植物功能生态学研究进展

植物功能生态学是研究植物种类间或环境梯度内植物某一功能性状变化,阐释其进化意义或生态意义的生态学分支学科;围绕3个主题开展工作:(1)利用功能性状作为研究解释的变量,(2)在种类间,清晰地进行性状比较,表述一般趋势,(3)在环境梯度内,清晰或模糊地比较性状的变化.性状是指从细胞到整个有机体个体水平的可测度的任何形态、生理、物候特点,不包括任何其它生物层次和环境因素.性状一般分为功能性状、表现性状等;功能性状是指对有机体表现产生强烈影响的性状,表现性状为反应功能性状作用和变化、并指示植物适合度的性状.功能性状研究不限于个体水平,现在已广泛联系了群落和生态系统过程与功能,正在开创植物生态学研究的一个崭新领域.比较是功能生态学的研究手段和途径.中国植物和植被研究基础丰富,开展中国植物区系的植物功能性状研究将积极贡献于功能生态学发展,种系发生途径和地理分布途径可能是功能生态学研究的全新视角.     

植物功能性状对放牧干扰的响应

放牧是草地生态系统的主要利用方式。植物通过其功能性状的改变来响应放牧的干扰,研究主要集中于地上茎、叶等功能构件不同生态性状对放牧干扰的差异性响应,体现了植物在放牧压力下资源获取最大化的适应对策,也是物种应对干扰所表现出的各自独特生存策略。这种以个体生态学特征为依据的研究方法,弥补了传统分类方法在生态学应用方面的不足,为开展放牧干扰生态研究提供了崭新的视角,具有重要的生态学和生物进化意义。本文介绍了植物功能性状的定义及其构建模式,总结了不同放牧强度下植物功能性状的表型可塑性表达,归纳了放牧干扰下功能性状的权衡策略,强调了个体功能性状对于大尺度草地放牧利用中体现出的独特价值,最后提出相关研究中存在的问题及未来发展方向。     

宏观生态学中的植物功能性状研究:历史与发展趋势

植物功能性状通常是指能直接或间接影响植物生长、存活和繁殖的形态学、生理学和物候学等相对稳定和可测量的特征参数。经过多年发展,植物功能性状的定义、内涵以及测量手段已经科学化和规范化,人们利用在不同地点、不同时间测定的数据,深入阐述了植物功能性状的种内与种间变异、区域乃至全球植物功能性状的空间变异规律及其调控机制、多种功能性状间的协同与权衡以及植物功能性状的演化等。随着20世纪90年代开始的大尺度和全球整合型植物功能性状数据库的逐步建成,植物功能性状的研究已经不再局限于个体、特定群落和局域尺度:一方面,区域和全球的植物功能性状生物地理学研究蓬勃发展;另一方面,植物功能性状研究也逐步被拓展到群落物种共存机制、生态系统功能形成与变异等的机理解释。随着植物功能性状研究逐步深入到复杂的自然群落或生态系统,科研人员发现传统“零星数据收集性数据库”难以很好地满足相关数据要求,迫切需要考虑与群落复杂性和植物不同器官功能性状相匹配的新型数据库,该数据库的基本要求和特色是基于原位群落调查和多种功能性状协同测量。随着科学概念和新型数据库的发展,相关研究呈现出如下发展趋势:1)进一步强调了植物不同器官间功能性状...     

基于植物功能性状的生态学研究进展:从个体水平到全球尺度

植物功能性状是指能够反映植物碳获取、水分传递、养分循环等的重要生命活动的属性,包括植物生理、形态和物候等方面的特征。通过植物功能性状探讨物种分布格局、生长策略和存活机制及其对全球变化的响应与适应,是近年来生态学研究的热点之一。然而,不同尺度下植物功能性状与环境因子的关系存在差异,并且性状之间的关系也不尽相同。从物种、种群、群落、植被区系到全球尺度,围绕植物功能性状之间的相互关系及其对气候环境变化响应的热点问题进行了综述,梳理了近年来植物功能性状研究领域的进展,并讨论了目前植物功能性状研究的局限性和该领域未来的发展趋势。     

玛曲高寒沼泽化草甸51种植物光合生理和叶片形态特征的比较

基于功能性状的研究方法广泛地应用于生态学研究, 用于解释不同层次的复杂的生态学过程, 而绿色植物叶片的功能性状长期被认为对植物的生存、生长和繁殖具有重要的影响。该研究对玛曲高寒沼泽化草甸51个植物种(分属于14科)的叶片形态和光合性状进行测量, 比较不同物种和不同功能群(莎草科、禾本科和双子叶类杂草)的差异, 分析叶片形态特征和叶片光合性状之间的相关性。结果表明: 1)不同物种、不同功能群之间在比叶面积、净光合速率和水分利用效率等叶片形态和光合特征方面有着显著的差异, 例如禾本科植物具有较高的比叶面积和水分利用效率, 双子叶类杂草具有较大的叶面积, 而莎草科植物具有较高的净光合速率。2)相关性分析结果显示, 无论在物种水平还是功能群水平, 叶片形态和叶片光合性状之间都具有显著的相关关系。该研究揭示了高寒沼泽化草甸植物物种在叶片功能性状上的显著分化, 进而使得这些物种能在同一个草地群落中共存, 而群落中不同功能群物种的组成差异将会对群落的结构、功能和资源利用产生显著的影响。该研究将为进一步研究高寒沼泽化草甸提供基础研究数据并为其保护和恢复提供生理生态学依据。     

植物区系地理研究现状及发展趋势

中国植物区系地理学在植物区系的调查、分布区类型的划分和研究、植物区系分区以及区域植物区系的分析等方面有了丰富的研究积累。但这些研究绝大部分是利用传统方法对植物物种或分类群数据进行统计分析,因此仍处于对区系现象的认识和描述阶段,缺乏空间格局形成过程、形成机制方面的深入探索。此外,还存在植物区系调查薄弱甚至是空白的地区,许多植物标本缺乏详细或精确的信息,植物物种鉴定的准确性还需要提高。同时,随着植物区系地理以及相关学科的快速发展,植物区系地理学的研究步入了多学科交叉融合、综合研究分析的阶段,学科界限趋于模糊。一方面,利用物种信息数据库,融合生态学、古植物学以及地质历史等探讨区系空间地理格局的成因;另一方面,结合系统发育、分子系统进化(甚至到进化基因组学)、生命之树以及分子生物地理学等揭示区系的起源和进化;同时,各学科的快速发展,产生了大量的数据,新的分析方法或新理论的出现和运用,使植物区系地理研究也进入到了大数据时代,进而使得植物区系地理研究由定性的现象认识和描述,逐步深入到了定量地解释区系现象和探索其形成机制的时代。     

荒漠植物性状权衡策略及功能多样性研究进展

荒漠植物是干旱区具有独特功能性状与资源权衡表征的地带性植物。植物功能性状及其多样性格局与资源权衡策略对群落结构优化和生态系统功能改善起着关键作用。该综述主要从荒漠植物组织、器官功能性状特征、功能性状权衡策略、功能多样性组分及测度3个方面梳理了荒漠植物性状权衡策略与功能多样性研究的进展脉络：1）荒漠植物独特的根、茎、叶功能性状特征揭露了植被对环境变化的响应以及对生态系统功能的影响，基于植物功能性状的研究有助于解决许多生态学的关键性问题；2）作为植物功能性状之间存在的最普遍的联系，权衡策略是经过自然筛选后形成的性状组合，关键性状已经被发掘并创造性的提出了"经济谱"概念。荒漠植物研究过程中，应分析其根、茎、叶的特征属性筛选关键性状，着眼于关键性状间及整株植物性状间的权衡策略；3）功能多样性是影响生态系统运行和发挥作用的生物多样性的重要组成部分，荒漠植物功能多样性能预测和指示群落中物种对于荒漠生态系统功能发挥和过程变化的影响。功能多样性的组分可以从不同角度反映群落的生态位占据状况和资源利用程度，指数的选择要体现在群落内部物种的功能特征之间的差异程度，同时要考虑这些物种自身在群落内的优势程度。本研究为未来荒漠植物功能性状及多样性研究梳理了一些新的研究方向和内容，期望为荒漠植物生理生态学研究的选题和发展提供一些新的思路。     

上海大金山岛常见木本植物功能性状对生长和死亡的影响

揭示功能性状如何影响关键植物种群特征有助于深化对群落动态的理解。该研究基于上海大金山岛26种常见木本植物5年期(2016–2021年)生长死亡动态的监测数据,通过测量各物种与光、水和养分资源竞争与利用策略相关的9个叶片和木质性状,分析了不同功能性状单独及其综合形成的植物经济谱与物种相对生长率和死亡率的关系。结果显示:叶面积和叶片氮含量与物种相对生长率显著正相关,叶片厚度、小枝密度和叶干物质含量与相对生长率显著负相关。干材密度和小枝密度与物种相对死亡率显著负相关。由9个功能性状构成的植物经济谱可解释物种相对生长率32.8%的变异,但是与相对死亡率无显著相关关系;资源获取型物种比保守型物种具有更高的相对生长率。以上结果表明,植物功能性状是影响植物生长的重要因素,植物经济谱可较准确地预测物种间相对生长率的差异,但对物种相对死亡率的预测较弱。     

物种多样性和功能性状驱动高寒草原地上生物量对长期禁牧的响应

围封对草地生物多样性和初级生产力的影响是草地生态学研究的热点问题之一。基于2013—2021年在青藏高原东北部紫花针茅(Stipa purpurea)高寒草原围栏内外植物群落长期调查数据,从物种多样性、功能性状的角度解析了高寒草原地上生物量对长期围封的生态响应过程。结果表明：(1)围封处理对高寒草原物种多样性的负效应具有强烈的时间依赖性。围封处理显著提高地上生物量,但也显著降低了生物量稳定性和异步性,意味着高寒草原稳定的、可持续的生态系统服务功能被长期围封处理削弱。(2)植物功能性状对长期围封处理表现出差异性响应模式;与叶绿素性状相比,叶形态性状对长期围封处理表现出更强的敏感性。(3)物种多样性和功能性状与地上生物量之间均存在显著相关关系,并且物种多样性的影响被功能性状调控进而对地上生物量发挥间接效应,群落加权性状和功能分异度共同对草地生物量发挥直接的主导效应。研究结果证明了植物功能性状通过介导物种多样性与其共同驱动高寒草原地上生物量对长期围封的响应。因此,在未来草地管理过程中,同步研究植物物种和功能属性对于全面揭示生态系统的响应机制至关重要。     

Species abundance is jointly determined by functional traits and negative density dependence in a subtropical forest in southern China

植物物种多度受功能性状和负密度依赖共同影响——以中国南亚热带黑石顶森林样地为例 影响植物群落中植物物种多度的因素较多,确定关键影响因素及阐明其具体机制一直是群落生态学的研究重点之一。目前确定性的影响因素主要有两大类：植物功能性状和负密度依赖。功能性状通过影响植物的竞争能力、资源的获取效率、对环境的适应能力等方面进而影响植物的多度;负密度依赖表现在同种或异种植物个体在空间上聚集,特异性的寄主(病原菌、昆虫等)传播容易导致植物个体(主要为幼苗和小树)死亡,种群发生自疏,进而影响植物的多度。到目前为止,单一探究植物功能性状或负密度依赖对植物多度影响机制的研究已有大量报道,而将两者结合来探讨对植物多度的影响的工作相对较少。为了更深入地探索影响植物多度的机制,本研究中我们综合分析了功能性状与负密度依赖对植物多度的影响。研究地点为广东省黑石顶亚热带森林50 ha大样地;功能性状方面选取了叶面积(LA)、比叶面 积(SLA)、叶片干物质含量(LDMC)、叶片氮含量(LNC)和最大电子传输速率(ETR_max);植物物种所受负密度依赖强度通过构建小树在样地两次普查期间的存活状况受邻体密度影响的层次贝叶斯模型计算;通过结构方程模型构建功能性状-负密度依赖-物种多度的内在联系框架。结构方程模型结果显示,物种多度受功能性状和负密度依赖共同作用,其中功能性状对物种多度的影响包括直接作用和通过负密度依赖的间接作用。具体来说,SLA对多度的影响包括直接和间接两种;LDMC和LNC仅间接影响物种多度;LA和ETR_max对多度只有直接影响;负密度依赖与物种多度之间存在直接的负相关关系,说明多度较高的物种受到的负密度依赖效应更强。结构方程模型对物种多度差异的解释度达到20%。以上结果表明,黑石顶植物多度分布是功能性状与负密度依赖共同作用的结果;比叶面积在所研究的因素中贡献最大。该项工作有助于提高我们对亚热带森林植物常见种和稀有种分布格局的理解。     

Recent advances in the study of Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus replication and pathogenesis

It has now been over twenty years since a novel herpesviral genome was identified in Kaposi's sarcoma biopsies. Since then, the cumulative research effort by molecular biologists, virologists, clinicians, and epidemiologists alike has led to the extensive characterization of this tumor virus, Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus(KSHV; also known as human herpesvirus 8(HHV-8)), and its associated diseases. Here we review the current knowledge of KSHV biology and pathogenesis, with a particular emphasis on new and exciting advances in the field of epigenetics. We also discuss the development and practicality of various cell culture and animal model systems to study KSHV replication and pathogenesis.     

A Unique Protease Cleavage Site Predicted in the Spike Protein of the Novel Pneumonia Coronavirus (2019-nCoV) Potentially Related to Viral Transmissibility

正Dear Editor,In December 2019, a novel human coronavirus caused an epidemic of severe pneumonia(Coronavirus Disease 2019,COVID-19) in Wuhan, Hubei, China(Wu et al. 2020; Zhu et al. 2020). So far, this virus has spread to all areas of China and even to other countries. The epidemic has caused 67,102 confirmed infections with 1526 fatal cases     

Curcuminoids as inhibitors of thioredoxin reductase: A receptor based pharmacophore study with distance mapping of the active site

Curcumin is the yellow pigment of turmeric that interacts irreversibly forming an adduct with thioredoxin reductase (TrxR), an enzyme responsible for redox control of cell and defence against oxidative stress. Docking at both the active sites of TrxR was performed to compare the potency of three naturally occurring curcuminoids, namely curcumin, demethoxy curcumin and bis-demethoxy curcumin. Results show that active sites of TrxR occur at the junction of E and F chains. Volume and area of both cavities is predicted. It has been concluded by distance mapping of the most active conformations that Se atom of catalytic residue SeCYS498, is at a distance of 3.56 from C13 of demethoxy curcumin at the E chain active site, whereas C13 carbon atom forms adduct with Se atom of SeCys 498. We report that at least one methoxy group in curcuminoids is necessary for interation with catalytic residues of thioredoxin. Pharmacophore of both active sites of the TrxR receptor for curcumin and demethoxy curcumin molecules has been drawn and proposed for design and synthesis of most probable potent antiproliferative synthetic drugs.     

The structure, reproduction and taxonomy of Vidalia and Osmundaria (Rhodophyta, Rhodomelaceae)

Comprises species occurring mostly in subtidal habitats in tropical, subtropical and warm-temperate areas of the world. An analysis of the type species, V. spiralis (Sonder) Lamouroux ex J. Agardh, a species from Australia, establishes basic characters for distinguishing species in the genus. These characters are (1) branching patterns of thalli, (2) flat blades that may be spiralled on their axis, (3) width of the blade, (4) primary or secondary derivation of sterile and fertile branchlets and (5) position of sterile and fertile branchlets on the thalli. Application of the latter two characters provides an important basic method for separation of species into three major groups. Osmundaria , a genus known only in southern Australia, was studied in relation to Vidalia , and its separation from the Vidalia assemblage is not accepted. Species of Vidalia therefore are transferred to the older genus name, Osmundaria. Two new species, Osmundaria papenfussii and Osmundaria oliveae are described from Natal. Confusion in the usage of the epithet, Vidalia fimbriala Brown ex Turner has been clarified, and Vidalia gregaria Falkenberg, described as an epiphyte on Osmundaria pro/ifera Lamouroux, is revealed to be young branches of the host, Osmundaria prolifera.     

New or rare chromosome counts in Artemisia L. (Asteraceae, Anthemideae) and related genera from Kazakhstan

Fifteen chromosome counts of six Artemisia taxa and one species of each of the genera Brachanthemum, Hippolytia, Kaschgaria, Lepidolopsis and Turaniphytum are reported from Kazakhstan. Three of them are new reports, two are not consistent with previous counts and the remainder are confirmations of very scarce (one to four) earlier records. All the populations studied have the same basic chromosome number, x = 9, with ploidy levels ranging from 2x to 6x. Some correlations between ploidy level, morphological characters and distribution are noted.