铜尾矿库坝面土壤微生物群落动态的驱动因子

随机过程和确定性过程对群落动态的影响机制及重要性是群落生态学研究的中心课题,也是目前群落生态学最具争议的问题.微生物群落在生态系统物质循环和能量流动过程中发挥着重要作用,对其结构动态的研究不仅为阐明群落构建机制提供重要的数据支持,而且为预测环境胁迫条件下微生物群落结构的动态提供理论依据.本研究通过Illumina MiSeq测序的方法,分析了中条山十八河尾矿库坝面不同恢复阶段细菌和真菌群落结构特征.结果表明,研究区尾矿坝不同恢复年限土壤理化性质发生梯度变化,植物群落结构呈现一定的演替趋势,植物群落多样性与土壤养分显著相关,而与土壤重金属含量无相关性.不同恢复年限的土壤微生物群落结构具有显著差异,其中优势细菌主要有变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、酸杆菌门（Acidobacteria）;优势真菌主要有子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）、接合菌门（Zygomycota）.微生物群落组成主要受到土壤养分和重金属含量的影响,而植物多样性对微生物群落结构的影响不明显,表明在局域小尺度环境胁迫条件下,土壤环境因子是微生物群落结构动态变化的主要驱动力.     

山西高原油松种群遗传多样性

用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳（A-PAGE）技术，分析了山西高原9个油松种群在醇溶蛋白水平上的遗传多样性。135份材料共分离出23条带，其中3条为共有带，多态性高达86．95％。全部材料共出现53种带型，9个不同油松种群的带型有差异，同一种群不同个体的带型也有所不同，说明山西高原的油松在遗传上已产生一定程度分化，在醇溶蛋白水平上呈现出遗传多态性。从供试材料的带型计算出油松遗传分化系数为0．1547。即在种群间的变异占总变异的15．47％，种群内变异为84．53％，大部分的遗传变异存在于种群内，但种群间的分化程度在松属树种中也属于较高水平。根据23个多态位点计算遗传相似系数和遗传距离，进行聚类分析，将山西高原9个油松种群聚为3个类群。     

油松叶绿体DNA间隔序列特点及系统学意义

对全国分布区12个天然油松种群进行取样,测定了叶绿体DNAtrnT-trnL、trnS-trnG、trnL-trnF基因间隔序列,分析了序列碱基组成特点及在松科系统分类中的意义.测序结果显示,3个片段碱基序列均富含A/T,长度依次为448bp、636bp和421bp,所测片段在种群水平上十分保守,没有发现具有种内鉴别意义的碱基变异.但此片段适合于松科属间和种间的系统学分析,运用PHYLIP软件构建松科植物的邻接系统树,支持松科分为两个亚科的分类系统,拓扑结构表明松属与银杉属的关系最近.由于叶绿体DNA序列长度适中,扩增和测序较为容易,适合作为研究松科植物系统进化较为理想的分子标记.图2表2参24     

温带亚高山针叶林土壤碳循环微生物群落的时空动态

选取参与碳固定的二磷酸羧化/加氧酶基因（cbbM）、有机碳降解的淀粉酶基因（amylase）和纤维素酶基因（cellulase）作为分子标记,用实时定量PCR方法对温带亚高山华北落叶松（Larix gmelinii var.principis-rupprechtii）林、白杄（Picea meyeri）林、青杄（P.wilsonii）林和油松（Pinus tabulaeformis）林土壤碳循环功能微生物类群丰度的时空动态开展研究.结果显示,总碳（TC）、总氮（TN）、总硫（TS）、有机质（OM）和有机碳（TOC）、pH值、铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）、过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性在4种森林土壤中都有不同程度的差异,且有显著的季节变化特征.高海拔华北落叶松林土壤TC、TN、TS、C/N、OM和TOC含量最高,而pH值最低.土壤TC、TN、亚硝态氮（NO₂^--N）含量、蔗糖酶和脲酶活性,与碳循环微生物类群的丰度呈极显著相关.土壤NO₃^--N含量与有机碳分解和固碳微生物类群的相对丰度显著相关;土壤C/N、NO₂^--N、pH值、OM、TOC、过氧化氢酶及脲酶活性,与降解易分解碳（labile C）和难分解碳（recalcitrant C）的微生物类群的相对丰度呈极显著相关.植被类型和季节变化共同影响土壤碳循环微生物类群的丰度,而季节变化是主导因素.植被和土壤环境因子通过调控微生物群落碳代谢功能类群的结构,影响森林土壤碳源-汇的平衡.     

山西高原天然油松群体过氧化物酶和多酚氧化酶分析

利用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,对山西高原5个油松(Pinus tabulaeformis)天然种群的过氧化物酶和多酚氧化酶进行了分析。从140份供试材料的带型计算出油松种群多态位点百分数为95%,等位基因平均数为1.95,期望杂合度为0.357,遗传分化系数为0.036。表明山西高原天然油松种群间产生一定程度的分化,在同工酶水平上呈现出遗传多态性,且大部分遗传变异存在于种群内。     

油松种子醇溶蛋白提取剂比较

采用乙醇、尿素、2氯乙醇、2巯基乙醇等配成的不同浓度和成分的提取剂提取了山西太岳龙门口、陕西洛南、辽宁千山和河北雾灵山4个不同油松种群的种子醇溶蛋白;用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(APAGE)对蛋白提取液进行分析.条带数目反映所提取醇溶蛋白的数量,谱带颜色深浅反映不同提取剂得到的某种醇溶蛋白的量.结果表明,不同提取剂提取的醇溶蛋白图谱存在明显差异.由1%2巯基乙醇和12%尿素组成的复合提取剂提取效果最佳,其次是由20%2氯乙醇、1%2巯基乙醇和12%尿素组成的复合提取剂.提取的醇溶蛋白的电泳图谱可以用于油松种群的遗传多样性分析和系统演化的研究.图1表2参11     

生境过滤驱动庞泉沟华北落叶松林土壤真菌群落的构建过程

随机过程和确定过程的权衡作用对群落构建的影响机制是群落生态学研究的中心议题,也是目前群落生态学最具争议的问题.本研究以关帝山庞泉沟自然保护区华北落叶松林土壤真菌群落为研究对象,探讨确定过程和随机过程的权衡作用在局域尺度对土壤真菌群落构建的影响机制.通过土壤理化因子和优势真菌门的相关分析、冗余分析以及结构方程模型分析,表明土壤理化因子和地上植被多样性对真菌群落结构有显著影响,并且林下植被多样性对真菌群落结构的直接影响最大(1.185 8).由此推断确定过程对真菌群落的构建有一定的影响.真菌群落的β多样性表现为距离衰减的生物地理分布格局,由此推断随机过程(扩散限制)对真菌群落的构建有一定的影响作用.通过构建零模型分析,表明确定过程对真菌群落演替的贡献远大于随机过程,是本研究区真菌群落构建的主要驱动因子.并且确定过程的相对重要性随着海拔梯度而动态变化.由于零偏差值在本研究区都为负值,观测值的相似性小于期望值的相似性,由此推断生境过滤是群落构建的驱动因子.综上,确定过程和随机过程的权衡作用驱动了本研究区真菌群落的构建过程,且确定过程起主导作用.     

油松过氧化物酶季节变化动态

采用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,对华北地区14个油松种源的过氧化物酶(POD)季节变化动态进行了分析.电泳共分离出8条谱带,其中一条为油松的特征谱带.其余7条在不同生长季节均有较明显的变化,且不同种源间POD酶谱变化具有一定的差异,表明油松植物过氧化物酶具有季节性生长阶段的特异性和种源特异性.     

关帝山森林土壤真菌群落结构与遗传多样性特征

土壤微生物群落驱动土壤碳、氮、磷、硫生物地球化学循环,在维持土壤碳汇和生态系统功能等方面发挥重要的作用.分析环境与空间因素在寒温性针叶林土壤微生物群落构建中的作用,可以为区域森林生态系统管理措施的制定提供理论依据.本文利用Illumina高通量测序技术分析了关帝山庞泉沟自然保护区华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林、青杄(Picea wilsonii)林、油松(Pinus tabulaeformis)林以及桦树(Betula spp.)林这4种林型的5个土壤真菌群落(Lp MC1、Lp MC2、Pw MC、Pt MC和BMC)的结构.同时测定林下土壤环境因子及林下植被多样性,分析真菌群落的结构与植被和土壤环境因子的相关性.结果表明:(1)5个样地中共有7个真菌门和33个优势真菌属;(2)冗余分析结果表明:土壤pH、温度、含水率、全氮含量、NH+4含量、全碳含量、蔗糖酶活性、脲酶活性、林下植被优势度和均匀度与土壤真菌群落结构显著相关;(3)聚类分析和PCA分析结果表明,森林植被类型、土壤环境因子和林下植被对土壤真菌群落结构影响显著.(4)空间变量(PCNM)分析结果表明,在局域尺度(local scale)上扩散限制对研究区域真菌群落构建的影响不显著.本研究区森林土壤真菌群落结构主要受到环境选择(土壤pH、温度、含水率、全氮含量、NH+4含量、全碳含量、蔗糖酶活性、脲酶活性、林下植被优势度和均匀度、森林类型)的显著影响.     

晋东南3种道地药材植物根际真菌群落特性

根际微生物与植物的生长、繁殖及代谢活动密切相关。区域气候和土壤因子决定了药用植物的道地性,而根际微生物群落的结构和功能与药用植物的关系有待研究。利用高通量测序方法分析了山西道地药材植物柴胡(Bupleurum chinese)、党参(Codonopsis piloula)和远志(Polygala tenuifolia)的根际土壤真菌群落,探讨道地药材植物根际土壤真菌群落构建的驱动机制。结果表明,土壤环境因子和植物种类(科水平)对根际土壤真菌群落结构和多样性具有显著影响。土壤pH、总氮、蔗糖酶、脲酶对根际土壤真菌群落结构的影响最大(RDA总解释率达65%),是3种植物根际土壤真菌群落构建的主要驱动因子。进一步的方差分解分析显示,植物种类对根际土壤真菌群落结构有较大的影响,解释率达27%。总之,植物种类和土壤环境是3种药用植物根际真菌群落结构和多样性的主要驱动因子,植物-土壤-微生物在土壤生态系统中协同作用,为道地中药材的生长提供了特定的生境。