几种海南岛热带雨林优势种植物挥发性有机物排放对模拟氮沉降的短期响应

BVOCs(Biogenic Volatile Organic Compounds)是植物向大气释放的一类重要气态化合物,能参与大气化学过程和陆地生态系统碳素循环。分析环境因子对BVOCs排放的影响,对科学认识未来气候变化具有重要意义。氮素作为植物生长、发育所需的大量营养元素之一,其沉降增加是当前全球气候变化的主要驱动因素之一,但学者对BVOCs如何应对氮沉降增加知之甚少。因此以海南岛热带雨林树种:木荷(Schima superba)、厚壳桂(Cryptocarya chinensis)和线枝蒲桃(Syzygium araiocladum)为研究对象,通过温室盆栽实验模拟氮沉降对3个树种BVOCs释放的短期效应。主要结论如下:(1)自然状态下,从木荷、厚壳桂和线枝蒲桃的枝叶中鉴定出14、34和24种挥发性有机化合物,包括异戊二烯、单萜烯、倍半萜烯和其他挥发性有机化合物(烷烃、羰基、醛、醇、酯、醚和酸),此外三个阔叶树种释放BVOCs的速率呈厚壳桂>木荷>线枝蒲桃;(2)外源施氮均促进了三种植物幼苗VOCs释放,其中总VOCs释放速率和成分数量均随施氮浓度的升高而增加,且叶面施氮的影响效果显著高于土壤施氮。(3)三种植物幼苗对氮沉降的敏感性大小表现为木荷>厚壳桂>线枝蒲桃。(4)外源施氮对植物的生理参数和土壤肥力均产生了影响,且叶面施氮的影响效果更为突出。生理参数中,净光合速率与幼苗释放BVOCs关系最为密切,其次是气孔导度。施氮主要对土壤pH、NH^(+)_(4)-N和NO^(-)_(3)-N有显著影响,其次是有效磷(Available phosphorous,AP)和总磷(Total phosphorus,TP)。

海南文昌高种椰子种质资源调查

椰子是热带地区重要的经济作物,为了能够更好地开展高种椰子的品种选育,我们对文昌市的高种椰子种质资源进行了调查和分析。结果表明,本次共调查记录了高种椰子种质资源189份,椰子预估年产量变异系数为21.99%,预估年产量与生长密度显著负相关,与株高、胸径、树龄、叶长和叶片数相关性都不显著;发现了一些高产、长叶、抗风和黄皮果实等特异种质资源,可以为高种椰子的品种选育提供材料。

基于栅格尺度下喀斯特专性植物海南凤仙花生境水资源脆弱性时空分异变化

频繁的干湿交替导致热带雨林喀斯特地貌的水分脉动特征显著,地带性本底环境呈现强烈的脆弱性和异质性。研究喀斯特植物生境的水资源脆弱性特征,有助于理解当地植物对热带喀斯特生境的适应机制,为植物的生态恢复和种质资源保护提供理论依据。以海南岛喀斯特专性植物海南凤仙花(Impatiens hainanensis)生境的自然环境栅格数据为基础,运用RS和GIS技术构建水资源脆弱性评价指标体系,结合综合指数法分析海南凤仙花生境的水资源脆弱性时空分异特征。研究结果表明,2003—2018年,海南凤仙花生境的水资源脆弱性以自然脆弱性为主,自然脆弱性波动与降水等自然因素密切相关。极度脆弱和重度脆弱区面积比例较大;中度脆弱和轻度脆弱区面积比例较小。基于综合指数法的海南凤仙花生境水资源脆弱性在0.6612—0.7532之间,基于GIS与RS的水资源脆弱性在0.6624—1之间,海南凤仙花生境处于水资源脆弱性的高值区。受干湿季热带雨林喀斯特地貌水分特征的影响,海南凤仙花生境水资源脆弱性时空变异性较强,区域分异程度明显,可利用其水分特征变化对海南凤仙花生境进行水土流失的及时阻控,保护海南凤仙花的生态环境和种质资源。

海南热带雨林国家公园黎族天然染料植物资源多样性及其利用

为全面了解黎锦制作过程中使用天然染料植物的黎族文化,调查海南热带雨林国家公园体制试点区内,黎族使用的天然染料植物资源本底,为传统天然染料植物与染色工艺的保护和产业化提供依据,为染料植物资源开发利用提供参考。2019年6月至2020年10月,采用关键人物访谈法(Key Informant Interview)和参与式调查法(Participatory Observation)对海南热带雨林国家公园体制试点区的69个村庄26个黎锦传承人进行访谈并收集相关信息。收集信息包括使用着色植物的种类、利用部位、资源来历、染料制作工艺和染色步骤,并对野青树(Indigofera suffruticosa)、姜黄(Curcuma longa)、苏木(Caesalpinia sappan)、台湾锥(Castanopsis jucunda)树皮4种色系的染料植物染色工艺进行记录,采集凭证标本和图像资料并整理编目。研究结果表明,海南黎族使用23种天然染料植物,隶属于16科20属,主要颜色有红、黄、蓝、黑、褐、紫和绿7种颜色。该研究对黎族天然染料植物资源的发掘潜力进行深入分析,系统研究天然染料植物及其染色工艺,结合美丽乡村建设和非遗文化传承,协同乡村振兴,提出科学开发利用染色工艺统筹策略。

珍稀濒危沉水植物水菜花传粉生物学研究

水菜花(Ottelia cordata)是珍稀濒危的沉水植物,现仅分布在中国海南岛北部海口至文昌一带的淡水湿地,其造型优美,极具园艺观赏价值。然而,受人类活动影响,水菜花的生境急剧退缩且更加破碎化,濒临灭绝。为探究水菜花的繁殖特征和繁殖规律,该研究分析了水菜花的花部形态、性比、花粉活性、柱头可授性、反射光谱、花粉限制与无融合生殖及其传粉者类型与行为。结果表明:(1)水菜花雌雄异株,雌、雄个体的性比约为1∶2;水菜花雌、雄花形态相似,但雌花略大于雄花。(2)水菜花花粉活性和柱头可授性在花蕾期和开放期均较高。(3)中华蜜蜂(Apis cerana)是水菜花的主要传粉者,传粉效率较高且访问雄花的频率显著高于雌花。(4)水菜花雄蕊、雌蕊间的花色距离显著高于中华蜜蜂辨别的阈值(P<0.001)。(5)在自然授粉和人工授粉下,水菜花坐果率分别为95.29%和98.42%,并且不存在无融合生殖现象。综上所述,水菜花两性模拟的欺骗性传粉并不完美,传粉者可以从视觉上区分雌花和雄花;而由于水菜花雄花数量较多,传粉者低频率的“错访”足以达到水菜花雌花的繁殖需求。因此,在今后开展水菜花迁地保护、人工种群恢复等保育工作时,应重视水菜花种群大小、性别比例和当地传粉者种群数量。

海雀稗种质资源的耐盐性评价

对海雀稗耐盐体系进行优化,并通过测定坪用质量和枯黄率对27份海雀稗种质资源进行了耐盐性评价。结果表明,7个不同NaCl浓度(0,5,10,15,20,25,30 g·L^-1)处理下,坪用质量、枯黄率和叶色各指标之间存在显著差异(P<0.05)。随着NaCl处理浓度的增加,坪用质量显著下降(P<0.05),枯黄率显著增加(P<0.05),叶色显著变浅(P<0.05)。建立回归方程,以枯黄率50%为标准,确定海雀稗最适盐处理浓度为25 g·L^-1。利用25 g·L^-1 NaCl对27份海雀稗种质资源进行耐盐性评价,筛选出2种极端耐盐种质:USA17-18(耐盐)和USA17-26(敏盐)。对海雀稗耐盐极端材料的钠钾离子含量进行测定,发现盐处理后,地上和地下Na+含量均显著增加,但K+含量和K/Na值都显著下降。减少Na+的摄入,维持较高的K+含量,可能是海雀稗耐盐的机制。

海南保亭县湿地维管植物种类和区系组成特征

通过实地调查对海南省中部地区保亭县的湿地植物资源进行研究。结果表明:(1)保亭县湿地维管植物共有134科426属641种,其中蕨类植物33种,裸子植物3种,被子植物605种;珍稀濒危物种14种。(2)按照生长型将全区湿地植物划分为乔木、灌木、草本、藤本4种,分别占比26%,25%,36%,13%,其中草本植物在保亭县湿地植物区系中居优势地位。(3)保亭县湿地维管植物区系以热带分布为主,热带成分分别占科总数的67.16%和属总数的89.44%;温带成分占比较小,分别占科总数的6.72%和属总数的6.34%。这与保亭县处于热带的地理位置相符合。

海南树附生藓类植物新资料

为了解海南热带雨林国家公园树附生藓类植物的资源分布和物种多样性,笔者于2019—2020年多次在霸王岭国家级自然保护区热带山地云雾林开展树附生藓类植物资源调查。在野外采集、标本鉴定和查阅文献的基础上,发现拟厚角藓属(Yakushimabryum H.Akiyama,Ying Chang,T.Yamag.&B.C.Tan)为海南藓类植物新记录属,狭叶拟厚角藓[Yakushimabryum tonkinense(Broth.&Paris)H.Akiyama]和散生细带藓[Trachycladiella sparsa(Mitt.)M.Menzel]为海南新记录种。笔者对新记录属和种的形态特征进行了描述并提供了特征图版,对生境以及地理分布等信息进行了介绍。新记录的发现丰富了我国和海南树附生苔藓植物的生物多样性。

菲律宾火焰兰(Renanthera philippinensis)组织培养衍生群体表型性状评价及遗传多样性分析

对204株菲律宾火焰兰(Renanthera philippinensis)组织培养衍生群体的26个主要表型性状和遗传多样性水平进行调查与分析,并利用ISSR分子标记对该群体的遗传多样性进行验证。结果表明:7个外观株型性状的遗传多样性指数为1.85,19个花部数量性状的遗传多样性指数为1.87。通过主成分分析,提取了7个主成分,累积贡献率达67.887%,其中导致菲律宾火焰兰群体中个体存在差异的主要性状有所有花枝是否同面、花瓣厚度等。对基于表型性状的数据进行聚类分析,204株菲律宾火焰兰组织培养群体被分为5大类群:第Ⅰ类群有78株,主要特点表现为叶片数多;第Ⅱ类群包含11株,主要特点为花序有较多的分叉数和花朵数;第Ⅲ类群包含31株,主要特征表现为花序的第一分枝的长度和叶长小于其他类群;第Ⅳ类群包含70株,主要特征是蕊柱的长度和宽度均小于其他类群;第Ⅴ类群有14株,主要特征为花梗直径和中萼宽度均大于其他类群。通过ISSR分子标记对该群体的遗传多样性进行验证,结果显示,2对ISSR分子标记引物在24株群体样本中共扩增出了17条多态性条带,平均每对引物扩增出8.5条多态性条带。该研究结果为火焰兰的品种改良提供了重要的遗传资源信息。

一类具有媒体效应的时滞SSIIR模型稳定性定量分析

将易感者人群划分为普通的易感者S与有意识的易感者SI,建立了一类具有媒体效应的SSIIR时滞传染病模型.通过计算该模型的基本再生数,对其平衡点的存在性和稳定性进行了论证;证明了疾病持久性的充分条件,对参数进行了局部敏感性分析,最后进行了数值模拟.数据模拟结果显示,媒体效应所诱导的时滞τ存在临界值τ_(0),当τ<τ_(0)时,地方病平衡点保持稳定,在τ>τ0时出现Hopf分支并出现分支周期解;人群S向SI的转换率λ越大疾病越快得到控制,而S与SI对疾病的认知偏差程度K的增加则会不利于疾病的控制.因此,媒体应尽力向大众传达准确且具有时效性的信息,以便尽快控制疾病的传播.

基于信息非线性干预下SISV传染病模型的最优控制

在SISV传染病模型基础上,考虑到信息随时间衰退,研究了一种基于信息干预和治疗的SISV传染病模型的最优控制.首先计算出该模型的基本再生数和2个稳定点,证明了2个稳定点的全局渐进稳定性,并研究了该模型的分支情况,其具有前向分支;其次选取信息反应强度和治疗强度作为控制变量,并证明存在最优控制;最后,通过数值模拟得到相应的图像,图像对比表明在信息干预下可以有效遏制传染病的扩散,辅以最优控制可以达到快速控制传染病.

文昌市椰子资源果实表型和品质综合评价

为了更好地开展椰子品种选育工作,以文昌市62份椰子资源的果实为材料,测定果实重量、椰子水重量、果形指数、可溶性固形物、维生素C、蛋白质含量和氨基酸含量等主要果实性状,对其进行相关性分析、主成分分析、聚类分析和综合排序。结果表明,果实表型和品质性状存在不同程度的变异,变异系数为7.29%~43.31%,其中蛋白质含量的变异系数最大,椰子水口感等果实风味指标存在中等的变异程度,pH值的变异系数最小。有28对指标的相关性达到了显著水平,101对指标的相关性达到了极显著水平。主成分分析提取了7个主成分,累积贡献率为80.85%。根据主成分分析结果计算得分并排序,DJ150、PL163、WC105、DG133、CX032、DJ014和DG135综合排名最高,果实品质较好。结合聚类分析的结果,最终筛选出DJ150、PL163、WC105、CX032和DJ014五份优质椰子资源,并将椰子果实品质评价因子简化为5个指标,分别是固酸比、维生素C、氨基酸、椰肉口感和可溶性固形物。研究结果可以为高种椰子品种选育工作提供数据支持。

41份文昌高种椰子资源果实品质分析和综合评价

以海南省文昌市收集的41份高种椰子资源为材料,测定果实外形和内在品质性状20个指标,通过相关性分析、主成分分析和聚类分析对供试种质资源进行评价,并以主成分得分进行综合排名。结果表明,果实性状指标在个体间存在广泛变异,变异系数6.38%~33.17%,其中椰肉厚的变异系数最大。各指标间有的相关性达到极显著水平(p<0.01);提取出5个主成分,累积贡献率为78.33%。主成分分析发现种质CX035、CX023、CX036、HW045、DJ147和CX024的综合得分较高;聚类分析发现CX035、CX024和CX023聚为一类,DJ147聚为一类,其余聚为一类。主成分分析和聚类分析筛选的优质种质资源基本一致。

Markov切换模式下双疾病随机SIRS模型的稳定性分析

研究了一类在Markov切换下具有不同发生率的双疾病随机SIRS传染病模型.首先,利用伊藤公式构造了新的Lyapunov函数,证明系统全局正解的存在唯一性,并得到了系统动力学的相关阈值.当阈值满足相关条件,系统具有唯一平稳分布且是遍历的,且得到了疾病灭绝与持久的阈值条件,探讨了环境变化对疾病的影响,结果表明噪声在一定条件下能够使疾病灭绝,最后通过数值模拟验证了结论的正确性.

基于自由扩散下被捕食者-捕食者模型的图灵不稳定分析

研究了具有Beddington-DeAngelis功能反应的被捕食者-捕食者模型在自由扩散模式下的图灵不稳定性.分析了系统在无自由扩散情形下的耗散性和一致持久性的充分条件以及非负平衡点的局部稳定性,并通过刻画系统非负平衡点的图灵不稳定性条件,确定产生图灵斑图的分岔参数满足的条件以及相应的图灵区域.数值实验结果验证了系统的稳定性,揭示了波色数、分岔参数和交叉扩散系数对斑图产生的定量影响.

羊山湿地景观植物群落与景观应用模式

近自然植物设计是近自然园林的核心,被称之为我国热带地区天然“湿地博物馆”的羊山湿地,蕴含着不少景观与生态效果俱佳的自然植物配置模式,能为近自然植物设计提供优秀蓝本。通过对羊山湿地植物景观样方调查,共记录到193种植物,其中86种可列为景观植物,占调研植物的44.6%,景观植物资源丰富。用群落多样性指数(Margalef、Simpson、Shannon-Wiener、Pielou指数)、群落优势种、景观结构等来描述景观植物群落特征,以景观群落为配置蓝本,运用层次分析法(AHP)从植物的景观观赏性、生态适应性、可推广程度等多方面综合评价,优化提炼出5种景观植物配置的应用模式,以期对湿地保护与修复提供一定的借鉴作用,并对近自然园林设计及美丽乡村建设起到抛砖引玉的作用。

波罗蜜叶片突变体叶绿素含量测定和超微结构观察

波罗蜜(Artocarpus heterophyllus)是一种热带果树,至今对其突变体的研究少有报道。本研究以波罗蜜叶片为试验材料,探究其叶片出现白化和返绿现象的可能原因。(1)用分光光度计法、比色法测定波罗蜜叶片突变体和正常绿叶的叶绿素及叶绿素前体物质含量;(2)用叶绿素酶Elisa试剂盒测定叶绿素酶活性;(3)用透射电子显微镜对叶绿体的超微形态结构进行观察。研究结果表明:(1)不同叶色所产生的叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总含量、类胡萝卜素含量均存在显著差异;(2)波罗蜜叶片突变体和正常绿叶的叶绿素合成前体物质含量之间并没有出现显著性差异;(3)对波罗蜜叶片的叶绿素酶活性进行测定时,发现其活性出现显著差异,但对其叶绿素含量的差异性并没有产生较大影响;(4)观察波罗蜜叶片内叶绿体超微形态结构时,发现正常绿叶的叶绿体形态完好且数量较多,白化叶和返绿叶的叶绿体内部结构存在缺陷,其原因是叶绿体基粒构建阶段受阻;基于测定波罗蜜叶片中的叶绿素、叶绿素前体物质含量和叶绿素酶活性,并观察波罗蜜叶片内叶绿体的超微形态结构,对得到的数据结果进行比较分析。本研究推测是在叶绿素合成阶段,原脱植基叶绿素合成叶绿素时受阻及叶绿体发不良导致波罗蜜出现白化和返绿现象,为今后进一步综合研究波罗蜜突变体提供理论依据。

5个抗病基因功能标记在234份番茄材料中的检测

番茄是世界上最重要的蔬菜作物之一,病害的发生和蔓延使番茄生产受到严重影响,培育多抗番茄品种是防治病害最为经济和有效的方法。本研究利用功能标记对234份番茄材料进行Cf-9、Mi-1、I-2、Ph-3和Tm-2~a等5个抗病基因的检测,发现其中含Cf-9的番茄材料为136份,含Mi-1的材料为20份,含I-2的材料为124份,含Ph-3的材料38份,含Tm-2~a的材料为24份。234份番茄材料中,不含这5个抗病基因的材料有29份;含1个抗病基因的材料有106份;含2个抗病基因的材料有70份;含3个抗病基因的材料有23份;含4个抗病基因的材料有6份,分别为11CT387-2M、11CHT164-2、11CT150、11CT271、11CT730和11CT774;同时含这5个抗性基因的番茄材料尚未检测到。该研究结果将为进一步开展多个抗病基因的聚合育种提供参考依据。

华石斛组培苗炼苗基质的筛选与优化

基质通过影响水肥吸收和根系通气度,进而影响石斛组培苗的生长,对石斛组培苗的人工驯化栽培具有至关重要的作用。本研究以华石斛组培苗为对象,采用4种基质配比对组培苗进行炼苗试验,通过测定组培苗的存活率、形态指标、壮苗指数和光合指标,筛选出适宜华石斛组培苗炼苗的基质。结果表明:以5 cm透明塑料杯装16.3 g水苔,其孔隙度和气水比均较高,达42.1%和2.51;保水、通气性好,利于华石斛组培苗生根、长芽,组培苗存活率较高,达56.3%,壮苗指数高达0.016;叶绿素相对含量和净光合速率最高;105孔穴盘,每孔6.0 g水苔,孔隙度和气水比低,基质量少,组培苗存活率低。表明以5 cm透明塑料杯装16.3 g水苔可作为华石斛大棚炼苗的优良基质。

中国辣椒(Capsicum chinense)对象耳豆根结线虫的抗性鉴定及机理研究

根结线虫(Meloidogyne spp.)是一类高度专化性的杂食性植物病原线虫。目前,世界上已报道的根结线虫种类有98种,我国危害农作物最为严重的根结线虫有6种,包括南方根结线虫(M. incognita)、北方根结线虫(M. hapla)、爪哇根结线虫(M. javanica)、花生根结线虫(M. arenaria)、拟禾谷根结线虫(M. graminicola)和象耳豆根结线虫(M.enteroloblii)。象耳豆根结线虫寄主范围广、致病力强,选育抗病品种是防治该线虫最为经济有效的手段。由于象耳豆根结线虫在辣椒生产中造成的危害越来越大,急需筛选高抗象耳豆根结线虫的辣椒种质,为抗病育种工作提供物质前提。本研究采用苗期接种鉴定法,对27份中国辣椒(Capsicum chinense)接种象耳豆根结线虫,60 d后开展抗病性鉴定工作。从根结指数和卵粒指数可以看出,不同种质材料在抗病性上存在显著差异。L529-10-1-2-1的根结指数和卵粒指数均最大,L550-1-3的根结指数最小,L518×L535的卵粒指数最小,可推测L529-10-1-2-1对象耳豆根结线虫的抗病性最弱,L550-1-3和L518×L535抗病性最强。结合隶属函数值和聚类分析,将27份供试辣椒种质分为抗病、低抗、感病和高感4类。其中抗病种质16份,隶属函数值在1.60以上;低抗种质4份,隶属函数值在1.26~1.51之间;感病种质5份,隶属函数值在0.64~0.93之间;高感种质2份,隶属函数值在0.42以下。选取高抗的L501M-1M和高感的L529-10-1-2-1接种象耳豆根结线虫,并在接种后0、3、6、9、12、15、20、25、30 d观察线虫侵染量和根系木质素含量。发现L501M-1M根系中的根结线虫数量远远少于L529-10-1-2-1,且L501M-1M中根结线虫的发育受到了阻滞。L501M-1M和L529-10-1-2-1在接种前木质素含量均较低,而接种后抗感种质木质素含量均有所上升,且L501M-1M的木质素含量明显高于L529-10-1-2-1,从而推测木质素与中国辣椒的象耳豆根结线虫抗性存在一定关联。该结果将为深入开展辣椒的根结线虫抗性机理研究奠定基础。