Planning of Theme Park Based on Chinese Root-kin Culture——A Case Study of Chinese Root-kin Culture Expo-Park in Gushi County of Henan Province,China

Chinese Root-kin Culture Expo-Park in Guishi County of Henan Province was studied,cultural background of the project and basic conditions of the site were introduced,planning concepts and supportive projects of the root-kin culture theme park elaborated.The overall structure was designed to a pattern of "one axis and five subareas":one axis indicates the major sightseeing axis represented by Zhengxiao Riverfront Landscape Belt,and five subareas indicate Returning-to-homeland Park,Worshipping Ancestors Park,Folk Customs Park,Fujian and Taiwan Park,and Pioneering Park.Design concepts and landscape nodes of all subareas were introduced in detail,and Root-kin Culture applied in the integrated design.The authors proposed that landscape display based on Root-kin Culture should focus on materialization of cultures,reproduction of scenarios and creation of cultural atmosphere.Representative symbols should be refined from native cultures to create garden landscapes fit for actual conditions of the park.

根系分隔方式对‘热研5号’圭亚那柱花草亲缘识别与选择的影响

为探索根系分隔方式对‘热研5号’圭亚那柱花草(Stylosanthes guianensis‘Reyan No.5’)亲缘识别与选择的影响,通过盆栽试验,研究圭亚那柱花草‘热研5号’分别与自身以及‘热研2号’、‘热研21号’和‘热研24号’3个品种伴生生长时,3种根系分隔方式(根系不分隔、尼龙网分隔、塑料膜分隔)下柱花草形态特征(株高、分枝数、根长、侧根数)和生物量分配(地上生物量、地下生物量、总生物量、叶茎比、根冠比)的变化差异。结果表明:不同根系分隔方式下,‘热研5号’圭亚那柱花草的生长指标发生显著变化,地上生物量、地下生物量、总生物量等表型指标均呈现出根系不分隔<尼龙网分隔<塑料膜分隔的变化趋势。根系不隔离条件下,与‘热研24号’伴生时,‘热研5号’圭亚那柱花草的株高、分枝数、地上生物量、地下生物量、总生物量、叶茎比均显著增加(P<0.05),与‘热研21号’伴生时,分枝数、侧根数、地下生物量、总生物量和根冠比显著增加(P<0.05),与‘热研2号’伴生时地上生物量、总生物量及叶茎比显著降低(P<0.05),其余生长指标与对照组相比均无显著差异;相互作用强度分析表明,‘热研5号’与‘热研24号’和‘热研21号’伴生时生长被促进,‘热研24号’的促进效应更强,与‘热研2号’伴生时生长被抑制。说明‘热研5号’圭亚那柱花草可以通过根系分泌物识别邻近植物与自身的亲缘关系,进而对邻近生长的近亲缘植株采取控制自身生长的合作性响应策略,对邻近生长的远缘亲属植株采取增强自身生长的竞争性响应策略。

植物根系的身份识别能力、作用及影响机制

自然生境中有些植物的繁殖体传播距离有限,这类植物更有可能与其亲缘相近的植株相邻。植物个体能否识别邻株的身份并做出相应的反应,会对植物间的相互作用产生重要影响。亲缘选择理论预测亲缘相近的植物间可以通过亲缘识别和选择作用,有效地削弱彼此间的干扰和竞争,从而增加适合度。对植物通过根系进行自我/非我和亲缘识别能力、作用及其影响机制进行了综述,同时指出了当前研究中存在的一些疑点和亟待解决的问题,对植物身份识别研究的发展方向进行了展望。

根田鼠对不同亲属关系异性尿气味的识别

为检验根田鼠对不同亲属关系异性成体尿气味的识别能力,通过一雄两雌配对实验建立实验种群,从而产生同胞、父系半同胞和陌生个体。在行为选择箱中记录了雌、雄根田鼠对亲属系数分别为0、0.25和0.5异性尿气味的行为响应模式。结果如下:雌性根田鼠对3种不同亲属关系雄鼠气味的接近潜伏期的差异达到极显著水平(P<0.01),嗅闻时间的差异也达到显著水平(P<0.05),而嗅闻频次和反标记的差异均未达到显著水平(P>0.05)。雄性根田鼠对3种不同亲属关系雌鼠气味的接近潜伏期和嗅闻时间的差异都未达到显著水平(P>0.05)。对不同亲属关系的气味嗅闻频次和反标记的比较分析表明,三者间的差异也未达到显著水平(P>0.05)。因此,雌性根田鼠能够识别不同亲属关系异性气味并对不同气味表现出不同的行为响应模式;而雄鼠不能识别3种气味并对其表现出类似的行为模式。

雌性根田鼠的亲属识别与配偶选择

在Y字型选择箱中进行 3种不同熟悉处理的配偶选择实验以检验动情雌性根田鼠配偶选择时的亲属识别和近交回避。 (1)动情雌鼠在熟悉雄性同胞和陌生非同胞之间嗅添频次和时间、及自我修饰时间的差异非常显著 (P <0 0 1) ,所作的脊柱前凸反应时间也有显著差异 (P <0 0 5 ) ,这些行为均多针对于陌生非同胞雄性。结果提示动情雌性根田鼠在熟知雄性同胞身份的条件下对陌生非亲属雄性的气味更感兴趣 ,在择偶中与非亲属雄性交配来实现近交回避。 (2 )动情雌鼠对陌生雄性非同胞的嗅添频次和时间及所作的脊柱前凸反应时间显著大于陌生同胞雄性 (P <0 0 5 ) ,而针对陌生雄性非同胞自我修饰时间非常显著地大于针对陌生雄性同胞 (P <0 0 1)。这说明动情雌性根田鼠在择偶时可以识别断奶后分离不熟悉的雄性亲属 ,而在交配行为上偏向于非亲属雄性。 (3)动情雌鼠在熟悉雄性同胞和非同胞之间嗅添时间差异明显 (P <0 0 5 ) ,嗅添频次的差异更甚 (P <0 0 1) ;所作的脊柱前凸反应时间和社交后自我修饰时间差异也非常显著 (P <0 0 1) ,这些行为也均都偏向于非同胞雄性 ;结果提示断奶后继续熟悉可维持动情雌鼠对雄性亲属的嗅觉识别记忆力 ,在交配行为上主动回避亲属雄性。故认为

临近根系间的亲缘识别、行为应对及其功能性状可塑性进化

植物能够探测到邻近根系,并识别出邻近根系与自身的亲缘关系,同时,对具有不同遗传特性的根系做出不同的反应。掌握邻近根系识别机制对生态系统功能和植物进化研究以及对自然保护和减少农作物间竞争均具有重要意义。文中系统阐述了根系亲缘识别研究的意义、影响因素、亲缘识别中的根系行为应对策略和邻居身份与环境互作影响的功能性状可塑性进化。基于现有研究的分析得出,根系分泌物可介导亲缘识别,并触发根系“行为”变化。根系化感物质和无毒信号可影响植株生长行为。基质体积可调控根系识别过程中的根系结构、形态和激素变化。植株可依据相邻物种密度和身份等信息对自身能量进行分配,平衡资源竞争与种群繁殖间的投入,增强改变自身形态能力、提高亲缘选择效率和收益率。具有竞争回避能力的物种,产量较高。交替的环境变化频率和与临近物种互作,可促进功能性状可塑性进化。今后应进一步明确触发亲缘识别反应的根系分泌物组分和与亲缘识别中根系行为模式相关的生活史、形态性状及群落特征。阐明“自我—非自我”识别导致根系生产过剩的机制。加强同胞竞争频率方面的研究,提高对亲缘识别进化条件的理解;加强异种竞争和扩散策略成本和收益分析研究,提高对物种共存机制的理解。同时,还需要对同一物种的多个种群和不同年龄的群落进行研究,以阐明亲缘识别相关功能性状可塑性差异引起的生态互作和物种共存机理。

植物根系识别的研究

作者针对近年来植物间相互作用这一热点研究领域,分别对同种植物间和异种植物间存在的植物根系识别现象进行了综述。多数研究表明,植株的根系在生长过程中具有辨识自我或非自我(包括亲缘或非亲缘)、同种或非同种的能力,并可以通过调控自身根系生长发育去对邻近其他根系做出不同反应。当植株个体与自我根系相邻时,其根系发育将不受影响。当植株个体与非亲缘关系或者其他物种个体的根系相邻时,其根系发育将得到促进,根生物量或者长度显著增加。这种植株个体针对自我/非自我、同种/非同种的不同邻间关系做出的响应差异可能与根系分泌物中的成分、菌根真菌的功能以及化学信号的传递等有密切关系。

‘热研2号’柱花草对不同亲缘植物根系分泌物的生长响应

植物间彼此存在交流行为,可以通过身份识别与亲缘植物进行相互合作与竞争。本试验旨在探究‘热研2号’柱花草(Stylosanthes guianensis‘Reyan No.2’)对不同亲缘植物根系分泌物的识别差异。将‘热研2号’柱花草分别在7种含有不同亲缘关系柱花草根系分泌物的营养液中培养,研究自我、种内近缘亲属、种间远缘亲属根系分泌物对‘热研2号’柱花草幼苗生长状况的影响。结果表明:与自我根系分泌物处理组相比,近亲处理组的侧根数量、总生物量、茎叶生物量和根生物量(鲜重)的平均值均显著增加(P<0.05),其中侧根数量和根生物量平均值增加250.00%和41.85%,而株高、根长和根冠比的平均值无显著差异(P>0.05);远亲处理组的根长、侧根数量、根生物量和根冠比的平均值均显著增加(P<0.05),而株高显著降低10.52%(P<0.05)。近亲和远亲处理组内各种/品种的具体响应结果存在差异。灰色关联分析表明,‘热研2号’柱花草对7种亲缘柱花草根系分泌物生长响应程度的强弱排序为‘有钩’>‘热研24号’>‘细茎’>‘西卡’>‘大叶’>‘热研5号’>‘热研21号’。由此说明亲缘识别是柱花草与其邻近植物竞争和相互作用的重要机制,在生产中将亲缘关系相近的柱花草品种混播(如‘热研2号’、‘热研5号’和‘热研21号’柱花草混播)是发展牧草混播新技术、增加单位面积饲草产量的可能途径。

根系隔离条件下的谷子亲缘识别

在根系隔离情况下,通过研究邻株身份(亲缘株、非亲缘株、陌生株)及其与种植密度(高、低)和土壤养分水平(高、低)交互作用对谷子(Setaria italica)形态学特征和生物量分配的影响,探索谷子地上部分是否能够识别亲缘邻株,以及谷子的这种亲缘识别能力对环境因子如何响应。结果显示:1)亲缘组谷子叶生物量分配显著降低,茎秆显著增粗,暗示着亲缘组谷子植株间减少竞争,并增强对当地多风气候的适应。而非亲缘组谷子叶生物量分配显著增加,表明非亲缘组谷子植株间竞争较强。2)与非亲缘组相比,陌生组谷子种子生物量分配显著增加,株高显著减少,表明陌生组谷子植株通过不对称竞争(与邻株糜(Panicum miliaceum)植株相比,株高显著增加),进一步限制邻株(糜)生长,从而增强竞争能力,同时,将更多的生物量投资于繁殖,增加适合度。3)在高密度种植条件下,谷子茎生物量和叶生物量分配在各邻株身份处理间无显著差异,而在低密度种植条件下,与非亲缘组相比,亲缘组谷子茎生物量显著增加,叶生物量分配显著减小;随着种植间距的增大(种植密度减小),亲缘组谷子叶生物量分配显著减少,而非亲缘组和陌生组叶生物量分配在高、低种植密度条件下无显著差异。4)在低土壤养分条件下,亲缘组和非亲缘组谷子叶生物量分配无显著差异,前者穗长显著小于后者,而在高土壤养分条件下,亲缘组谷子叶生物量分配显著小于非亲缘组,前者穗长显著大于后者。结果表明,在根系隔离的情况下,谷子能够识别亲缘邻株,且谷子地上部分竞争信号在亲缘识别过程中扮演重要角色。较低种植密度和较高土壤养分水平有利于谷子亲缘识别能力的表达。

一年生黑麦草的亲缘选择作用

Hamilton的亲缘选择理论认为亲缘个体之间相互合作来提高其适合度.为了验证一年生黑麦草(Lolium multiflorum L.)是否具有亲缘选择及其性状的响应方式,选取来自8个不同母株的该植物子代个体作为研究对象,采用两两配对的竞争设计方式,在植物个体和群组两个水平上分别测度植物表型特征(如株高、叶面积、种子数目等)和生物量特征(如根系生物量和地上各构件生物量)在亲缘处理组和非亲缘处理组的差异.结果显示,在群组水平上,一年生黑麦草植物亲缘组根系生物量显著小于非亲缘组(P=0.007),说明其能够识别亲缘邻居身份,并通过减少根系分配量来减少与亲缘邻居之间的地下竞争.然而植物的地上各构件生物量对亲缘邻居的响应与非亲缘邻居并没有显著差异;在个体水平上,亲缘处理组和非亲缘处理组在株高、叶面积、种子数量等特征和各构件生物量特征方面都没有显著区别.因此,本研究说明一年生黑麦草植物通过降低根系的竞争性分配而提高群组适合度,根系是植物响应亲缘选择的一个重要方式.

植物种间和种内的化学作用

植物间相互作用是生态学基础科学问题之一,植物能感受和识别共存同种或异种植物,进而调整生长、繁殖和防御策略。植物种间和种内的感受和识别大多是由植物产生释放的次生物质所介导,这类化学识别通讯可以启动相应的植物化感作用机制。近年发现,植物亲属间也存在着化学识别、地下根系通讯调控地上开花繁殖等植物种间和种内的化学作用关系。目前植物通过地上挥发物介导的植物化学作用已基本澄清,但根分泌物介导的植物地下化学作用机制及其信号物质还所知甚少。地下化学作用不仅决定根系侵入(接近)和躲避(排斥)行为,也能调控地上开花时间和花期。这样,植物间的化学作用还涉及植物地下和地上的协调互作。本文以植物化感作用和植物化学识别通讯及相应的化感物质和信号物质为基点,从植物亲属识别、根系化学识别和行为模式、地下化学作用调控地上开花繁殖3个方面综述植物种间和种内化学作用的研究进展,为全面理解植物间相互作用提供新视野。

高粱对不同身份邻居的形态学与生理学响应

亲缘选择理论预测亲缘植物之间可通过亲缘识别来实现相互合作.前期的相关研究也证实了植物的亲缘选择作用.以高粱(Sorghum vulgare)为研究对象,通过测度亲缘和非亲缘植物在表型(株高、根长、叶面积和种子数),各构件生物量(根、茎叶和种子)和生理(根系活力、叶绿素含量、丙二醛、脯胺酸、根系硝酸根含量和硝酸还原酶活性)上的表现差异,来探索高粱植物的亲缘识别.结果显示,与非亲缘组相比,亲缘组植物叶面积增加(P=0.032),但根系活力降低(P=0.044).除此之外,亲缘组和非亲缘组高粱在根长(P=0.811)、株高(P=0.435)、种子数(P=0.541),以及根(P=0.413)、茎叶(P=0.975)和种子(P=0.731)生物量方面都未表现出显著差异.而且,根系硝酸根含量(P=0.944)、硝酸还原酶含量(P=0.817)、叶绿素含量(P=0.941)、MDA含量(P=0.749)和脯胺酸含量(P=0.355)等生理指标在亲缘和非亲缘组也无显著差异.因此,亲缘植物在地上部分通过增加叶面积分配来提高地上空间和光捕获竞争,而在地下部分,亲缘植物通过降低根系活力来降低根系竞争,实现互让水分和养分.这说明高粱植物亲缘竞争和亲缘识别同时发生,亲缘识别不仅具表型响应,还存在生理响应,因此从不同指标层面研究植物的亲缘识别方能得出更为严谨的结论.

不同密度下拟南芥的亲缘选择

亲缘选择理论认为亲缘个体之间通过亲缘认知而相互合作以增加其适合度。前期的相关研究证实了一些植物物种之间具有亲缘选择作用,而且不同物种对亲缘选择的响应方式各有差异。但是,现有的试验物种较少,且未考虑其他环境因子的影响。为了验证拟南芥(Arabidopsis thaliana)不同生态型对亲缘选择的响应方式,本试验选取3个拟南芥生态型[Columbia(Col)、Landsbergerecta(Ler)和Wassileskijia(Ws)]作为研究对象,在3种密度条件下,通过测度植物表型特征(株高、莲座面积、叶面积和种子数等)和各构件生物量特征(根、茎、叶和种子生物量)在亲缘处理组和非亲缘组的差异,来探索密度对亲缘选择结果的影响。结果表明,拟南芥各生态型亲缘组与非亲缘组差异主要表现在地上部分,而地下部分在亲缘和非亲缘组并没有显著差异;3种生态型拟南芥对亲缘选择的响应方式不同,Col主要表现在种子生物量上,Ler主要表现在叶和茎生物量上,Ws主要表现在种子和茎生物量上;拟南芥不同生态型对亲缘选择的响应方式依赖于种植密度,密度是影响拟南芥亲缘选择表现的重要因素。

基于根系分泌物研究混合型邻群环境对小麦幼苗亲缘识别的调控作用

采取根系分泌物替代邻居植物的方法,设置近缘(品种内)、种内远缘(品种间)和种间远缘(物种间)3个亲缘关系处理,单一和混合亲缘型两个水平邻群复杂性处理以及两个小麦(Triticum aestivum)品种处理的交互实验,探究混合型邻群环境对小麦幼苗在亲缘识别中形态性状表达的影响。结果表明:亲缘关系和邻群复杂性对小麦幼苗的比叶面积和比根长具有显著影响,它们的交互作用对比叶面积、总根长、比根长和根系平均直径亦具有显著影响;与单一型近缘及单一型种内(或种间)远缘邻群处理相比,混合型种内(或种间)远缘邻群中小麦的比叶面积等形态性状或是处于更高(或更低)水平,或是无显著差异;小麦对亲缘识别的响应存在品种差异性;混合亲缘型邻群中小麦响应亲缘识别的形态性状表达并不处于由单一型近缘邻群向单一型远缘邻群过渡的中间水平。