植物与传粉者地理镶嵌的协同演化:过程、证据与展望

协同演化是两个或更多互作物种间,因交互选择导致特征发生交互式的演化转变.地理镶嵌的协同演化理论认为,成对协同演化发生在不同的地理环境水平上.对植物与传粉者而言,地理镶嵌式的协同演化是指在不同地方的植物,其传粉者的不同导致了植物花部特征的分化,也被称为传粉生态型.对传粉生态型概念的研究多集中在不同的海拔以及生境传粉者体型、传粉者功能群与植物花部特征或花报酬的协同演化.总结近年来的研究,可将植物与传粉者地理镶嵌的协同演化的形式归纳为5类:花形态、花结构、花颜色、花气味信号成分、花报酬与传粉者的种类或者体型的协同演化关系.未来在研究植物与传粉者地理镶嵌的协同演化时,不仅要关注植物与传粉者特性本身,还应关注非生物环境因子.高通量基因测序以及新的分析手段的引入,可进一步推进植物与传粉者的地理镶嵌的协同演化研究.     

封面说明

<正>近年来,群落水平上的传粉生态学研究表明,自然界中的传粉系统主要是泛化的,一种传粉动物往往为多种植物授粉,一种植物接受多种传粉者访问.黄双全课题组在云南香格里拉对高山草甸的多年调查表明,植物与传粉者相互作用的网络结构是嵌套的,核心的组群在年际间变化相对较小.例如熊蜂工蜂可在花部特征有明显差异的植物上觅食,封面图片显示在川续断(Dipsacus asperoides)的头状花序上有3只白背熊蜂(Bombus f estivus)、1只眠熊蜂(Bombus     

传粉生物学的研究进展

传地生物学是研究与传粉事件有关的种种生物学特性及其规律的一门学科，是植物生殖生态学和进化生物学关注的焦点之一，概述了近年来的主要研究热点及其进展，包括植物性表达的多样性及其进化、传粉者与花部特征的相互作用及其进化机制、传粉系统的进化、花粉竞争的生物学含义、花粉流的标记方法及散布规律的研究等５个方面，介绍了中国传粉生物学研究的现状及不足之处，结合国际上的发展趋势已由观察的、静态的描述传粉现象的阶段过     

一种新的植物传粉方式

花粉成熟后 ,从雄蕊花药或小孢子囊中散出后 ,传到雌蕊柱头或胚珠上的过程叫传粉 (pollination) .自然界中普遍存在着自花传粉与异花传粉 2种方式 .花粉落到同一朵花的柱头上的过程称自花传粉 (self pollination) .一朵花的花粉落在另一朵花的柱头上的过程称异花传粉 (cross pollination) .有些植物是严格自花传粉的 ,有些植物是严格异花传粉的 ,大部分植物既可自花传粉又可异花传粉 .植物一般以风或者动物作为媒介进行传粉 .以风作为授粉媒介的花称为风媒花 (anemophilousflower) ,例如小麦、水稻等 .风媒花的花粉散放后随风飘散 ,随机地落…     

海滨锦葵的滞后白花授粉策略

尽管在进化过程中植物面临不利白花授粉的选择，但许多植物仍维持混合的授粉机制．在被子植物中从优势的异花传粉到白花传粉是最广泛和普遍的进化转变．花的形态特征和行为，如雌雄异位、雌雄异熟、花部运动和花冠脱落等影响植物的传粉模式和繁殖．如果一个植物种群仅仅依靠动物在个体间传递花粉，     

小肽激素调控植物生殖发育的研究进展

近30年来,长度为几十个氨基酸的植物小肽激素被发现广泛参与到植物生长发育过程的调控。小肽激素在极低浓度下起作用,主要介导相邻细胞间通信。在植物生殖发育过程中,雌性器官和雄性器官之间存在复杂的相互作用过程,很多种小肽被发现参与到雌雄互作过程中。文章对柱头和花粉互作过程中的一些小肽家族的功能、信号转导途径和进化等研究进展加以介绍。     

植物DNA条形码技术应用于大样地群落学研究

DNA条形码技术在生物分类学、进化生态学、分子系统学、生物多样性科学、医学检疫等学科和领域发挥着重要作用.本文梳理了近些年国内外以森林大样地为平台,利用植物DNA条形码(即叶绿体基因片段rbcL,matK和trnH-psbA)在群落水平研究获得的若干重要进展.围绕植物DNA条形码技术如何应用于大样地群落学研究这一主线,从基本原理出发,以研究案例为基础进行了相应的评述,提炼出以下4方面:(1)鉴别群落水平上的植物材料时,利用多个DNA条形码片段的组合能达到较高的物种鉴别率,而单个片段效果较好的为trnH-psbA,其次是matK和rbcL;(2)构建大样地植物群落系统发育关系时,搭配使用不同进化速率的条形码片段,以超级矩阵(Supermatrix)方法排列DNA序列,在系统发育树构建软件上可获取较好的分支精度并得到较高的节点支持率;(3)DNA条形码系统发育关系与群落生态学研究结合时,能增强对群落共存机制和群落构建方式的探索和阐释能力;(4)DNA条形码系统发育关系应用于生物多样性指数计算时,能增强多样性指数的分辨能力和评估手段.植物DNA条形码技术已在类群和群落水平上应用并得到较好的效果;建议与传统的Phylomatic等方法互补优势,在原有基础上进行适当的完善,如优化取样策略、增加具有更多信息量的核基因片段ITS等,提升DNA条形码技术的整体性能,使该技术在区域和全球水平上开展群落学研究时也能较好地应用.     

谱系结构、环境因子及空间因子对群落动态变化的影响

理解群落的动态变化是群落生态学的一个重要内容,但目前为止在较大尺度的森林群落中相关的研究还很少.基于本研究提出的一种群落动态的随机零模型,我们设计了一种度量群落动态变化的方法.在考虑群落内的物种组成、环境因子及空间因子可能对群落动态变化产生不同的影响的前提下,利用鼎湖山20 hm2大样地2次调查数据,采用方差分解分析了群落动态变化与以谱系结构为代表的物种组成、环境因子及空间因子3种因子之间的关系.结果表明,整体上空间因子是影响群落动态的主要因素.在小尺度上(30 m),环境因子有比物种组成更高的解释量;在更大尺度上,物种组成的解释量更高.随着空间尺度的增加,环境因子的解释量在40 m尺度达到最大(6.42%),增加到50 m后其解释力消失;与环境因子不同,物种组成对于群落动态的影响力从20 m的1.12%逐步增加到50 m的17.79%.研究发现,环境因子和群落的物种组成结构能够在不同的空间尺度上影响群落的动态变化.     

群落生态学研究新进展

探索群落构建机制的生态和进化过程是群落生态学领域的一大中心任务.在局部森林群落水平上,运用系统发育分析方法探讨群落构建规则是群落生态学的研究热点.中国科学院华南植物园分子生态学研究组葛学军研究员等     

被子植物花部进化:传粉选择作用的客观评价

自传粉生物学兴起和发展以来的上百年间, 被子植物多样性花部构成的进化历程获得了前所未有的全新认识和理解. 进化生物学家们已经建立和发展了很多理论法则试图解释自然界普遍存在的传粉系统和植物花部进化之间的必然联系. 近年来, 随着自然界新的传粉事件不断被发现, 相关研究的更加深入, 交叉学科的发展及其相关技术和方法在本研究领域的应用, 人们逐渐认识到花部进化并非一个适应性模型所能阐述, 而是处在特殊和复杂的综合选择体系中. 因此, 一些传粉生物学的传统观点迫切需要重新评价和客观认识. 本文仅就被子植物花部进化过程中有关传粉选择作用研究的主要传统理论观点的内容、发展以及争论展开评述, 并结合相关研究领域的最新发展提出了未来的研究方向和注意问题.     

生态结构与结构生态学

本文提出了生态结构的概念。生态结构可以理解为生态单位（或生态实体）中构成要素的关系格局,可分为一级结构、二级结构和三级结构。文中还讨论了生态结构的动态特征、进化特征、耗散特征和多样性特征。在此基础上提出了结构生态学。结构生态学是以生态结构作为研究对象,其基本研究内容包括：生态结构的特征、生态结构与功能的关系、生态结构的动态与进化、生态结构的设计和保护。作者相信用“生态结构”这一概念来表述生态学研究中涉及的各种结构现象,并将此作为结构生态学的研究对象将会引起更多的注意,获得更多的成果,使学科间的综合有更坚实的基础。     

典型陆地生态系统对气候变化响应的定量研究简

森林、农田和草地生态系统对气候变化响应定量研究进展的综合分析表明：近一个世纪以来的森林、农田和草地生态系统对气候变化有很强的响应,诸多生态系统类型的组成、结构和分布已发生了显著变化;由于病虫害、极端气候频发,植物物种的死亡率增加、生产力出现下降趋势;典型陆地生态系统对气候响应的未来情景分析结果表明,高海拔地区和高纬度地区的生态系统类型的结构、分布、物种和生产力将发生较大变化;然而,由于生物群落的相互作用,各种生态系统对气候变化的响应很复杂,目前人类对典型陆地生态系统变化的认识仍然处在很初级的阶段. 尤其是在气候变化对植物物种的影响、干旱和极端事件的后果以及病虫害的影响等方面,还没有明确的结论;根据目前的研究积累,还无法给出气候变化对典型陆地生态系统影响的综合定量评估,需要改进区域气候模拟,尤其是降雨量的模拟,需要提高植物物种对气候、病虫害和大气成分响应的认识. 以典型陆地生态系统对全球气候变化响应机理研究成果为基础、集成空间对地观测数据和地面实测数据的多尺度生态系统动态模拟分析平台,到目前为止,仍是亟待填补的空白.     

进化生态学的若干重要问题

在分析进化生态学的种种提法的基础上作者主张用Ｏｒｉａｎｓ＆Ｌａｃｋ的定义来规范进化生态学。生态适应是进化生态学的最基本概念，进化生态学就是关于生态适应进化规律的科学；作者还强调了进化生态学在生命科学和生态学中的地位以及它与生态遗传学的关系。此外，文中提到了进化生态学研究中存在的目的论倾向以及平衡理论中存在的问题。     

秦岭太白山高山区冰蚀原生裸地植被演替的初步探讨

太白山3400米以上的高山地区,冰期曾经过强烈的冰蚀作用。覆冰退却之后为光秃的裸岩。本文仅对该冰蚀原生裸地植被的起源、演替及发展趋向作初步探讨。 1.微生植物群落阶段:我们在不同地点裸岩表面上,采取既无地衣、又无苔藓及其它任何非微观植物定居的裸岩标本二十份,进行了培养和鉴定。结果证明:在该地冰蚀裸岩表面上     

降水与森林相互作用机理的探讨

降水条件很大程度上决定了森林生态环境的演变。相反,森林的变化对降水在群落中的分布状况,甚至大气降水的形成过程都会产生影响。本文应用系统的生态学、植物生态学、气象学、地理空间分析等和方法,研究了降水与森林相互作用的一些规律性,并刻意从森林的宏观动态和微观动态两方面探讨了森林与降水的相互作用机理。作者认为,森林的生长动态对降水的影响主要表面对水分的再分配;而森林面积的锐减却通过减少大气中的凝结核和减少     

“山水林田湖草沙”的形成、功能及保护

“山水林田湖草沙”是对我国多样化生态系统的简要概括和通俗表达。它们在外观和结构上存在明显差异,但又相互联系、相互影响,共同构成生命共同体,为人类社会延续发展提供物质基础和必要条件。当前,“山水林田湖草沙”的一体化治理、保护和修复,已成为推动我国生态文明建设的重要抓手。文章较为系统地总结了我国“山水林田湖草沙”的本底情况,简要介绍它们形成的条件和原因,并从生产、生态、文化与景观等三个方面阐述各自的主要功能。在此基础上,文章基于生态学视角,对生态文明建设中应如何开展“山水林田湖草沙”的治理、保护和利用进行了讨论,回顾国内外若干对生态环境产生负面影响的案例,并简要阐述生态文明建设的生态学途径。     

Towards sustainable protection against insect-borne plant viral diseases:Phytohormones and beyond

Due to the immobility of plants,around 75% of 1100 plant virus species are piercing-sucking insect transmitted.Host plant-mediated interactions between viruses and insects play vital roles in the population dynamics of vectors and the epidemiology of plant diseases.A successful viral pathogen has to evolve multiple strategies to manipulate host immune responses and also the ecological environment to facilitate effective transmission by insect vectors.Among these strategies,reprogramming the phytohormone signaling pathways is critical to the establishment of an effective virus transmission among plants and disease pandemic.Here,we review recent studies on the plant-virus inter-relationships with a focus on molecular and biochemical mechanisms that drive vector-borne viral diseases.Defense-related phytohormones such as Jasmonic acid(JA),Salicylic acid(SA)and Ethylene(ET)have been reported to be directly regulated by viral proteins.This knowledge is essential for the further design and/or development of effective and sustainable strategies to protect viral damages so as to increase crop yield and food security.Future efforts in this area should be focused on integrating and meta-analysis of big data generating from dynamics and multiple dimensional pathogen-vector-crop interactions under real agricultural conditions to achieve sustainable protection against plant diseases.     

景观格局与生态过程的关系及其对生态系统服务的影响*

景观格局与生态过程是景观生态学研究的核心内容,两者相互作用,呈现出一定的景观功能,构成生态系统服务的主体。由于人类对自然资源和环境影响的加剧,生态系统面临着严峻的考验,呈现出结构性破坏和功能紊乱的特点。笔者对景观格局与生态过程的耦合及其与生态系统服务的关系进行了论述,并对其在生态系统管理中的应用进行了探讨。     

灵长动物行为和生态学的研究现状与进展(一):地理分布与栖息地的利用

现今非人灵长动物只分布于全球七大洲中的五大洲,大部分的非人灵长动物都生活在非洲、亚洲和南美洲及其附近的岛屿上。从沙漠到热带雨林,灵长动物的栖息地是多种多样的,但绝大多数的灵长动物都生活在各种不同类型的热带雨林中。在森林中有着多种多样的生态位可供灵长动物占有和利用,这为灵长动物提供了多种多样的生存方式,并为多种灵长动物能在一个森林中共存创造了条件。灵长动物经常在特定的森林层次上活动和觅食并表现出很强的适应性。灵长动物的进化是与森林中其他动物的进化密切相关的,其他动物作为竞争者、捕食者和猎物对灵长动物的进化有很大影响。灵长动物已经进化出了很多独一无二的捕食策略,使它们能够充分利用生活在森林不同层次上和不同部位的猎物。日活动域、巢域、核域和领域是当前用于灵长动物和其他动物空间利用格局的几个标准名称。     

我国东部土壤氮转化微生物的功能分子生态网络结构及其对作物的响应

农田土壤-植物系统的氮素循环影响了生产力和环境, 但土壤微生物之间的相互作用对氮素循环的影响机制仍不清楚, 同时这种相互作用如何响应种植作物等管理方式也不明确. 本研究在中国东部3个气候带, 选择3种典型的地带性土壤类型（寒温带黑土、暖温带潮土和中亚热带红壤）设置不种植（裸地, non-cropping）和种植玉米（cropping）的田间试验, 基于高通量基因芯片测定不同土壤共有的氮转化基因（核心氮转化基因）, 利用随机矩阵方法建立土壤核心氮转化基因的分子生态网络, 揭示种植玉米对土壤核心氮转化基因网络结构的影响. 研究表明种植玉米增加了土壤中大部分核心氮转化基因的丰度, 显著提高了核心氮转化基因网络的复杂程度. 网络拓扑结构的模块数由裸地处理的8个增加到种植玉米的28个. 裸地土壤核心氮转化基因网络有2个模块枢纽, 其关键基因为固氮基因（nifH）; 种植玉米后网络有9个模块枢纽, 其关键基因包含固氮（nifH）和反硝化基因（narG和nosZ）. 土壤核心氮转化基因的功能分子生态网络结构与植物、气候、土壤等因素显著相关, 说明农田管理和环境条件的变化可以通过改变微生物的分子生态网络结构, 影响其驱动农田养分循环的功能.