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放牧对草地生态系统结构与功能影响的研究进展
刘玉祯, 赵新全, 董全民, 刘文亭, 杨晓霞, 俞旸, 张春平, 曹铨
2023, 31 (8): 2253-2262. DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2023.08.002
摘要437)      PDF (11444KB)(268)   
放牧是草地生态系统最主要的利用方式之一,不同的草地类型、放牧强度、放牧家畜种类、草地利用方式以及气候变化等因素均会影响草地生态系统结构与功能。深入揭示放牧活动及气候变化对草地生态系统的影响机制对其可持续发展具有重要意义。本文系统综述了放牧对草地生态系统结构与功能的影响机制,并对该领域几个重要研究方向进行了展望,未来相关研究需重点关注的问题包括:(1)提升放牧草地生态系统中的空间耦合分析;(2)注重草地生态系统多功能性研究;(3)完善全球变化背景下的放牧地多因素嵌套试验;(4)开展不同种类放牧家畜混牧试验;(5)规范草地生态试验方法。以期为草地生态系统的适应性管理和可持续发展提供理论参考依据。
丛枝菌根真菌(AMF)介导植物矿质元素吸收机制的研究进展
韩金吉, 沈小奥, 杨帆, 王非, 覃崇源, 邹东言, 胡千怡, 蔺吉祥, 王竞红
2023, 31 (6): 1609-1621. DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2023.06.002
摘要400)      PDF (2868KB)(162)   
近年来,由于城市工业的不断发展和化学肥料的过度使用,土壤矿质元素匮乏以及污染等问题严重影响我国农业的可持续发展。丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)作为天然的生物菌肥,可以有效促进植物对矿质元素的吸收并改善其生长状况,同时在重金属污染的土壤中又可以减轻重金属对植物的毒性,增强植物对环境变化的适应性。目前,AMF调控植物矿质元素吸收的生理及分子机制的研究已取得了重大进展,大量的菌根诱导基因被识别,但缺乏系统全面的总结。基于此,本文对国内外AMF调控植物矿质元素吸收的相关研究进行了归纳与总结,从AMF影响植物摄取大量元素和微量元素的生理机制及分子机理、AMF缓解植物重金属毒性的作用机制进行了综述,并根据现有研究的挑战与不足提出了展望,旨在为深入理解AMF影响植物对矿质元素的吸收机制和生物菌肥的农业应用等提供一定的科学依据。
西藏那曲适宜建植人工草地的牧草筛选研究
陈美镕, 聂晓伟, 张学民, 王宗松, 宋赵有, 阿旺, 王奇, 汪诗平, 李耀明, 斯确多吉, 张林, 严俊, 周华坤, 石培礼, 姜丽丽
2023, 31 (10): 2897-2904. DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2023.10.001
摘要328)      PDF (1280KB)(309)   
为回答那曲地区能否建植人工草地及哪些牧草适宜在那曲地区建植人工草地的问题,本试验选择抗寒抗旱的牧草开展引种筛选试验。通过收获的牧草产量与那曲天然草地及中国四大草原区其他人工草地产量的对比评估,可知试验收获的牧草产量成倍高于那曲天然草地的产量,且试验区人工草地的平均产量不低于中国其他草原区人工草地的产量,结果表明,在充足的水肥管理条件下那曲地区可建植高产人工草地。同时,适种牧草的筛选基于播种当年不同牧草的出苗与生长情况以及次年多年生牧草的出苗情况(即越冬能力)展开,结果显示燕麦( Avena sativa)、绿麦草( Triticum secale)、芜菁( Brassica rapa)和饲用油菜( Brassica napus)适宜在那曲地区建植一年生人工草地;成功越冬的老芒麦( Elymus sibiricus)和垂穗披碱草( Elymus nutans)可作为多年生人工草地的筛选品种,但其后续是否稳产仍待研究。
褪黑素调控草类植物生长发育及抗逆性功能研究进展
张昭, 聂宇婷, 崔凯伦, 吕艳贞, 闫慧芳
2023, 31 (9): 2571-2581. DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2023.09.001
摘要301)      PDF (1277KB)(341)   
褪黑素是一种广泛存在于植物体内的小分子吲哚胺类激素,现有研究已明确其合成途径、分解代谢和生理功能。褪黑素作为信号分子可调节植物昼夜节律、种子萌发、根和花发育,还有利于增强植物对各种逆境胁迫的抵御能力。本文总结了褪黑素调控草类植物生长发育的生理功能,重点阐述了褪黑素在草类植物非生物胁迫和生物胁迫响应中的调控作用,并对其在草类植物生长发育与抗逆性功能研究以及在抗逆育种中的应用前景进行了展望,以期为利用褪黑素提高草类植物抗逆性、提升牧草产量和品质提供参考依据。
植物改良盐碱地的热点研究及前沿进展—基于VOSviewer的数据可视化分析
王静, 田永雷, 慕宗杰, 白春利
2023, 31 (9): 2598-2607. DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2023.09.004
摘要244)      PDF (5132KB)(199)   
以中国知网(CNKI)和web of Science(WOS)数据库中检索到的2000-2022年有关改良盐碱地研究的1 329篇核心期刊文献为数据源,运用数据可视化软件,定性定量地进行聚类、热点、共现、语义网络等分析,从植物改良盐碱地的研究趋势、研究热点以及改良效果等角度阐明了国内外植物改良盐碱地的现状。结果表明,盐碱地研究的文献数量呈逐年上升趋势,植物改良盐碱地的效果是目前的热点研究问题。草本是盐碱地改良中最常用的植物,则灌木和乔木主要有15种。种植植物主要可以降低盐碱地的土壤pH值、含盐量和盐基离子浓度,改善土壤物理特征,提高土壤肥力水平。不同植物针对盐碱地的改良效果均有差异,建立盐碱植物库作为改良盐碱地的依据,这是该领域未来研究的重点,以现有研究为基础综述盐碱地改良的进展,对后续开展盐碱地的生态恢复和可持续发展具有指导意义。
紫花苜蓿 GPAT基因家族鉴定及在盐碱胁迫下的表达模式分析
唐芳, 梅亭, 高佳荷, 王佳妮, 石凤翎, 高翠萍
2023, 31 (9): 2608-2620. DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2023.09.005
摘要241)      PDF (11552KB)(162)   
甘油-3-磷酸酰基转移酶(Glycerol-3-phosphate acyltransferase,GPAT)是甘油生物合成的限速酶,参与多种脂类的生物合成途径,在植物生长发育和抗逆过程中具有重要作用。为了解 GPAT基因在紫花苜蓿( Medicago sativa)应对非生物胁迫过程中的作用,本研究利用生物信息学方法共鉴定出73个紫花苜蓿 MsGPATs基因。研究表明, MsGPAT基因在染色体上不均匀分布,大多数基因存在大片段复制现象。系统进化树分析将其分为3个亚组。基因结构和蛋白质保守基序分析表明 MsGPAT基因家族成员多数含有2~3个外显子或11~12个外显子,至少含有1个保守基序。顺式作用元件分析表明不同 MsGPATs基因含有不同的光、生长素和胁迫应答元件。基因表达谱分析显示,分别有10,5,18个 MsGPATs基因积极响应高盐、高碱和混合盐碱胁迫,可作为紫花苜蓿耐盐碱研究的候选基因。
不同经营管理策略对内蒙古家庭牧场影响的研究现状及展望
付净瑶, 王忠武, 李治国, 韩国栋, 那顺孟克, 赵生厚
2023, 31 (7): 1911-1921. DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2023.07.001
摘要234)      PDF (1210KB)(252)   
内蒙古草原是我国重要的畜牧业生产基地和北方生态安全屏障,其经济发展和生态保护问题是当下研究的热点话题。家庭牧场作为比较典型的畜牧业生产组织形式,已经成为内蒙古农牧业发展的重要内容。近年来,气候变化和人类干扰在一定程度上造成了草地的退化,这不仅带来了生态系统功能衰退等问题,也对家庭牧场的经济发展有着重要的影响。本文对家庭牧场的发展及定义进行了论述,就内蒙古不同草地类型下的家庭牧场经营管理策略中产生的作用以及造成的影响进行综述,最后从内蒙古家庭牧场的经营模式、牧户经营意识、管理制度、金融制度及社会服务体系、景观化遥感技术这几个方面提出问题并进行展望,以期为内蒙古草原家庭牧场实现草畜平衡的同时提高农牧民经济效益提供科学参考。
草坪草再生体系研究进展
马承泽, 崔会婷, 胡倩楠, 王潞雨, 贾芳, 王储, 乔葭月, 李跃, 孙彦
2023, 31 (8): 2241-2252. DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2023.08.001
摘要230)      PDF (1186KB)(212)   
草种是草坪业的基础,但我国缺乏自己培育的草坪草品种,所用草坪草种主要依赖于进口,因此草坪草育种工作亟待加强。常规育种周期长、效率低且难以实现精准靶向育种,而现代生物技术为草坪草育种提供了新的有效途径,其中构建草坪草高效再生体系,加快繁殖速度,对拥有再生体系的草坪草种进行遗传转化是其关键。本文主要综述了近年来对部分冷季型和暖季型草坪草的再生体系研究,总结了影响再生过程的关键因素、存在问题等,同时对未来草坪草再生领域的发展进行了展望,以期对今后草坪草新品种的研发、推广和应用提供参考。
内生菌提高植物抗旱性和耐盐性分子机制研究进展
宋雪, 付楚涵, 李家红, 孙雪铜, 韦银珠, 肖汇川, 李韦瑶, 秦立刚
2024, 32 (1): 13-24. DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2024.01.002
摘要225)      PDF (8922KB)(126)   
植物-内生菌共生体在缓解植物的非生物和生物胁迫方面发挥着重要作用。在干旱和盐胁迫下,内生菌可以通过调控植物光合作用、激素浓度、渗透调节物质含量、抗氧化酶活性以及相关基因表达等来保证植物正常生长和发育,从而增强植物抗逆性。近年来,植物促生菌(Plant growth promoting bacteria,PGPB)接种剂也被广泛研究应用。本文综述了植物内生菌的多样性、共生内生菌和PGPB在干旱和盐胁迫下对植物基因的调控,为内生菌提高植物耐旱性和耐盐性的分子机制的深入研究提供参考。
草种质资源遗传多样性研究进展
陈彩锦, 王学敏, 刘文辉, 曾燕霞, 包明芳, 尚继红, 张尚沛, 朱新忠, 高婷, 崔峻岭, 张国辉, 陈志龙, 沙晓弟
2024, 32 (2): 349-357. DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2024.02.001
摘要225)      PDF (1112KB)(248)   
草种业作为农业领域的重要产业之一,在提高养殖效益、增加农牧民收入、促进经济社会高质量发展等方面发挥着越来越重要的作用。种质资源收集、保存、鉴定评价和创新利用及新品种(系)选育已是当前草种业研究的热点话题。因此,本文主要从草种质资源形态学、生物化学、细胞学及分子水平4个方面对其遗传多样性进行总结和展望,旨在为草种质资源的创制及育种利用提供参考。
不同丛枝菌根真菌接种对3种草地植物生长特性的影响
阚海明, 徐恒康, 鲁佳男, 孙鑫博, 武菊英
2023, 31 (7): 1922-1930. DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2023.07.002
摘要222)      PDF (8804KB)(196)   
为筛选出适用于农牧交错带沙荒地的植物和丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)的优势组合,本研究选取沙荒地常见的3种植物,紫花苜蓿( Medicago satuva L.)、无芒雀麦( Bromus inermis Leyss)和苇状羊茅( Festuca arundinacea Schreb.)作为试验材料,设置接种幼套球囊霉( Glomus etunicatum,GE)、摩西球囊霉( Glomus mosseae,GM)、根内球囊霉( Glomusntraradices,GI)和不接种(CK)处理。结果表明:根内球囊霉(GI)接种紫花苜蓿、无芒雀麦和苇状羊茅接种的侵染率最高,其次是摩西球囊霉(GM),幼套球囊霉(GE)。相关分析也表明,AMF侵染率与植物株高、生物量和分蘖(枝)数呈极显著正相关。综上,接种AMF能显著提高3种草地植物的株高、生物量和分蘖(枝)数,促进植物的生长。GI接种无芒雀麦的组合适用于农牧交错带荒滩地,为探索利用微生物高效快速的进行沙荒地植被恢复提供技术参考。
我国草原信息化建设现状及建设模式研究
罗俊强, 张瑞琪, 董世魁, 杨珏婕, 李晓光
2023, 31 (11): 3227-3232. DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2023.11.001
摘要221)      PDF (6050KB)(201)   
信息化是推动新时期草原事业高质量发展、实现草原治理体系和治理能力现代化的关键举措。我国草原保护管理和牧区现代化,亟需信息化支撑,因此本研究通过分析梳理我国草原信息化建设需求、前沿信息技术在草原保护建设中的应用、我国草原信息化建设现状,提出我国目前草原信息化建设面临的问题。同时,本研究立足草原保护建设和牧区生产活动对信息化建设需求,充分考虑草原牧区信息基础设施情况和科技发展水平,遵循政务信息化建设基本技术架构,开展我国草原信息化建设模式研究。从管理展示平台建设、集成应用建设、大数据建设、基础设施建设、标准规范体系和安全与综合管理体系建设等方面入手,构建草原信息化建设体系和框架,为草原信息化建设提供理论指导和政策建议,推动制定草原信息化建设顶层设计,提升草原信息化建设效率。
我国草原分区-分类-分级生态修复模式研究
平晓燕, 王铁梅, 董世魁
2024, 32 (1): 1-12. DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2024.01.001
摘要216)      PDF (6394KB)(226)   
草原是我国重要的自然资源和生态屏障,草原生态修复是我国生态文明建设的重要内容,也是提升草原生态系统服务功能和固碳潜力的重要途径。已有大量研究针对退化草原提出了多种有效的生态恢复措施,但缺乏系统性和针对性的总结。本文在系统梳理和总结国内外草原生态修复研究的基础上,基于文献计量学的研究方法,总结了我国草原生态修复经历的三个阶段。同时,针对不同区域、不同退化/受损/破坏类型和和不同退化程度的草原,探索和提出了我国草原分区-分类-分级生态修复模式,并对我国草原生态修复的未来发展提出了相关建议,以期为我国草原生态修复和可持续管理提供科学依据和参考。
未来不同气候情景下全球草地生态系统及净初级生产力时空动态分析
范蒙恩, 王佩尧, 陈宇, 刘欢欢, 刘悦, 陈印, 刚成诚, 马扶林
2023, 31 (12): 3597-3607. DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2023.12.004
摘要213)      PDF (9155KB)(162)   
为揭示未来气候变化对草地生态系统的影响及其响应,本研究基于4种未来气候情景(包括SSP126,SSP245,SSP370和SSP585)数据,利用改进的综合顺序分类法和分段模型评估了2020—2100年全球草地生态系统及其净初级生产力(Net primary productivity,NPP)的时空格局及动态演变趋势。结果表明,在4个气候情景中,全球年均温和年降水量均将呈现整体上升的趋势。在SSP126和SSP245情景中,全球草地面积将下降,预计到2090 s将分别下降194.10和178.43万km 2,主要原因在于冻原与高山草地面积的减少。相比之下,在SSP370和SSP585情景中,全球草地面积将呈现上升的趋势,预计到2090 s将分别上升67.59和136.72万km 2,热带萨王纳面积增加最多。全球草地NPP在SSP126,SSP245,SSP370和SSP585情景中均将呈现上升趋势,预计到2090将分别上升0.25,1.96,5.78和7.52 Pg DW,其中,热带萨王纳NPP的贡献最大。在全球暖湿化背景下,冻原与高山草地和热带萨王纳更易受气候变化的影响。
燕麦抗倒伏性研究进展
南铭, 柴继宽, 景芳, 张丽娟, 闵庚梅, 刘亚锋, 刘彦明, 李晶, 赵桂琴
2023, 31 (9): 2582-2589. DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2023.09.002
摘要203)      PDF (9382KB)(173)   
倒伏是影响燕麦产量和品质的重要因素之一,也是目前燕麦育种和生产中亟需解决的突出问题。加强燕麦抗倒伏生理和分子机制的系统研究,对促进燕麦抗倒伏种质创新和丰产高效栽培具有重要意义。基于此,本文对燕麦倒伏方面的研究进行了系统总结,梳理了燕麦倒伏发生的影响因素和抗倒伏性鉴定评价现状,综述了燕麦抗倒伏形态学、生理学及解剖学等方面的研究进展,归纳了植株形态、理化物质、栽培措施等与燕麦倒伏的关系。并针对燕麦茎秆力学性能与内源物质合成,抗倒伏相关性状全基因组关联分析(Genome wide association study,GWAS)分析及数量性状位点(Quantitative trait locus,QTL)定位,功能基因挖掘与分子机制解析等研究进行了展望,旨在为我国燕麦遗传改良和抗倒品种选育提供参考,进而推动燕麦抗逆性研究的发展。
高寒草甸植物叶绿素对氮添加梯度的非线性响应
门璐, 何奕成, 李婷婷, 黎鹏宇, 胡健, 周青平
2023, 31 (6): 1622-1631. DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2023.06.003
摘要200)      PDF (9552KB)(235)   
叶绿素是植物进行光合作用的关键物质,氮素是叶绿素的重要组成元素。因此,土壤氮可能是影响叶绿素含量变化的重要因素。然而,目前研究较少关注氮梯度下叶绿素含量的变化及背后原因。本研究以青藏高原高寒草甸优势植物为研究对象,利用8年的氮添加梯度实验,氮添加水平为0,2,4,8,16,32 g·m -2 ·a -1。研究发现叶绿素含量沿氮添加梯度呈抛物线响应,且峰值多在8 g·m -2 ·a -1左右。低氮水平下,叶绿素含量与土壤无机氮显著正相关,与土壤pH值和植物高度负相关。高氮水平下,叶绿素与土壤无机氮和pH值均不相关,与植物高度呈非线性关系。此外,不管低氮或高氮水平添加叶绿素含量和比叶面积均呈抛物线关系。本研究表明高寒植物叶绿素对氮添加梯度表现出非线性响应且存在阈值,并且低于或高于氮阈值的影响因子是不同的。总之,本研究表明在氮富集的背景下高寒植物叶绿素与土壤氮可利用性存在复杂关系,可能会进一步作用于高寒草地生态系统碳固持。
紫花苜蓿花期调控基因 MsCOL2的克隆及功能研究
卢栋宇, 王雪, 蒋旭, 张云秀, 张丽丽, 栗亚静, 康俊梅
2023, 31 (10): 2905-2915. DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2023.10.002
摘要198)      PDF (7097KB)(138)   
开花是植物由营养生长过渡到生殖生长的转折点,紫花苜蓿( Medicago sativa L.)的产量和品质与开花时间密切相关。光周期是影响植物开花的重要因素之一, CONSTANS-likeCOL)基因家族在光周期开花调控途径中发挥重要的作用。为揭示 COL家族基因在紫花苜蓿开花调控中的功能,本研究克隆了 MsCOL2基因,该基因编码401个氨基酸;组织差异性表达分析显示, MsCOL2在花中表达量最高;花不同发育时期表达分析显示, MsCOL2在花芽分化期表达量最高;在不同光周期条件下, MsCOL2的表达水平具有不同的节律性表达;外源激素50 μmol·L -1赤霉素和100 μmol·L -1水杨酸处理后, MsCOL2表达水平呈现不同的变化趋势。为了验证过表达 MsCOL2对开花相关基因表达的影响,分析了过表达 MsCOL2株系中开花相关基因的表达水平,结果显示促进开花基因的表达水平下调,抑制开花基因的表达水平上调。表型观察显示,过表达株系延迟开花,表明 MsCOL2对延迟开花有重要的调节作用。
禾草 Epichloë属内生真菌分类学研究进展
杜明祥, 王添, 李春杰, 陈泰祥
2023, 31 (12): 3575-3586. DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2023.12.002
摘要194)      PDF (1248KB)(92)   
禾草内生真菌( Epichloë属)是指在宿主禾草的组织间隙内完成其全部或大部分生命周期,但不引起宿主禾草产生外部明显症状的一类真菌。其作为重要的农业微生物资源,一方面能促进宿主植物的生长、提高宿主对不良环境的抵抗能力;另一方面,部分内生真菌与宿主形成的共生体所产生的部分生物碱可引致草食家畜中毒,影响草地畜牧业的健康发展。禾草内生真菌的这一双重特性已经成为国际草业领域近30年来的研究热点。本文首先综述了有性型和无性型 Epichloë属禾草内生真菌的命名历史和分类现状,其次对我国目前已发现的禾草内生真菌资源及其分布以及禾草内生真菌在抗逆育种方面的研究进展进行归纳总结,最后针对禾草 Epichloë属内生真菌的分类和应用进行了展望,以期为挖掘和利用有益禾草内生真菌资源、培育优良植物新品种、发展现代草地畜牧业和生态环境建设提供科学依据。
12个饲用燕麦品种在四川的适应性评价分析
彭靖涵, 程明军, 董志晓, 雷雄, 苟文龙, 刘岳华, 陈书明, 田科, 刘伟, 马啸
2023, 31 (7): 2128-2136. DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2023.07.023
摘要180)      PDF (3836KB)(202)   
为准确评价国内外主要饲用燕麦( Avena sative L.)品种在四川不同地区的稳定性和适应性及不同试点的代表性和区分能力,采用双标图和BLUP预测模型对12个燕麦参试品种对在2018年自行开展的5个区试点的产量数据进行联合分析。结果显示:'太阳神'和'魅力'具有较好的丰产性和稳产性,具有在四川省内大规模推广种植的潜力;品种'苏特'在阿坝红原具有较高的产量,可以在生态类型相似的高海拔地区推广种植;洪雅县具有较好的代表性和区分力,是理想的试点环境,可推荐作为区试验以及品种推广示范的地点。本研究客观地评价了参试燕麦品种的适应性以及试验点的代表性和区分力,可以为四川地区饲用燕麦主栽品种选择及区试点选择提供理论依据。
2000—2020年云南省植被时空变化及影响因素分析
李加顺, 刘丽
2023, 31 (11): 3503-3513. DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2023.11.029
摘要177)      PDF (1872KB)(117)   
为揭示云南省植被动态变化及其对自然因素和人类活动因素的响应,本研究基于2000—2020年归一化差异植被指数(Normalized difference vegetation index,NDVI)、自然因子和人类活动因子数据集,采用Theil-Sen趋势分析法和Mann-Kendall检验分析了云南省NDVI时空变化特征,结合地理探测器探究了不同时期NDVI空间分异的驱动力,并探讨了主导因子对NDVI变化的影响。结果表明:空间分布上,云南省植被覆盖呈现西南高,东北低的空间分布格局。时间变化上,2000—2020年NDVI上升的区域面积占比为83.15%,而NDVI下降的区域面积占比为16.85%。NDVI空间分异的主要影响因子为土地利用类型、降雨量和相对湿度,其中土地利用类型解释力最高,远高于其他因子。土地利用类型的转变对NDVI变化具有显著影响,林业生态工程的实施增加了林地面积,改善了区域植被,对NDVI上升起到了积极作用;而建筑用地扩张,破坏了区域植被,导致NDVI降低。本研究为云南省未来生态规划策略的制定提供了科学依据。