【目的】探究镉污染条件下不同性别杨树植株间的抗虫性差异及相关机制。【方法】以雌雄美洲黑杨(Populusdeltoides)幼树为对象,研究了土壤镉污染条件下取食不同性别杨树对4种食叶害虫(包括两种专食性昆虫和两种广食性昆虫)和一种地下害虫(蛴螬)幼虫的生长发育和取食选择的影响。【结果】经过150 d的土壤镉胁迫处理,与雌株相比,雄株叶片富集了更多的镉,而雌株则将镉更多地富集于根系中。昆虫取食试验表明,与对照相比,取食受镉胁迫的雄株可以显著抑制4种食叶害虫的生长发育,而取食受镉胁迫的雌株则明显降低了地下害虫蛴螬的生长量。利用荧光定量PCR的方法检测了不同性别杨树叶片和根系中参与镉积累、转运和解毒相关基因的表达量,发现镉污染条件下雄株叶片和雌株根系中的相关基因上调数量较多。因此,推测在镉污染条件下,雌雄植株抗虫性的差异可能是由于两种性别植株在叶片和根系中镉浓度的差异所导致。相关研究成果以"Sexual differences in above-and belowground herbivore resistance between male and female poplars as affected by soil cadmium stress"为题于2021年8月发表在国际生态学权威期刊Science of the Total Environment上。【结论】土壤镉污染条件下,美洲黑杨雌雄植株不同器官中的镉浓度差异影响着植食性昆虫的生长和取食行为,进而影响雌雄杨树的抗虫性差异。
在森林土壤中,无机氮的垂直移动速率较快,因此大气氮沉降极有可能对下层森林土壤造成较大影响,且表层土壤往往与下层土壤的物理化学特性和所处环境差异较大,因此土壤剖面中不同深度的土壤对大气氮沉降的响应可能存在较大差异。以往研究表明,"华西雨屏"区的年均氮湿沉降量高达95 kg N hm^(-2) a^(-1),处于中国最高水平,该森林生态系统出现一定氮饱和特征。基于以上背景,研究华西雨屏区常绿阔叶林不同深度土壤氮矿化及相关酶活性对模拟氮沉降的响应,从2014年1月起进行野外定位模拟氮沉降试验,分别设置对照(CK,+0 g N hm^(-2) a^(-1))、低氮(LN,+5 g N hm^(-2) a^(-1))和高氮(HN,+15 g N hm^(-2) a^(-1))3个氮添加水平。在氮沉降进行5年后进行土壤采样,测定不同深度土壤(上层0-15 cm、中层15-30 cm、下层30-45 cm)全氮(TN)、硝态氮(NO_(3)^(-)-N)、铵态氮(NH_(4)^(+)-N)含量及氮矿化相关酶活性。结果表明:(1)该常绿阔叶次生林不同深度土壤TN有显著差异;(2)模拟氮沉降对该系统土壤氮矿化总体表现出极显著抑制作用,其中中层土壤抑制作用最为强烈,净氮矿化速率主要受硝化过程的影响;(3)氮矿化相关酶活性均随土壤深度的加深而降低,模拟氮沉降对土壤脲酶活性有极显著促进作用,对土壤硝酸还原酶活性有显著抑制作用。由于无机氮在土壤剖面中的高度可移动性,深层土壤氮循环和特征对氮沉降的响应需要更加密切的关注。
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