2024年, 第30卷, 第01期　
刊出日期：2024-02-25

  

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  亚高山川西云杉林叶片养分重吸收与经济性状的关系及其环境驱动因素

  王杰煜, 孙小平, 李薇, 万俊锋, 王保明, 丁俊祥, 尹华军

  应用与环境生物学报. 2024, 30(01): 1-8. https://doi.org/10.19675/j.cnki.1006-687x.2023.03014

  摘要 ( 27)   可视化   收藏

  阐明叶养分重吸收与叶片经济性状间的关系对于理解植物的养分吸收与利用策略至关重要；然而，关于叶养分重吸收是否以及如何与叶片经济性状相协调目前仍知之甚少，特别是在由外生菌根（ECM）主导的高寒针叶林中.以青藏高原东缘广泛分布且与ECM高度共生的川西云杉（Picea likiangensis var. balfouriana）为对象，探究17个种群叶氮（N）、磷（P）重吸收效率与叶片形态（厚度、组织密度、比叶面积）和化学性状（N、P浓度）间的协变关系及其环境驱动因素.结果表明：（1）N、P重吸收效率与叶片经济性状沿“叶经济谱”共变，并与叶片厚度、组织密度存在显著的正相关关系，与比叶面积、叶片N和P含量呈显著的负相关关系.这表明在叶片养分吸收与利用中，养分重吸收与叶保守型性状（厚度、组织密度）存在协同关系，而与获取型性状（比叶面积、N和P含量）呈权衡关系；（2）温度是影响N、P重吸收效率和叶片经济性状变化的主导因素，且随着温度降低，N、P重吸收效率和叶片厚度及组织密度均呈显著增加，而比叶面积和叶片N、P浓度则呈显著降低趋势.总体上，本研究表明温度驱动高寒针叶林叶养分重吸收与叶经济性状间的协调关系；上述研究成果有助于丰富和提升对高寒森林碳与养分经济协调性及其驱动机制的认知，同时对于理解和预测气候变化背景下高寒森林的适应性具有重要意义.（图4表2参37）
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  抚育间伐对川西柳杉人工林土壤养分和根际微生物群落的影响

  龚映匀, 王瑞辉, 张斌, 刘凯利, 刘俊涛, 赵苏亚, 刘立玲, 胡佳怡

  应用与环境生物学报. 2024, 30(01): 9-17. https://doi.org/10.19675/j.cnki.1006-687x.2023.01024

  摘要 ( 41)   可视化   收藏

  以川西中山地区9年生柳杉人工林为研究对象，设置CK(0%)、T36(36.9%)、T49(49.0%)共3种处理，探讨不同间伐强度对柳杉人工林土壤养分、酶活性及根际微生物群落与功能作用的影响，为柳杉人工林提质增效提供可持续经营的科学指导.结果显示：（1）间伐能提高0-20 cm土壤表层有机碳（SOC）、全氮（TN）、水解氮（HN）含量，而T49(49.0%)处理下有效磷（AP）损失最大.（2）间伐后土壤蔗糖酶活性显著提高（P <0.05）,T36(36.9%)处理能显著促进0-20 cm表层土壤纤维素酶活性的提高.（3）间伐改变了根际土壤优势菌群相对丰度，子囊菌门（Ascomycota）相对丰度显著高于CK(0%)处理（P <0.05），细菌丰富度没有明显影响，但真菌丰富度Ace指数、Chao指数显著降低（P<0.05）.(4)对根际微生物进行功能预测，T36(36.9%)、T49(49.0%)的膜运输细菌相对丰度显著高于CK(0%)处理（P <0.05），而CK(0%)的能量代谢细菌相对丰度显著低于T36(36.9%)处理（P <0.05）.(5)T36(36.9%)中地衣共生菌-未定义腐生菌最高（P <0.05），且该处理中的植物病原菌-木质腐生菌、植物病原菌、动物病原菌均显著低于CK(0%)处理（P <0.05）.本研究表明合理间伐能够提高林地质量，促进土壤养分循环，增加有益微生物相对丰度，降低病害感染风险；对于川西中山地区柳杉人工林建议选择保留密度为1 725±116株/hm2的中度间伐，能够在提高林地质量的同时，更好维持健康的林分环境.（图8表2参63）
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  芦芽山不同植被类型下土壤有机碳矿化特征及其对铁添加的响应

  曹亚鑫, 程曼, 文永莉

  应用与环境生物学报. 2024, 30(01): 18-25. https://doi.org/10.19675/j.cnki.1006-687x.2023.01025

  摘要 ( 23)   可视化   收藏

  为探明铁添加对不同植被类型土壤有机碳（SOC）周转的影响，以芦芽山3种植被类型（草甸、灌丛、森林）下表层（0-10 cm）和亚表层（10-20 cm）土壤为研究对象，通过室内培养实验，研究Fe（Ⅱ）对SOC矿化特征的影响，并采用一级动力学方程拟合SOC矿化过程.结果表明：（1）草甸、灌丛和森林SOC矿化的变化趋势一致，均表现为前期矿化较快，其矿化速率在开始培养时（1 d）最高，并在培养前期（1-20 d）分别显著下降了44.4%、57.0%、54.6%，后期显著减慢并趋于平稳；（2）不同植被类型下土壤理化性质存在差异，且SOC、全氮（TN）、碱解氮（AN）、有效磷（AP）和土壤含水量（SWC）均随土层深度的增加而减少；（3）各植被类型不同土层SOC累积矿化量、矿化速率和矿化效率均表现为0-10 cm> 10-20 cm，且草甸和森林土壤的矿化作用高于灌丛；（4）外源加Fe（Ⅱ）抑制了土壤SOC的矿化速率，对草甸和森林的抑制作用较高（19.4%-32.6%），灌丛次之（20.2%-28.3%）；此外，相对于表层土壤（16.0%-19.4%）,Fe（Ⅱ）添加对亚表层土壤（24.9%-32.6%）SOC的保护作用更强；（5）一级动力学方程对SOC矿化过程的模拟结果较好，灌丛土壤的Cp/SOC值为4.86-7.87，显著低于草甸和森林（5.50-12.9），表明灌丛土壤的固碳能力最强，草甸和森林次之；加Fe（Ⅱ）后土壤Cp/SOC值显著降低，表明Fe（Ⅱ）添加有利于SOC的固存；（6）逐步回归分析表明，SOC、pH和TP是土壤有机碳矿化的主要控制因素.由此得出，植被类型是影响土壤SOC矿化的重要因素，外源加Fe（Ⅱ）可以在一定程度上促进土壤SOC的固存，这与养分可利用性和土壤性质密切相关；结果可为理解气候变化背景下铁氧化物如何驱动芦芽山不同植被下土壤SOC周转提供基础数据.（图2表6参37）
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  川西亚高山森林优势针阔树种根系分泌物的化学组分与含量差异

  夏瑞雪, 刘佳, 赵文强, 方楷, 刘露, 刘庆

  应用与环境生物学报. 2024, 30(01): 26-34. https://doi.org/10.19675/j.cnki.1006-687x.2023.03017

  摘要 ( 34)   可视化   收藏

  根系分泌物作为植物-土壤-微生物交流与调控的信使，在根际生态过程中所起的介导作用受到大量关注，然而关于森林生态系统中优势树种根系分泌物化学组分与含量的基础认知仍十分匮乏.基于此，分别以川西亚高山森林2种针叶优势树种（云杉Piceaasperata、冷杉Abiesfaxoniana）和2种阔叶优势树种（红桦Betulaalbo-sinensis、白桦Betulaplatyphylla）为研究对象，通过野外原位收集装置分别获取了该植物的根系分泌物收集液，运用气相色谱-飞行时间质谱联用技术（GC-TOF-MS），结合方差分析、正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）等方法开展研究.结果表明：（1）4种针、阔树种根系分泌物中检测鉴定出共计97种化学物质（醇类6种、有机酸26种、氨基酸17种、糖酸类5种、糖醇类6种、糖类7种、酯类3种以及其他有机物24种），针、阔叶树根系分泌物中醇类化合物的相对含量均最高，氨基酸和有机酸类化合物的种类较为丰富；（2）在化学物质类别水平上，针叶树和阔叶树根系分泌物化学组分的相对含量之间存在显著差异，针叶树根系分泌物中醇类的相对含量是阔叶树的1.7倍，而氨基酸、有机酸、糖类、糖酸类、糖醇类和其他类物质的相对含量分别为阔叶树的1/3、1/6、1/18、1/56、1/16、1/4;(3)针、阔叶树根系分泌物之间有29种关键差异代谢物，不同树种之间根系分泌物中关键差异代谢物的含量也存在明显区别，其中氨基酸相关的代谢途径差异最为显著.上述结果表明川西亚高山森林优势针叶树和阔叶树根系分泌物的化学组分与相对含量均存在显著差异，并揭示了针、阔树种根系分泌物之间关键的差异代谢物.（图3表2参53）
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  不同林龄杉木人工林药用植物多样性恢复动态

  罗焓毓, 骆金初, 冯慧芳, 肖美娟, 杨诗敏, 李永泉, 刘菊秀, 李旭

  应用与环境生物学报. 2024, 30(01): 35-45. https://doi.org/10.19675/j.cnki.1006-687x.2023.02010

  摘要 ( 28)   可视化   收藏

  野生药用植物资源是我国中医药事业和产业的重要物质基础，并与生态平衡密切相关，然而药用植物资源和物种多样性在人工林恢复中随林龄的变化知之甚少.以广东省乐昌林场选取近自然经营杉木（Cunninghamia lanceolata）人工林（5、10、15、20、30和60年林龄）为研究对象，分析药用植物多样性及组成结构随林龄的变化轨迹.结果表明：（1）6个林龄下共有林下植被74科131属和178种，其中药用植物有58科86属105种.（2）杉木人工林林下植被和药用植物物种丰富度随林龄无显著的线性关系，林下植被灌木层物种多丰富度最大值出现在林龄10年（22.33），草本层出现在林龄20年（14.33）.灌木层药用植物物种丰富度最大值出现在10年和20年的林龄（16.00），草本层为20年林龄（8.67）.(3)杉木林草本层和灌木层的药用植物Jaccard和Morisita-Horn相似性指数比林下植被的草本层和灌木层更高；杉木人工林林下植被灌木层、草本层和灌木层药用植物随林龄间隔Jaccard相似性指数降低，而草本层药用植物增加.综上，近自然经营的杉木人工林可以培育较多药用植物，停止人为扰动后药用植物多样性随着恢复时间会维持一个相对稳定的状态.结合人工林野生药用植物的恢复趋势，可以根据林龄适当地进行野生药材资源的保护性开发.（图5表7参49）
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  贵州贞丰洞穴大型底栖动物群落结构及水质生物评价

  刘小万, 徐承香, 张思强, 杜维锋, 李微娅, 罗浪

  应用与环境生物学报. 2024, 30(01): 46-54. https://doi.org/10.19675/j.cnki.1006-687x.2023.02008

  摘要 ( 13)   可视化   收藏

  了解洞穴大型底栖动物的群落结构是研究洞穴生态系统的重要内容，也是对生态学领域研究的重要补充.于2019年10月（平水期）及2020年8月（丰水期）对贵州省贞丰县5个洞穴内大型底栖动物进行采样调查，分析大型底栖动物组成、优势种、多样性、功能摄食群的分布特征，并基于大型底栖动物生物学指数对洞穴水质进行评价.结果得出：两个水期共获大型底栖动物63种，隶属4门7纲19目46科，其中水生昆虫41种，占65.07%，闪蚬Corbicula nitens、四节蜉Baetis sp.、蚋Simulium sp.是两个水期的共有优势种.在时间上，大型底栖动物的密度、生物量和多样性指数（ShannonWiener、Pielou和Margalef指数）均表现为平水期>丰水期.在空间上，密度和Margalef指数表现为有光带>弱光带>黑暗带，生物量、Shannon-Wiener指数和Pielou指数表现为弱光带>有光带>黑暗带. Jaccard相似性系数和聚类分析结果表明，同一洞穴相邻光带之间的相似性较高，不同洞穴相同光带或不同光带之间的相似性偏低.洞穴大型底栖动物由5个功能摄食群（FFGs）构成，其中捕食者占比最多，约占42.86%.Shannon-Wiener多样性指数及生物指数（BI）对水质的评价存在差异，经对比，生物指数的结果更符合实际水质情况.本研究表明贵州贞丰洞穴大型底栖动物以水生昆虫为主，功能摄食类群以捕食者为主，且人为干扰可能是水质下降、物种降低的重要原因之一.（图8表5参45）
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  草本竞争对白桦、五角枫更新幼苗高生长的影响

  孟嘉欣, 南宏伟, 郭晋平, 朱丙轩, 储泽毅

  应用与环境生物学报. 2024, 30(01): 55-64. https://doi.org/10.19675/j.cnki.1006-687x.2022.12028

  摘要 ( 22)   可视化   收藏

  草本竞争在森林更新早期具有显著的生态效应，然而对其发生机理的理论认知仍相当有限.以白桦和五角枫为试验对象进行盆栽控制试验，设置4种竞争方式（无竞争、全竞争、地上竞争、地下竞争）、4种土壤养分梯度（0、8、16、32g/m2）及2种养分分布水平（均、异质），各个处理8次重复，通过测量生物量及苗高、地径、叶片表面积、根系表面积和根长等形态指标，基于线性模型实现草本竞争效应的线性分解，精确衡量各竞争效应组分贡献率的相对重要性，进而基于结构方程模型揭示不同土壤养分状况下草本竞争对幼苗高生长的作用机理.结果显示：草本竞争对不同演替阶段幼苗生长存在显著的抑制作用（P <0.05）.地上、地下竞争及二者交互作用贡献率分别处于40%-60%、20%-30%、20%-30%之间.不同土壤养分浓度及养分分布对其贡献率均有显著影响.草本植物分别主要通过影响白桦幼苗的养分吸收能力（0.62）和五角枫幼苗的光合能力（0.74）进而影响其高生长.在高养分浓度或异质土壤养分分布状况下，土壤养分吸收能力较光合能力更为重要.两种不同生态学习性树种的草本竞争效应存在明显差异（P <0.05）.本研究表明草本竞争通过作用于白桦和五角枫幼苗的土壤养分吸收能力及光合能力，对更新幼苗高生长产生深远影响，草本竞争效应是维持幼苗高生长的重要生态学机制之一.（图7表8参42）
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  降水变化对高寒草甸两种植物不同器官生物量和养分分配的影响

  王一静, 王长庭, 刘丹, 胡雷

  应用与环境生物学报. 2024, 30(01): 65-74. https://doi.org/10.19675/j.cnki.1006-687x.2022.12041

  摘要 ( 23)   可视化   收藏

  植物生物量和养分分配反映了其对外界资源利用最大化的生长对策，探究降水变化对高寒草甸植物不同器官生物量和养分分配的影响，有助于预测植物对未来气候变化的响应策略.以高寒草甸多年生菊科植物乳白香青（Anaphalis lactea）和钝苞雪莲（Saussurea nigrescens）为研究对象，设置5个降水梯度（0.1P：降水减少90%;0.5P：降水减少50%;0.7P：降水减少30%;CK：自然降水；1.5P：降水增加50%），比较两种植物花苞、茎及叶片的生物量和养分分配特征的差异，探索模拟降水下植物生物量和养分分配格局变化的影响因素.结果表明：（1）0.1P和0.7P提高了两种植物各器官生物量，乳白香青茎、叶和花生物量均在1.5P最低，而钝苞雪莲茎、叶和花生物量在0.5P最低.（2）乳白香青各器官生物量分配比例为茎（42.95%±7.66%）>花（35.05%±7.42%）>叶（22.01%±6.57%），而钝苞雪莲为叶（37.44%±9.29%）>茎（31.75%±6.83%）>花（30.75%±7.58%）.(3)0.5P和0.7P处理下乳白香青繁殖器官生物量生长速度较CK快，但其营养和繁殖器官整体呈等速生长；钝苞雪莲在0.1P和1.5P下营养器官生物量生长速度显著快于繁殖器官，呈异速生长关系.（4）降水变化没有显著改变两种植物花苞碳（FC）和叶片碳（LC）含量，但1.5P显著提高了植物花苞氮（FN）和花苞磷（FP）含量.（5）结构方程模型（SEM）表明降水通过改变土壤全氮（STN）影响乳白香青不同器官生物量分配，还通过土壤含水量（SWC）影响其养分分配；而SWC和土壤速效磷（AP）则分别是影响钝苞雪莲器官生物量和养分分配的关键因子.综上，降水没有显著改变两种植物不同器官结构性物质（C）的含量，但能通过改变土壤因子进而影响植物不同器官生物量和养分分配；在本研究区适当减少降水有利于乳白香青的繁殖生长，而降水增加下钝苞雪莲的营养生长更有优势.（图4表4参66）
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  不同强度干旱胁迫对华南地区4种乡土树种生长和碳氮磷化学计量特征的影响

  杨诗敏, 骆金初, 谭钠丹, 李旭, 罗焓毓, 曾凤, 刘菊秀, 吴婷

  应用与环境生物学报. 2024, 30(01): 75-82. https://doi.org/10.19675/j.cnki.1006-687x.2023.06020

  摘要 ( 31)   可视化   收藏

  探究4种乡土树种对不同强度干旱胁迫的响应差异，可为华南地区乡土树种应对干旱的生理机制提供理论依据.选取华南地区4种乡土树种海南红豆（Ormosia pinnata）、降香黄檀（Dalbergia odorifera）、醉香含笑（Michelia macclurei）和黧蒴锥（Castanopsis fissa）为研究对象，人工搭建遮雨棚、开顶箱（OTC）和自动浇水系统来模拟干旱环境，设置对照（100%），低度（75%）、中度（50%）和高度干旱（25%）4种处理，研究4种乡土树种生长、各器官中养分含量和化学计量学对不同强度干旱的响应.结果显示，干旱胁迫抑制了海南红豆和降香黄檀的生长，但醉香含笑和黧蒴锥的生长无显著影响.干旱降低了海南红豆叶片（氮）N含量、根系N和磷（P）含量，增加了海南红豆粗根碳氮比（C:N）、碳磷比（C:P）和氮磷比（N:P），但降低了细根C:P和N:P.随着干旱胁迫程度增加，4个树种的叶片可溶性糖含量均升高，醉香含笑和黧蒴锥粗根的淀粉和非结构性碳水化合物（NSC）含量升高，降香黄檀和海南红豆NSC含量则下降.综上，在干旱胁迫下，海南红豆和降香黄檀表现出资源获取型策略，醉香含笑和黧蒴锥表现出资源保守型策略.其中醉香含笑在高度干旱胁迫下还能保持较好长势，且养分含量无显著变化，同时在各器官中维持较高的可溶性糖含量，说明在未来全球气候背景下，其在南亚热带地区可能具有较强的竞争能力.（图5表3参44）
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  不同增温模式对西南亚高山针叶林云杉养分及其化学计量特征的影响

  胡星, 刘庆, 赵春章, 李丹丹

  应用与环境生物学报. 2024, 30(01): 83-89. https://doi.org/10.19675/j.cnki.1006-687x.2022.12036

  摘要 ( 7)   可视化   收藏

  由于昼、夜增温速率的不对称性，植物对白天与夜间温度变化的响应呈现差异，研究西南亚高山针叶树种粗枝云杉（Picea asperata）各级根系和叶片的养分（C、N、P、K、Ca、Mg）及其化学计量特征对昼、夜增温的响应差异，有助于加深气候变暖对高海拔地区植物影响机制的理解.采用红外辐射加热对云杉幼苗分别进行白天和夜间增温，同时设置对照.结果表明：（1）云杉根系形态结构和养分含量呈现模块化特征，低级根（1-2级）的比根长、比表面积及N、K、Ca、Mg含量均显著大于高级根（3-5级），叶片C、N、P、K含量均显著大于根系；（2）昼、夜增温均显著增加了云杉叶片N、P、K、Mg含量（白天增幅分别为17.58%、66.12%、11.00%、18.31%；夜间增幅分别为37.12%、6.63%、29.50%、4.97%），但云杉根系的养分吸收与分配情况对两种增温模式的响应不同.白天增温显著增加了云杉各级根系C、N、P含量及高级根K含量（增幅分别为2.09%-2.69%、15.28%-69.87%、26.39%-86.26%、19.73%-32.28%），降低了各级根系Mg含量及低级根K含量（降幅分别为8.09%-19.68%、14.98%-27.73%）；夜间增温显著增加了云杉各级根系N含量（增幅为9.70%-50.14%），降低了各级根系C、P、K、Mg含量（降幅分别为4.85%-17.88%、5.27%-29.92%、16.52%-25.56%、4.99%-16.92%）;(3)云杉低级根与叶片C:N、C:P比值大于高级根，白天增温显著降低了各级根系与叶片的C:N、C:P比值；夜间增温显著降低了各级根系、叶片的C:N比值与低级根的C:P比值，增加了高级根的C:P比值，昼、夜增温在一定程度上缓解了氮磷限制情况.综上所述，昼、夜增温对云杉养分积累与分配影响呈现出差异，对植物生长的影响机制不同，在森林生态系统气候变暖研究中应该同时考虑白天、夜间增温的影响，进而准确预测气候变暖对高海拔地区植物的影响.（图3表2参51）
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  模拟雪被变化对红桦和四川红杉凋落叶碳氮磷释放动态的影响

  陈玉莲, 杜婷, 张玉, 游成铭, 张丽, 谭波, 徐振锋, 李晗

  应用与环境生物学报. 2024, 30(01): 90-97. https://doi.org/10.19675/j.cnki.1006-687x.2023.01028

  摘要 ( 18)   可视化   收藏

  凋落叶碳和养分的归还是森林生态系统物质循环的重要环节，且可能受到气候变暖所引发雪被格局变化的影响.通过野外雪被控制（雪被减少和雪被去除）和凋落物分解实验，探究亚高山森林落叶树种红桦（Betula albosinensis Burkill）和四川红杉（Larix mastersiana Rehder&E.H.Wilson）凋落叶分解过程中碳（C）、氮（N）、磷（P）释放动态在各关键时期（雪被形成期、覆盖期、融化期和生长季）对雪被变化的响应.结果表明：红桦和四川红杉凋落叶在分解第一年呈现C释放和N、P累积，其中，C含量减少了8.7%-11.5%,N、P含量分别增加了25.0%-36.4%和21.2%-43.4%.分解一年后，相较于自然雪被，凋落叶C在雪被减少和去除条件下释放更快，而N、P累积更少.不同物种凋落叶在分解过程中表现出不同趋势，红桦凋落叶N、P在冬季即开始呈现富集，而四川红杉N、P的富集延后发生在生长季.另外，混合线性模型和相关性分析结果表明雪被、分解时期、物种及三者之间的交互作用显著影响了凋落叶C、N、P的变化，其释放率与日均温显著相关，且N释放率与凋落叶初始质量显著相关.综上所述，雪被的减少促进了红桦和四川红杉凋落叶早期分解过程中C的释放，但抑制了N、P的富集，表明气候变暖情境下雪被减少可能通过改变凋落叶碳和养分释放进而影响亚高山森林生态系统的生物地球化学循环过程.（图6表4参54）
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  武夷山不同海拔蕨类植物细根碳氮磷化学计量特征

  郭嘉恒, 武盼盼, 李雪琴, 陈姝冰, 陈小芳, 钟全林, 胡丹丹, 程栋梁, 邹志安

  应用与环境生物学报. 2024, 30(01): 98-104. https://doi.org/10.19675/j.cnki.1006-687x.2023.03024

  摘要 ( 31)   可视化   收藏

  植物细根的化学计量特征可以表征植物对外部环境的适应策略，蕨类植物作为地球上最古老的植物类群之一，对其细根化学计量研究有助于揭示植物对环境的适应策略.以武夷山不同海拔蕨类植物细根为研究对象，分析其细根的全碳、全氮和全磷化学计量特征沿海拔梯度的变化特征，及其对土壤元素含量的响应模式，结果显示：（1）蕨类植物细根碳、氮、磷平均含量分别为417.92±21.61 mg/g、8.73±3.43 mg/g和1.25±0.51 mg/g，细根碳氮比、碳磷比和氮磷比分别为65.43±41.48、415.74±256.71和8.23±5.59.(2)蕨类植物细根磷含量随海拔升高而降低，碳磷比随海拔升高而升高.（3）蕨类植物细根碳磷比与土壤碳含量、土壤碳氮比及土壤碳磷比均显著正相关，细根磷含量与土壤碳氮比呈显著的负相关关系.研究表明蕨类植物细根化学计量特征在不同海拔上存在显著差异，且与土壤元素含量存在显著相关关系，并且蕨类植物具有较低的营养需求和相对简单的资源获取策略，采取了简化组织结构、快速生长繁殖的环境适应策略.（图3表4参44）
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  接种丛枝菌根真菌对石漠化地区桑树器官氮含量及其内稳性的影响

  邢丹, 张惠荣, 张芳, 石燕金, 彭世清, 肖玖军

  应用与环境生物学报. 2024, 30(01): 105-110. https://doi.org/10.19675/j.cnki.1006-687x.2022.12029

  摘要 ( 5)   可视化   收藏

  为揭示石漠化地区桑树对丛枝菌根（arbuscular mycorrhiza,AM）真菌介导土壤氮变化的适应性，选择AM真菌两种优势菌种摩西管柄囊霉（Funneliformis mosseae,Fm）和根内根孢囊霉（Rhizophagus intraradices,Ri）接种于桑树根系，分析接种和未接种处理下石漠化土壤剖面和桑树器官C、N含量变化及生态化学计量比和内稳性大小.结果显示：土壤总有机碳（total organic carbon,TOC）含量和C:N比值随剖面增加而降低，但相比CK，接种Fm和Ri使TOC含量和C:N比值显著提升了0.93%-5.00%(P <0.05)和1.81%-16.20%(P <0.05)；对于土壤总氮（total nitrogen,TN）而言，其含量随土壤深度增加而增加，但相比CK，接种Fm和Ri使TN含量显著降低了1.49%-9.48%(P <0.05).桑树叶片C含量与C:N比值低于根和茎秆，N含量却高于根系和茎，接种AM真菌使叶片C含量和C:N比值显著增加1.30%-3.64%(P <0.05)和1.78%-14.51%(P <0.05).桑树不同器官不同元素及计量比的内稳性存在差异，未接种时桑树根系和茎N、C:N不具有内稳性，接种Fm使根系N内稳性增强（内稳性指数2.94），却使叶片C:N内稳性降低（内稳性指数2.32），接种Ri使桑茎N内稳性增强（内稳性指数1.69）.综上所述，接种AM真菌调节不同剖面石漠化土壤C、N变化，其中TOC含量增加、TN含量降低，C:N变化符合“缓慢分解”假说；同时，AM真菌促进桑树根系吸收N并将其转运至地上叶片部位，但对根系、茎和叶片N、C:N内稳性的调节受菌种类型影响.（图3表1参39）
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  鸭茅真小孢帽菌的生物学特性及甘肃中部主栽玉米品种的抗性评价

  郭成, 张小杰, 周天旺, 王春明, 洪流

  应用与环境生物学报. 2024, 30(01): 111-117. https://doi.org/10.19675/j.cnki.1006-687x.2023.02013

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  为明确鸭茅真小孢帽菌（Eutiarosporella dactylidis）生物学特性及主栽玉米品种对其引起的叶枯病的田间抗病能力，从碳氮源、酸碱度及生长温度等方面对该病菌的生物学特性进行研究，并通过人工接种的方法对甘肃中部产区12个主栽玉米品种抗性进行分析评价.结果表明，该病菌的菌丝生长最适温度为25℃，形成分生孢子器的最适温度范围为15-25℃；菌落可在pH 4.0-12.0的培养基上生长，在pH 6.0时，菌落生长速度最快，偏酸条件有利于分生孢子器的形成；营养生长最适碳源和氮源分别为葡萄糖和酵母浸膏，氮源对产生分生孢子器的数量影响较显著，而碳源对其影响不显著；PDA和PSA有利于菌丝体生长和分生孢子器形成；14 h光照+10 h黑暗交替条件有利于菌丝扩展，而24 h紫外线有利于形成分生孢子器. 12个供试玉米栽培品种对该病菌引起的叶枯病的抗性存在差异，病情指数为16.05-83.82；其中1个品种（登义2号）表现抗病（R）,1个品种（诚信1号）表现中抗（MR），分别占8.33%；其余10个品种均表现感病（S），占83.33%.本研究表明鸭茅真小孢帽菌环境适应性广，生产上缺少抗病品种，该病害在甘肃玉米生产上存在潜在风险.（图6表5参16）
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  印度梨形孢对香蕉抗旱性的影响

  陈春玲, 李金曼, 罗杰, 陈义挺, 程春振, 赖钟雄, 黄玉吉

  应用与环境生物学报. 2024, 30(01): 118-125. https://doi.org/10.19675/j.cnki.1006-687x.2022.12013

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  为了解印度梨形孢（Serendipita indica）对香蕉干旱胁迫下生长的影响以及提高香蕉抗旱性的生理生化机制，对正常浇水和干旱胁迫下的幼苗进行不加S. indica和加S. indica处理，比较香蕉苗表型、各项生长指标及相关生理生化指标的差异.结果显示，当土壤含水量适宜香蕉幼苗生长时，接种S. indica的香蕉苗仅叶片数和茎粗显著高于CK组，其他各项生长指标与CK组无显著差异；干旱胁迫时，接种S. indica的各项生长指标均优于未接种S. indica组，其中接种S.indica的根数量显著多于未接种S.indica，约为2.19倍（P <0.01），接种S.indica的干旱症状比未接种的香蕉苗轻，出现干旱症状的时间滞缓，接种S. indica的根中过氧化氢酶（CAT）活性为未接种S. indica组的1.58倍，叶片中过氧化物酶（POD）活性、丙二醛（MDA）含量、脯氨酸（Pro）含量、可溶性糖（SS）含量、脱落酸（ABA）、叶绿素含量分别为未接种S. indica的1.78倍、50.23%、1.61倍、1.83倍、1.39倍和1.15倍，均达到极显著水平（P <0.01）.本研究表明干旱胁迫时，印度梨形孢主要通过提高香蕉叶片中POD活性和根系中CAT活性来降解、清除干旱胁迫产生的有害物质，减少香蕉叶片和根系中MDA的积累，促进香蕉叶片中Pro、SS合成及积累，减缓叶绿素的分解，加速ABA的合成与积累，进而提高香蕉抗旱性.（图7参34）
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  外源脱落酸对水稻苗期根系形态建成及其诱导化感作用的影响

  王艳萍, 范宇浍, 马华燕, 胡锦弘, 崔祖铭, 李家玉

  应用与环境生物学报. 2024, 30(01): 126-132. https://doi.org/10.19675/j.cnki.1006-687x.2023.03003

  摘要 ( 20)   可视化   收藏

  外源添加化学物质诱导可提高水稻化感潜力，是一种可被开发利用的可持续除草模式.在透明玻璃根箱中进行水稻/稗草共培种植，研究外源脱落酸对化感水稻PI312777和非化感水稻Lemont的根系形态建成及其诱导化感作用的影响.结果表明，3μmol/L脱落酸诱导后的化感水稻PI和非化感水稻Le对稗草株高的总化感作用（TA）值较遗传化感作用（GA）显著提高，且Le的诱导化感作用（IA）占其TA的比值（23%-31%）趋近于PI的占比（24%-35%）.诱导处理后两种水稻在地下的根系行为均由躲避模式变为侵入模式，且两种水稻的根系总根长、总表面积、总体积都显著提高.此外，诱导处理后化感水稻PI和非化感水稻Le水稻叶片中8种酚酸总含量均显著增加，分别提高了20.22%、20.47%.化感水稻PI32777根系总根长、总体积、叶片中8种酚酸总含量与稗草抑制率呈显著正相关，非化感水稻Lemont总根长、总根尖数、叶片中8种酚酸总含量与稗草抑制率呈显著正相关.上述研究结果表明外源脱落酸诱导促进了水稻的根系形态建成，提高了水稻酚酸类物质分泌释放，增加了水稻的化感潜力，更重要的是使非化感水稻的诱导化感作用趋于化感水稻.（图6表2参34）
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  基于多花黄精转录组的HIPPs/HPPs基因家族鉴定与表达调控

  李小利, 朱田圆, 班景洁, 王庆爽, 陈翠蓉, 张慧, 朱建明, 叶炜, 赖钟雄, 林玉玲, 陈裕坤

  应用与环境生物学报. 2024, 30(01): 133-143. https://doi.org/10.19675/j.cnki.1006-687x.2022.12002

  摘要 ( 23)   可视化   收藏

  PcHIPPs/PcHPPs是一类细胞内可溶性金属结合蛋白，在调节植物重金属稳态、解毒机制、重金属耐受等方面发挥重要作用，目前关于HIPPs/HPPs基因家族在多花黄精中还未有人研究.基于多花黄精不同转录组数据，采用生物信息学进行理化性质分析、亚细胞定位和保守基序及系统进化树分析，并对其功能进行初步分析，研究HIPPs/HPPs基因在不同铅处理下的表达情况.结果表明：从多花黄精中鉴定出68个PcHIPPs和43个PcHPPs基因；PcHIPPs基因家族的氨基酸数为134-501，分子量介于15.53-53.09 ku之间，等电点介于5.12-9.88;PcHPPs基因的氨基酸数为101-352，分子量介于11.46-38.23 ku，等电点介于5.58-10.41；亚细胞定位预测表明，PcHIPPs/PcHPPs基因有73个分布在细胞核内；通过KEGG分析发现PcHPP3、PcHIPP28-5、PcHIPP28-6、PcHPP1-5参与到代谢过程；PcHIPPs/PcHPPs基因在多花黄精根状茎中主要发挥作用，在盐胁迫处理48 h下大部分PcHIPPs/PcHPPs基因表现出明显的下调现象；多花黄精组培苗在铅处理中叶片萎缩、枯黄逐渐加重，并且低浓度的铅胁迫对植物叶绿素含量具有一定的促进作用，而高浓度的铅胁迫对植物叶绿素含量具有抑制作用；此外，PcHIPPs/PcHPPs基因总体上随着铅浓度的增加呈现出先升高后降低的表达趋势.本研究表明PcHIPPs/PcHPPs基因在多花黄精铅胁迫中起重要调控作用，为PcHIPPs/PcHPPs基因在重金属胁迫响应中的功能奠定基础.（图7表3参43）
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  四环素对小球藻铜、锌毒性和富集的影响

  相满城, 于清男, 葛滢, 张春华

  应用与环境生物学报. 2024, 30(01): 144-150. https://doi.org/10.19675/j.cnki.1006-687x.2022.12025

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  养殖废水同时含有重金属、抗生素等污染物.为明确微藻净化此类复合污染废水的潜力，需要系统研究抗生素与重金属对微藻的毒性作用，以及抗生素对微藻重金属富集规律的影响.基于此，以养殖废水中的典型重金属铜（Cu）、锌（Zn）以及抗生素四环素（tetracycline,TC）处理小球藻4 d，测定藻细胞的生长、叶绿素和胞外聚合物（extracellular polymeric substances,EPS）荧光类物质含量、以及对Cu、Zn的去除、吸附与吸收等指标.结果表明：Cu(0.1、0.5、1mg/L)、Zn(0.5、5mg/L)抑制了小球藻生长与叶绿素合成，诱导了EPS荧光类物质的分泌.1、5、10mg/L的TC没有抑制小球藻生长，并且缓解了Cu、Zn对小球藻的毒性，使EPS中酪氨酸类蛋白物质的荧光强度降低.TC对小球藻去除Cu、Zn的影响存在差异：TC、Cu复合处理1 d后，相较于单一Cu处理，Cu的去除率由25.9%显著上升至43.5%，而TC对Zn的去除率无显著影响.TC也影响了Cu、Zn富集方式：Cu、Zn单一处理下，Cu、Zn吸附占富集的比例分别为16.89%、51.6%,TC的添加使两者增加至44.49%、86.73%.本研究表明，TC改变了Cu、Zn在小球藻细胞内外的分布，通过增加Cu、Zn的胞外吸附促进了小球藻对Cu的去除，通过减少Cu、Zn的胞内吸收降低了Cu、Zn对小球藻的毒性.（图4表3参49）
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  路德维希肠杆菌A18沿镰孢霉JK菌丝迁移的生态学效应

  杨埔, 王鹏然, 张鑫, 张犇, 张丽珍

  应用与环境生物学报. 2024, 30(01): 151-157. https://doi.org/10.19675/j.cnki.1006-687x.2023.03012

  摘要 ( 22)   可视化   收藏

  土壤细菌沿真菌菌丝的迁移可以扩大细菌的生境，增强其作用效果；然而，生防细菌的迁移对植物致病真菌的影响尚待深入研究.利用细菌-真菌共培养体系，研究生防细菌路德维希肠杆菌A18(Enterobacter ludwigii A18)沿植物致病真菌镰孢霉JK(Fusarium sp. JK)迁移的生态学效应.结果发现，在没有真菌菌丝存在的情况下，路德维希肠杆菌A18只能在3 g/L琼脂浓度的半固体培养基中游动，不能在更高浓度琼脂的培养基表面运动；而在镰孢霉JK存在的情况下，该细菌可以沿真菌菌丝迁移，在移动位点细菌的生物量可达108CFU/gagar.在路德维希肠杆菌A18存在的情况下，镰孢霉JK的生长没有受到影响；然而，镰孢霉JK的产孢受到了路德维希肠杆菌A18的显著抑制，抑制率达90%.另外，路德维希肠杆菌A18可以黏附于镰孢霉JK菌丝表面形成生物膜，并利用镰孢霉JK分泌物生长，接种10 d后，路德维希肠杆菌A18的生物量从106.07±0.09CFU/mL增加到109.07±0.10CFU/mL.本研究表明路德维希肠杆菌A18沿镰孢霉JK菌丝迁移，不仅可以利用真菌分泌物生长，扩大其生境，而且可以抑制镰孢霉JK孢子的产生，减轻镰孢霉对农作物的危害.（图5表1参40）
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  一株具有氢自养能力的固氮粘质沙雷氏菌的分离鉴定、代谢特征与功能基因检测

  王浩然, 张礼霞, 高平, 李大平

  应用与环境生物学报. 2024, 30(01): 158-166. https://doi.org/10.19675/j.cnki.1006-687x.2023.02012

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  氢氧化细菌（HOB）是能利用氧气氧化氢气供能以固定二氧化碳进行自养生长的一类细菌，但是目前对能够固氮的HOB研究甚少.在自然界中部分HOB常作为植物根际促生细菌（PGPR）存在，而固氮是可能的促生机制，有望从功能菌群中得到更多的固氮HOB，是否存在氢自养且可固氮的沙雷氏菌未知.从固氮氢氧化混合菌群中分离出一株产色素的固氮菌NF-HOB1，经16S rRNA基因测序鉴定为粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）(GenBank:OQ625884)，通过碳源或氮源限制培养实验验证其具有异养固氮生长、氢自养固碳生长能力，氢气氧化速率为0.187 5 mmol/d.聚合酶链式反应（PCR）扩增发现其质粒DNA编码固氮酶铁蛋白结构基因nifH，基因组编码种特异性的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶（Rubisco）和氢化酶3的结构基因.基因组框架图测序进一步揭示了菌株的基因组特征，基因组长4 919 531 bp，蛋白编码基因4 778个.注释到氢化酶2、碳酸酐酶、GlnK型PII蛋白等，提示存在二氧化碳浓缩机制和以NtrB-GlnK-amtB/nifA为特征的全局氮调控机制.基因本体论（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）数据库分别注释到81.26%和48.13%的基因，结合数据库分析推测菌株可能具有多种植物促生功能.本研究表明沙雷氏菌NF-HOB1是氢氧化细菌，其丰富的代谢特性将拓展其作为菌种资源的应用前景.（图6表1参70）
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  多酶级联反应催化γ-丁内酯生成1,4-丁二醇

  郭艺鸣, 姜君逸, 潘学玮, 张显, 徐美娟, 杨套伟, 饶志明

  应用与环境生物学报. 2024, 30(01): 167-175. https://doi.org/10.19675/j.cnki.1006-687x.2022.12005

  摘要 ( 21)   可视化   收藏

  1,4-丁二醇是一种重要的化学品中间体，已被列入NICNAS高价值量工业化学品清单（HVICL）.随着1,4-丁二醇的全球市场需求量不断增加，利用微生物法合成1,4-丁二醇已成为关注热点.基于多酶级联催化构建了一条以γ-丁内酯为底物合成1,4-丁二醇的路径，首先通过己内酯水解酶（ChnC）将γ-丁内酯水解为4-羟基丁酸，接着在羧酸还原酶（Car）的作用下，将4-羟基丁酸还原成4-羟基丁醛，随后，利用醇脱氢酶（YqhD）将4-羟基丁醛进一步还原生成1,4-丁二醇；同时通过引入了甲酸脱氢酶（FDH）构建了NADH/NAD+辅酶循环再生系统.最后对底物添加浓度、催化温度、pH和多酶添加比例进行了优化.综合3种酶的最适反应条件优化之后，在30℃、pH 7.0、酶活力添加比例为1:3:2的优化条件下，以5g/L γ-丁内酯为底物，1,4-丁二醇产量达到2.41 g/L，摩尔转化率为46.1%，与优化前相比分别提高了375.46%和374.79%.最后，通过底物补加试验，1,4-丁二醇的合成量最高达到6.31 g/L，摩尔转化率最高达到67.3%.本研究基于新设计的1,4-丁二醇多酶级联催化路径，实现了1,4-丁二醇酶法合成，结果有望为酶催化合成1,4-丁二醇及其高附加值衍生的产品提供一种新的思路.（图12表2参41）
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  次生演替过程中土壤磷组分及有效性研究进展

  张卓婷, 陶然, 罗如熠, 周俊, 李子豪, 赵春章, 庞学勇

  应用与环境生物学报. 2024, 30(01): 176-185. https://doi.org/10.19675/j.cnki.1006-687x.2023.03031

  摘要 ( 62)   可视化   收藏

  磷是植物生长发育所需的重要营养元素.次生演替是陆地退化生态系统恢复的重要途径，但土壤磷缺乏会对次生演替过程中的植物生长造成限制，因此深入理解次生演替对土壤磷组分的影响，对解决生态系统恢复过程中养分管理具有重要意义.在介绍土壤磷循环和磷组分的基本概念及生态学意义的基础上，对次生演替过程中不同土壤磷组分的变化规律、影响因素及其磷有效性进行全面梳理和分析.发现在次生演替过程中，高活性的树脂磷（Resin-P）没有特定的变化规律；较高活性的碳酸氢钠无机磷和有机磷（NaHCO3-Pi和NaHCO3-Po）随演替逐渐增加，主要与凋落物归还、有机质积累和微生物群落变化有关；中等活性的氢氧化钠无机磷和有机磷（NaOH-Pi和NaOH-Po）在演替过程中无明显变化趋势，可能受到土壤pH值和矿物离子（如铁和铝）的影响；中等活性的原生矿物磷（Primary mineral P）在大多数情况下会随着次生演替而降低.由于土壤有机质和微生物组成等与土壤磷组分显著相关，为提高次生演替过程中土壤磷有效性，应重点关注次生演替过程中土壤的理化特性（例如土壤pH值、含水量和有机质）以及微生物群落（例如溶磷菌群落）的变化；同时，也应该关注次生演替过程中土壤磷形态转化对磷有效性的影响；此外，还应加强对磷循环生物学机制的探究，为应对陆地生态系统植被恢复过程中生产力下降提供科学依据.（图1表1参90）
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  基于CiteSpace分析的湿地恢复技术研究热点与前沿

  何燕敏, 蔡小虎, 郑欢, 聂士瑞, 杜忠

  应用与环境生物学报. 2024, 30(01): 186-196. https://doi.org/10.19675/j.cnki.1006-687x.2023.02032

  摘要 ( 38)   可视化   收藏

  在气候变化和人类活动的影响下，湿地出现了面积减少、生态退化的严峻局面，湿地恢复技术研究引起广泛关注，但关于其发展趋势和研究热点演变特征尚缺乏足够的认识.以WOS和CNKI数据库检索到的1 013篇相关文献为数据源，利用CiteSpace对发文量、作者、关键词和文献共被引等进行可视化分析.国际上湿地恢复技术研究自1994年起步，2011年起呈高速递增趋势；国内该项研究自2005年步入正轨，已迅速发展为全球领军者.国际上Mitsch WJStefanik KC、Day JW-Shaffer GP、Tong SZ-Wang XH等核心团队发文较多；国内形成了吕宪国-佟守正-王雪宏、崔丽娟-李伟-张曼胤-赵欣胜-王义飞、段亮-宋永会等核心团队，山东、黑龙江、江苏等地仍为核心研究区，同时高寒、高纬地区的研究会逐渐加强.总体上，国际国内湿地恢复技术研究目前均处于快速发展阶段.国际研究围绕水文与水环境修复、植被修复与演替、人工湿地对环境污染的调节与控制、生物多样性恢复等主题，聚焦人工湿地恢复技术、土壤种子库技术、植被恢复技术与养分循环及降解技术等；未来沿海湿地生态系统建设与整合技术和生态工程运行及其效应可能成为新的研究热点.国内研究主题与国际基本保持一致，并形成了特有的技术体系；未来人工湿地恢复技术、海湾综合治理技术、废水污水净化技术以及一些协同联合修复技术可能为研究热点；亟待开展全国尺度上湿地恢复技术联网研究，构建适合中国区域特色的湿地恢复技术标准和理论体系，以便对湿地恢复和保护进行长期的及时的生态监测与评估.（图12表5参85）
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  人工多细胞体系研究进展

  江懿枫, 程龙, 胡智泉

  应用与环境生物学报. 2024, 30(01): 197-204. https://doi.org/10.19675/j.cnki.1006-687x.2023.02021

  摘要 ( 24)   可视化   收藏

  人工多细胞体系具有可实现代谢分工、复杂底物利用等功能，已成为合成生物学发展的研究热点.概述人工多细胞体系的优势，介绍现阶段人工多细胞体系构建的方式及设计原则，通过文献对目前人工多细胞体系应用于环境修复的实例进行归纳汇总，最后借助CiteSpace直观地分析人工多细胞的研究主题及趋势.与单一微生物相比，人工多细胞体系具有劳动分工更优化、代谢负担更低、底物转化能力更高、鲁棒性强等特点.目前主流的人工多细胞体系构建方式为自上而下法或是自下而上法，其设计原则一般是基于底盘细胞选择、种群控制策略、数值模拟预测等等.通过文献计量分析，人工多细胞的研究主题包含微型自主运动的发展以及生物电子传输等领域，然而随着“代谢工程”“人工智能”等词汇的突现，未来人工多细胞体系的研究会更加关注多细胞体系的设计与构建、细胞代谢途径、细胞间信息传递及相互作用等方面.结合现状及热点，提出未来人工多细胞体系的研究应关注：（1）解析人工多细胞体系成员之间相互作用机制与代谢方式；（2）根据人工多细胞体系的结构、行为与功能逐步优化构建方式；（3）开发基于人工多细胞体系的环境生物修复策略.（图3表2参71）