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《武汉植物园在武陵山地区木本植物多样性格局研究中取得新进展》

  • 来源专题：生物安全知识资源中心—领域情报网
  • 编译者： hujm
  • 发布时间：2022-03-02

  • 武陵山位于华中地区，连接着中国中亚热带和北亚热带，也是中国东部和西南部的植物区系交汇的纽带，生境复杂多样，具有丰富的植物物种多样性。

    　　武汉植物园植被生态学学科组研究人员以武陵山及其周边地区（82万平方公里）为研究区域，对木本植物数据进行空间栅格化，并基于此分析木本植物物种多样性的空间格局。研究结果表明，与其他地区相比，武陵山区的物种丰富度较高，且该区域物种交换在纬度梯度上相比经度梯度呈现较高的速率。研究人员还根据物种组成，将研究区划分为6个生物地理区:武陵山区、南岭-雪峰山区、秦岭-大巴山区、四川盆地区、江汉平原区和云贵高原区。该区划结果和自然地理划分结果一致：武陵山区是连接华北和华南、促进华中地区生物多样性交流与保护的生态廊道。

    　　该研究得到中国科学院战略先导项目（XDB31000000）和国家自然科学基金（32171536，31670441）的资助。研究结果以" Wuling Mountains Function as a Corridor for Woody Plant Species Exchange Between Northern and Southern Central China"为题，发表于期刊Frontiers in Ecology and Evolution（2022）上，武汉植物园植被生态学学科组硕士生王从容为论文第一作者，武汉植物园乔秀娟研究员为论文通讯作者。

  • 原文来源：http://www.whiob.ac.cn/xwdt/kydt/yjjz/202203/t20220302_6380594.html;https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fevo.2022.837738/full
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相关报告

  • 《武汉植物园在山地河岸带木本植物适应策略研究中取得进展》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2020-08-28
    • 生物多样性分布格局和物种对环境变化的响应机制是生态学研究的核心问题。亚热带山地区域覆盖中国生物多样性的热点区域（秦巴山地、川东-鄂西地区和岭南地区），该区域被认为是孑遗植物的“博物馆”。然而，目前对于山地河岸带植物的生物多样性分布、适应策略及潜在机制仍缺乏认识。选取具代表性的植物群落，开展生物多样性格局及适应策略的研究对该区域内生物多样性的保护具有重要意义。 　　武汉植物园植被生态学科组长期从事亚热带山地生物多样性研究，以山地河岸带植物领春木及其所在的木本植物群落为对象，取得一系列成果：（1）领春木种群遗传多样性格局受河流结构（Wei et al. 2015）、地形（Wei et al. 2013, 2016）和植被类型（Meng et al. 2019）的影响，不同研究尺度上的主要影响因子存在差异；（2）中国分布区内，领春木的繁殖方式表明该物种有向高纬度地区迁移的趋势（Wei et al. 2015），地理梯度上的叶片性状主要受环境因子驱动（Meng et al. 2017），环境因子通过影响种子质量和种子氮含量而间接影响种子萌发率（Wu et al. 2018）；（3）人为干扰（砍伐）的木本植物群落中不同维度上生物多样格局不同（Wei and Jiang, 2012），而自然生境中山地河岸带木本植物群落不同维度上生物多样性格局一致（孟红杰，2017）。 　　基于前期的研究基础，植被生态课题组研究人员通过整合遗传、性状和环境数据，探究环境梯度上领春木的适应策略及潜在的机制。结果表明：（1）地理隔离和环境隔离效应共同作用于种群间的遗传差异，而环境隔离效应可以解释种群间的性状差异；（2）低纬度地区分布的领春木采取资源保守生长策略（resource conservative strategy）并表现出较高的萌蘖能力，而高纬度地区分布的领春木采取资源获取生长策略（resource acquisitive strategy）并生产质量较轻的种子。中国分布区尺度上，领春木生长和繁殖策略是对特定环境的适应，萌蘖性状（可塑性）是对季节性洪水的响应，而种子质量和叶片密度差异是（局域适应）土壤和温度因子定向选择的结果。 　　研究结果以“Adaptive strategies and driving factors of a montane riparian tree: Trait-specific mechanisms across latitude”为题，发表在《Science of The Total Environment》上。武汉植物园孟红杰博士后为第一作者，江明喜研究员为通讯作者。该研究得到国家自然基金（31570528, 31800347 和31770572)）和中国博士后科学基金（2019M652742）的资助。
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  • 《武汉植物园在水生植物功能性状及对环境响应研究中取得新进展》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2020-12-09
    • 与陆生植物相比，水生植物的生存环境已经发生了根本性的变化，由此沉水植物演化出了一系列较为特殊的功能性状，对周围环境的响应机制也有其特殊之处。武汉植物园水生植物生物学学科组科研人员在水生植物功能性状及对环境响应研究开展了一系列研究，取得如下进展： 　　1、沉水植物对不同盐度的响应 　　人们对盐分影响植物生长发育的认知可能已有上千年。实验中通过设置不同的盐度梯度，发现穗状狐尾藻在盐度5‰条件下原有茎尖会死亡，同时形成新的矮化茎尖。解剖结构的研究表明植物茎尖表皮细胞形态发生显著变化。相关研究结果以“Responses of five submerged macrophytes to NaCl salinity in a tropical mesocosm study”为题发表在Fundamental and Applied Limnology上。本文第一作者为海南大学陈涛，共同通讯作者为海南大学尹黎燕和武汉植物园操瑜副研究员。论文DOI:10.1127/fal/2020/1303. 　　2、沉水植物对螺类密度的响应 　　螺类与沉水植物存在较为复杂的交互作用，一种是通过取食附着藻促进植物的生长，一种是通过直接取食抑制植物的生长。本实验通过设置不同的螺类密度对四种沉水植物生长与繁殖的影响进行了分析，研究结果表明：高密度条件下，沉水植物生长受到了显著的抑制，而且不同植物的功能性状响应也有所不同，茎杆较细的尖叶眼子菜(Potamogeton oxyphyllus)在高密度螺类处理中株高显著矮于低密度螺类出。相关研究结果以“Responses of four submerged macrophytes to freshwater snail density (Radix swinhoei) under clear-water conditions: A mesocosm study”为题发表在Ecology and Evolution上。本文第一作者是武汉植物园水生植物生物学课题组支永威，通讯作者为操瑜副研究员。论文DOI: 10.1002/ece3.6489。 　　3、沉水植物对新型污染物的响应 　　狸藻是大型无根水生植物，通常生长在小湖泊和池塘中。一株狸藻可以拥有成百上千个捕虫囊来捕获和消化猎物。这些捕虫囊（长1-5毫米）由外壁和顶部的单个阀门组成。除了植物表面进行的正常养分吸收外，捕虫囊还用于捕获小的猎物，这些猎物是狸藻养分的主要来源。添加新型污染物微塑料的受控实验结果表明狸藻的生长显著的受到微塑料的抑制，可能的毒理机制是，狸藻可以通过捕虫囊摄入大量的微塑料，并且微塑料也可以粘附在植物上。同时，通过模型计算探讨了EC50在毒理学中的应用。相关研究结果以“Bladder entrance of microplastic likely induces toxic effects in carnivorous macrophyte Utricularia aurea Lour”为题发表在Environmental Science and Pollution Research上，本文第一作者是武汉植物园水生植物生物学课题组周靖喆，通讯作者为操瑜副研究员。同时以“Letter to the editor: Proteomic responses to silver nanoparticles vary with the fungal ecotype”为题发表在Science of the Total Environment上。本文第一作者是海南大学黄家权教授，通讯作者为江红生副研究员。论文DOI: 10.1007/s11356-020-09529-y及10.1016/j.scitotenv.2020.140705. 　　4、沉水植物功能性状研究（叶片长度和碳酸氢根的利用） 　　叶片是植物光合作用的重要器官，叶片长度作为植物性状中的一个重要指标，一直以来都是相关研究的重点。世界上叶片最长的陆生木本植物是棕榈树科的Raphia regalis，叶长可达25 m。最长的陆生草本植物百岁兰属（Welwitschia）、海芋属（Alocasia）和Musa的植物叶片可达3 m（除去叶柄）。目前关于陆生植物叶片的最大长度的限制原因已有较多研究，认为最大叶长主要受限于叶脉直径和叶密度，但对于沉水植物的叶片最大长度及其限制因素仍然是未知的。 　　具有带状叶片的沉水被子植物通常具有较长的叶片，且此类植物的长度通常代表植物的最大高度和捕光能力。本研究通过对淡海水中48种带状沉水被子植物的最大叶长数据进行收集整理，发现澳大利亚苦草（Vallisneria australis）的叶片最长，为300 cm（图1）。鉴于水生被子植物起源于陆生植物，二者具有相似的生理基础（如营养需求和氧气输送），但由于水陆生境的不同，随着沉水植物对水环境的不断适应，二者的叶片性状存在差异较大，因此，限制沉水植物叶片伸长的因素可能与陆地植物不同。研究表明，光照不是调节淡水湖泊中沉水植物最大带状叶长的唯一影响因素，其它生物因素（如叶片寿命和密度）和非生物因素（如水力阻力）可能参与调节。该研究是对带状叶沉水植物最大叶长限制因素的初步探索，仍需更多相关工作（如叶片寿命）去研究限制其最大叶长的主要因素。相关研究结果以“Is there a maximum length of strap-like leaves for submerged angiosperms?”为题发表在Aquatic Botany上。本文第一作者是武汉植物园水生植物生物学学科组刘洋，通讯作者为操瑜副研究员。论文DOI: 10.1016/j.aquabot.2019.103184。 　　水分胁迫不再是沉水植物光合作用的主要限制因素，CO2成为沉水植物光合作用的首要限制因子。虽然CO2能轻易的穿透生物膜，但它在水中的扩散速率比在空气中要低104倍，此外由于水体与植物体边界厚的静水层的阻挡，使得沉水植物光合作用常受到低CO2供应的胁迫；而喀斯特地区水体中的无机碳含量常常非常高，沉水植物的光合无机碳利用策略可能与其他地区不同。本研究选取典型喀斯特地区的一条河流研究河流上下游沉水植物的无机碳利用能力，结果从河流上游到下游优势的沉水植物的主要无机碳利用途径从CO2转变为HCO3- 。相关研究结果以“ Different mechanisms of bicarbonate use affect carbon isotope composition in Ottelia guayangensis and Vallisneria denseserrulata in a karst stream”为题发表在Aquatic Botany上。本文第一作者是武汉植物园水生植物生物学学科组江红生，通讯作者为海南大学尹黎燕教授。论文DOI: 10.1016/j.aquabot.2020.103310 。
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