112个样本的线粒体DNA控制区(mt DNA CR)1154 bp序列的信息研究了石鸡华北亚种的种群历史动态。112个样本中共发现28个变异位点,定义了29种单倍型,其中12个地理种群的50个样本共享单倍型H1,8个地理种群的16个样本共享单倍型H4。地理种群间存在较大的基因流,且种群间没有由于地理距离产生隔离的证据。负的Tajima(D=-1.336,P<0.05)和Fu(Fs=-1.720,P<0.05)统计检验值及错配分布的单峰模式都支持石鸡华北亚种经历了种群扩张。石鸡华北亚种大部分种群的错配分布与种群过去的扩张相一致,扩张发生在晚更新世中期的第五寒冷期(0.027—0.06 Ma)。推测其扩张的原因可能为:1)更新世期间我国北方地区没有发生大规模的冰川,2)青藏高原的隆升使我国北方干旱化和荒漠化加剧利于石鸡种群的扩散。武都(WD)位于东洋界,而石鸡是典型的古北界的鸟种,表明WD种群可能是石鸡在东洋界的一个建群种,因此需要给予充分的关注。

基于线粒体D-loop序列的白头鹤越冬种群遗传结构研究(英文)

白头鹤(Grus monacha)是我国长江中下游湿地的越冬水鸟,湿地退化导致栖息地逐渐丧失,影响越冬种群的稳定,开展种群遗传结构研究对越冬白头鹤的有效保护具有积极意义。本研究共采集安徽菜子湖、升金湖、江西鄱阳湖、上海崇明东滩4个白头鹤越冬地粪便样品221份、羽毛样品9份和肌肉样品4份,从中获得了72份样品的mtDNA控制区(D-loop)1103-1104bp序列。结合从GenBank获得的两个来自日本的白头鹤个体序列(GenBank AB017625、AB023813),对越冬种群进行了遗传结构分析。长江中下游4个越冬种群共发现26个变异位点,定义了23种单倍型。遗传多样性分析结果显示,白头鹤单倍型多样性(h)为0.823±0.042,核苷酸多样性(π)为0.00157±0.00021。各个种群FST值表明我国长江中下游各种群之间无显著的遗传分化。两种中性检验(Tajima’sD = 2.10951, p < 0.05;Fu’s FS=19.351, p < 0.01)分析结果表明,白头鹤在进化史上可能经历了种群扩张。

植物种群大尺度空间动态的类型及其特征分析

植物种群空间动态是植物种群生态学也是空间生态学的焦点,它也是生物物种保护及植被保育的理论基础。本文对种群空间动态的重要理论进行了简要评述,重点介绍了Freckleton等提出的植物种群空间动态分类系统,对各个类型结合实例进行了说明。该系统将植物种群空间动态分为6个类型:1)Meta-种群,2)区域集合,3)空间扩张种群,4)空间结构化局域种群,5)空间非结构化局域种群,6)局域种群。

毛竹种群向常绿阔叶林扩张的细根策略

为了探讨毛竹(Phyllostachys pubescens)种群向常绿阔叶林扩张的根系策略,该文采用根钻法和内生长法,在江西大岗山选取毛竹林与阔叶林的交错区——竹阔界面(bamboo-broad-leaved forest interface),并垂直于界面连续设置毛竹林、毛竹与阔叶树的混交林(以下简称为竹阔混交林)、常绿阔叶林3种样地,比较分析其细根的空间分布格局、比根长、根长密度、生长速率和周转率等指标。结果表明:毛竹林细根生物量(1201.60g·m–2)>竹阔混交林(601.18g·m–2)>常绿阔叶林(204.88g·m–2);在毛竹与阔叶树竞争的混交林中,毛竹细根分布趋向于上层土壤(与毛竹林细根相比),且其比根长也显著增加,平均增幅高达123.42%,总根长密度比阔叶树大2.1倍;同时,毛竹细根生长速率和周转率均高于阔叶树。这些结果说明毛竹可通过广布、精准、灵活、快速等细根竞争策略,提高资源获取能力,实现种群扩张。

淮河乌鳢线粒体DNA控制区结构分析及遗传多样性研究

利用线粒体DNA控制区(D-loop)序列分析淮河淮滨段、凤台段、蚌埠段、洪泽湖的野生乌鳢(Ophicephalus argus)种群遗传结构及种群历史.结果表明,在790bp的同源序列中,4个种群共检测到变异位点22个,占全部序列的2.78%,84个个体共检测到33种单倍型;4个种群的平均单倍型多样性(h)、核苷酸多样性(Pi)分别为0.956 8、0.0038,表明淮河野生乌鳢种群的遗传多样性水平较高.4个种群间的遗传分化指数Fst为0.046 0,仅3.10%的变异来自种群间(AMOVA分析),基因交流值为10.3696,种群间K2-P遗传距离为0.003～0.005,从而显示乌鳢种群间没有发生明显的地理分化.NJ树揭示4个种群的个体组成2个谱系,但这2个谱系与地理分布并不相关.中性检验、错配分析和Network网络亲缘关系分析皆表明乌鳢鱼种群有过种群扩张,扩张时间约在末次冰期早期,距今51.8ka BP～74.6ka BP.

苏北海滨湿地互花米草种子特征及实生苗生长

在江苏盐城新洋港滩涂由海向陆建立样地:零星互花米草(Spartina alterniflora)斑块(SAP)、稳定互花米草滩下边缘(SAFI)、2003年互花米草定居处(SAF03)、1989年互花米草定居处(SAF89),对互花米草的种子特征及幼苗生长进行了研究。结果表明:(1)各样地种子产量有极显著差异(P<0.01),大小顺序为SAP>SAF03>SAFI>SAF89,种子产量与植株结实率、穗长、单穗种子数成正比。(2)4月份SAP、SAFI、SAF03和SAF89互花米草短暂土壤种子库分别为673.7、2328.7、5948.8、3990.4粒/m2,种子保存率分别为0.5%、3.9%、6.9%和15.8%,且在各样地差异极显著(P<0.01)。(3)7月份SAP、SAFI、SAF03和SAF89实生苗数分别为72、5、0、0株/m2。SAP与SAFI种子萌发率显著高于SAF03与SAF89(P<0.01)。(4)表层土壤水分含量和种群内部光照衰减是影响实生苗生长的关键因素。在表层土壤水分含量高和低光照衰减的生境中种子繁殖对互花米草种群延续和扩张贡献较大。

竹子生理整合作用的生态学意义及研究进展

生理整合是克隆植物的重要特征,对于克隆植物的生存、生长、繁殖、扩张和资源利用等有着重要的生态学意义。竹类植物作为典型的克隆植物,克隆生长形式使其具有许多特有的生长性质,能够有效地利用异质性生境资源,具有强烈的生理整合功能。该文从土壤水分、养分、光照和种群扩张等方面综述了竹子生理整合特征及其研究进展,提出了基于竹子生理整合作用今后的重点研究方向。

外源氮磷负荷比增加对刺苦草(Vallisneria spinulosa)生长的影响

磷(P)是水生态系统生产力的限制因子,因此,在水体富营养化治理的过程中,许多地方采取了有效的措施控制流域P的排放;但氮(N)来源复杂,难以有效控制,导致湖泊外源的N∶P负荷比日益扩大.植物的生长需要合适的N∶P比,因此,外源N∶P负荷比的增加可能会对沉水植物的生长产生影响.采取控制实验,将刺苦草(Vallisneria spinulosa)栽种于塑料桶中,每隔3 d添加1次N、P营养盐,实验设置5个处理,P外源性负荷量固定为4 mg/(m^2·d),N外源性负荷量分别为0、40、80、120、160 mg/(m^2·d).实验周期为80 d.结果显示:随着N∶P负荷比的增加,刺苦草的叶干重、植株总干重、根干重、叶N及总N含量、叶片数、叶P及总P含量等指标基本保持不变或略有增加,单株总根长、根茎长度、块茎干重和无性系小株数目则呈现下降趋势.结果表明:随外源N∶P负荷比的增加,刺苦草个体生长指标总体呈现不变的趋势,但与种群扩张潜力相关的指标如根茎长度、块茎干重和无性系小株数目等则呈现下降趋势;刺苦草体内累积的N随外源N∶P负荷比的增加而增加,但P的累积保持不变.说明N∶P负荷比的增加对刺苦草个体生长影响不大,但对种群扩张不利;刺苦草对P的吸收也并不随N∶P比的增加而改变.

黄河上游花斑裸鲤Cyt b基因的序列变异和遗传多样性

花斑裸鲤(Gymncypris eckloni)主要分布于黄河上游高原宽谷河段深水缓流处或静水湖泊中,在高原淡水生态系统的食物链中具有重要的地位。本文获得了黄河上游花斑裸鲤5个种群共68个个体线粒体DNA(mtDNA)细胞色素b基因的全序列(1140bp),分析了序列变异和种群遗传多样性。68个序列经比对后,发现30个(2.63%)多态性位点,共定义了18个单倍型。结果显示,花斑裸鲤种群单倍型多样度和核苷酸多样度均低于其它鲤科鱼类,这可能与青藏高原经所经历的地质变迁和古气候环境的改变有关,由此生活在高原水域中的鱼类或多或少经历过瓶颈效应。AMOVA分析结果显示,遗传差异主要发生在种群之内,而不是来自不同地理组群间或组群内种群间。单倍型网络图和系统发育分析均没有显示出单倍型与地理位置的对应关系,提示黄河上游花斑裸鲤自然种群未出现分化,应作为一个整体进行保护。单倍型歧点分布呈现为单峰以及中性检验Fu’sFs(-15.3400,P<0.001)和Tajima’sD(-0.6254,P=0.3080)结果综合表明,花斑裸鲤可能经历过近期的种群扩张事件。

澜沧江老挝纹胸鮡Cytb基因的序列变异与遗传结构分析

老挝纹胸鮡是分布于澜沧江流域的一种特有鱼类,喜激流底栖生活。为了解其各地理种群间的遗传结构与遗传变异,文章分析了129尾采自澜沧江8条支流水系的老挝纹胸鮡mtDNA细胞色素b基因1 138 bp的序列变异,共发现16个多态性位点,定义了15个单倍型。澜沧江老挝纹胸鮡遗传变异较低,平均单倍型多样性指数和核苷酸多样性指数分别是h=0.299,π=0.299,有3个种群甚至没有变异,分子变异方差分析结果表明各种群内变异大于各种群间变异,种群间没有差异。对老挝纹胸鮡所有种群进行的单倍型错配分布呈现单峰型,中性检验结果均为负值(Tajima's D=?2.36965,P<0.02;Fu's Fs=?20.975,P<0.05)表明,澜沧江老挝纹胸鮡自然种群可能经历过近期的种群扩张事件。

广东省中山市五桂山土沉香遗传多样性

土沉香(Aquilaria sinensis)是生产中药沉香的重要树种,现被列为国家二级重点保护野生植物。该研究通过采集该地区83株土沉香样品,利用限制性酶切位点相关DNA测序(restriction site-associated DNA sequencing,RAD-seq)方法获得的18个微卫星体作为分子标记,计算了五桂山土沉香种群的整体观测杂合度(observed-heterozygosity)、期望杂合度(expected-heterozygosity)、种群整体近交系数及其个体间的亲缘关系,并对种群可能经历的种群缩小或种群扩张状况进行了分析。结果表明:与同属其它物种以及同一生活史物种相比,五桂山地区土沉香遗传多样性略低(观测杂合度和期望杂合度分别为0.523和0.522),但种群整体处于随机交配状态(近交系数为-0.002)。瓶颈效应分析表明该种群没有经历瓶颈效应,且81.810%的个体间无亲缘关系,说明这一地区土沉香并非少数个体发育起来;种群扩张分析表明其种群大小有增长情形。综合这些结果可以看出,中山市五桂山土沉香种群整体遗传健康状况良好,较好地保存了该区域种质资源遗传多样性,为今后的保护和合理开发提供了优质资源储备。