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1. 中国外来归化植物的编目现状及有关问题
林秦文 于胜祥 唐赛春 崔夏 高信芬 王焕冲 刘全儒 马金双
植物生态学报    2021, 45 (11): 0-0.   DOI: 10.17521/cjpe.2021.0314
发布日期: 2022-01-18
摘要9)      PDF (561KB)(10)    收藏
在简要讨论外来植物相关定义的基础上, 对中国外来归化植物的调查和编目现状进行了概述; 并对近年发表的两篇文章中外来归化植物数据进行了订正。
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2. 中国现代花粉数据集
陈海燕, 徐德宇, 廖梦娜, 李凯, 倪健, 曹现勇, 程波, 郝秀东, 孔昭宸, 李升峰, 李小强, 刘光琇, 刘平妹, 刘兴起, 孙湘君, 唐领余, 魏海成, 许清海, 阎顺, 羊向东, 杨振京, 于革, 张芸, 张志勇, 赵克良, 郑卓, Ulrike HERZSCHUH
植物生态学报    2021, 45 (7): 799-808.   DOI: 10.17521/cjpe.2021.0024
发布日期: 2021-05-07
摘要677)   HTML2)    PDF (1402KB)(152)    收藏

孢粉是重建古植被、古气候的重要基础数据。孢粉数据库对研究样点至区域和全球尺度上的古环境演变规律、古气候变化特征反演和古生物地球化学循环模拟等具有重要意义。该文收集整理了中国1960-2020年间发表和部分未发表的现代花粉数据记录, 包括样品编号、采样位置、采样地经纬度和海拔高度、样品类型、数据来源、数据类型、周边植被信息、参考文献、花粉类群及其含量等信息; 并对数据进行筛选和标准化等处理, 由此整合为中国现代花粉数据集。该数据集由4 497个现代花粉采样点的数据信息组成, 包括660个来自中国第四纪孢粉数据库数据, 1 763个前期整理发表的数据和2 074个近期收集的数据, 涵盖772个花粉类群。样品类型以土壤表层样品(3 332个)为主, 苔藓样品以及湖泊、海洋表层样品等为辅, 广泛分布于全国不同地理区域和植被类型中, 其中以温带荒漠区域(24.91%)和亚热带常绿阔叶林区域(24.02%)最丰富, 其次为温带草原区域(16.14%)和青藏高原高寒植被区域(15.83%)。数据按照来源可分为原始数据(58%)和数值化数据(42%); 按照数据类型可分为原始统计粒数的样点(59%)和以花粉百分比表达的样点(41%)。半个多世纪以来, 科研人员开展了大量的表层现代花粉取样和研究。本数据集虽然仅获取部分记录, 但样点覆盖了我国绝大多数地区, 可有效地用于古植被与古气候重建的现代孢粉与现代植被校验, 并将为中国孢粉数据库的建立与更深入的孢粉研究提供数据支撑。

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3. 植物生态化学计量特征及其主要假说
田地, 严正兵, 方精云
植物生态学报    2021, 45 (7): 682-713.   DOI: 10.17521/cjpe.2020.0331
发布日期: 2021-06-04
摘要1877)   HTML77)    PDF (10598KB)(1585)    收藏

植物生态化学计量学是生态化学计量学的重要分支, 主要研究植物器官元素含量的计量特征, 以及它们与环境因子、生态系统功能之间的关系。19世纪, 化学家们通过室内实验, 分析了植物器官的元素含量, 开始了对植物化学元素之间关系的探索。如今, 生态学家通过野外采样和控制实验, 探索植物化学元素计量特征的变化规律、对全球变化的响应以及与植物功能属性之间的关系, 促进了植物生态化学计量学的快速发展。该文在概述植物生态化学计量学发展简史的基础上, 综述了19世纪以来该领域的研究进展。首先, 该文将植物生态化学计量学的发展历程概括为思想萌芽期、假说奠基期和理论构建期3个时期, 对各个时期的主要研究进行了简要回顾和梳理。第二, 概述了植物主要器官的化学计量特征, 尤其是陆生植物叶片氮(N)和磷(P)的计量特征。总体上, 全球陆生植物叶片N、P含量和N:P (质量比)的几何平均值分别为18.74 mg∙g-1、1.21 mg∙g-1和15.55 (与16:1的Redfield比一致); 在物种或群落水平上, 叶片N和P含量一般呈现随温度升高、降水增加而降低的趋势。不同生活型植物叶片N和P计量特征差异明显, 尤其是草本植物叶片N和P含量高于木本植物, 落叶阔叶木本植物叶片N和P含量高于常绿木本植物。与叶片相比, 细根和其他器官化学计量特征研究较少。第三, 总结了养分添加实验对植物化学元素计量特征的影响。总体上, N添加一般会提高土壤N的可利用性, 使植物器官中N含量和N:P升高, 在一定程度上提高植物生产力; P添加可能会缓解过量N输入导致的N-P失衡问题, 提高植物器官P含量。但是, 长期过量施肥会打破植物器官原有的元素间计量关系, 导致元素计量关系失衡和生产力下降。第四, 梳理总结了植物生态化学计量学的重要理论、观点和假说, 主要包括刻画化学计量特征与植物生长功能关系的功能关联假说、刻画化学计量特征与环境因子关系的环境关联假说或理论以及刻画化学计量特征与植物进化历史关系的进化关联假说。最后, 指出了植物生态化学计量学研究中存在的问题, 展望了10个未来需要重点关注的研究方向。

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4. 呼伦贝尔草地植物茎秆和叶片中养分的时间动态与回收
张效境, 梁潇洒, 马望, 王正文
植物生态学报    2021, 45 (7): 738-748.   DOI: 10.17521/cjpe.2021.0125
发布日期: 2021-07-22
摘要257)   HTML3)    PDF (1732KB)(74)    收藏

明确植物不同器官中的养分回收状况对探究植物养分利用策略与养分循环有重要意义。以往关于养分回收的研究多聚焦于叶片, 而对于茎秆研究较少。此外, 以往研究对植物生长盛期的叶片取样均在同一时间完成, 忽略了不同物种养分峰值可能存在时间差异, 进而导致养分回收效率被低估。该研究以呼伦贝尔草地22种多年生草本植物为研究对象, 在生长季不同时期进行茎秆和叶片取样, 测定其氮(N)、磷(P)含量, 分析茎秆和叶片两类器官中的养分在生长季内的变化情况与养分回收效率。结果表明: 1)植物N、P含量在生长季内有明显的时间变化规律, 呈现出先增加后减少的趋势; 不同物种峰值对应时间存在显著差异, 大部分物种养分峰值出现于8月下旬。2)茎秆和叶片两类器官养分回收模式存在差异, 植物叶片的N回收效率高于茎秆, 但P回收效率两者差异不明显; 叶片中N、P回收效率显著正相关, 而两者关系在茎秆中不显著。3)枯叶中养分含量是回收效率重要的影响因子, 植物养分回收效率与枯叶期养分含量呈显著负相关关系, 与生长盛期养分含量无关。4)以往研究中不同植物种在生长盛期同一时间取样, 造成茎秆和叶片N、P回收效率被不同程度地低估。该研究重新审视了养分回收研究中的取样策略, 表明依据不同物种在生长季内养分含量峰值出现时间决定生长盛期成熟组织的取样时间, 能够增加养分回收效率计测的准确性和科学性。

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5. 植物养分捕获策略随成土年龄的变化及生态学意义
李孝龙, 周俊, 彭飞, 钟宏韬, Hans LAMBERS
植物生态学报    2021, 45 (7): 714-727.   DOI: 10.17521/cjpe.2021.0160
发布日期: 2021-08-26
摘要592)   HTML3)    PDF (4320KB)(193)    收藏

自然成土过程中土壤养分的变化与植被原生演替常同时发生。随成土年龄变化的植物养分捕获策略(NASs)对植物竞争能力和演替过程具有重要影响。该文将植物NASs划分为细根、微生物、特殊根系、食虫和寄生策略等5个类型; 发现植物NASs的多样性随成土年龄的增加呈哑铃型变化模式; 特殊根系策略对植物捕获养分的作用在成土中期最小、后期最大, 细根和微生物策略的作用随成土年龄的增加逐渐降低; 分析了成土过程中NASs对植物种间关系影响的变化, 发现NASs对成土早期植物的促进作用和中期的竞争关系具有重要影响, 而成土后期多样和互补的NASs对植被群落的稳定共存及多样性的形成具有影响; 提出应进一步探究成土过程中土壤养分与植物NASs变化之间的定量关系, 开展更多研究以阐明NASs对植被原生演替、物种多样性形成和成土过程的贡献与机理。

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6. Recent greening of grasslands in northern China driven by increasing precipitation
Kai Di, Zhongmin Hu, Mei Wang, Ruochen Cao, Minqi Liang, Genan Wu, Ruru Chen, Guangcun Hao and Yaolong Zhao
Journal of Plant Ecology    2021, 14 (5): 843-853.   DOI: 10.1093/jpe/rtab036
发布日期: 2021-05-04

预出版日期: 2021-05-04
摘要36)      PDF    收藏
近年中国北方草地变绿受降水增加的驱动
中国北方的暖湿化是近期的热点话题,然而其对植被生长的影响仍不清楚。本研究基于长时间序列(1982–2018年)数据,研究了归一化植被指数(NDVI)的时间动态及其气候驱动因子之间的关系,以探索近年来气候的暖湿化是否会导致该区植被变绿。我们采用分段回归探测了NDVI的变化趋势是否存在转变点,用Pearson相关分析描述了植被指数与气候因子的关系。最后,采用逐步多元回归方法研究了气候因子对NDVI时间变化的贡献率。研究结果表明,NDVI时间变化趋势的转变点出现在2008年,GIMMS NDVI在1982–2008年略有增加,上升速率为0.00022 yr−1,在2008–2015年上升速率达到0.002 yr−1,MODIS NDVI在2008–2018年上升速率为0.0018 yr−1。降水是NDVI变化的主要驱动因子,气温和饱和水汽压差(VPD)对NDVI的变化影响较小。总体看来,NDVI时间序列变化趋势存在转变点,并且近期气候的暖湿化主导了中国北方草地植被变绿,这为今后更好地预测该地区气候变化下的植被覆盖变化提供了依据。
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7. 不同纬度高蔊菜的交配系统和繁殖保障
胡正艳, 郑全晶, 母其勇, 杜志强, 刘琳, 星耀武, 韩廷申
生物多样性    2021, 29 (6): 712-721.   DOI: 10.17520/biods.2021056
发布日期: 2021-06-11
摘要585)   HTML36)    PDF (2311KB)(233)    收藏

高山植物的繁殖适应策略一直是进化生态学研究的热点, 但是目前仍缺乏对繁殖适应性状的量化研究。本研究以横断山特有十字花科植物高蔊菜(Rorippa elata)为研究材料, 结合野外同质园控制实验, 在居群水平探讨了其繁殖适应策略。结果表明, 高蔊菜的繁殖能力与纬度呈负相关, 而越冬存活率与纬度呈正相关。不同交配方式结实率的显著性差异分析表明, 高蔊菜具有混合交配系统, 其中自交为主型和中间型的株系各占45.5%和39.4%; 不同株系具有不同程度的繁殖保障现象, 自交为主型最高(0.163), 中间型最低(0.011)。本研究表明高蔊菜在居群水平的繁殖和存活之间存在沿纬度梯度的权衡变化, 以自交为主的混合交配系统为其提供不同程度的繁殖保障。

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8. The need for alternative plant species interaction models
Christian Damgaard, and Jacob Weiner
Journal of Plant Ecology    2021, 14 (5): 771-780.   DOI: 10.1093/jpe/rtab030
发布日期: 2021-04-29

预出版日期: 2021-03-26
摘要55)      PDF    收藏
对植物物种相互作用备选模型的需求
近年来,经典的Lotka-Volterra模型在分析和解释植物物种间竞争性相互作用方面的局限性愈发凸显。目前已经明确的3个问题是:(1)缺乏频率依赖性,其对于物种的长期共存至关重要;(2)需要考虑影响个体表现的未测量(通常不可测量)的变量(例如,土壤养分或病原体的空间变化);以及(3)需要将测量误差与生物变异度分开。本文改进了经典的Lotka-Volterra竞争模型以期突破模型的局限。同时,我们将8个备选模型与丹麦草本植物群落中羊茅(Festuca ovina)和细弱剪股颖 (Agrostis capillaris) 3年以上的盖度数据拟合,应用贝叶斯建模框架来确定模型改进是否提高了模型的性能,并提高了其预测群落动态并因此检验假设的能力。研究结果表明,纳入频率依赖性和测量误差极大地改进了模型性能,但将可能的未测量变量考虑在内却未能改进其性能。我们的研究结果强调了在植物群落动态的定量研究中比较备选模型的重要性。只有考虑可能的备选模型,我们才能确定驱动群落构建和变化的因子,并提高我们预测植物群落行为的能力。
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9. An invading annual plant benefits less from soil biota and has reduced competitive power with a resident grass
Xi Luo, Loralee Larios, Carla D’Antonio, Xiaohong Xu and Hui Guo
Journal of Plant Ecology    2021, 14 (5): 945-958.   DOI: 10.1093/jpe/rtab050

预出版日期: 2021-05-22
摘要35)      PDF    收藏
弱化的植物-土壤生物共生关系降低了一年生入侵植物与本地物种的竞争能力
植物与土壤生物,特别是与丛枝菌根真菌(AMF)的关系,可能对外来植物在新环境中的建立和扩张发挥着至关重要的作用。但是,植物对AMF的依赖是否会在入侵后发生变化,及其如何影响与本 地物种的竞争仍然知之甚少。通过同质园实验,我们研究了入侵物种北美车前(Plantago virginica)的原产地(美国)和入侵地(中国)种群对AMF的响应,以及在有无竞争者的情况下这些响应是否发生变化。研究结果显示,原产地种群始终具有较高的AMF侵染率,并且其生物量和种子产量都受益于AMF。不同的是, 入侵地种群从AMF中获得的收益较少,甚至在存在竞争者的情况下,AMF的侵染使得入侵种群的生物量有所降低。入侵种群的这种低菌根依赖度可能与受到本地竞争者的更大抑制作用有关。北美车前入侵地和原产地种群对AMF的不同响应表明,其对菌根真菌的依赖性在入侵中国的过程中发生了改变。我们的发现表明,这种减少的依赖性会使入侵植物在种间竞争中付出一定的代价。
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10. 武夷山49种木本植物叶片与细根经济谱
王钊颖, 陈晓萍, 程英, 王满堂, 钟全林, 李曼, 程栋梁
植物生态学报    2021, 45 (3): 242-252.   DOI: 10.17521/cjpe.2020.0280
发布日期: 2021-04-07
摘要609)   HTML17)    PDF (1307KB)(265)    收藏

植物经济谱能够阐述维管植物在资源获取和储存之间的权衡策略, 为理解生态位分化和物种共存机制等提供科学依据。该研究通过对武夷山49种木本植物的单叶面积(ILA)、比叶面积(SLA)、叶碳含量(LCC)、叶氮含量(LNC)和叶磷含量(LPC)等5个叶片性状以及根组织密度(RTD)、比根长(SRL)、比根面积(SRA)、根碳含量(RCC)、根氮含量(RNC)和根磷含量(RPC)等6个细根性状进行测定, 探讨木本植物叶片与细根经济谱是否存在以及常绿和落叶物种间的植物经济谱差异。结果表明: 沿着性状贡献率相对较大的PC1轴, 能够定义出叶经济谱(LES)、根经济谱(RES)和整株植物经济谱(WPES)。大部分常绿物种分布在经济谱保守的一侧, 而大部分落叶物种聚集在获取的一侧。此外, 叶片PC1、细根PC1和整株植物PC1的两两得分之间均存在显著正相关关系, 常绿和落叶物种具有共同的异速指数, 但不存在共同的异速常数。这些结果揭示了亚热带物种叶片与细根的策略遵循着WPES的协调整合, 表明叶片、细根以及整株植物之间是采取协同变化的资源策略, 而分布于经济谱两端的常绿和落叶物种则是通过不同的方式来构建WPES。

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11. 植物小RNA荧光原位杂交实验方法
胡滨滨, 薛治慧, 张翠
植物学报    2021, 56 (3): 330-338.   DOI: 10.11983/CBB21057
发布日期: 2021-05-07
摘要398)   HTML22)    PDF (1549KB)(231)    收藏

小RNA是对植物生长发育十分重要的一类小分子核苷酸, 在多种生命过程以及胁迫响应中发挥重要调控作用。对小RNA的定位研究有助于揭示它们的功能, 而小RNA荧光原位杂交(sRNA-FISH)是一种通过荧光检测技术对生物体内小 RNA进行定性或半定量分析的技术, 目前该技术已经在动物体内被广泛应用, 而在植物体内的应用还比较少。该文详细介绍了基于超高分辨率显微镜的sRNA-FISH的具体操作流程以及注意事项, 该技术可用于探究植物组织内小RNA的表达与定位。

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12. 全基因组复制事件的绝对定年揭示莲座蕨属植物的迟滞演化
王婷, 夏增强, 舒江平, 张娇, 王美娜, 陈建兵, 王慷林, 向建英, 严岳鸿
生物多样性    2021, 29 (6): 722-734.   DOI: 10.17520/biods.2020484
发布日期: 2021-04-23
摘要543)   HTML31)    PDF (4743KB)(212)    收藏

全基因组复制在维管植物的物种形成过程中普遍存在, 被认为是物种适应极端环境的重要机制之一。确定全基因组复制事件的发生时间对理解生物的适应性演化具有重要意义。然而, 在维管植物, 特别是蕨类植物中, 全基因组复制事件的发生时间及其演化意义仍知之甚少。本研究以蕨类植物重要基部类群——福建莲座蕨(Angiopteris fokiensis)为例, 基于不同采样点(广东、广西、上海)的3个转录组学数据, 利用同义替换率(Ks)和绝对定年的方法分析全基因组复制事件的发生时间和物种单位时间内的分子演化速率, 并对事件发生后保留下的基因进行基因功能注释和富集分析。结果表明, 福建莲座蕨在159‒165 Mya发生了一次全基因组复制事件, 该复制事件优先保留的基因主要与营养代谢、信号传导、适应调节和组织结构生长相关。另外, 福建莲座蕨的分子演化速率为1.66 × 10‒9 (同义替换/位点/年), 是除裸子植物外, 陆生植物中已知演化速率最缓慢的类群。综合以上研究结果, 我们推测福建莲座蕨全基因组复制的发生可能与裸子植物繁盛、核心被子植物集中兴起或托阿尔阶灭绝事件有关。而复制后显著保留基因可能促进了莲座蕨属(Angiopteris)植物的遗传和形态创新, 从而帮助其快速适应环境的剧烈变化。进一步对该类群植物演化速率缓慢的原因进行讨论, 推测莲座蕨属缓慢的演化速率可能与其本身世代周期长、基因组较大及其生长环境稳定有关。本研究通过分析福建莲座蕨的全基因组复制历史和复制基因的保留模式, 推测全基因组复制事件对促进演化速率较慢的植物适应极端环境变化具有重要意义, 可为理解其他陆生植物的适应性演化提供更多启发。

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13. Effects of plant intraspecific variation on the prediction of C3/C4 vegetation ratio from carbon isotope composition of topsoil organic matter across grasslands
Wentao Luo, Xiaoguang Wang, Karl Auerswald, Zhengwen Wang, Michael I. Bird, Christopher J. Still, Xiao-Tao Lü and Xingguo Han
Journal of Plant Ecology    2021, 14 (4): 628-637.   DOI: 10.1093/jpe/rtab022

预出版日期: 2021-03-09
摘要32)      PDF    收藏
植物种内变异对草地表层有机质碳同位素组成预测C3/C4植被比的影响
植物群落中C3和C4植物的比例和组成对诸多生态系统过程具有重要影响。解析C3和C4植物碳同位素的环境驱动过程与调控因子,对于从土壤碳同位素的角度来预测C3/C4植被比和组成具有重要意义。本研究旨在评估草原植物碳同位素特征的种内变异将如何影响C3和C4植物的碳同位素组成以及C3/C4植被比的预测。沿中国北方草原的自然干旱梯度选择26个植物群落,通过分析植物和土壤的碳同位素组成,采用混合模型来预测C4植物对土壤有机碳的相对贡献。本研究对比分析了如下3种情境:(1)考虑C3和C4植物碳同位素的种内和种间效应;(2)仅考虑碳同位素的种间变异;(3)忽略碳同位素的种内和种间变异。研究结果表明,植物碳同位素组成沿中国北方草原自然干旱梯度的变化具有物种特异性。C3和C4植物的碳同位素组成与干旱指数之间呈显著负相关关系,但C3植物比C4植物对环境的干旱变化更为敏感。植物碳同位素特征的种内变异在驱动C3植物功能群碳同位素沿干旱梯度的分布格局中发挥着重要作用。如果忽略植物碳同位素特征的种内变异将会显著高估C4植物的相对贡献。本研究结果表明,草原植物碳同位素特征的种内变异对于准确预测C3/C4植被组成具有重要意义。
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14. 社会性昆虫级型和行为分化机制研究进展
张慧, 刘倩, 黄晓磊
生物多样性    2021, 29 (4): 507-516.   DOI: 10.17520/biods.2020224
发布日期: 2020-09-30
摘要769)   HTML29)    PDF (857KB)(712)    收藏

社会性的出现是生物演化过程中的重要革新, 理解社会性的演化和调控机制具有重要的理论和实际意义。社会性昆虫的个体间有着明显的级型分化和劳动分工, 这有利于它们适应复杂的环境变化。理解社会性昆虫如何产生不同的形态、行为和生活史特性, 一直是进化和发育生物学的重要目标。随着测序技术的不断更新及生物信息学的快速发展, 已经有众多关于社会性昆虫级型和行为分化机制的研究报道。本文通过整理社会性昆虫研究的已有成果, 从环境因素、生理调控和分子机制等方面对社会性昆虫级型和行为分化机制相关研究进展进行了综述, 并对未来的研究方向做出了展望。根据现有证据, 社会性昆虫所生活的生物环境(食物营养、信息素、表皮碳氢化合物)和非生物环境(温度、气候等)均能直接或间接影响社会性昆虫级型和行为的分化; 保幼激素、蜕皮激素、类胰岛素及生物胺等内分泌激素和神经激素对社会性昆虫的级型和行为分化也有重要的调控作用; 此外, 遗传因素、新基因等DNA序列或基因组结构上的变化以及表观遗传修饰、基因的差异表达等基因调控机制均能不同程度地影响社会性昆虫的行为分化。本文建议加强昆虫纲其他社会性类群如半翅目蚜虫和缨翅目蓟马等的社会性行为及其演化机制的研究, 以加深对社会性昆虫起源及其行为演化的理解和认识。

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15. 西双版纳苔藓植物多样性及其濒危状况
全东丽, 杨斌, 马文章, 宋亮, 沈婷
生物多样性    2021, 29 (4): 545-553.   DOI: 10.17520/biods.2020216
发布日期: 2021-01-11
摘要690)   HTML31)    PDF (2038KB)(600)    收藏

在世界范围内, 目前被描述的苔藓超过20,000种, 因而, 苔藓植物成为多样性仅次于被子植物的第二大高等植物类群。西双版纳是世界生物多样性保护的关键和热点地区, 然而, 关于该地区苔藓植物多样性的认识却非常有限。为此, 本文结合野外调查和文献收集的方法, 编制了西双版纳苔藓植物名录, 并对其多样性和受威胁状况进行了初步分析。本次调查共采集苔藓植物标本307份, 最终有效鉴定37科70属101种, 其中有5种新记录种。综合野外调查与文献资料, 西双版纳地区共有苔藓植物82科233属661种(含种下分类单元), 占云南省苔藓植物种数的34.7%, 占全国的20.5%。其中苔类30科54属200种、角苔类3科7属12种、藓类49科172属449种, 包括9个东亚特有属、1个中国特有属和26个中国特有种。不同区域尺度、不同时期的红色名录中对西双版纳地区苔藓植物受威胁状况评估结果不同。西双版纳地区苔藓植物物种多样性存在被低估的可能, 随着未来调查区域的扩大和深入, 可能会有更多的苔藓物种被发现。本研究为进一步深入研究该地区苔藓植物区系、保护及利用提供了基础数据。

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16. 华东地区归化植物的组成特征、引入时间及时空分布
严靖, 闫小玲, 李惠茹, 杜诚, 马金双
生物多样性    2021, 29 (4): 428-438.   DOI: 10.17520/biods.2020335
发布日期: 2021-03-01
摘要518)   HTML41)    PDF (1212KB)(446)    收藏

归化是入侵的前期阶段, 对归化植物的深入研究是科学管理外来物种的基本前提, 有助于预防外来植物造成入侵危害, 区域性归化植物的研究对地方外来植物的管理与防治对策的制定具有重要的指导意义。本文基于文献报道、标本信息和分类学考证, 特别是于2014-2019年对华东地区(安徽省、福建省、江苏省、江西省、山东省、上海市和浙江省)归化植物的全面调查, 统计分析了华东地区归化植物的物种组成和分布格局, 并对其首次引入(或发现)地、引入时间和引入途径进行综合分析。结果表明, 华东地区有归化植物62科181属299种, 总体上呈现种类丰富、以草本植物为主、原产于美洲的种类多、引入途径集中等特征。在空间尺度上, 福建省的物种多样性明显高于其他省市, 且仅分布于该省的种类也最多(达57种, 占总种数的19.1%), 其他省市之间则差别不大。对外交流程度和原产地与归化地之间的气候相似性可能是影响归化植物多样性和空间分布格局的主要因素。在时间尺度上, 1850年之后, 华东地区的归化植物呈现出指数增长的趋势, 增长速率达1.5种/年, 且当前正处于快速增长阶段; 21世纪以来, 80%以上的归化植物来自于无意引入的物种, 这提示我们需要对此特别关注。华东地区作为对外交流的重要区域, 面临着外来植物输入以及归化并造成入侵的双重压力, 因此需对该地区的热点地区如口岸、港口等地加强出入境监管, 同时构建一套行之有效的外来植物风险评估体系, 这是开展外来物种风险管理的基础, 也是预防外来物种入侵的有效手段之一。

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17. 喜旱莲子草对模拟全天增温的可塑性: 引入地和原产地种群的比较
黄河燕, 朱政财, 吴纪华, 拉琼, 周永洪, 潘晓云
生物多样性    2021, 29 (4): 419-427.   DOI: 10.17520/biods.2020387
发布日期: 2021-03-01
摘要492)   HTML57)    PDF (869KB)(407)    收藏

植物可以通过关键功能性状的表型可塑性来适应气候变暖背景下环境温度的增加。表型可塑性增强进化假说(evolution of increased phenotypic plasticity hypothesis)认为外来植物在引入地进化出了更强的表型可塑性。以往对该假说的验证多集中于外来植物对光照、水分、养分、邻体以及天敌等的可塑性进化, 而对增温条件下植物生长和功能性状可塑性进化的研究相对较少。仅有的几项研究多集中在温带地区, 且多集中于研究植物生长相关的性状, 而对植物的抗性和草食作用对增温的响应的关注相对较少。本研究采用同质园实验比较了喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)引入地(中国)和原产地(阿根廷)各8个种群的生物量、功能性状和草食作用在热带地区(广州市增城区)对模拟全天增温2℃的响应差异。结果表明: (1)模拟全天增温显著降低了喜旱莲子草总生物量(-7.8%)、贮藏根生物量(-12.8%)、分枝强度(-11.6%)和茎端取食率(-34.4%)。(2)模拟全天增温造成的引入地种群总生物量降低幅度大于原产地种群; 模拟全天增温使引入地种群的比茎长和茎端取食率降低, 而原产地种群则相反。(3)无论是否模拟全天增温, 引入地种群的贮藏根生物量(+31.5%)、分枝强度(+38.5%)、比茎长(+30.2%)、根冠比(+24.5%)和比叶面积(+20.0%)均高于原产地种群, 茎端取食率则低于原产地种群(-35.8%)。这些结果表明, 热带地区全天增温2℃对喜旱莲子草是一种胁迫; 引入地种群的生物量对模拟全天增温2℃的响应更强, 而其株形相关性状(比茎长)和草食作用(茎端取食率)对模拟全天增温的可塑性方向与原产地种群相反。由于引入地种群在热带地区模拟全天增温条件下生物量的下降和草食作用的增加明显高于原产地种群, 因此在未来全球气候变暖的背景下, 热带地区温度升高可能不利于喜旱莲子草种群多度的增加。

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被引次数: CSCD(1)
18. Environmental constraints on the inter-genus variation in the scaling relationship between leaf nitrogen and phosphorus concentrations
Yanpei Guo, Zhengbing Yan, Yi-Wei Zhang, Guoyi Zhou, Zongqiang Xie, and Zhiyao Tang
Journal of Plant Ecology    2021, 14 (4): 616-627.   DOI: 10.1093/jpe/rtab016

预出版日期: 2021-02-12
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环境因子对叶氮、磷含量异速生长关系的属水平差异的影响
植物叶片中氮(N)、磷(P)含量的异速生长关系表明了植物对这两种元素的相对投入。而,现有的研究很少关注这一关系在分类单元之间的差异及其成因。本研究基于来自全国1733个样地,属于46个木本被子植物属的2483个叶片样品,利用异速生长方程([N] = α[P]β)分别计算了各属的叶氮、磷含量异速生长指数(βL)。然后利用谱系路径分析检验了这些属的气候和土壤生态位条件如何影响属间的βL的差异。生活在贫磷土壤中的属更可能表现出更高的βL,即相对于氮而言更强的磷积累,这可能表明了植物对磷限制的抵抗倾向。此外,各属的βL与相对应的土壤氮、磷含量异速生长指数(βS)正相关,这可能表明了叶养分的变化受制于作为来源的土壤养分的变化。最后,包括温度和湿度在内的气候因子不会直接影响βL的属间变化,但可能通过调节土壤养分水平发挥间接的作用。谱系关系不会影响各属βL随环境梯度的变化。这些结果揭示了植物对氮、磷摄取的权衡关系可能受属生态位,特别是土壤生态位的影响,表明了βL可以作为一项反映植物养分利用特征如何响应生态位差异的功能属性。
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19. 花粉外被蛋白B类小肽, 花粉打开柱头大门的一把钥匙
王伟, 孙蒙祥
植物学报    2021, 56 (2): 147-150.   DOI: 10.11983/CBB21048
发布日期: 2021-04-09
摘要287)   HTML14)    PDF (658KB)(191)    收藏

植物有性生殖过程中, 花粉-柱头间的识别作用是确保亲和花粉萌发、完成受精并保持后代遗传稳定性的重要环节, 也是农业生产上杂交育种的一个障碍。相关研究历来备受关注。然而, 经过几十年的研究, 亲和花粉如何被识别仍是未解之谜。最近, 华东师范大学李超团队的研究成果, 揭示花粉外被B类小肽PCP-Bs与柱头分泌的RALF23/33小肽竞争性地与柱头乳突细胞质膜上的ANJ-FER受体激酶复合体直接结合, 通过下游RAC/ROP-NADPH氧化酶信号途径调节柱头活性氧水平, 从而调节亲和花粉水合作用的机制。这一发现是认识花粉与柱头识别机制的重要突破。

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20. 南亚热带常绿阔叶林4个树种对增温的生理生态适应能力比较
李旭, 吴婷, 程严, 谭钠丹, 蒋芬, 刘世忠, 褚国伟, 孟泽, 刘菊秀
植物生态学报    2020, 44 (12): 1203-1214.   DOI: 10.17521/cjpe.2020.0318
发布日期: 2020-12-17
摘要763)   HTML33)    PDF (2289KB)(306)    收藏

以红枝蒲桃(Syzygium rehderianum)、海南红豆(Ormosia pinnata)、红锥(Castanopsis hystrix)和木荷(Schima superba) 4种南亚热带常绿阔叶林典型树种为研究对象, 采用红外-箱式增温的方法, 研究4个树种叶片气孔性状(表征气孔调节能力)、叶片解剖结构(表征叶片组织调节能力)和光合特征(表征养分维持能力)对增温的响应情况, 比较不同树种在增温背景下的生理生态适应能力, 为预测该地区森林植物在全球变暖情形下的生长变化趋势提供理论依据。结果表明: 增温后, 红枝蒲桃叶片海绵组织厚度减小, 且光合氮利用效率(PNUE)和光合磷利用效率(PPUE)降低; 海南红豆气孔导度增大、气孔密度减小以及叶片厚度和栅栏组织厚度减小, 同时光合速率、PNUEPPUE升高; 红锥气孔大小缩小, 但光合速率不变; 木荷气孔增大而密度减小, 栅栏组织厚度减小, 光合速率、PNUEPPUE降低。综上所述, 红枝蒲桃、海南红豆和木荷能够通过降低叶片厚度来适应高温环境, 不同物种的气孔调节、养分维持、光合速率和光合养分利用效率对增温的响应存在差异。增温有利于固氮植物海南红豆的生长, 但不利于传统优势树种木荷和红枝蒲桃的生长。因此, 在未来气候变暖的情况下, 固氮植物海南红豆由于具有较强的适应能力, 在南亚热带常绿阔叶林中可能会取代木荷和红枝蒲桃等成为新的优势树种。

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被引次数: CSCD(3)
21. The effect of pollen source on seed traits and dispersability in the heterocarpic annual Crepis sancta
Efrat Dener, Hagai Shemesh and Itamar Giladi
Journal of Plant Ecology    2021, 14 (3): 425-437.   DOI: 10.1093/jpe/rtaa105

预出版日期: 2020-12-23
摘要42)      PDF    收藏
不同花粉来源对一年生植物种子性状和扩散能力的影响
与扩散有关的性状进化和表达与其他生活史功能交织在一起,并在各种生理约束条件下表现出 来。这种关系可以在近交水平和扩散性之间得到预测,而且在解剖学和个体发育上联系在一起,从而使 某个选择压力可能影响另外的一个。虽然近交对生殖成功和扩散策略的影响都引起了广泛关注,但只有 少数研究同时考虑了这两者。此外,此类研究通常依赖于繁殖和扩散的表示:使用自交与异源杂交表示繁殖水平,使用扩散比表示扩散策略。本研究利用菊科Crepis sancta的授粉实验,以两种不同的方式扩展 繁殖和扩散的二分表示法。首先,我们使用授粉处理来表示一种统一连续体,即从亲缘授粉的自交到距离较远的邻居授粉。其次,我们不仅测量了繁殖成功率和扩散比,还测量了一整套连续的与形态和扩散相关的性状。研究结果显示,头状花序的比例,以及扩散的和非扩散的瘦果在自花传粉处理中都显著低于异源杂交处理。尽管自花授粉的植物很少产生不扩散的种子,但花粉来源对扩散比的影响统计上不显著。瘦果的生物量随亲本植物之间的距离增加而增加,但冠毛宽度没有增加,从而导致授粉对下落速度的影响不显着。总之,花粉来源主要影响与生殖产量有关的性状,但对主要与扩散有关的性状没有显著影响。繁殖和扩散性状对花粉来源变化响应的这种差异表明,与扩散有关的选择可能很弱和/或被其他因素所掩盖。
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22. Geographical variation in germination traits of the salt-marsh cordgrass Spartina alterniflora in its invasive and native ranges
Wen-Wen Liu, and Yi-Hui Zhang
Journal of Plant Ecology    2021, 14 (2): 348-360.   DOI: 10.1093/jpe/rtaa094

预出版日期: 2020-11-29
摘要35)      PDF    收藏
入侵地和原产地盐沼植物互花米草种子萌发性状的地理变异
种子萌发是植物早期生活史中最重要的阶段,决定了植物的生态位和地理分布范围,对外来植物的入侵潜力有重要影响。盐沼植物互花米草(Spartina alterniflora)在中国沿海滩涂的入侵范围最大,并已入侵到比原产地更低的纬度范围,这为我们研究互花米草在不同地理区域之间以及沿纬度梯度的萌发性状差异和适应提供了契机。在控温培养箱中淡水培养条件下,我们比较研究了来自入侵地(19°–40° N)10 个地点和原产地(27°–43° N)16个地点不同纬度互花米草种群的种子萌发性状差异,以及这种差异与各种 群来源地潮差和气候因素的相关性。原产地互花米草种群种子的萌发率和萌发指数比入侵地种群分别高10%和20%,但入侵地互花米草种群的萌发速度比原产地快3 d。入侵地互花米草种群的萌发率和萌发 指数随着纬度升高呈现线性递增的变化趋势,而原产地呈现线性递减的变化趋势。入侵地和原产地互花米草种群的平均萌发时间都与纬度呈现线性负相关。入侵地互花米草种群的萌发率和萌发指数与年日均温、年日最低均温、和年日最高均温呈现负相关,而在原产地呈现相反的相关关系。入侵地和原产地互花米草种群的平均萌发时间分别与年日均温、年日最低均温和年日最高均温呈现正相关关系。我们的研究结果表明,入侵地和原产地互花米草种群的萌发率和萌发指数已沿纬度进化出不同的渐变群格局,但平均萌发时间进化出与原产地一致的纬度渐变群格局,即在生物入侵过程中沿纬度梯度种子萌发策略会随着入侵时间和过程而发生变化。
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23. Nitrogen addition affects plant biomass allocation but not allometric relationships among different organs across the globe
Kai Yue, Dario A. Fornara, Wang Li, Xiangyin Ni, Yan Peng, Shu Liao, Siyi Tan, Dingyi Wang, Fuzhong Wu, and Yusheng Yang
Journal of Plant Ecology    2021, 14 (3): 361-371.   DOI: 10.1093/jpe/rtaa100

预出版日期: 2020-12-18
摘要91)      PDF    收藏
全球尺度上氮添加影响植物生物量分配但不影响不同器官间的异速生长关系
生物量在不同器官间的分配是植物对环境变化响应的一个关键生态生理学过程。然而,在全球尺度上有关不同陆地生态系统植物生物量分配对氮沉降响应的认识还比较欠缺。本文通过整合分析333篇已发表文章的5474个观测值,基于“最优分配假说”和“异速分配假说”,评估了全球尺度上氮添加对植物生物量及其在不同器官间分配的影响。结果表明:(1)氮添加显著增加了整株植物或不同器官的生物量,降低了根冠比和根质量分数,但对叶质量分数和茎质量分数无显著影响;(2)氮添加对不同器官质量分数的影响受实验条件、植物功能性状、纬度、氮添加率等因子单独或交互作用的调控;(3)氮添加对生物量在不同器官间的异速分配率无显著影响,表明氮添加导致的根冠比和根质量分数减少是在异速分配模式下由整株植物生物量增加而致。虽然氮添加改变了地上和地下部分的质量分数,但不同器官生物量间异速分配模式的稳定性表明“异速分配假说”能更好地描述植物生物量分配对氮添加的响应规律。该研究结果将有助于深入认识氮沉降环境下植物生物量的分配规律,同时表明将生物量分配纳入有关氮沉降对陆地生态系统影响的预测模型中的重要性。
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24. 增温对南亚热带森林土壤磷形态的影响及其对有效磷的贡献
蒋芬, 黄娟, 褚国伟, 程严, 刘旭军, 刘菊秀, 列志旸
植物生态学报    2021, 45 (2): 197-206.   DOI: 10.17521/cjpe.2020.0263
发布日期: 2021-03-09
摘要334)   HTML12)    PDF (1134KB)(102)    收藏

磷(P)是森林生态系统生产力的重要限制性元素。土壤磷的有效性取决于磷的存在形态及其转化过程。目前有关增温如何调控磷形态转化过程, 从而促进土壤有效磷含量增加的机制尚未明确。该研究以南亚热带森林为研究对象, 采用沿海拔高度从300 m下降至30 m以模拟温度自然上升的方法, 采集该林型0-10、10-20、20-40 cm的土壤, 并用适用于酸性土壤的连续浸提方法分离不同形态磷, 研究增温对土壤不同形态磷含量的影响, 探讨土壤不同形态磷与有效磷的关系, 识别对土壤有效磷在增温背景下增加有重要贡献的磷组分。结果表明增温使0-10 cm的无机钙磷(Ca-Pi)及20-40 cm的无机铁磷(Fe-Pi)和总无机磷含量分别显著增加了65.5%、17.9%和18.5%, 但对总有机磷及各有机磷组分含量均无显著影响。土壤不同形态磷与有效磷含量的相关分析表明, 有效磷与无机态的不同形态磷及有机铝磷、有机铁磷含量均显著正相关, 其中与Fe-Pi含量的相关性最强。通过土壤不同形态磷与有效磷含量的通径分析进一步发现, 无机铝磷、Fe-Pi是土壤磷转化过程中的重要中间过渡性磷组分, 且Fe-Pi是促进有效磷含量增加最重要的直接贡献磷组分。结合前期研究结果, 增温可能增大了凋落物磷对土壤磷的输入, 还可能强化了土壤的吸附和沉淀过程, 使得更多进入到土壤的溶解态磷转化为Ca-Pi、Fe-Pi等缓效磷源, 其中Fe-Pi可能成为南亚热带森林在气候变暖背景下最重要的有效磷来源。

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25. 极端干旱区沙土掩埋对凋落物分解速率及盐分含量动态的影响
范琳杰, 李成道, 李向义, Henry J. SUN, 林丽莎, 刘波
植物生态学报    2021, 45 (2): 144-153.   DOI: 10.17521/cjpe.2020.0273
发布日期: 2021-03-09
摘要366)   HTML19)    PDF (1338KB)(67)    收藏

极端干旱区由于降水稀少, 植被盖度低, 太阳辐射强烈, 以及土壤稳定性差, 导致其凋落物周转不同于非干旱区。为探究极端干旱区凋落物分解规律, 该研究利用凋落物分解袋法, 以塔克拉玛干沙漠南缘沙漠-绿洲过渡带优势物种花花柴(Karelinia caspia)、骆驼刺(Alhagi sparsifolia)和胡杨(Populus euphratica)凋落叶为研究对象, 设置不同的沙土掩埋处理: 地表、2 cm和15 cm埋深, 以模拟自然条件下凋落物分解环境, 测定分解过程中凋落物质量和水溶性盐的变化特征。结果表明: 极端干旱区凋落物分解速率与凋落物初始碳(C)含量、氮(N)含量、C:N和木质素含量的关系与非干旱区存在较大差异, 在地表处理下, 木质素含量越高, 质量损失越快。不同分解环境下凋落物质量和水溶性盐损失具有显著差异, 与15 cm埋深相比, 地表和2 cm埋深处理显著增加了凋落物的质量损失和水溶性盐总量损失。地表处理增加了凋落物分解前期的水溶性盐溶解量。该研究表明, 极端干旱区凋落物分解的驱动机制具有独特性, 由于降水稀少, 土壤微生物的活性较低, 掩埋深度不是驱动凋落物分解的主要因素, 极端干旱区凋落物的分解主要受其他非生物过程如太阳光辐射的影响。

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26. Plant diversity promotes soil fungal pathogen richness under fertilization in an alpine meadow
Xiang Liu, Li Zhang, Mengjiao Huang and Shurong Zhou
Journal of Plant Ecology    2021, 14 (2): 323-336.   DOI: 10.1093/jpe/rtaa099

预出版日期: 2020-12-18
摘要41)      PDF    收藏
高寒草甸植物多样性促进了施肥条件下土壤真菌病原体的丰富度
在农业生态系统中,氮添加对植物病原真菌丰富度和相对多度的影响已被基本阐明,然而在自然生态系统中,氮添加如何影响土壤中的植物病原真菌(通过影响植物群落结构或土壤理化指标)仍知之甚少。本研究以青藏高原东部高寒草甸为研究对象,基于7年的氮添加梯度野外实验,使用Miseq平台,针对土壤真菌的ITS1基因进行测序,以评估氮添加对高寒草甸土壤中的植物病原菌丰富度和相对多度的影响,并阐明氮添加通过不同途径(即植物群落结构和土壤理化指标)影响病原菌的潜在机制。基于模型筛选和结构方程模型等统计方法,本研究发现,氮添加通过改变土壤理化指标影响土壤中的植物病原菌相对多度。但是,在排除掉氮添加对土壤中植物病原菌丰富度的影响后,地上植物物种丰富度与土壤中植物病原菌丰富度仍存在显著的正相关性。因此,我们认为高寒草甸土壤中植物病原菌丰富度和相对多度受到不同的机制调控。世界范围内,自然生态系统中氮素输入量的加剧(包括氮沉降和氮肥施用)所引起的植物物种丧失引起了人类的较大关注。除此之外,氮素输入所引起的植物病原菌丰富度和相对多度的变化也值得我们警醒,因为植物病原菌群落结构的改变可能会对生态系统功能和服务产生重要影响。
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27. Suppression of DRR1 results in the accumulation of insoluble ubiquitinated proteins, which impairs drought stress tolerance
Seong Gwan Yu, Na Hyun Cho, Jong Hum Kim, Tae Rin Oh and Woo Taek Kim
J Integr Plant Biol    2021, 63 (3): 431-437.   DOI: 10.1111/jipb.13014

预出版日期: 2020-09-10
摘要444)      英文版    收藏
Drought stress has detrimental effects on plants. Although the abscisic acid (ABA)‐mediated drought response is well established, defensive mechanisms to cope with dehydration‐induced proteotoxicity have been rarely studied. DRR1 was identified as an Arabidopsis drought‐induced gene encoding an ER‐localized RING‐type E3 Ub ligase. Suppression of DRR1 markedly reduced tolerance to drought and proteotoxic stress without altering ABA‐mediated germination and stomatal movement. Proteotoxicity‐ and dehydration‐induced insoluble ubiquitinated protein accumulation was more obvious in DRR1 loss‐of‐function plants than in wild‐type plants. These results suggest that DRR1 is involved in an ABA‐independent drought stress response possibly through the mitigation of dehydration‐induced proteotoxic stress.
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28. Histone deacetylase HDA710 controls salt tolerance by regulating ABA signaling in rice
Farhan Ullah, Qiutao Xu, Yu Zhao and Dao‐Xiu Zhou
J Integr Plant Biol    2021, 63 (3): 451-467.   DOI: 10.1111/jipb.13042
发布日期: 2020-12-02

预出版日期: 2020-12-02
摘要298)      英文版    收藏
Plants have evolved numerous mechanisms that assist them in withstanding environmental stresses. Histone deacetylases (HDACs) play crucial roles in plant stress responses; however, their regulatory mechanisms remain poorly understood. Here, we explored the function of HDA710/OsHDAC2, a member of the HDAC RPD3/HDA1 family, in stress tolerance in rice (Oryza sativa). We established that HDA710 localizes to both the nucleus and cytoplasm and is involved in regulating the acetylation of histone H3 and H4, specifically targeting H4K5 and H4K16 under normal conditions. HDA710 transcript accumulation levels were strongly induced by abiotic stresses including drought and salinity, as well as by the phytohormones jasmonic acid (JA) and abscisic acid (ABA). hda710 knockout mutant plants showed enhanced salinity tolerance and reduced ABA sensitivity, whereas transgenic plants overexpressing HDA710 displayed the opposite phenotypes. Moreover, ABA‐ and salt‐stress‐responsive genes, such as OsLEA3, OsABI5, OsbZIP72, and OsNHX1, were upregulated in hda710 compared with wild‐type plants. These expression differences corresponded with higher levels of histone H4 acetylation in gene promoter regions in hda710 compared with the wild type under ABA and salt‐stress treatment. Collectively, these results suggest that HDA710 is involved in regulating ABA‐ and salt‐stress‐responsive genes by altering H4 acetylation levels in their promoters.
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29. Arabidopsis U‐box E3 ubiquitin ligase PUB11 negatively regulates drought tolerance by degrading the receptor‐like protein kinases LRR1 and KIN7
Xuexue Chen, Tingting Wang, Amin Ur Rehman, Yu Wang, Junsheng Qi, Zhen Li, Chunpeng Song, Baoshan Wang, Shuhua Yang and Zhizhong Gong
J Integr Plant Biol    2021, 63 (3): 494-509.   DOI: 10.1111/jipb.13058
发布日期: 2020-12-21

预出版日期: 2020-12-21
摘要272)      英文版    收藏
Both plant receptor‐like protein kinases (RLKs) and ubiquitin‐mediated proteolysis play crucial roles in plant responses to drought stress. However, the mechanism by which E3 ubiquitin ligases modulate RLKs is poorly understood. In this study, we showed that Arabidopsis PLANT U‐BOX PROTEIN 11 (PUB11), an E3 ubiquitin ligase, negatively regulates abscisic acid (ABA)‐mediated drought responses. PUB11 interacts with and ubiquitinates two receptor‐like protein kinases, LEUCINE RICH REPEAT PROTEIN 1 (LRR1) and KINASE 7 (KIN7), and mediates their degradation during plant responses to drought stress in vitro and in vivo. pub11 mutants were more tolerant, whereas lrr1 and kin7 mutants were more sensitive, to drought stress than the wild type. Genetic analyses show that the pub11 lrr1 kin7 triple mutant exhibited similar drought sensitivity as the lrr1 kin7 double mutant, placing PUB11 upstream of the two RLKs. Abscisic acid and drought treatment promoted the accumulation of PUB11, which likely accelerates LRR1 and KIN7 degradation. Together, our results reveal that PUB11 negatively regulates plant responses to drought stress by destabilizing the LRR1 and KIN7 RLKs.
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30. 基于CRISPR编辑系统的DNA片段删除技术
谢先荣, 曾栋昌, 谭健韬, 祝钦泷, 刘耀光
植物学报    2021, 56 (1): 44-49.   DOI: 10.11983/CBB20203
发布日期: 2021-02-25
摘要713)   HTML36)    PDF (794KB)(616)    收藏

基于CRISPR/Cas9系统的基因组编辑技术已成为基因功能研究和遗传修饰的重要工具。在引导RNA的引导下, Cas9蛋白对基因组靶位点进行精准切割产生DNA双链断裂(DSB), 借助细胞内的DSB修复机制, 可实现基因组靶位点碱基的缺失、插入或者替换, 甚至发生片段删除。该文介绍了基于CRISPR/Cas9基因组编辑系统的DSB微同源末端连接修复方式(MMEJ)提高基因组DNA片段删除效率的方法, 主要从靶点设计和突变检测方面展开详细描述。

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31. 基于双碱基编辑系统的植物基因靶向随机突变技术
张瑞, 高彩霞
植物学报    2021, 56 (1): 50-55.   DOI: 10.11983/CBB21009
发布日期: 2021-02-25
摘要501)   HTML23)    PDF (703KB)(435)    收藏

遗传性变异是表型多样性的基础, 靶向饱和突变作物基因可以促进产生具有优异农艺性状的突变体。相较于传统诱变育种和异源物种中的定向进化方法, 基于双碱基编辑系统的植物基因靶向随机突变技术可对植物内源基因产生高效突变, 从而实现原位定向进化, 加快植物育种及功能基因研究进程。该文介绍了使用饱和靶向内源基因突变编辑器(STEME)对植物功能基因进行靶向随机突变的具体操作方法, 从靶点设计和突变体检测方面进行了详细描述。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
32. 基于视频监控系统的欧亚水獭活动节律初报及红外相机监测效果评估
韩雪松, 董正一, 赵格, 赵翔, 史湘莹, 吕植, 李宏奇
生物多样性    2021, 29 (6): 770-779.   DOI: 10.17520/biods.2020388
发布日期: 2021-02-18
摘要567)   HTML31)    PDF (2034KB)(469)    收藏

欧亚水獭(Lutra lutra)是淡水生态系统保护的旗舰物种, 目前三江源或为其在中国仅存的连片栖息地之一。然而, 该区域欧亚水獭基础生态学信息尚属空白, 已开展的工作也多依赖于红外相机而可靠性有待评估。本文基于2018-2020年间在青海玉树通过视频监控系统和红外相机收集到的数据, 在分析区内水獭活动节律的同时, 对红外相机监测的有效性和准确性进行了评估。结果表明, 在玉树, 欧亚水獭在每日17时至次日9时活动频率较高, 每年12月至次年6月间拍摄频率较高; 繁殖期或随每年10月个体交配而开始, 至次年6月幼崽独立而终止。红外相机约可捕获69.18%的水獭出现事件, 且拍摄率随事件持续时间的延长而提高; 通过红外相机可以准确地描述出水獭活动节律, 仅有约半数红外相机影像可以准确还原事件主题(56.28%)和多只个体参与的事件中的个体数量(49.35%)。因此, 在使用红外相机对欧亚水獭进行行为学研究时应对这一情况进行充分考虑。

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33. Receptor‐like kinases MDS1 and MDS2 promote SUMM2‐mediated immunity
Yanan Liu, Xionghui Zhong, Zhibin Zhang, Jiameng Lan, Xingchuan Huang, Hainan Tian, Xin Li and Yuelin Zhang
J Integr Plant Biol    2021, 63 (2): 277-282.   DOI: 10.1111/jipb.12978
发布日期: 2020-06-04

预出版日期: 2020-06-04
摘要271)      英文版    收藏
Disruption of the MEKK1‐MKK1/MKK2‐MPK4 kinase cascade leads to activation of immunity mediated by the nucleotide‐binding leucine‐rich repeat (NLR) immune receptor SUMM2, which monitors the phosphorylation status of CRCK3. Here we report that two receptor‐like kinases (RLKs), MDS1, and MDS2, function redundantly to promote SUMM2‐mediated immunity. Activation of SUMM2‐mediated immunity is dependent on MDS1, and to a less extent on MDS2. MDS1 associates with CRCK3 in planta and can phosphorylate CRCK3 in vitro, suggesting that it may target CRCK3 to positively regulate SUMM2‐mediated signaling. Our finding highlights a new defense mechanism where RLKs promote NLR‐mediated immunity.
相关文章 | 多维度评价
34. Arabidopsis E3 ligase KEG associates with and ubiquitinates MKK4 and MKK5 to regulate plant immunity
Chenyang Gao, Pengwei Sun, Wei Wang and Dingzhong Tang
J Integr Plant Biol    2021, 63 (2): 327-339.   DOI: 10.1111/jipb.13007
发布日期: 2020-09-02

预出版日期: 2020-09-02
摘要408)      英文版    收藏
Mitogen‐activated protein kinase (MAPK) cascades are highly conserved signaling modules that regulate plant immune responses. The Arabidopsis thaliana Raf‐like MAPK kinase kinase ENHANCED DISEASE RESISTANCE1 (EDR1) is a key negative regulator of plant immunity that affects the protein levels of MKK4 and MKK5, two important MAPK cascade members, but the underlying mechanism is poorly understood. Here, genome‐wide phosphorylation analysis demonstrated that the E3 ligase KEEP ON GOING (KEG) is phosphorylated in the edr1 mutant but not the wild type, suggesting that EDR1 negatively affects KEG phosphorylation. The identified phosphorylation sites in KEG appear to be important for its accumulation. The keg‐4 mutant, a previously identified edr1 suppressor, enhances susceptibility to the powdery mildew pathogen Golovinomyces cichoracearum. In addition, MKK4 and MKK5 protein levels are reduced in the keg‐4 mutant. Furthermore, we demonstrate that MKK4 and MKK5 associate with full‐length KEG, but not with truncated KEG‐RK or KEG‐RKA, and that KEG ubiquitinates and mediates the degradation of MKK4 and MKK5. Taken together, these results indicate that MKK4 and MKK5 protein levels are regulated by KEG via ubiquitination, uncovering a mechanism by which plants fine‐tune immune responses by regulating the homeostasis of key MAPK cascade members via ubiquitination and degradation.
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35. Phyllosphere microbiota: Community dynamics and its interaction with plant hosts
Tianyu Gong and Xiu‐Fang Xin
J Integr Plant Biol    2021, 63 (2): 297-304.   DOI: 10.1111/jipb.13060
发布日期: 2020-12-23

预出版日期: 2020-12-23
摘要307)      英文版    收藏
Plants are colonized by various microorganisms in natural environments. While many studies have demonstrated key roles of the rhizosphere microbiota in regulating biological processes such as nutrient acquisition and resistance against abiotic and biotic challenges, less is known about the role of the phyllosphere microbiota and how it is established and maintained. This review provides an update on current understanding of phyllosphere community assembly and the mechanisms by which plants and microbes establish the phyllosphere microbiota for plant health.
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36. The effects of evolutionary and environmental variance on estimates of phylogenetic diversity in temperate forest plots
Yong Xu, Jia-Jia Liu, Hai-Ning Li, Juan Liu, Kevin S. Burgess, and Xue-Jun Ge
Journal of Plant Ecology    2021, 14 (1): 96-107.   DOI: 10.1093/jpe/rtaa078

预出版日期: 2020-11-17
摘要48)      PDF    收藏
太白山森林样地系统发育多样性格局及其影响因素
系统发育多样性指数常被用作区分植物群落构建过程中生态和演化过程的相对作用。系统发育多样性格局的推断方法(如系统树的构建和不同的系统发育多样性指数)、演化历史(如生活型)以及环境梯度都可能影响系统发育多样性格局的估计值,进而可能影响我们对植物群落构建过程的认知。因此,有必要区分这些因素如何作用于系统发育多样性格局的估计值,但其相对重要性及其交互作用仍不清楚。本研究利用位于太白山北坡沿海拔分布的20个森林样地(整体高差2800 m左右)的野外调查数据,包括274种木本植物和581种草本植物。对于上述样地内所有植物,我们构建了当前广泛采用的合成树和分子树以比较系统树的构建,特别是合成树末端的多歧分支结构,及其对系统发育多样性格局估计值的可能影响。同时,我们计算了每个样地的3种不同的系统发育多样性指数,包括Faith’s PD, 平均成对距离(MPD)和平均最近类群距离(MNTD),并分别对木本和草本植物进行计算。多模型比较分析系统发育多样性格局的估计值与系统树重建方法、多样性指数、生活型、海拔及其交互作用的最简约关系。研究结果表明,基于合成树和分子树所得到的系统发育多样性格局之间没有显著差异。海拔和多样性指数与生活型在解释系统发育多样性格局方面存在强烈的交互作用,并且能够解释44%以上的变异。系统发育多样性格局的估计值总体随海拔升高而降低,但草本植物相比木本植物变化更平缓。对于木本植物,3种系统发育多样性指数表现出一致的海拔分布格局(即系统发育聚集),而草本植物的平均成对距离指数则表现为随机的海拔分布格局。因此,分析沿环境梯度的系统发育多样性格局需要考虑系统发育格局的推断方法和演化历史的影响,以帮助我们更好地理解植物群落的构建过程。
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37. Soil microbes weaken the positive effect of an aquatic–terrestrial subsidy on plant performance
Alejandra B. Garcia, Hannah Locke and Kerri M. Crawford
Journal of Plant Ecology    2021, 14 (1): 108-116.   DOI: 10.1093/jpe/rtaa079

预出版日期: 2020-11-21
摘要15)      PDF    收藏
土壤微生物削弱了水生-陆地系统补贴对植物生长的正向影响
水生-陆地系统补贴形成的联结作用在构建群落和调节生态系统功能方面发挥重要作用。在营养贫瘠的生态系统中(例如密歇根湖周围的淡水沙丘),水生-陆生系统补贴显得尤为重要。春季成年蠓在密歇根湖涌出,成群交配,然后死亡。蠓尸体在植物的基部形成土丘状,通过输入营养提高植物的生产力。然而,水生-陆地系统补贴对植物生产力的影响可能取决于其他生物的交互作用,特别是土壤微生物可能通过促进养分转化为植物可利用的形式或与植物竞争养分而发挥关键作用。在温室实验中,我们检验了湖生蠓(Chironomidae)的尸体和土壤微生物如何独立和相互影响一种常见沙丘草(沙拂子茅,Calamovilfa longifolia)的生长表现。为确定蠓是否影响土壤非生物特性,我们检验了添加蠓如何影响土壤养分和土壤湿度。研究结果显示,蠓极大地增加了植物生物量,但其效应的大小受土壤微生物的影响。在没有土壤微生物的情况下,添加蠓的植物生物量比没有添加的高7倍,而在有土壤微生物的情况下,植物生物量提高了3倍。蠓对植物生长的促进作用可能由于它们向土壤中输入养分所导致,因为与沙丘土壤相比,蠓的氮、磷、钾含量分别高100倍、10倍和150倍。我们的研究结果表明,土壤微生物可能与植物竞争这些养分。总之,我们发现蠓是重要的水生-陆地系统补贴,对密歇根湖沿岸植物生产力产生强烈和正向的影响,但水生-陆地系统补贴作用必须在生态群落内发生的复杂相互作用的背景下考虑。
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38. 2020年后生物多样性保护需要建立新的资金机制
魏伟, 申小莉, 刘忆南
生物多样性    2021, 29 (2): 259-268.   DOI: 10.17520/biods.2020415
发布日期: 2021-02-02
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《生物多样性公约》第十五次缔约方大会(COP15)将评估全球生物多样性保护已有进展, 审议并通过“2020年后全球生物多样性框架”, 后者是实现2050愿景“与自然和谐相处”的关键, 有助于达成联合国可持续发展的目标。生物多样性资金机制现在是将来也是实施全球生物多样性保护行动计划的重要保证。根据《生物多样性公约》信息交换所的数据, 目前各缔约方每年对本国生物多样性保护的投资额度占其当年国内生产总值(GDP)的比例比较小。中国作为发展中国家, 2015年时生物多样性保护资金投入占GDP比例为0.255%, 在世界各国中处于比较高的水平。近年中国对生物多样性保护的投入连年增加, 2019年时已经达约0.6%。有研究表明, 目前全球每年生物多样性保护资金的缺口至少500亿美元, 未来十年还有更大的资金缺口, 而且当前已有生物多样性资金渠道比较单一, 并存在一些短板, 远远不能满足生物多样性保护行动的要求, 急需建立新的资金机制, 调动更多资源, 推动2030年生物多样性保护任务和目标的实现。《生物多样性公约》的资金机制可以与包括《联合国气候变化框架公约》在内的其他相关环境公约协同增效, 比如基于自然的解决方案将生物多样性保护与气候变化减缓等环境目标联系起来。中国作为COP15的东道国, 有积极协调磋商的责任, 力求在大会上推动形成一个新的资金机制, 即全球生物多样性保护基金, 为“2020年后全球生物多样性框架”的实施保驾护航。新的生物多样性保护资金机制将独立于现有的生物多样性保护资金机制, 具有多样化投资渠道并引入绩效评估机制, 将经费与任务目标关联, 提高资金的使用效率, 支持发展中国家的生物多样性保护行动。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
39. Genome editing for plant research and crop improvement
Xiangqiang Zhan, Yuming Lu, Jian-Kang Zhu and Jose Ramon Botella
J Integr Plant Biol    2021, 63 (1): 3-33.   DOI: 10.1111/jipb.13063
发布日期: 2020-12-24

预出版日期: 2020-12-24
摘要473)      英文版    收藏
The advent of clustered regularly interspaced short palindromic repeat (CRISPR) has had a profound impact on plant biology, and crop improvement. In this review, we summarize the state‐of‐the‐art development of CRISPR technologies and their applications in plants, from the initial introduction of random small indel (insertion or deletion) mutations at target genomic loci to precision editing such as base editing, prime editing and gene targeting. We describe advances in the use of class 2, types II, V, and VI systems for gene disruption as well as for precise sequence alterations, gene transcription, and epigenome control.
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40. Protein kinases in plant responses to drought, salt, and cold stress
Xuexue Chen, Yanglin Ding, Yongqing Yang, Chunpeng Song, Baoshan Wang, Shuhua Yang, Yan Guo and Zhizhong Gong
J Integr Plant Biol    2021, 63 (1): 53-78.   DOI: 10.1111/jipb.13061
发布日期: 2021-01-05

预出版日期: 2021-01-05
摘要644)      英文版    收藏
Protein kinases are major players in various signal transduction pathways. Understanding the molecular mechanisms behind plant responses to biotic and abiotic stresses has become critical for developing and breeding climate‐resilient crops. In this review, we summarize recent progress on understanding plant drought, salt, and cold stress responses, with a focus on signal perception and transduction by different protein kinases, especially sucrose nonfermenting1 (SNF1)‐related protein kinases (SnRKs), mitogen‐activated protein kinase (MAPK) cascades, calcium‐dependent protein kinases (CDPKs/CPKs), and receptor‐like kinases (RLKs). We also discuss future challenges in these research fields.
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