水生植物光合无机碳利用策略及其生态适应性

水生维管植物经历了从陆生向水生的“回归”演化,这个过程伴随着周围环境的一系列巨大变化,尤其是水体中无机碳环境与陆生生境的差异赋予了水生植物光合无机碳利用策略与陆生植物截然不同的生态学意义。本文综述了以光合作用为核心的水生植物无机碳利用策略的特殊性和多样性,以及研究水生植物无机碳利用策略的意义,并展望了基于水生植物尤其是水鳖科的无机碳利用策略为核心的植物适应机制研究的优势,旨在为水生植物适应机制和适应性进化研究提供新的思考方向。

青藏高原水生植物相关研究现状及发展趋势

青藏高原以其独特的地貌格局及气候条件发育出众多河流、湖泊和沼泽等高原湿地景观,研究高原水生植物有助于提高对高原湿地湖沼演化、生态系统结构与功能的认识。本文基于中国知网(CNKI)和Web of Science中的核心合集子库数据,获取了1991-2022年2月间发表的156篇青藏高原水生植物相关研究的文章。利用Bibliometrix软件对其发文量、引用量、关键词、期刊、研究机构等进行了分析。结果显示,根据关键词的主题演变发现,过去30年中,研究重点由水生植物群落调查和地理分布逐渐转向水生植物的分化演化、多样性及群落构建机制;水生植物在时间尺度上的演替特征也被用于古湖沼学,成为构建高原隆起后气候、环境变化的技术手段之一。相关研究为我国应对全球变化、评估建立水资源和水生态安全机制奠定了基础。

藏南谷地湿地植物丛枝菌根真菌群落结构随海拔变化的驱动因素初探

丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)在维持高原湿地生态系统功能和促进其稳定性等方面发挥着重要作用,但AMF群落多样性及其构建过程对海拔的响应尚不清楚。本研究在藏南谷地沿4200~5100 m的海拔梯度进行了湿地植物调查、水体因子测定和土壤样品采集并分析。结果显示,藏南谷地湿地生态系统的AMF群落结构随海拔变异较大,其中以Glomus为优势属,且其相对丰度随海拔的上升呈显著下降的趋势。所有采样点中,AMF群落组成的差异以物种替换过程为主。变差分解结果表明,底泥和水体是解释AMF多样性海拔格局的主要环境因子。

基于开放性围栏研究洪湖退垸还湖区沉水植物生长限制因子

为探讨不同退垸还湖区的环境因子对沉水植物恢复的影响,本研究在两种不同类型的退垸还湖区(阳柴湖和八卦洲)内分别建立开放性围栏,选取3种不同生长型(共9种)沉水植物为实验对象,基于不同围栏、围栏内外及不同生长时间(7、30 d)的生长指标差异来评估限制不同沉水植物生长的环境因子并排序。结果显示,保留部分功能的单退垸区域风浪干扰较小,比完全去除圩垸的双退垸区域更适合沉水植物的生长。密刺苦草(Vallisneria denseserrulata Makino)是适合洪湖退垸还湖区沉水植物群落恢复的先锋物种。部分植物如黑藻(Hydrilla verticillata Royle)在围栏内外生长指标的显著差异也表明草(杂)食性鱼类的潜在影响。研究结果表明,退垸还湖工程应在去养殖功能化后保留现有围堤,这样更有利于沉水植被的恢复,此外,构建保护性围栏有助于沉水植物的迅速建群。

叶异形水生植物不同发育阶段叶片的结构和无机碳获取策略

以睡莲(Nymphaea tetragona Georgi)、萍蓬草(Nuphar pumila(Timm)de Candolle)、条叶萍蓬草(Nuphar sagittifolia Pursh)、眼子菜(Potamogeton distinctus A.Bennett)、南方眼子菜(Potamogeton octandrus Poir)和泽泻(Alisma plantago-aquatica L.)6种叶异形水生植物为材料,对它们的叶绿素含量、气孔性状、解剖结构和HCO_(3)^(-)利用等指标进行分析,比较了两种不同发育阶段叶片结构和无机碳获取策略的差异。结果显示,幼态叶比成熟叶的叶片更薄,具有更少的细胞层数,幼态叶上下表面均不具备气孔,而成熟叶上表皮有气孔。说明幼态叶在结构上增加细胞比表面积,增加水下吸收无机碳的能力,而成熟叶的结构能更好地吸收大气中的CO_(2)。pH-drift分析结果证明,幼态叶具有更高获取水下无机碳的能力,以适应沉水环境。本研究还发现眼子菜和南方眼子菜的幼态叶可以利用水体中HCO_(3)^(-)为额外碳源,更有利于其在沉水环境中生长。研究结果阐明了叶异形水生植物不同发育阶段叶片结构和利用无机碳获取策略对水下和气生环境的适应性。

莲黄酮类化合物鉴定、功能与应用的研究进展

莲(Nelumbo)是一种重要的水生经济作物,富含黄酮、生物碱、多糖等生物活性物质,可药食两用。目前在莲中已经鉴定出超过百种的黄酮类化合物,包括芦丁、槲皮素、金丝桃苷等,这些物质具有抑菌抗炎、降脂减肥、抗氧化等多种药用功效。本文介绍了莲黄酮类化合物的种类,以及包括大孔树脂色谱法和高效液相色谱-质谱联用法在内的提取与鉴定方法,并对莲黄酮类化合物的功能活性、功能产品开发及其在疾病治疗中的最新应用进行了系统总结,以期为莲黄酮类化合物的科学研究和综合利用提供参考。

莲遗传学和分子生物学研究进展

莲(Nelumbo)是我国特色的水生经济作物,具有很高的观赏、食用、药用等价值。近年来,在莲基因组学、遗传学和分子生物学等研究领域取得一系列重要进展,绘制了莲属两个种的参考基因组图谱,构建了莲高密度遗传连锁图谱,开展了莲观赏性状(花色、开花时间和花型)、食用品质(莲子和莲藕营养成分)、药用成分(生物碱和类黄酮)和逆境胁迫(水淹、低温、弱光、重金属和盐碱)响应的分子机制研究。本文从莲基因组测序、遗传图谱构建、重要性状基因挖掘和功能分析等方面进行了系统的综述,并对今后研究的重点和发展方向进行了展望,以期为莲的基础研究和遗传改良提供参考。

莲花期调控研究进展

莲(Nelumbo)是我国十大传统名花中唯一的水生花卉,具有很高的观赏价值及经济价值。花期是影响莲观赏价值的重要性状,花期调控对其生产和应用有着极其重要的意义。莲一般6-8月开花,但是通过花期调控,可以实现一年四季均能开花。本文针对莲花期的定义和特点、花期调控的基本原理、分子机制和调控技术等方面进行系统地综述,并对莲花期调控的前景进行展望,以期为莲花期调控的深入研究和产业发展提供参考。

中国海菜花属植物隐种多样性

近20年来,随着分子生物学的兴起,越来越多的证据表明生命之树的各个分支中都存在大量的隐种多样性,占据未被发现的生物多样性的极高比例。准确地评估濒危类群的隐种多样性水平,不仅能更好地理解物种形成在生物多样性式样及过程中的异质性作用,而且也更有利于生物多样性的有效保护及管理。海菜花属(Ottelia)是我国二级重点保护植物,为泛热带水生植物类群,我国云贵高原及其邻近区域为该属重要的物种多样性中心之一。由于该属具有高度的表型可塑性,缺少明确的鉴别特征,致使其属下分类一直未能很好解决,这极大限制了相关保护措施的制定。因此,本研究在对我国海菜花属植物广泛采样的基础上,利用多位点联合贝叶斯方法对其进行物种划分研究。结果表明:我国海菜花属植物至少包括14种,分子证据支持将海菜花种下3个变种提升为种,同时海菜花(O.acuminata)和靖西海菜花(O.jingxiensis)内存在隐种现象。喀斯特地区的异质性生境及西南地区水系间的地理隔离可能是我国海菜花属特有类群快速分化的主要原因。基于本研究结果,我们建议将各分类群(包括存疑类群)分别作为独立单元就地保护。

西藏尼洋河干流河岸带维管植物区系特征

统计分析尼洋河河岸带的维管植物多样性、区系地理成分、生活型、入侵植物、保护植物。结果表明:1)该区有维管植物571种,隶属于311属,86科,生活型丰富多样,主要以草本植物为主,木本植物有125种,占全部植物种数的21.89%;草本植物446种,占全部植物种数的78.11%,物种多样性较高。2)该区有8种国家二级保护植物,1种国家一级保护植物,外来入侵植物20种。3)优势科现象明显,本区单种科与寡种科占比大,但属和物种主要集中在少数几个大科中,属的数量组成上,本区单种属与小属是组成尼洋河河岸带植物种多样性的主要成分,所含物种数占总物种数的80.04%。4)本区植物种的区系以温带性质成分为主,区系成分丰富多样,有15种区系类型,其中以中国-喜马拉雅分布为主。5)特有种丰富,中国特有种138种,占非世界分布总种数的25.00%,其中41种为西藏特有种。

纳米银对紫萍休眠芽萌发、存活和生长的影响

纳米银(AgNPs)是一种潜在的新型环境污染物,本研究以紫萍(Spirodela polyrhiza(L.)Schleid)休眠芽为实验材料,研究AgNPs对休眠芽萌发率、存活率及叶状体数目、面积和叶绿素含量等指标的影响,并对各项指标的半数效应浓度(EC_(50))进行比较。结果显示,AgNPs可以抑制紫萍休眠芽的萌发,高浓度(10 mg/L)时可造成休眠芽死亡率显著增加。紫萍休眠芽萌发后叶状体数目和叶状体面积、色素含量均随浓度增加逐渐降低,表现出剂量效应,且叶绿素a对AgNPs最敏感。研究结果表明AgNPs对水生植物紫萍无性繁殖体的萌发和生长都具有抑制作用,具有一定的生态风险。

雅鲁藏布江流域不同海拔梯度下消落区植被NDVI的时空变化趋势及驱动因素

消落区植被的生长变化一定程度上会影响水资源的可用性。雅鲁藏布江是中国、印度、孟加拉等国家的主要淡水水源地,流域内海拔落差大,气候的空间异质性较高。消落区在淡水生态系统保护中具有重要功能,但它易受到全球气候变化的影响,因此开展消落区植被对气候变化的响应研究对于保护雅鲁藏布江流域生物多样性和构建生态安全屏障具有重要意义。本研究选取雅鲁藏布江流域消落区植被作为研究对象,利用遥感技术,选取归一化植被指数(NDVI)进行了Theil-SenMedian趋势分析和Mann-Kendall检验,利用Hurst指数探究了长时间序列下消落区植被的时空变化趋势,并通过广义线性模型研究了消落区植被NDVI与气温、降水、雪水当量和水位波动频率等影响因素之间的相关性。结果表明,1990–2022年间,雅鲁藏布江流域消落区和1–5 km缓冲区的平均NDVI呈现西北低、东南高的变化趋势。时间尺度上,消落区植被NDVI总体呈波动上升趋势,其中最高值(0.16)和最低值(0.06)分别出现在2002年和2022年。年均NDVI的变化结果显示,中高海拔区域的NDVI持续增加,而中下游区域的NDVI变化不稳定。随着海拔升高,消落区和1–5 km缓冲区的NDVI持续减少和反持续减少的面积占比呈波动变化,海拔1,500–3,000 m地区受影响最为明显。水位波动频率是消落区NDVI的最佳解释变量之一,而温度则是缓冲区NDVI的主要影响因素。此外,随着海拔升高,雪水当量对NDVI的解释力逐渐增加。该研究对雅鲁藏布江流域的生物多样性保护和生态安全屏障的构建具有重要意义。

观赏莲新品种‘秋牡丹’

观赏莲‘秋牡丹’是从以‘惊鸿’为母本,美洲黄莲为父本人工杂交后代中筛选出的大中型、淡黄色、重瓣型、长花期秋荷新品种。在种植池条件下株高110~135 cm,叶片60~80 cm×50~65cm。着花密度12~18朵·m^(-2),花稍高于叶面,花径23~29 cm,花被片154~208枚。青熟莲蓬伞形,地下茎一般膨大。长江流域栽培花期5—10月。适合盆栽观赏,也可田间栽植。

观赏莲新品种‘赛凌霄’

观赏莲‘赛凌霄’是从人工杂交后代中筛选出的重瓣、红色、大型长花期新品种。母本为热带莲‘粉红凌霄’,父本为秋荷‘深秋香荷’。在大田条件下,株高110~165 cm,叶片大小55~70 cm×50~60 cm。着花密度12~14朵·m^(-2),花稍高于叶面,花径20~28 cm,花被片236~253枚。青熟莲蓬碗形,地下茎稍许膨大。长江流域地区群体花期6—11月。