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内生真菌和田间管理措施对土壤真菌群落丰度和多样性的影响

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草业学报 2023年第4期32卷 142-152页

作者：金媛媛陈振江王添李春杰兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室兰州大学草地农业教育部工程研究中心兰州大学甘肃省西部草业技术创新中心兰州大学草地微生物研究中心兰州大学草地农业科技学院甘肃兰州730020

禾草内生真菌通过影响植物地上部分分解和根系分泌物来影响宿主植物生境土壤化学性质和微生物群落。然而,很少有详细的数据表明Epichloe内生真菌对宿主植物生境土壤的影响主要是由内生真菌介导的植物地上部分分解还是根系代谢引起的。... 详细信息

禾草内生真菌通过影响植物地上部分分解和根系分泌物来影响宿主植物生境土壤化学性质和微生物群落。然而,很少有详细的数据表明Epichloe内生真菌对宿主植物生境土壤的影响主要是由内生真菌介导的植物地上部分分解还是根系代谢引起的。本研究通过不同田间管理措施(植物刈割返田、刈割移除和自然生长),在刈割和返田3次后测定内生真菌侵染(E+)和未侵染(E-)样地土壤的化学性质和土壤真菌群落丰度和多样性。结果表明:1)内生真菌增加了植物刈割返田后E+样地土壤中有机碳、铵态氮和硝态氮的含量,显著增加了宿主植物自然生长土壤中铵态氮的含量;2)内生真菌显著增加了植物刈割返田后和植物自然生长土壤中真菌群落的Alpha多样性,而Beta多样性在3种处理下都有显著差异;3)内生真菌和管理措施可以直接影响土壤真菌群落的丰度和多样性,也可以通过影响土壤化学性质(有机碳、碳氮比和硝态氮)间接影响土壤真菌群落的丰度和多样性。综上所述,Epichloe内生真菌介导的植物地上部分分解和根系代谢均会对土壤化学性质和土壤真菌群落丰度、多样性产生影响,其中内生真菌介导的地上部分分解的作用强于根系代谢。

关键词：田间管理措施内生真菌土壤真菌根系代谢植物枯落物分解

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气候变化对祁连山蒙古扁桃潜在适生区的影响

生态学报 2023年第2期43卷 768-776页

作者：甘小玲常亚鹏江原曹丰丰赵传燕李伟斌兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室兰州大学农业农村部草牧业创新重点实验室兰州大学草地农业教育部工程研究中心兰州大学草地农业科技学院兰州730020

气候变化将改变物种的生存环境,影响其分布范围,甚至威胁到某些物种的生存。本文通过ArcGIS软件和最大熵(MaxEnt)模型模拟蒙古扁桃(Amygdalus mongolica)在祁连山当前(1970—2000年)和未来(2081—2100年)2个气候时期背景下的地理分布格... 详细信息

气候变化将改变物种的生存环境,影响其分布范围,甚至威胁到某些物种的生存。本文通过ArcGIS软件和最大熵(MaxEnt)模型模拟蒙古扁桃(Amygdalus mongolica)在祁连山当前(1970—2000年)和未来(2081—2100年)2个气候时期背景下的地理分布格局,并分析其主要的环境影响因素。结果表明:(1)在当前气候条件下,蒙古扁桃在祁连山的东南部有较好的适生性;(2)未来4种气候情景下(SSP126,SSP245,SSP245和SSP585),蒙古扁桃在祁连山南部及东南部的适生区有消失的风险,扩张区主要集中在祁连山中北部的国家公园附近;(3)蒙古扁桃的分布格局主要向祁连山北部和高纬度地区迁移;(4)最湿月降水量(Bio13)、坡度(Slope)、最冷季度均温(Bio11)和最热月最高温(Bio5)的累计贡献率达到了80%以上,是影响蒙古扁桃适生分布的主要因子。本研究模拟、分析、预测了当前和未来不同情景下蒙古扁桃在祁连山的潜在分布及其变化,为祁连山生态及物种多样性的保护提供科学依据。

关键词：气候变化蒙古扁桃最大熵模型适生区分布

基于土地利用/覆盖的甘肃省景观生态风险时空变化特征

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草业学报 2023年第1期32卷 1-15页

作者：修炀景侯蒙京田骄阳梁天刚冯琦胜兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室兰州大学农业农村部草牧业创新重点实验室兰州大学草地农业教育部工程研究中心兰州大学草地农业科技学院甘肃兰州730020

甘肃省景观类型丰富多样,在中国西部地区的生态安全中起关键性作用,也为当地发展提供着重要的物质基础和生态服务。由于气候变化和人类不合理活动的影响,甘肃省部分地区生态环境的安全与稳定遭到严峻挑战。本研究基于欧洲航空局全球土... 详细信息

甘肃省景观类型丰富多样,在中国西部地区的生态安全中起关键性作用,也为当地发展提供着重要的物质基础和生态服务。由于气候变化和人类不合理活动的影响,甘肃省部分地区生态环境的安全与稳定遭到严峻挑战。本研究基于欧洲航空局全球土地利用/覆盖数据(CCI-LC),利用动态度、转移矩阵方法分析了2005-2019年甘肃省土地利用/覆盖变化特征;通过构建景观生态风险指数并运用空间自相关分析法分析了景观生态风险的空间分布特征。结果显示:1)2005-2019年间,裸地面积减少最多,变化率1.88%,耕地次之,变化率2.31%;草地面积增加最多,变化率1.83%,建设用地次之,变化率191.08%。2)所有土地利用/覆盖类型中,建设用地的动态度最高且在整个研究时期内变化速率都保持在较高水平,综合动态度最大的时期为2010-2019年。3)土地利用/覆盖转移矩阵主要表现为耕地、林地、草地、裸地之间的转入与转出以及其他土地类型向建设用地的转入。4)2019年整体的生态风险值较2005年明显上升。其中低风险区和较低风险区面积最多,转化最频繁;中等风险区、较高风险区和高风险区面积虽然较少,但都存在不同程度的增长。5)2005-2019年间,Moran’s I维持在较高水平,景观生态风险的空间分布呈正相关,聚集效应强。本研究旨在为西北地区土地利用规划和生态风险管控提供科学依据。

关键词：土地利用/覆盖景观生态风险时空变化遥感 CCI-LC 甘肃省

全基因组水平白花草木樨TCP基因家族的鉴定及在干旱胁迫下表达模式分析

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草业学报 2023年第4期32卷 101-111页

作者：李艳鹏魏娜翟庆妍李杭张吉宇刘文献兰州大学草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室兰州大学草地农业教育部工程研究中心甘肃省西部草业技术创新中心兰州大学农业农村部草牧业创新重点实验室兰州大学草地农业科技学院甘肃兰州730020

草木樨是我国北方地区重要的饲料与绿肥豆科作物,在我国草牧业发展和生态经济建设中具有重要作用。干旱胁迫是影响草木樨分布和产量的重要因素,筛选和鉴定调控草木樨响应干旱胁迫的基因对解析草木樨抗旱生物学研究具有重要意义。TCP(teo... 详细信息

草木樨是我国北方地区重要的饲料与绿肥豆科作物,在我国草牧业发展和生态经济建设中具有重要作用。干旱胁迫是影响草木樨分布和产量的重要因素,筛选和鉴定调控草木樨响应干旱胁迫的基因对解析草木樨抗旱生物学研究具有重要意义。TCP(teosinte branches1/cycloidea/pro-liferating cell factory)是一类植物特有的转录因子,在调控植物响应干旱胁迫过程中具有重要作用,但目前该基因家族在草木樨中的分布以及响应干旱胁迫的生物学功能未见报道。本研究以白花草木樨为对象,利用生物信息学方法在全基因组水平对TCP基因家族进行系统鉴定,并对其基因结构、系统进化、染色体定位以及干旱胁迫下表达模式进行了分析。结果表明,白花草木樨含有18个MaTCP基因,不均匀地分布在6条染色体上。系统进化表明,18个MaTCP基因可以分为TCP-P和TCP-C两大亚家族,其中TCP-P仅包含PCF分支,而TCP-C包含CYC/TB1与CIN两个分支。这些基因都含有高度保守的bHLH结构域,同亚家族中的成员具有相似的保守基序与基因结构,但在bHLH结构域中TCP-P亚家族相较于TCP-C亚家族少4个氨基酸。通过分析白花草木樨响应干旱胁迫的转录组数据,共鉴定出2个可能与干旱胁迫有关的MaTCP基因(MaTCP2和MaTCP15)。qRT-PCR结果进一步表明,PEG模拟干旱胁迫处理后,在白花草木樨根部,MaTCP2基因表达量显著上升;在叶片部分,两基因的表达量在第3 h时均出现峰值,进一步确定了两基因在白花草木樨中具有响应干旱胁迫的表达模式。该研究可为后期深入解析草木樨响应干旱胁迫理论以及通过基因工程技术创制高抗旱草木樨新种质奠定基础。

关键词：白花草木樨 TCP基因全基因组鉴定干旱胁迫表达模式

祁连山云杉林土壤溶磷细菌的分离及对白三叶的促生效应

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草地学报 2022年第4期30卷 879-888页

作者：李慧萍甘雅楠韩庆庆姚丹陈佳张明旭何傲蕾张金林赵祺兰州大学农业农村部草牧业创新重点实验室兰州大学草地微生物研究中心兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室兰州大学草地农业科技学院甘肃兰州730020

为获得具有促进牧草白三叶(Trifolium repens L.)生长能力的优良溶磷细菌(Phosphate solubilizing bacteria,PSB)资源,本研究以祁连山青海云杉林(Picea crassifolia)根际土壤细菌为研究对象,采用平板定性与钼锑抗比色定量分析、系统进... 详细信息

为获得具有促进牧草白三叶(Trifolium repens L.)生长能力的优良溶磷细菌(Phosphate solubilizing bacteria,PSB)资源,本研究以祁连山青海云杉林(Picea crassifolia)根际土壤细菌为研究对象,采用平板定性与钼锑抗比色定量分析、系统进化分析和植物盆栽接种试验,探究了上述根际土壤所分离菌株的溶磷能力、分类地位和对白三叶生长的影响。结果表明:筛选得到的12株PSB菌株在难溶性无机磷(National botanical research institute phosphorus,NBRIP)平板上的溶磷圈直径/菌落直径的比值范围为1.44~2.40。12株PSB菌株均归属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。在上述基础上,选取的5株菌株在NBRIP液体培养基培养96 h后,发酵液的可溶性磷含量范围为387.41~479.87μg·mL^(-1),其中菌株LT-4发酵液的可溶性磷含量最高。植物接种试验结果表明,与空白对照相比,接种菌株LT-4能显著提高白三叶的生物量,植株地上部和根干重分别显著增加87.01%和74.83%。本研究为进一步探究溶磷细菌的促生机理以及开发应用于栽培牧草的微生物菌剂或菌肥奠定了一定的前期工作基础。

关键词：溶磷细菌假单胞菌属白三叶促生效应

全基因组水平蒺藜苜蓿CPP基因家族的鉴定及表达模式分析

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草业学报 2022年第7期31卷 111-121页

作者：田骄阳王秋霞郑淑文刘文献兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室兰州大学农业农村部草牧业创新重点实验室兰州大学草地农业教育部工程研究中心兰州大学草地农业科技学院甘肃兰州730020

CPP(cysteine-rich polycomb-like protein)基因家族是一类小转录因子,广泛存在于除酵母与原核生物外的各种生物体中,在植物生长发育及响应胁迫过程中具有重要作用。截至目前,CPP基因家族已在多个物种中被鉴定和研究,但在豆科模式植物... 详细信息

CPP(cysteine-rich polycomb-like protein)基因家族是一类小转录因子,广泛存在于除酵母与原核生物外的各种生物体中,在植物生长发育及响应胁迫过程中具有重要作用。截至目前,CPP基因家族已在多个物种中被鉴定和研究,但在豆科模式植物蒺藜苜蓿中还未见报道。本研究采用生物信息学的方法,在蒺藜苜蓿中共鉴定出9个CPP基因。通过与3个物种CPP基因的蛋白序列构建系统发育树,将CPP基因分为3类,MtCPP成员与大豆的亲缘关系更接近。保守结构域分析表明MtCPP转录因子都具有1~2个CXC保守结构域。染色体定位分析得出,9个CPP基因分布在6条染色体上,并鉴定出2对旁系同源基因,均来源于片段重复事件。通过基因芯片技术检测MtCPP基因的表达模式结果显示,MtCPP基因的表达具有一定的时空特异性。MtCPP基因启动子中含有大量与激素以及胁迫相关的顺式作用元件,并且MtCPP2、MtCPP5、MtCPP6和MtCPP7基因具有响应干旱的表达特征,MtCPP2和MtCPP8基因具有响应盐胁迫的功能。该研究可为后期深入解析MtCPP基因家族功能和筛选参与苜蓿抗逆的MtCPP基因奠定基础。

关键词： CPP 转录因子蒺藜苜蓿表达分析非生物胁迫

种植密度与施氮对玉米/秣食豆间作系统饲草产量、品质和氮肥利用的影响

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草业学报 2022年第7期31卷 157-171页

作者：蒋紫薇刘桂宇安昊云石薇常生华张程贾倩民侯扶江兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室兰州大学农业农村部草牧业创新重点实验室兰州大学草地农业教育部工程研究中心兰州大学草地农业科技学院甘肃兰州730020

2019和2020年在河西灌区进行玉米/秣食豆间作田间试验,设置7.5(D_(1))、9.0(D_(2))、10.5万株·hm^(-2)(D_(3))3个青贮玉米种植密度,每个种植密度下设置0(N_(1))、120(N_(2))、240(N_(3))、360 kg·hm^(-2)(N_(4))4个施氮水平,探究种植密度与施氮对饲草产量、品质和氮肥利用的影响。结果表明,两年D_(2)和D_(3)处理的青贮玉米、秣食豆及总体的干草产量、粗蛋白产量显著高于D_(1),N_(3)和N_(4)处理的青贮玉米及总体的干草产量、粗蛋白产量显著高于N_(2)和N_(1)。所有处理中,D_(2)N_(3)获得了最高的总干草产量,2019和2020年分别为36.16和30.31 t·hm^(-2)。两年随着密度的增加,青贮玉米、秣食豆及总体的粗蛋白、粗脂肪含量呈下降趋势,而粗灰分、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量呈增加趋势。随着施氮量的增加,总体粗蛋白、粗脂肪含量增加,而粗灰分、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量呈下降趋势。两年D_(2)处理下总体氮含量、氮吸收量和氮肥利用效率显著高于D_(3),且D_(2)获得较高的氮肥农学效率。N_(2)、N_(3)、N_(4)处理的总体氮含量和氮吸收量显著高于N_(1),N_(3)处理的氮肥农学效率和氮肥利用效率显著高于N_(4)。所有处理中D_(2)N_(3)获得最高的氮肥利用效率,2019和2020年分别为1.41和0.86 kg·kg^(-1)。因此,该处理是一种河西灌区青贮玉米/秣食豆间作系统适宜的田间管理措施,具有一定推广价值。

关键词：种植密度施氮青贮玉米秣食豆氮肥利用效率

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青藏高原退化草地的恢复潜势研究

草业学报 2022年第6期31卷 11-22页

作者：王瑞泾冯琦胜金哲人刘洁赵玉婷葛静梁天刚兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室兰州大学农业农村部草牧业创新重点实验室兰州大学草地农业教育部工程研究中心兰州大学草地农业科技学院甘肃兰州730020

近年来青藏高原高寒草地生态系统整体上呈现改善的状态,但仍有部分草地存在不同程度的退化,对青藏高原草地现状及恢复潜势进行评估对于青藏高原退化草地恢复政策的制定具有重要意义。基于2001-2019年气象数据与MODIS遥感影像,选用CASA... 详细信息

近年来青藏高原高寒草地生态系统整体上呈现改善的状态,但仍有部分草地存在不同程度的退化,对青藏高原草地现状及恢复潜势进行评估对于青藏高原退化草地恢复政策的制定具有重要意义。基于2001-2019年气象数据与MODIS遥感影像,选用CASA模型和Thornthwaite Memorial模型分别计算了青藏高原现实净初级生产力(actual net primary productivity,NPP)和潜在净初级生产力(potential net primary productivity,PNPP),并以其差值评估草地恢复潜势,主要结论如下:1)2001-2019年青藏高原NPP呈现东南部高,西北部低的分布特征;青藏高原草地持续恢复区域占40.98%,持续稳定区域占12.72%,而持续退化区域仅占3.47%,青藏高原草地整体以可持续的恢复状态为主。2)2001-2019年青藏高原潜在净初级生产力最大值(maximum potential net primary productivity,PNPP_(m))呈现明显东南与西南部高,北部偏低的空间分布格局。各草地类型PNPPm多在1000 g C·m^(-2)左右。3)2001-2019年青藏高原草地恢复潜势呈现西南与东南部较高,北部偏低的分布情况。由此可见日喀则地区、阿里南部地区、阿坝藏族羌族自治州以及甘南藏族自治州等地的草地具有较高的恢复价值,在这些地区开展草地恢复的前景更好。研究结果为青藏高原退化草地恢复政策的制定提供科学与理论支撑,对指导青藏高原草地保护与生态系统恢复具有重要意义。

关键词：青藏高原恢复潜势净初级生产力潜在净初级生产力动态变化

全基因组水平紫花苜蓿TCP基因家族的鉴定及其在干旱胁迫下表达模式分析

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草业学报 2022年第1期31卷 118-130页

作者：魏娜李艳鹏马艺桐刘文献兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室兰州大学农业农村部草牧业创新重点实验室兰州大学草地农业教育部工程研究中心兰州大学草地农业科技学院甘肃兰州730020

紫花苜蓿是世界最重要的豆科牧草之一,干旱是影响其产量和地理分布的关键瓶颈。在紫花苜蓿响应干旱胁迫过程中,转录因子发挥着重要的调控作用。TCP(teosinte branchesd 1/cycloidea/pro-liferating cell factors)为植物特有的转录因子,... 详细信息

紫花苜蓿是世界最重要的豆科牧草之一,干旱是影响其产量和地理分布的关键瓶颈。在紫花苜蓿响应干旱胁迫过程中,转录因子发挥着重要的调控作用。TCP(teosinte branchesd 1/cycloidea/pro-liferating cell factors)为植物特有的转录因子,在植物生长、发育、响应逆境胁迫中都具有重要的生物学功能。截至目前,该基因家族在紫花苜蓿中的分布以及响应干旱胁迫的生物学功能仍未见报道。因此,为进一步挖掘紫花苜蓿中响应干旱胁迫功能基因,本研究利用生物信息学方法在全基因组水平对TCP基因家族进行了鉴定,并对其系统进化、基因结构、染色体定位、共线性分析以及干旱胁迫下的表达模式进行了分析。结果表明,紫花苜蓿基因组中共鉴定出40个MsTCP基因,不均匀地分布于20条染色体上,其中包括17对旁系同源基因对,且都是基因片段复制事件。系统发育和保守结构域分析发现,MsTCP基因可以分为2个大分支和3个亚家族(PCF,CIN与CYC/TB1),同一分支中的成员具有相同氨基酸数目的TCP结构域,同亚家族中的成员具有相似的保守基序与基因结构。此外,通过分析紫花苜蓿响应干旱转录组数据共鉴定出4个可能与紫花苜蓿响应干旱胁迫有关的MsTCP基因(MsTCP23,MsTCP27,MsTCP29,MsTCP33)。qRT-PCR结果进一步表明PEG模拟干旱胁迫处理后,这4个基因的表达量在根和叶中均显著上调,进一步确定了这些基因的确响应紫花苜蓿干旱胁迫。该研究为后期深入解析紫花苜蓿响应干旱胁迫理论以及通过基因工程技术创制高抗旱紫花苜蓿新种质奠定基础。

关键词：紫花苜蓿系统发育分析干旱胁迫基因表达分析