内蒙古半干旱草原区沙地植物群落光合特征的动态研究

沙蒿（Ａｒｔｅｍｉｓｉａ ｉｎｔｒａｍｏｎｇｏｌｉｃａ）群落是半干旱草原地区沙地的重要植被类型，分别在植物的生长前期、中期、盛期和后期采用便携式光合测定仪和大型同化分析仪测定了沙蒿叶片和沙蒿群落的光合动态。单叶和群落的光合速率日进程类型随气候的不同而异，瞬时光合速率主要决定于光合有效辐射强度（ＰＡＲ）。土壤干旱大大降低了单叶和群落的光合能力，晴天土壤湿润时气温和空气湿度控制着叶片的光合速率，午间大气湿度降低是光合午休的主要外因。叶片的蒸腾速率与气温呈显著线性相关，植物的光能和水分利用效率也主要取决于ＰＡＲ和气温，随着ＰＡＲ和气温的升高利用效率下降。沙蒿叶片光能利用效率在后期也能保持较高水平。沙蒿对土壤干旱和高温具有一定的适应性，在土壤湿润时能迅速提高光合速率，形成较大的生物量。但是沙蒿的蒸腾速率高，水分利用效率低。研究认为，沙蒿通过对土壤干旱和高温的忍耐机制而保持长时间较高的光能利用效率，并在土壤湿润时迅速提高光合能力和积累干物质来适应半干旱的沙地环境，而且依靠高蒸腾速率和强的水分吸收能力来竞争性抑制其他植物的生长。

不同演替阶段褐沙蒿种群特征研究

以生长于内蒙古浑善达克沙地上的特有种———褐沙蒿种群为对象,对处于植被演替不同阶段(流动沙地、半流动沙地、半固定沙地和固定沙地生境)的褐沙蒿种群生长状态和及其生境特征进行了观测。结果表明,随着沙地表层的逐步固定,土层0～5cm的土壤含水量在逐渐增加,雨后各样地内土壤含水量的最大值都出现在0～5cm表土层;土壤有机质、全氮含量在各样地间差异极为显著,并表现出随着沙地的固定逐渐增加的趋势。褐沙蒿基株数、构件的枝条数在各演替阶段间虽无显著的差异,但随土壤基质的改变,反映种群生态功能的特征,如冠幅、生物量、生殖配额等特征在各样地间却有显著差异,且表现出随着沙地的固定而下降的趋势。在此基础上尝试性地提出了褐沙蒿种群综合活力指数(CVI),试图以一个综合的指标来表示褐沙蒿种群在不同衰退阶段生长状态上的差异。分析表明,随着沙地的逐步固定,褐沙蒿种群综合活力指数在各演替阶段差异极为显著,其值从流动沙地的0.63显著下降到固定沙地的0.38,并与土壤有机质含量、全氮量之间表现出显著的负相关性。

褐沙蒿遗传分化的研究

采用随机扩增多态性DNA(RAPD)方法,对5个褐沙蒿(ArtemisiaintramongolicaH.C.Fu)种群的遗传分化进行了研究.结果表明,15个引物共扩增出283个位点,其中多态位点有269个,多态位点百分率达95.1%.各种群的多态位点百分率较高,在84.1%～89.0%之间,除正镶白旗种群略高外,其他均比较接近.各种群间有一定的遗传分化,基因分化系数Gst=0.1204,表明87.96%的遗传变异存在于种群内.基因流N m=3.6524>1,说明褐沙蒿种群间存在着广泛的基因交流.聚类分析显示,褐沙蒿种群之间的遗传距离与地理距离有一定的相关性.

沙漠中褐沙蒿根际细菌群落结构特征分析

基于16S rDNA基因的文库构建和分析,通过对比分析了浑善达克和毛乌素沙漠中褐沙蒿根际细菌群落结构特点。结果表明:褐沙蒿根际细菌类群主要有9类,即芽单胞菌(Gemmatimonadetes)(4.26%/2.08%,浑善达克样/毛乌素沙样,下同)、酸杆菌(Acidobacteria)(2.15%/2.08%)、放线菌(Actinobacteria)(10.64%/8.33%)、拟杆菌(Bacteroidetes)(2.13%/4.17%)、绿弯菌(Chloroflexi)(0/2.08%)和α-变形菌(α-proteobacteria)(65.96%/56.25%)、β-变形菌(β-proteobacteria)(0/6.25%)、δ-变形菌(δ-proteobacteria)(2.08%/2.13%)和γ-变形菌(γ-proteobacteria)(10.64%/2.08%)。来自2个采样地的褐沙蒿根际细菌菌群结构总体相似,表明植物在此结构组成决定方面起了重要作用;两地根际细菌菌群最主要差别之一是毛乌素褐沙蒿根际细菌比浑善达克沙漠多了3种光合细菌,即红螺菌(Rhodospirillales)、红细菌(Rhodobacter)和绿弯菌。

浑善达克沙漠褐沙蒿根际细菌组成及其季节性变化

植物根际细菌对植物的生长和健康具有非常积极的作用,尤其是对处于营养贫瘠等逆境下的沙漠植物,研究细菌菌群组成是理解植物生长促进根际细菌(PGPR)与植物互作关系并应用于提高植物生产力的前提和基础。基于16S rDNA基因的文库构建和分析,本文对比分析了浑善达克沙漠中褐沙蒿根际细菌群组成及其随季节的变化情况,探讨了PGPR在褐沙蒿生长发育过程中的作用和功能。结果表明:浑善达克沙漠中的褐沙蒿根际细菌类群主要有10类,即Firmicutes、Verrucomicrobia、Gemmatimonadetes、Acidobacteria、Actinobacteria、Bacteroidetes、Chloroflexi和α-、β-、δ-proteobacteria;在褐沙蒿生命活动相对旺盛的4月份和8月份最优势的类群是属于α-proteobacteria的具有固氮功能的细菌和具有降解大分子物质并兼有生防功能的Sphingomonadales菌群;而在褐沙蒿代谢相对弱的时期(11月份),根际细菌多样性反而高于植物代谢强的时期(4月份和8月份)。本研究提示我们,在挖掘PGPR资源时应该注意选择合适的植物生长时期。

河北坝上沙漠化土地褐沙蒿、冷蒿土壤生境特征研究

应用典范分析与聚类、回归分析相结合的方法，研究了河北坝上沙漠化土地褐沙蒿（Ａｒｔｅｍｉｓｉａｉｎｔｒａｍｏｎｇｏｌｉｃａ），冷蒿（Ａ．ｆｒｉｇｉｄａ）土壤生境的分类、排序及冷蒿、褐沙蒿生长分布与土壤条件的关系。结果表明：沿丘陵阴坡、平滩草地、丘陵顶部、丘陵阳坡、半阴坡砂质缓坡、固定沙地、半固定沙地依次沙漠化逐渐严重的土壤退化梯度，随着土壤中０．０５ｍｍ以下颗粒、土壤有机质、全氮、全钾含量的减少，褐沙蒿在群落中的重要值显著增加；冷蒿的生长分布不随土壤生境的变化而明显变化，而是与放牧强度有关。因此，褐沙蒿是本区土地沙漠化的指示植物，冷蒿是本区由于过牧引起的草场退化的指示植物。

褐沙蒿种子对干热生境的适应性研究

褐沙蒿(Artemisiaintramongolica)是分布于我国典型草原带沙地中的优势灌木,由于长期生长在草原区沙地高温、干旱的环境中,形成了一系列与环境相适应的生物学特性。设计不同温度,不同干湿度处理,对褐沙蒿种子的萌发特性进行了研究。结果表明,褐沙蒿种子萌发的适宜温度是15℃和25℃,10℃和30℃时,种子萌发率比较低,萌发在35℃时受到抑制。在不同温度下对种子进行抗热抗旱的预浸—回干实验表明,在种子适宜萌发的温度范围内,预浸—回干处理不能提高种子的发芽率,而在种子萌发受抑制的温度条件下,预浸—回干处理可以显著提高种子的发芽率。

基于单拷贝核基因的褐沙蒿遗传结构和谱系地理学分析

褐沙蒿(Artemisia intramongolica)是我国浑善达克沙地重要的固沙植物。本研究利用转录组测序开发获得的直系同源单拷贝核基因c9065和c7847对褐沙蒿8个自然种群进行群体遗传结构与谱系地理特征研究。结果表明:c9065和c7847总长度分别为485、457 bp,具有14、19个变异位点,分别获得48、40种单倍型;褐沙蒿单倍型多样性H_(d)分别为0.8716和0.9348,各种群均在0.8以上;总核苷酸多样性π分别为0.0082和0.0059,各种群均在0.005以上,表明不论是种还是种群均有高的遗传多样性。AMOVA分析结果显示,基于c9065和c7847,褐沙蒿分别有99.398%和98.908%的遗传变异存在于种群内,基因流N_(m)分别为6.810和7.270,远远大于1,说明褐沙蒿种群间基因交流十分广泛。c9065的分析结果N_(st)<G_(st),c7847虽然N_(st)>G_(st),但差异不显著(P>0.05),说明褐沙蒿种群不存在明显的谱系地理结构。中性检验显示,2个核基因的Tajima’s D值均不显著(P>0.05),而Fu’s F_(s)值显著(P<0.05),结合歧点分布分析,反映出褐沙蒿在中性模式下经历有限的种群扩张。