干旱条件对鬼针草和醉鱼草种间相互作用及生长的影响

为研究干旱对入侵植物鬼针草(Bidens pilosa)和本地种醉鱼草(Buddleja lindleyana)种间关系及生长的影响,试验设置2种栽植方式:种间组(2种植物各1株栽植于1个花盆)和挡板组(在种间组中添加挡板分离2株植物),分别进行水分处理,包括对照组(90%~100%饱和含水量)和干旱组(30%~35%的饱和含水量),测量植物形态、生物量,计算植物各特征的相对生长率和相对邻株效应指数。结果表明:(1)干旱条件下鬼针草根、茎、叶和总生物量的种间关系均为促进;而水分条件改变醉鱼草的种间关系,干旱处理为竞争,对照处理下为促进。(2)干旱下种间作用增加了鬼针草根、茎、叶生物量的相对生长率和根冠比,降低了醉鱼草比叶面积和根冠比(P<0.05)。(3)种间作用显著增加2个物种根长、根表面积和根尖数的生长(P<0.05)。研究表明,种间相互作用能提高干旱下鬼针草的生长表现,使其在干旱生境中具有优势,可能是鬼针草的入侵策略。

小麦/蚕豆间作体系中的种间相互作用及氮转移研究

在小麦/蚕豆间作体系中通过根系分隔和标记15N的盆栽试验研究表明,小麦相对于蚕豆对土壤氮和肥料氮的依赖更强,蚕豆则更多依赖于空气中的氮。在根系完全分隔、尼龙网分隔和根系不分隔处理中小麦对15N的回收率分别为58%、73%和52%,而蚕豆则分别为30%、20%和3%。小麦对肥料氮的竞争促进了蚕豆的固氮作用,在根系完全分隔、尼龙网分隔和根系不分隔时,蚕豆来源于固氮的百分数(%Ndfa)分别为58%、80%和91%。因此,小麦/蚕豆中存在对氮的互补利用,该体系中氮营养竞争和促进作用同时存在。在小麦/蚕豆间作体系中应用土壤标记同位素稀释法表明蚕豆固氮向间作小麦发生了转移,转移的量相当于蚕豆吸氮总量的5%。

种间相互作用对作物生长及养分吸收的影响

田间试验采用裂区设计,研究了蚕豆、大豆和小麦在两个施氮水平下与玉米间作对作物生长和养分吸收的影响。结果表明,与单作相比,间作对蚕豆生长和养分吸收无明显影响;间作促进大豆前期生长,但在玉米旺盛生长期其生长和养分吸收受到抑制;间作对小麦生长和养分吸收有明显的促进作用。与蚕豆间作,玉米能够获得更高的产量和养分吸收量;与大豆间作,对玉米前期生长有抑制作用,但玉米旺盛生长后其生长和养分吸收有明显增加;与小麦间作,在共处期玉米生长受到强烈抑制,小麦收获后玉米生长开始逐渐恢复。蚕豆/玉米间作具有产量优势,大豆/玉米间作为产量劣势;小麦/玉米间作在低氮条件下为产量劣势,提高氮肥用量可恢复以至达到单作水平。分析认为,蚕豆和大豆生物固氮和根系分泌物活化土壤磷的特点促进了玉米的生长,小麦强的根系竞争能力抑制了玉米生长;在共处期玉米的遮荫作用会抑制大豆的生长,而小麦收获后受抑制的玉米产量有向单作水平恢复的能力。表明选择合理的作物配置能够充分利用各种资源,促进种间有益作用,提高作物产量。

种间相互作用对牧草间作体系生产力的影响

为了揭示种间相互作用对柱花草/黑籽雀稗间作体系生产力的影响,试验设计三个处理,分别是单作柱花草、单作黑籽雀稗、柱花草/黑籽雀稗间作,观测了三个不同种植模式作物整个生育的物候期、整个植株生长量、生物量、生物量的当量比及不同种植体系土壤有机质、全氮和全磷的差异。结果表明:1种植牧草270天后,间作体系地上部和地下部生物量的当量比分别是3.05和3.52,土地当量比大于1,表明柱花草/黑籽雀稗间种具有间作优势。2与单作相比,间作体系黑籽雀稗物候期推迟5天;其生长量、生物量均高于单作,株高、根长、干草产量和根系产量分别高于单作9.67 cm、7.33 cm、345.50 g·株^(-1)、131.67 g·株^(-1)。与柱花草单作对比,间作的分枝期、现蕾期、花期比单作分别推迟5天、15天、5~15天;其生长量和生物量低于单作,柱花草株高、根系深、根冠比、根瘤量、干草产量和根系产量分别低于单作10.64 cm、0.54 cm、0.08、0.84粒·株^(-1)、14.29 g·株^(-1)和1.48 g·株^(-1);3间作体系土壤养分有机质、全氮、全磷比种植前增加的量分别为0.039%、0.003%、0.001%。单作柱花草样地有机质、全氮比种植前增加的量分别为0.063%、0.006%,磷比种植前减少0.001%;单作黑籽雀稗样地有机质、全氮比种植前减少0.017%、0.002%。表明,柱花草的间作提高了样地土壤有机质、全氮和全磷含量;柱花草在生物固氮过程中,以磷固氮,消耗磷素致使单作柱花草样地全磷量减少,全氮量增加。

细菌种间相互作用及其对混合感染的影响

随着测序技术和独立培养鉴定方法的出现,人们发现许多细菌相关感染都表现为多种微生物混合感染,同时,人体原驻微生物群与感染病原体间的相互作用也会影响病程。相较于单一微生物感染,混合感染通常与感染严重程度的增加和患者预后较差有关。其机制可能是多物种微生物间通过化学物质或直接物理接触发生种间交流,从而产生协同作用以诱导毒力因子表达,竞争常驻微生物生态位以及调节宿主免疫应答等。本综述总结了细菌间相互作用的方式及其对混合感染的影响,旨在深入探索混合感染病理进程,为混合感染的干预治疗提供策略,拓宽抗菌药物发展思路。

实验条件下原甲藻与中肋骨条藻种间相互作用研究

微藻化感作用是一种极其复杂的生理、生态学现象,其在解释微藻藻种分布、群落结构及种群动力学方向起着关键作用。选择我国典型常见赤潮优势种原甲藻(Prorocentrum micans)与中肋骨条藻(Skeletonemacostatum)作为对象,研究实验室共培养条件下2种微藻种间相互作用关系。结果表明:两者以1×104 cells/mL的密度接种共培养时,原甲藻的生长状况几乎没有显著变化(F=0.004 48,P=0.947 96>0.05),而共培养的中肋骨条藻被原甲藻强烈抑制致死(F=5.116 63,P=0.047 21<0.05)。Lotka-Volterra双藻竞争模型分析知,共培养条件下原甲藻的种间竞争能力大于中肋骨条藻的种间竞争能力。在去藻滤液实验中,灭菌处理及未经灭菌处理的原甲藻去藻滤液对中肋骨条藻的生长都没有显著影响(P>0.05);中肋骨条藻-原甲藻共培养体系的去藻滤液经灭菌处理及未经灭菌处理培养中肋骨条藻时,中肋骨条藻的生长也没有显著变化(P>0.05)。可见,中肋骨条藻与原甲藻共培养时的种间相互作用,可以由细胞间的直接接触进行,而并不需要通过介质来完成。

美科学家提示物种间相互作用重要性

一个拥挤的“空间”怎么看也不像适合生物生长的最佳环境，然而两种土壤细菌似乎让一切都成为了可能。近日，据《科学》杂志在线报道，一项新的实验显示了两类生物物种是如何在这种难以捉摸的环境下达到进化、共存并迅速发展为一个整体的。

供水管网生物膜中微生物种间相互作用及其影响因素综述

微生物生长显著影响供水管网中的水质安全,供水管网中微生物主要存在于生物膜中。近年来,随着高通量基因测序技术的广泛使用,多物种生物膜的研究越来越受到重视。微生物种间相互作用等因素会影响多物种生物膜的形成,而控制供水管网生物膜中微生物的生长对于限制水传播疾病至关重要。从胞外聚合物、生物膜调节基因、抗生素和环境适应性等方面讨论了多物种生物膜形成的初步机制,综述了供水管网多物种生物膜中微生物之间的种间相互作用(竞争、协作及中性作用),并从群体感应信号分子、代谢共生和交互共生等方面探讨了种间相互作用机制及其对生物膜形成的影响,从生物学及非生物学角度总结了微生物种间相互作用的影响因素。基于上述分析,提出研究微生物种间相互作用机制以及多物种生物膜形成因素,为限制生物膜生长、保障饮用水水质安全提供新思路。

密度、物种比例对盐沼植物种子萌发阶段种内、种间相互作用的影响

种间相互作用是影响湿地植物群落构建的关键因子,其形式、强度和机制可能随着生长发育的过程而发生改变。种子萌发是植物生命周期的关键环节,一定程度上决定了植物种群分布和群落结构。野外种子萌发过程受到邻近同种或异种种子间相互作用的影响,但对于种子萌发过程中种内、种间相互作用强度及其影响因素的了解仍十分有限。该研究通过培养皿萌发实验探讨了种子密度(每皿80粒、每皿160粒)及比例(单种、3:1混种、2:2混种、1:3混种)对互花米草(Spartina alterniflora)、海三棱藨草(Scirpus×mariqueter)、芦苇(Phragmites australis)种子萌发率、平均萌发时间的影响,并采用相对邻株效应(RNE)评估了这3个物种的种内、种间相互作用强度。结果表明,密度对互花米草、海三棱藨草、芦苇种子的萌发率均有一定的促进作用。与互花米草混种时,芦苇种子在占比最低(25%)处理下的平均萌发时间显著长于单种及其他混种比例处理。3种植物种子的竞争能力没有明确的等级关系,存在非传递性竞争,萌发时海三棱藨草相对互花米草具有一定的竞争优势,互花米草相对芦苇具有一定优势,而芦苇的竞争能力则比海三棱藨草强。由于自然环境下的种子间相互作用更为复杂,将室内控制实验结果推广到自然生态系统时存在一定的局限性。

微生物种间相互作用产生锰氧化的普适性及其潜在应用

锰氧化微生物的催化作用能将二价锰的氧化速率提高几个数量级,影响自然界锰元素的价态变化和归趋.以往研究大都关注锰氧化单一菌株,而笔者前期研究揭示了两株细菌(Sphingopyxis sp.QXT-31和Arthrobacter sp.QXT-31)的种间相互作用能够触发Arthrobacter sp.QXT-31产生锰氧化活性.为了进一步揭示其发生的普适性、机制及潜在工程应用,以另外3种Sphingopyxis菌株为研究对象,采用纯培养、比较基因组学和转录组分析等研究手段,发现其中1株菌也能触发Arthrobacter sp.QXT-31产生锰氧化活性,表明微生物种间相互作用触发锰氧化具有一定的广泛性.进一步筛选了可能参与菌株相互作用的基因,发现Sphingopyxis的抗生素合成基因转录水平普遍上升,表明其可能参与了触发Arthrobacter sp.QXT-31产生锰氧化活性.基于以上发现,最终在反应器中验证了利用微生物种间相互作用强化二价锰氧化去除的可行性.

小菜蛾主要寄生性天敌——菜蛾绒茧蜂与菜蛾啮小蜂间的相互作用

在 2 8℃下 ,以小菜蛾 3龄幼虫作寄主 ,研究了菜蛾绒茧蜂与菜蛾啮小蜂间的相互关系 .当寄主供2种蜂同时产卵寄生时 ,与只供 1种蜂时相比 ,绒茧蜂的寄生率无显著变化 ,而啮小蜂的寄生率则显著下降 ;2种蜂的合计寄生率与任一种蜂单独存在时相比无显著差异 .当寄主先供绒茧蜂寄生 ,再供啮小蜂寄生时 ,绒茧蜂的成功寄生率不受影响 ,而啮小蜂的寄生率仅为 8%～ 13% ;啮小蜂能寄生在寄主体内的绒茧蜂高龄幼虫 .绒茧蜂能寄生已被啮小蜂寄生的寄主幼虫 ,其子代部分个体能正常发育至成虫羽化 .当已被绒茧蜂寄生和未被寄生的寄主同时存在时 ,啮小蜂主要寄生未被寄生的寄主 .表明绒茧蜂具有竞争优势 。

根系分泌物在作物多样性体系中对种间地下部互作的介导作用

根系分泌物介导植物种间的地下部相互作用在生物多样性-生态系统功能关系中发挥着重要作用。本文综述了在作物多样性种植体系中,根系分泌物介导的种间相互作用及其机制。具体包括:作物的根系分泌物能够活化土壤难溶性养分,有利于自身和相邻植物的养分吸收;粮食作物与超累积植物间作,根系分泌物中有机酸含量改变,促进超富集作物对重金属的吸收,降低粮食作物对重金属的吸收;作物多样性通过改变根系分泌物的种类和组成,调控微生物群落结构,减少病原菌;信号物质介导的物种间相互识别作用,引起相邻植物一系列的表型可塑性和生理响应,比如化感物质会抑制相邻植物,抑制杂草的萌芽和生长。与此同时,新方法的引入和学科间的交叉,为未来根系分泌物在作物多样性体系中的研究和应用提供了新的手段、角度和方向。这些进展有助于通过利用不同物种根分泌物和信号物质,实现种间促进作用来提高资源利用率,降低病虫和杂草发生危害,减少化肥农药的投入,为构建可持续的农业生态系统提供理论依据。

滨海复垦土地不同间混作模式增产及改良效应

[目的]通过研究高粱与野生大豆不同种植模式在滨海废弃盐田复垦土地上的作物增产及改良效应,探讨不同种植模式提高复垦土地生产力的机理及引起高粱根际土壤细菌菌群变化的主要环境因子,可为优化滨海废弃盐田复垦土地种植模式、种地养地相结合提供依据。[方法]在废弃盐田复垦形成的土地进行小区定位试验,设置高粱单作(S)、野生大豆单播(WS)、1行高粱1行野生大豆间作(S1WS1)、1行高粱2行野生大豆间作(S1WS2)、高粱与野大豆同行混播(SWS)共5个处理,以高粱生物量、产量及根际土壤为研究对象,采用高通量测序技术,解析不同种植模式根际土壤细菌的菌群变化,并对细菌群落结构与土壤环境因子进行冗余分析。[结果]与高粱单作(S)相比,高粱-野生大豆间混作S1WS1、S1WS2、SWS模式作物增产率分别为10.16%、13.15%、40.68%,作物增产率与土壤硝态氮、碱性磷酸酶呈显著正相关,土地当量比均大于1,体现了间混作优势;S1WS1、S1WS2、SWS模式提高了土壤有机质、氮磷养分含量、酶活性,降低了土壤pH和含盐量,SWS模式土壤改良效果最好;S1WS2、SWS模式提高了土壤细菌多样性,SWS模式细菌多样性指数最高,Ace、Chao、Shannon指数分别为S模式的1.12倍、1.12倍、1.04倍,细菌多样性指数与土壤硝态氮、脲酶呈显著正相关;放线菌门、变形菌门与绿弯菌门为丰度大于10%的优势菌门,土壤硝态氮、碱性磷酸酶、氮磷比为影响细菌群落结构的主要环境因子。S1WS1、S1WS2、SWS模式均提高了作物产量、土地当量比、土壤有机质和氮磷含量、酶活性。[结论]本试验条件下,相比于其它模式,SWS模式作物增产率与土地当量比均最大,最有利于发挥间混作优势;土壤有机质和氮磷含量均最高,土壤改良效果最好。

诱导纤维堆囊菌高产埃博霉素的种间微生物筛选及鉴定

微生物之间存在相互作用,引入异己微生物通常可以诱导某微生物的代谢调控。筛选到一株能促进纤维堆囊菌高产埃博霉素的微生物,鉴定为烟曲霉Aspergillus fumigatusM03。该菌株的有机粗提物可以诱导纤维堆囊菌埃博霉素A和B的产量分别提高72.3%和59.7%,其适量菌体水相粗提物也有相同的诱导作用,使埃博霉素A和B的产量分别提高25.6%和24.7%。该菌株的菌体水相粗提物高温失活后对埃博霉素合成的诱导作用消失,添加浓度增加时出现抑制作用。该菌株发酵液对埃博霉素的合成没有促进作用,且随着浓度的增加抑制作用增强。

铜绿假单胞菌群体感应系统介导的呼吸道病原菌种间互作研究进展

细菌性慢性呼吸道感染是严重威胁人类健康和制约社会经济发展的常见疾病。呼吸道环境和结构的复杂性导致慢性感染病灶常常定植着多种病原菌,如铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa、金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus、大肠埃希氏菌Escherichia coli、肺炎克雷伯氏菌Klebsiella pneumoniae、鲍曼不动杆菌Acinetobacter baumannii和白色念珠菌Candida albicans等。这些病原菌在慢性呼吸道感染的发展过程中进化出了合作、竞争、共生等复杂的种间关系,通过形成相对稳定的群落系统使多种病原菌成为一个整体来应对呼吸道各种苛刻的生存条件,从而导致呼吸道感染针对性治疗的失败或病情反复。目前国际上关于病原菌种间互作关系的研究正处于起步阶段,临床证据表明铜绿假单胞菌的定植与慢性呼吸道感染的发生、发展息息相关,并且该菌可以利用群体感应系统来主导与其他病原菌的互作与共存。因此,本文围绕群体感应系统综述了铜绿假单胞菌与其他常见呼吸道感染病原菌的种间关系和互作机理,可加深人们对病原菌种间互作与慢性呼吸道感染相关疾病关联性的认识,并为进一步临床治疗方案的改进、疾病控制和新型抗感染药物的研发提供新视角、新方向。

小麦/蚕豆间作体系中的氮节约效应及产量优势

通过田间小区试验，研究了小麦／蚕豆间作条件下作物的产量优势及不同施氮水平和种植方式中土壤硝酸盐累积。研究表明，间作可以提高作物单位面积复合产量，增产幅度在6％～33％之间，不施氮处理间作小麦产量比单作增加达84％；间作和施氮对蚕豆产量没有显著影响。不同种植方式下土壤剖面中硝酸盐累积量趋势表现为蚕豆单作〉小麦、蚕豆间作〉小麦单作。不施氮、施氮量为20、40、60kg/hm^2条件下，种蚕豆的土壤硝酸盐累积量分别比种小麦的土壤增加了25．4、63．5、50、9、93．4kg／hm^2，间作降低了土壤中硝酸盐累积。小麦、蚕豆间作体系中的产量优势主要是种间氮营养生态位发生了分化，蚕豆通过固定空气氮而减少对土壤有效氮的吸收，把土壤中的有效氮节约供给与之相伴的作物小麦利用。

异质的两种群动态模型研究

在考虑种间相互作用对定居率和绝灭率的影响以及逃避效应的基础上建立了两物种相互作用的异质种群动态的一般模型 ,通过模型分析说明了竞争、捕食和互惠共生系统中两物种能够共存的条件 .

三种泥炭藓对干旱及植物相互作用的形态响应

泥炭藓是泥炭地中的优势植物,常面临干旱的威胁,并分化为藓丘种、丘间种甚至丘坡种,其形态特征如何响应种间相互作用和干旱胁迫还鲜有人知。以藓丘种大泥炭藓(Sphagnum palustre)、尖叶泥炭藓(S.capillifolium)和丘间种喙叶泥炭藓(S.fallax)为材料,在模拟湿润和干旱条件下,对人工构建的苔藓群落进行室内培养实验,分析干旱及植物相互作用对3种泥炭藓生物量生产、高增长、侧枝生产与水细胞体积百分比(HCP)的影响。结果表明:干旱对于3种泥炭藓的生物量生产、高增长、侧枝生产均有抑制效应,并促进了2个藓丘种HCP的增加;邻体抑制了藓丘种大泥炭藓的生物量生产与侧枝生产,并使藓丘种尖叶泥炭藓的HCP明显下降;在HCP性状上,干旱与邻体存在交互作用。研究表明,2类泥炭藓能够通过调整形态特征来适应干旱以及植物相互作用,藓丘种较强的耐旱能力应归因于其能通过增加HCP来提高储水能力。

沿干旱梯度小叶锦鸡儿灌丛化对草本植物叶片矿质元素浓度及地上生物量累积的影响

草原灌丛化通过改变物种之间的相互作用深刻影响着群落的结构和功能。然而,当前有关灌木如何影响不同功能群草本植物对矿质元素吸收和累积的研究仍明显不足。在内蒙古草原沿干旱梯度选取了4个研究地点,对比分析了小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)灌丛斑块内和斑块外群落中禾草和非禾草功能群植物叶中矿质元素浓度以及地上生物量生产的差异,旨在阐明干旱和灌木对群落草本植物叶元素累积的影响,揭示灌草间相互作用的元素利用特征及其随干旱梯度的变化。结果显示:1)随干旱加剧,灌丛斑块内的非禾草功能群植物地上生物量保持恒定,但叶中的K、Ca、Mg、Fe、Mn和Cu元素浓度显著增加(P<0.05)。该结果表明群落中的非禾草功能群植物通过提高叶中的矿质元素水平来抵御和适应干旱胁迫。2)随干旱加剧,灌丛对非禾草功能群植物地上生物量,叶中Ca、Fe、Cu和Zn,禾草功能群植物叶中的P的累积影响从负(RII<0)或中性(RII=0)转变为正效应(RII>0)。该结果与胁迫梯度假说相符,表明灌木对草本植物的促进效应随干旱胁迫加剧而增加。3)灌丛的“沃岛”效应是驱动灌木对草本植物元素累积正效应的主要机制。研究结果揭示了锦鸡儿属灌木的促进效应在维持内蒙古干旱、半干旱草原群落植被物种共存和生态系统功能稳定中的重要性。

微囊藻对柔细束丝藻生长及土臭素合成与释放的影响

文章选择两种特征不同的微囊藻——产毒的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和无毒的惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii),分别以不同的接种比例(1﹕2、1﹕1和2﹕1)与产土臭素(Geosmin)的柔细束丝藻(Aphanizomenon gracile)混合培养,以探索种间相互作用对藻类生长和束丝藻土臭素合成与释放的影响。结果表明,在共培养条件下,两种微囊藻均抑制了柔细束丝藻的生长,而柔细束丝藻却促进了两种微囊藻的生长。惠氏微囊藻促进了柔细束丝藻土臭素的释放(接种比例为1﹕1时,束丝藻胞外土臭素的细胞份额达到269.43 fg/cell),仅在生长早期与生长受到抑制阶段促进了土臭素的合成;铜绿微囊藻在共培养早期促进了束丝藻土臭素的合成,但共培养却抑制了土臭素的释放,而且在共培养的中后期已检测不到土臭素。研究结果表明,在自然水体中束丝藻与微囊藻的季节演替过程中,微囊藻在与束丝藻的竞争中处于优势,且微囊藻对束丝藻的竞争压力促使后者合成异味物质,随着束丝藻的消亡可能伴随大量异味物质的释放,增加异味事件发生风险。