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植物在持续污染条件下生态性能的跨代变化及其遗传流失动态
结题报告
批准号:
31670522
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
段昌群
依托单位:
学科分类:
C0310.污染生态学与恢复生态学
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘嫦娥、钱昱、李世玉、杨桂英、闵诗艺、贾颖
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中文摘要
认识长期低剂量持续污染对植物生态性能的跨代影响及其遗传特征变化,是理解全球污染条件下植物适应能力、生存潜能及进化前途的重要切入点。本项目以经历重金属持续污染不同世代长度的野生植物曼陀罗和栽培植物蚕豆为研究对象,分析持续污染条件下植物在资源获取与配置、繁殖能力等生态性能的跨代变化,同步研究持续经历污染世代长度不同的植物种群遗传多样性变化特征,通过集成分析和整合研究,揭示经历长期持续污染时的植物“资源配置变化→繁殖环节的资源减少→后代种子的数量与质量下降→种群遗传流失和遗传结构变化”的跨代生态过程,探索长期污染条件下植物生态性能变化与遗传流失之间的关系特征和生态机理,为进一步研究全球污染对植物生存能力和发展前途的影响提供理论支持和实证资料。
英文摘要
Understanding of ecological performance and genetic variation across different generations of plants under chronic low level pollutions is key to recognize the impacts of global pollution on plant adaptation capacity, survival potential and evolutionary fate when globalized pollutions have formed new environments that all organisms have to face up. This program will focus on the research of resource acquisition and allocation, and its underlying ecological performance of among-generation in plants Vicia faba and Datura stramonium exposed to chronic toxic metal pollution through investigation of absorption and ultilization of water, nutriental elements and photosynthesis ability, and the genetic erosion is to be assessed by molecular genetic markers among the generations of experimental populations of plants experienced with chronic toxic heavy metal stress. By comprison of the response norms between ecological performance and genetic erosion of across mutiple generation, it is supposed to figure out the ecological process “change of resource allocation → resource decrease in reproduction → quality and quantity of seed production → loss of genetic contribution of lost individuals →genetic erosion in next generations”, and some contribution to further investigation of the adaptation potential and evolutionary fate of plants under long-termed global pollution will be made through this research.
污染全球化对植物产生持久性的作用,这种作用以跨代推移和世代积累导致植物繁殖能力和遗传特征出现变化,对植物未来的适应和进化产生长远影响,但相关的研究还少见报道。本项目从污染进化生态学的角度,选择长期持续种植及生长在重金属污染土壤中的蚕豆(Vicia faba)、曼陀罗(Datura stramonium)为实验材料,对持续生长的世代长度不同的这些植物种群进行分析,取得了如下研究结果:(1)在长期持续铅镉重金属污染环境中,植物根系数量减少,植株矮化,整体存在旱生化趋势;植物吸收水分、营养元素的能力降低,光合能力、胁迫抗性水平呈现先升高后降低的状况;(2)随着世代的延伸,植物整体的生理生态性能下降,但对污染表现为一定的适应性,植物降低生理性能适应污染的属性与多个基因及其差异化表达有关;(3)植物生物量、热值的整体水平随着持续污染世代数增加出现降低的趋势,表明资源获得能力下降;(4)长期污染环境中,植物地下生物量相对增加,生长和繁育方面的生物量整体降低,但植物仍然保证了相对较高的生物量配置到繁殖器官中,不过高污染环境中繁殖质量依然下降;(4)随着植物在污染环境中持续世代数的增加,在20个世代内种群间的遗传分化达到6%,遗传多样性降低和遗传流失达到了20%;(5)在持续污染环境中植物出现的生态性能跨代变化与遗传流失,在不同种类间、不同品种间因不同的污染物及其作用时间呈现非线性变化;(6)本研究提出相关的生态机理是,在持续污染的选择压力下,植物种群中被淘汰的敏感性个体群携带的基因丧失,使其对种群基因库的贡献消失,世代积累势必导致遗传流失的后果。本项目初步揭示了在持续污染条件下植物生态性能与遗传流失之间的关系变化,为进一步探究持续性的污染对植物生物多样性、生态性能影响与微进化提供了科学资料。未来应进一步研究长期持续污染环境中生物的适应性与进化前途。
期刊论文列表
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Evaluating the Efficacy of Point-of-Use Water Treatment Systems Using the Water Quality Index in Rural Southwest China
使用水质指数评估中国西南农村地区使用点水处理系统的效率
DOI:10.3390/w12030867
发表时间:2020-03
期刊:Water
影响因子:3.4
作者:Zejin Zhang;Wei Zhang;Xi Hu;Kexin Li;Pengfei Luo;Xin Li;Wen Xu;Shiyu Li;Changqun Duan
通讯作者:Changqun Duan
DOI:--
发表时间:2019
期刊:湖泊科学
影响因子:--
作者:贺克雕;高伟;段昌群;朱远高;潘瑛;刘嫦娥;张唯;杨桂英
通讯作者:杨桂英
Norfloxacin disrupts Daphnia magna-induced colony formation in Scenedesmus quadricauda and facilitates grazing
诺氟沙星破坏大型水蚤诱导的四尾栅藻菌落形成并促进放牧
DOI:10.1016/j.ecoleng.2017.02.037
发表时间:2017
期刊:Ecological Engineering
影响因子:3.8
作者:Pan Ying;Liu Change;Li Feng;Zhou Changqi;Yan Shiwei;Dong Jinyan;Li Tingrong;Duan Changqun
通讯作者:Duan Changqun
DOI:10.1016/j.ecolind.2019.105617
发表时间:2019-12
期刊:Ecological Indicators
影响因子:6.9
作者:Pan Ying;Jin Ling;Wei Zhi-Hong;Yang Si-kun;Qian Ling;Liu Chang-e;Duan Chang-qun;Sun Shu-cun
通讯作者:Sun Shu-cun
DOI:10.1111/ejss.12966
发表时间:2020-06-30
期刊:EUROPEAN JOURNAL OF SOIL SCIENCE
影响因子:4.2
作者:Bai, Jinyue;Zong, Mingming;Huang, Wuping
通讯作者:Huang, Wuping
植物在重金属持续污染环境中的进化拯救
  • 批准号:
    32371707
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    段昌群
  • 依托单位:
云南典型金属矿区废弃地植物群落进展演替机理与驱动生态修复的阈值条件研究
  • 批准号:
    U2002208
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    217万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    段昌群
  • 依托单位:
不同重金属耐性植物的资源配置动态与适应代价
  • 批准号:
    31070456
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    8.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    段昌群
  • 依托单位:
云南大叶茶对有害元素的吸收积累特征及其生态分化研究
  • 批准号:
    30760049
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    段昌群
  • 依托单位:
污染条件下植物的资源配置与适应代价
  • 批准号:
    30640022
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    段昌群
  • 依托单位:
植物在污染条件下种群衰退的分子生态预警
  • 批准号:
    30270284
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2002
  • 负责人:
    段昌群
  • 依托单位:
植物在对污染适应过程中对其它胁迫环境的适应性和进化潜能
  • 批准号:
    39970142
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    12.0万元
  • 批准年份:
    1999
  • 负责人:
    段昌群
  • 依托单位:
植物在对污染适应过程中种群生态遗传结构的变化
  • 批准号:
    39760022
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    9.0万元
  • 批准年份:
    1997
  • 负责人:
    段昌群
  • 依托单位:
植物在污染条件下CaM和ADH分子生态分化与植物微进化
  • 批准号:
    39460019
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    6.5万元
  • 批准年份:
    1994
  • 负责人:
    段昌群
  • 依托单位:
国内基金
海外基金