http:∥xuebao.gxnu.edu.cn

结果显示:与对照组荷瘤小鼠相比,移植正常小鼠来源 CD4

+

CD25

+细胞的荷瘤小鼠,肿瘤增长速度较

缓,移植第 5 周时,肿瘤质量显著性减小,小鼠生存期显著性增长,T 细胞及其亚群的细胞丰度有所增加,

肺组织无明显病变;移植荷瘤小鼠来源 CD4

+

CD25

+细胞的荷瘤小鼠,肿瘤体积增长速度较快,肿瘤质量显

著性增大,小鼠生存期缩短,T 细胞及其亚群的细胞丰度减小,肺组织兆性病变。 值得一提的是,实验组间

对比显示,移植正常小鼠来源 CD4

+

CD25

+细胞的小鼠 T 细胞及其亚群的细胞丰度显著性高于移植荷瘤小

鼠来源 CD4

+

CD25

+ 细胞的小鼠。 此外, 有研究表明, 肺癌小鼠移植荷瘤来源 CD4

+

CD25

+ 细胞后,

CD4

+

CD25

+细胞以非直接作用于肿瘤细胞的方式促进肿瘤的生长和转移[21]

,但也有研究表明白塞病小鼠

移植正常来源 CD4

+

CD25

+细胞后,CD4

+

CD25

+细胞介导的对炎症有抑制作用的细胞因子 IL-10、TGF-β 表

达上调,而在炎症疾病中过表达的细胞因子 IFN-α、IL-6、IL-17 表达下调[20]

。 这些结果提示,CD4

+

CD25

+

细胞能够参与肿瘤发展与进程,正常来源的 CD4

+

CD25

+细胞有助于减缓肺癌发展速度,延长生存期,而荷

瘤来源的 CD4

+

CD25

+细胞加速肺癌进程,缩短生存期。

Treg 细胞对炎症、肿瘤等疾病具有治疗效果,这种机制还尚未得到阐明。 Treg 细胞的免疫抑制核心

是 Foxp3,Foxp3 的稳定对于治疗自身免疫性疾病和移植排斥的过继细胞治疗非常重要,Foxp3 的不稳定可

能对治疗癌症和传染病有益。 有研究表明,天然 Treg 细胞在炎症微环境中表现出表型和功能的可塑性,

CD4

+

CD25

+细胞能够再编程分化成为效应性 T 细胞,增强肿瘤免疫应答,抑制肿瘤的发展[22-23]

。 本文结

果显示,与对照组相比,移植正常来源的 Treg 细胞后,CD3

+

T 细胞及其亚群 T 细胞能检测出较对照更丰富

的 T 细胞存在。 综上所述,CD4

+

CD25

+细胞在肺癌的进程中起重要作用,正常鼠脾脏来源的 CD4

+

CD25

+

细胞减缓了肺癌模型小鼠的肿瘤进程,其结果可能为肺癌的发病机制以及免疫防治提供思路。

4 结语

荷瘤小鼠移植正常小鼠来源的 CD4

+

CD25

+细胞后,生存期延长、肿瘤生长缓慢、外周血与脾脏中 T 细

胞及其亚群含量增加,减缓了肺癌小鼠肿瘤发展进程,而移植荷瘤小鼠来源的 CD4

+

CD25

+细胞后,生存期

缩短、肿瘤生长较快、外周血与脾脏中 T 细胞及其亚群含量显著下降,促进了肺癌模型鼠肿瘤进程。

参 考 文 献

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2010.11.022.

198

http:∥xuebao.gxnu.edu.cn

Antitumor Effect of Normal Mice Derived CD4

+

CD25

+

Cells in

Mice Lung Cancer Model

ZHOU Jun

1,2,3

, CHEN Shuman

1,2,3

, XING Bing

1

, CHEN Yajing

1,2,3

, LI Yinling

1,2,3

,

HE Liu

1,2,3

, ZHOU Zuping

1,2,3

, PU Shiming

1,2,3∗

(1. College of Life Sciences, Guangxi Normal University, Guilin Guangxi 541006, China,

2. Guangxi Universities Key Laboratory of Stem Cell and Biopharmaceutical Technology (Guangxi Normal University),

Guilin Guangxi 541004, China; 3. Biomedical Research Center of Guangxi Normal University,

Guangxi Normal University, Guilin Guangxi 541004)

Abstract: CD4

+

CD25

+

cells are a group of T cells with immunosuppressive activity, which are also known as

regulatory T cells ( Tregs). Tregs suppress T-cell activation and promote tumorigenesis and progression in

tumorigenesis, whereas the immunomodulatory effects produced by Tregs of normal physiological origin upon

return transfusion are unknown. To investigate the immunomodulatory effect of Tregs under normal physiological

conditions, the effects of tumor growth and T-cell production and lung lesions were compared in normal and

tumor-burdened mice of CD4

+

CD25

+

cell transplantation by mouse lung cancer model and cell transplantation.

The results showed that mice transplanted with normal CD4

+

CD25

+

cells had longer survival, slower tumor

growth, increased T-cell and their subpopulations in the peripheral blood and spleen, and no significant lesions

in the lungs compared with the control group, while mice transplanted with tumor-bearing CD4

+

CD25

+

cells had

shorter survival, faster tumor growth, significantly decreased T-cell and their subpopulations in the peripheral

blood and spleen, and more severe diffuse focal lesions in the lungs. These results indicated that normal-derived

CD4

+

CD25

+

cells had antitumor effects in the mouse lung cancer model.

Keywords: lung cancer; CD4

+

CD25

+

cells; cell transplants; tumor progression; immune regulation

(责任编辑 马殷华)

199

第 40 卷 第 2 期

2022 年 3 月

广西师范大学学报(自然科学版)

Journal of Guangxi Normal University (Natural Science Edition)

Vol. 40 No. 2

Mar. 2022

DOI: 10.16088 / j.issn.1001-6600.2021011301 http: xuebao.gxnu.edu.cn

贺思诺, 李银玲, 周晶, 等. 急性肺损伤模型中 Sdr9c7 基因的作用研究[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2022, 40(2): 200-207. HE

S N, LI Y L, ZHOU J, et al. Changes of Sdr9c7 gene expression in acute lung injury model[ J]. Journal of Guangxi Normal University (Natural

Science Edition), 2022, 40(2): 200-207.

急性肺损伤模型中 Sdr9c7 基因的作用研究

贺思诺1,2

, 李银玲1,2

, 周 晶1,2

, 周 洁1,2

, 林万华1,2∗

, 杨文贤3∗

(1. 广西高校干细胞与医药生物技术重点实验室(广西师范大学), 广西 桂林 541004;

2. 广西师范大学 生命科学学院, 广西 桂林 541006; 3. 中国科学院微生物研究所, 北京 100101)

摘 要: 检测了经鼻腔滴注脂多糖(LPS)溶液诱导的急性肺损伤模型小鼠肺组织 Sdr9c7 基因表达变化, 并探讨其在急性

肺损伤的作用。 取 9 只雌性 C57BL/ 6 小鼠随机分为空白组、 第 3 天组和第 7 天组, 每组 3 只。 第 3 天组和第 7 天组小鼠

用 LPS 诱导急性肺损伤模型, 第 3 天组于 LPS 诱导的第 3 天终止实验, 第 7 天组于 LPS 诱导的第 7 天终止实验, 经鼻腔

滴注 PBS 溶液作对照空白组。 转染 SDR9C7-siRNA 至 A549 细胞并检测敲低表达的效果。 采用苏木精-伊红(HE)染色观察

小鼠肺组织形态学, 并评估病理评分; 用实时荧光定量 PCR(RT-qPCR)检测各组肺组织和细胞的 IL-1β、 TNF-α、 IL-6 和

Sdr9c7 基因相对表达量。 与空白组比较, 第 3 天组和第 7 天组肺水肿评分、 炎症评分、 总病理评分以及 Sdr9c7、 IL-1β、

TNF-α 和 IL-6 基因相对表达量均升高(均 P<0.05); 与第 3 天组比较, 第 7 天组炎症评分、 总病理评分以及 Sdr9c7、 IL1β、 TNF-α 基因相对表达量降低(均 P<0.05)。 小鼠肺组织 Sdr9c7 基因相对表达量与病理评分呈正相关( r = 0.964, P<

0.01)。 敲低 Sdr9c7 基因实验中, SDR9C7-siRNA3 效果更明显。 SDR9C7-siRNA3 敲低 Sdr9c7 基因对 LPS 诱导 A549 细胞

影响实验中, RT-qPCR 检测 IL-1β、 TNF-α、 IL-6、 Sdr9c7 基因相对表达量, 与对照组比较, 诱导组升高(均 P<0.05), 敲

低组和联合组下降(均 P<0.05), 且敲低组低于联合组(均 P<0.05)。 结果表明, 急性肺损伤模型小鼠肺组织 Sdr9c7 基因

的异常表达与肺损伤病理评分呈正相关, 肺损伤机制可能与 Sdr9c7 基因高表达促进炎症反应作用相关。

关键词: 急性肺损伤模型; 脂多糖; 炎症反应; 敲低; Sdr9c7 基因

中图分类号: R563; R-332 文献标志码: A 文章编号: 1001-6600(2022)02-0200-08

急性肺损伤(acute lung injury,ALI)是指直接或间接致伤因素导致肺泡上皮细胞及毛细血管内皮细胞

损伤,造成弥漫性肺间质及肺泡水肿,导致急性低氧性呼吸功能不全的一类病症。 目前 ALI 发生机制尚未

明确,有学者认为炎症反应失衡是 ALI 发生重要机制[1-2]

。 SDR9C7 是短链脱氢酶/ 还原酶家族 9C,成员

7,属于短链脱氢/ 还原酶蛋白(short-chain dehydrogenase reductase, SDR)超家族的一员[3]

,可影响神经酰

胺合成和代谢[4]

,有研究证实神经酰胺-1-磷酸可以调节 ALI 中急性炎症事件[5]

,神经酰胺在炎症反应作

用中起到重要[6-7]

。 本研究旨在观察 ALI 模型 Sdr9c7 基因表达水平,初步探讨其通过影响炎症反应加重

肺损伤的可能作用机制,以期为进一步研究 Sdr9c7 基因在 ALI 中的生物学功能提供新的思路。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 供试动物及细胞

8 周龄 SPF 级雌性 C57BL / 6 小鼠 9 只(购自湖南省斯莱克景达实验动物有限公司),小鼠体质量为

(23.8±2.04) g,饮食自由,室温维持在(24±2) ℃ ,通风换气 10~12 次/ d,昼夜时长 1 ∶ 1,每组小鼠具有独

收稿日期: 2021-01-13 修回日期: 2021-03-06

基金项目: 国家自然科学基金(31560248); 广西自然科学基金(2016GXNSFAA380176)

通信作者: 林万华(1975—), 男, 江西南康人, 广西师范大学副教授, 博士。 E-mail: lwh@gxnu.edu.cn

杨文贤(1987—), 男, 江西鹰潭人, 中国科学院微生物研究所助理研究员, 博士。 E-mail: yangwx@im.ac.cn

http:∥xuebao.gxnu.edu.cn

立换气系统。 饲养 3~4 d 并观察小鼠生长状态,确保良好。 SK-BR3 细胞系和 A549 细胞系均购自中国科

学院细胞文库。

1.1.2 主要试剂

DMEM 培养基、青/ 链霉素均购自美国 Gibco 公司;脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)购自 Sigma-Aldrich

公司;PBS 溶液购自美国 Hyclone 公司;Trizol Reagent 购自美国 Ambion 公司;cDNA 反转录试剂盒购自美

国 Applied biosystems 公司;苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色液购自上海远慕生物科技有限公司;

SDR9C7-siRNA 试剂盒购自广州锐博生物技术有限公司。

1.1.3 主要仪器

实时荧光定量 PCR 仪(Roche 公司)、微量台式离心机(美国 Thermo Fisher Scientific 公司)、普通 PCR

仪(美国 Thermo Fisher Scientific 公司)。

1.2 实验方法

1.2.1 实验分组及脂多糖诱导 ALI 模型的建立

参考文献[8]方法,利用脂多糖(LPS)建立 ALI 模型:取 9 只雌性 C57BL / 6 小鼠随机分为空白组、第 3

天组(LPS 诱导的第 3 天终止实验)和第 7 天组(LPS 诱导的第 7 天终止实验),每组 3 只,所有小鼠用乙醚

进行麻醉;空白组小鼠经鼻腔滴注 50 μL PBS 溶液,第 3 天组和第 7 天组小鼠经鼻腔滴注 50 μL 6 mg / kg

的 LPS 溶液诱导 ALI 模型,分别在 LPS 诱导第 3 天后和第 7 天后观察相关指标。

1.2.2 小鼠肺组织形态学观察及病理评分

采用 HE 染色法观察肺组织病理学,操作步骤如下:取适量小鼠肺组织制作石蜡切片,脱蜡后蒸馏水

润湿组织,苏木精染色 5 min,水冲洗 5 s,伊红染色 30 s,再用水冲洗后滤纸吸干,用无水乙醇脱水,封固后

在光学显微镜下观测染色结果。 同时,参照 Turhan 等[9] 方法,由 2 名病理科医师双盲状态下使用 100 倍

光镜观察,对肺水肿、肺泡及间质炎症、肺泡及间质出血、肺不张、透明膜形成等 5 个检查项分别进行 0 ~ 4

分的主观定量评分:标本无损伤 0 分,满视野为 4 分,病理评分为上述各项之和。

1.2.3 实时荧光定量 PCR(real-time fluorescence quantitative PCR,RT-qPCR)检测

为了检测肺组织白介素 1β(interleukin-1β,IL-1β)、肿瘤坏死因子 α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、

IL-6 和 Sdr9c7 基因的表达情况,取适量小鼠肺组织置于研磨器中,加入液氮粉碎研磨,采用 Trizol 法提取

组织总 RNA,每个总反应体系为 20 μL:qPCR SYBR

® Green Master Mix (No Rox) 10 μL,Forward Primer

(10 μmol / L) 0.5 μL,Reverse Primer (10 μmol / L) 0.5 μL,DNA 模板 1 μL,ddH2O 8 μL。 混匀以上样品和

试剂,采用三步法 PCR 反应程序:第一步 95 ℃预变性 5 min;第二步 95 ℃变性 10 s、60 ℃退火 20 s、72 ℃

延伸 20 s,40 个循环;第三步熔解曲线为仪器默认设置。 每个样品设置 3 个重复,以 2

-ΔΔCT方法计算各组

基因的相对表达量。 相关引物见表 1。

表 1 RT-qPCR 上下游引物

Tab. 1 RT-qPCR upstream and downstream primers

基因名称 引物序列(5′-3′) 产物长度/ bp

Sdr9c7

IL-1β

TNF-α

IL-6

GAPDH

F:TGAGGTCACTTCAGATGCT

R:ATACACCCCACCTTGCTCG

F:CCCAACTGGTACAT-CAGCACCTCTC

R:CCTGGGGAAGGCATTAGGAATAGTG

F:AACAAGGAGGAGAAGTTCCCAAATG

R:CTCCGCTTGGTGGTTTGCTA

F:TAGTCCTTCCTACCCCAATCC

R:TTGGTCCTTAGCCACTCCTTC

F:GCTGCCCAGAACATCATCCCT

R:TGAAGTCGCAGGAGACAACC

528

157

159

180

256

201

广西师范大学学报(自然科学版),2022,40(2)

1.2.4 细胞实验

1.2.4.1 SDR9C7-小干扰 RNA(small interfering RNA,siRNA)抑制效果验证

A549 细胞系复苏、培养后,取对数生长期的细胞用于实验,调整细胞浓度为 1×10

6

/ mL,以1×10

5

/ 孔接

种于 96 孔板中。 设立 4 个平行复孔, 在 3 个复孔中分别加入 SDR9C7-siRNA1、 SDR9C7-siRNA2 和

SDR9C7-siRNA3 干扰物,其余 1 个复孔未加入任何干扰物为空白对照。 处理 24 h 后,提取各组细胞总

RNA,按照 1.2.3 节步骤检测各组细胞 Sdr9c7 基因相对表达量,实验重复 3 次。 相关 SDR9C7-siRNA 引物

见表 2。

表 2 SDR9C7-siRNA 核苷酸序列

Tab. 2 Nucleotide sequence of SDR9C7-siRNA

引物名称 核苷酸序列(5′-3′)

SDR9C7-siRNA1

SDR9C7-siRNA2

SDR9C7-siRNA3

F:ACAGCUACGGAGAGGAUUAUUTT

R:AAUAAUCCUCUCCGUAGCUGUTT

F:CGGCGUGAGCUCUACUACUUUGTT

R:GAAAGUAGUAGAGCUGACGCCTT

F:GCAUGGAGCAUGCUAUUGUUUTT

R:AAACAAUAGCAUGCUCCAUGCTT

1.2.4.2 敲低 Sdr9c7 基因表达对 A549 细胞 IL-1β、TNF-α、IL-6 基因表达的影响

A549 细胞系复苏、培养后,取对数生长期的细胞用于实验,调整细胞浓度为 1×10

6

/ mL,以 1×10

5

/ 孔

接种于 96 孔板中。 设立 4 个平行复孔分为 4 组,对照组不做任何处理,诱导组加入 LPS,敲低组加入

SDR9C7-siRNA3 干扰物,联合组同时加入 LPS 和 SDR9C7-siRNA3 干扰物。 处理 24 h 后,提取各组细胞总

RNA,按照 1.2.3 节步骤检测各组细胞 IL-1β、TNF-α 和 IL-6、Sdr9c7 基因相对表达量,实验重复 3 次,结果

取 3 次平均值。

1.3 统计学方法

利用 SPSS 22.0 分析处理数据,符合正态分布的计量资料以均值±标准差(x?±s)表示。 检验方差齐性

后,方差齐的多组均数比较采用单因素方差分析,两两比较采用 LSD-t 检验;方差不齐的 3 组均值比较采

用 Kruskal-Wallis 检验,两两比较采用 Tamhane’ s T2 检验。 Pearson 检验分析双连续变量相关性,以 P<

0.05表示差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 ALI 模型小鼠肺组织形态学观察及病理评分

HE 染色结果显示(图 1),LPS 诱导的 ALI 模型小鼠表现出明显的病理损伤。 经过比较病理评分(表

3)发现:与空白组比较,第 3 天组和第 7 天组肺水肿评分、肺泡及间质炎症评分以及总病理评分升高;与第

3 天组比较,第 7 天组肺泡及间质炎症评分和总病理评分降低,差异均有统计学意义(均 P<0.05)。

2.2 Sdr9c7、IL-1β、TNF-α 和 IL-6 基因在 ALI 模型小鼠肺组织中表达

与空白组比较,第 3 天组和第 7 天组 Sdr9c7、IL-1β、TNF-α 和 IL-6 基因相对表达量均明显升高,第 3 天

组 Sdr9c7、IL-1β、TNF-α 基因相对表达量高于第 7 天组,第 3 天组 IL-6 基因相对表达量低于第 7 天组,差异

均有统计学意义(均 P<0.01,图 2A~D)。

202

http:∥xuebao.gxnu.edu.cn

图 1 小鼠肺组织 HE 染色结果(×100)

Fig. 1 Results of HE staining in mice lung tissue (×100)

表 3 LPS 诱导的 ALI 模型小鼠肺的病理评分(x?±s)

Tab. 3 Pathological score (x?±s) of the acute lung injury model induced with Lipopolysaccharide

组别 n

病理评分(x?±s)

肺水肿 肺泡及间质炎症 肺泡及间质出血 肺不张 透明膜

总病理评分

空白组 3 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 0.33±0.58 0.00±0.00 0.33±0.58

第 3 天组 3 1.67±0.58

∗

1.67±0.58

∗ 1.33±0.58 1.33±0.58 1.00±0.00 7.00±1.00

∗

第 7 天组 3 1.33±0.58

∗

0.67±0.58

∗#

1.67±0.58 0.67±0.58 0.67±0.58 4.33±0.58

∗#

F/ ᆗ

2值 - 6.222 6.121 5.627 2.333 5.600 60.800

P - 0.045 0.047 0.060 0.178 0.061 <0.01

注:与空白组比较,“∗”表示 P<0.05;与第 3 天组比较,“#”表示 P<0.05。

与空白组比较,∗∗表示 P<0.01;与第 3 天组比较,##表示 P<0.01

图 2 Sdr9c7、IL-1β、 TNF-α 和 IL-6 基因在 ALI 模型小鼠肺组织中表达情况

Fig. 2 Expression of Sdr9c7, IL-1β, TNF-α and IL-6 genes in lung tissue of mice with acute lung injury

203

广西师范大学学报(自然科学版),2022,40(2)

2.3 ALI 模型小鼠肺组织 Sdr9c7 基因表达与病理评分相关性分析

ALI 模型小鼠肺组织 Sdr9c7 基因表达与病理评分相关性分析结果如图 3 所示,小鼠肺组织 Sdr9c7 基

因相对表达量与病理评分呈正相关(r = 0.964,P<0.01)。

2.4 敲低 Sdr9c7 基因表达验证结果

敲低 Sdr9c7 基因表达验证结果如图 4 所示,Sdr9c7 基因表达在空白对照、SDR9C7-siRNA1、SDR9C7-

siRNA2 和 SDR9C7-siRNA3 中依次降低,两两比较差异均有统计学意义(均 P < 0. 01),提示 SDR9C7-

siRNA3 敲低 Sdr9c7 基因表达效果更明显,后续实验选择 SDR9C7-siRNA3 作为敲低 Sdr9c7 基因表达的干

扰序列。

图 3 小鼠肺组织 Sdr9c7 基因表达与病理评分相关性分析结果

Fig. 3 Correlation analysis of Sdr9c7 gene expression and

pathological score in lung tissue of mice

与空白对照比较,∗∗表示 P<0.01;与 siRNA1 比较,##表示 P<0.01;

与 siRNA2 比较,△△表示 P<0.01

图 4 敲低 Sdr9c7 基因表达验证结果

Fig. 4 Verification results of low Sdr9c7 gene expression

2.5 敲低 Sdr9c7 基因对 LPS 诱导 A549 细胞 IL-1β、TNF-α、IL-6 基因表达的影响

RT-qPCR 检测 IL-1β、TNF-α、IL-6、Sdr9c7 基因相对表达量(图 5),与空白对照组比较,LPS 诱导组升

高(均 P<0.05),而 Sdr9c7 基因 siRNA 敲低组和联合组下降(均 P<0.05),且敲低组甚至低于联合组(均

P<0.05)。

与空白对照组比较,∗表示 P<0.05;与诱导组比较,#表示 P<0.05;与敲低组比较,△表示 P<0.05

图 5 敲低 Sdr9c7 基因对 LPS 诱导 A549 细胞炎症因子基因表达的影响

Fig. 5 Effects of knockdown Sdr9c7 gene on expression of LPS induced cytokines in A549 cells

204

http:∥xuebao.gxnu.edu.cn

3 讨论

研究发现,小鼠经呼吸道吸入 LPS,可引起肺组织明显的病理损伤。 比较不同时间段终止实验的小鼠

肺组织病理形态改变情况发现:第 3 天终止实验和第 7 天终止实验的小鼠肺水肿、肺部炎症情况比正常小

鼠严重,而第 3 天终止实验的小鼠肺部炎症比第 7 天终止实验的小鼠严重。 进一步对 3 组小鼠肺部进行

评分,发现第 3 天终止实验小鼠病理评分最高,其次为第 7 天终止实验小鼠,提示小鼠肺部吸入 LPS 可引

起肺损伤;第 7 天终止实验的小鼠肺部损伤较第 3 天终止实验的小鼠轻,体现出肺损伤的急性反应,成功

建立急性 ALI 模型。

IL-1β 是体内作用最强的炎症介质之一,能够介导多种炎症反应和诱导下游几百种二级炎症因子的

合成与表达,对炎症有放大和促进效应[10]

。 TNF-ᆜ是一种能够直接杀伤肿瘤细胞而对正常细胞无明显毒

性的细胞因子,在炎症反应中也发挥重要作用[11]

。 当组织损伤部位或病原体入侵发出防御信号时,IL-6

刺激急性免疫反应,为宿主防御做好准备,其过量持续产生可作为一种促炎因子[12]

。 检测 3 组 IL-1β、

TNF-α 和 IL-6 基因表达水平,发现第 3 天终止实验和第 7 天终止实验小鼠相对表达量较正常小鼠升高,第

3 天终止实验小鼠高于第 7 天终止实验小鼠,与相关研究 ALI 模型中 IL-1β、TNF-α 和 IL-6 表达异常升高

结果[13-15]相一致,证实了炎症反应与肺损伤作用密切联系。

目前,关于 SDR9C7 基因的研究报道文献并不多见,其在 ALI 的作用研究也鲜见报道,SDR9C7 基因参

与组织细胞的生理功能仍不是很清楚。 以往研究发现,SDR9C7 可催化酰基甲酰胺的临界脱氢形成皮肤

屏障[3,16]

,然而大部分 SDR9C7 基因关联研究大多聚焦于鱼鳞病的发生,证实 SDR9C7 基因与鱼鳞病发生

密切相关[4,17]

, 即 SDR9C7 基因可以通过调节和合成神经酰胺影响皮肤疾病的结局。 此外,相关研究显

示,抑制神经酰胺表达的酸性鞘磷脂酶抑制剂或特异性敲除酸性鞘磷脂酶基因对 ALI 模型治疗具有积极

作用[18]

。 基于以上研究发现,SDR9C7 基因异常表达可以影响肺损伤。 本研究结果显示,3 组小鼠肺组织

的 Sdr9c7 基因表达趋势与 IL-1β、TNF-α 和 IL-6 基因表达趋势一致,Sdr9c7 基因表达与病理评分呈正相

关,因此可以推测 LPS 作用小鼠肺组织可影响 Sdr9c7 基因异常表达,而 Sdr9c7 基因异常表达与影响炎症

反应加重肺损伤发挥重要的作用。 为验证以上推测,利用敲除 SDR9C7 基因效果最好的 SDR9C7-siRNA3,

通过敲低 Sdr9c7 基因表达,观察 SDR9C7-siRNA3 和 LPS 干预 A549 细胞后,IL-1β、TNF-α、IL-6、Sdr9c7 基

因的表达情况。 研究结果显示, LPS 干预 A549 细胞, IL-1β、 TNF-α、 IL-6、 Sdr9c7 基因表达显著升高,

SDR9C7-siRNA3 干预 A549 细胞,敲低了 Sdr9c7 基因表达,同时 IL-1β、TNF-α、IL-6 基因表达水平也异常降

低,结果表明 Sdr9c7 基因异常表达,可影响 A549 细胞的炎性反应。

综上所述,急性肺损伤模型小鼠肺组织 Sdr9c7 基因异常表达,与肺损伤病理评分呈正相关;肺损伤机

制可能与 SDR9C7 基因高表达促进炎症反应作用相关。

参 考 文 献

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205

广西师范大学学报(自然科学版),2022,40(2)

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206

http:∥xuebao.gxnu.edu.cn

Changes of Sdr9c7 Gene Expression in Acute Lung Injury Model

HE Sinuo

1,2

, LI Yinling

1,2

, ZHOU Jing

1,2

, ZHOU Jie

1,2

, LIN Wanhua

1,2∗

, YANG Wenxian

3∗

(1. Guangxi Universities Key Laboratory of Stem Cell and Biopharmaceutical Technology (Guangxi Normal University),

Guilin Guangxi 541004, China; 2. College of Life Sciences, Guangxi Normal University, Guilin Guangxi 541006, China;

3. Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China)

Abstract: To observe the expression of Sdr9c7 gene in the lung tissue of mice with acute lung injury (ALI) and

explore its mechanism. 9 female C57BL / 6 mice were randomly divided into blank group, 3rd-day group and 7thday group, with 3 mice in each group. Acute lung injury model was induced by lipopolysaccharide (LPS). The

experiment was terminated on the 3rd day or on the 7th day of LPS induction respectively. PBS solution was

intranasal instilled in the blank group as control group. A549 cells were transfected with SDR9C7-siRNA and the

effect of knockdown of Sdr9c7 gene expression was verified. A549 cells were divided into control group, induction

group, knockdown group and combination group. Hematoxylin eosin ( HE) staining was used to observe the

morphology of lung tissue and evaluate the pathological score. The relative expression levels of IL-1β, TNF-α,

IL-6 and Sdr9c7 genes in lung tissue and cells were detected by real-time quantitative PCR (RT-qPCR). Results

showed that compared with the blank group, the pulmonary edema score, inflammation score, total pathological

score and the relative expression of Sdr9c7, IL-1β, TNF-α and IL-6 genes in the 3rd and 7th day groups were

increased (all P<0.05); compared with the 3rd day group, the inflammation score, total pathological score and

the relative expression of Sdr9c7, IL-1β and TNF-α genes in the 7th day group were decreased ( all P<0.05).

The relative expression of Sdr9c7 gene was positively correlated with pathological score (r = 0.964, P<0.01). In

the experiment of knockdown of Sdr9c7 gene, the effect of SDR9C7-siRNA3 was more significant. In the

experiment of SDR9C7-siRNA3 knockdown in LPS induced A549 cells, the relative expression levels of IL-1β,

TNF-α, IL-6 and Sdr9c7 were detected by RT-qPCR. Compared with the control group, the expression levels of

IL-1β, TNF-α, IL-6 and Sdr9c7 increased in the induction group ( all P<0.05), decreased in the knockdown

group and combination group (all P<0.05), and the expression levels of IL-1β, TNF-α, IL-6 and Sdr9c7 in the

knockdown group were lower than those in the combination group ( all P<0.05). It suggests that the abnormal

expression of Sdr9c7 gene in lung tissue of acute lung injury model mice may be related to LPS induced

inflammatory response.

Keywords: acute lung injury model; lipopolysaccharide; inflammatory response; knockdown; Sdr9c7 gene

(责任编辑 马殷华)

207

第 40 卷 第 2 期

2022 年 3 月

广西师范大学学报(自然科学版)

Journal of Guangxi Normal University (Natural Science Edition)

Vol. 40 No. 2

Mar. 2022

DOI: 10.16088 / j.issn.1001-6600.2020122002 http: xuebao.gxnu.edu.cn.

冯月婷, 韦周全, 黄中豪, 等. 广西白头叶猴和黑叶猴理毛行为的比较研究[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2022, 40(2): 208-217.

FENG Y T, WEI Z Q, HUANG Z H, et al. Comparative study on allgrooming behavior of white-headed langur (Trachypithecus leucocephalus) and

françois’ langur (Trachypithecus francoisi) living in Guangxi, China[J]. Journal of Guangxi Normal University (Natural Science Edition), 2022, 40

(2): 208-217.

广西白头叶猴和黑叶猴理毛行为的比较研究

冯月婷1,2,3

, 韦周全3

, 黄中豪1,2,3∗

, 李友邦1,2,3∗

(1. 珍稀濒危动植物生态与环境保护教育部重点实验室(广西师范大学), 广西 桂林 541006;

2. 广西珍稀濒危动物生态学重点实验室(广西师范大学), 广西 桂林 541006; 3. 广西师范大学 生命科学学院, 广西 桂林 541006)

摘 要: 白头叶猴 Trachypithecus leucocephalus 与黑叶猴 T. francoisi 是喀斯特地区的近缘物种, 具有相似的栖息地、 身体

大小和社会结构及行为特征。 为了比较 2 个物种的理毛行为特征和社会功能的异同, 2016 年 2 月至 2017 年 1 月, 采用

焦点动物取样法(focal animal sampling)和连续记录法( continuous recording)对 2 种叶猴的理毛时间和理毛姿势进行研究。

结果表明, 每 1%单位体表面积上, 白头叶猴可自理毛区域、 无法自理毛区域和难自理毛区域获得理毛时间占比分别为

0.67%±0.21%、 1.01%±0.47%和 1.44% ±0.46%; 黑叶猴上述 3 个区域的理毛时间占比分别为 0.44% ±0.14%、 1.61% ±

0.58%和 1.21%±0.54%。 2 种叶猴在不同理毛区域获得理毛时间支持理毛行为的卫生功能假说。 白头叶猴和黑叶猴在肛

门生殖区每 1%单位表面积获得理毛时间占比为 7.12%±2.26%和 10.61%±7.68%, 表现出高度的选择性; 2 种叶猴肛门生

殖区中采用趴的理毛姿势的时间占比分别为 9.47%±3.12%和 14.72%±11.57%。 在肛门生殖区的互相理毛行为中, 2 种叶

猴的理毛行为均支持缓和功能假说。 白头叶猴和黑叶猴采用无眼神接触的理毛姿势分别占 47.86% ±16.23%和63.76% ±

17.26%, 白头叶猴的相互理毛行为不支持缓和功能假说, 黑叶猴的相互理毛行为支持缓和功能假说。

关键词: 白头叶猴; 黑叶猴; 理毛行为; 卫生功能假说; 缓和功能假说

中图分类号: Q958.1 文献标志码: A 文章编号: 1001-6600(2022)02-0208-10

相互理毛行为(allogrooming)是非人灵长类常见的行为之一[1]

。 目前有 3 种假说解释非人灵长类相

互理毛行为的生物学意义。 第 1 种是卫生功能假说(hygienic functional hypothesis):该假说认为理毛行为

有清洁毛发、去除皮肤寄生物从而防止感染的功能[2]

。 长尾叶猴 Semnopithecus entellus

[3-4]

、白掌长臂猿

Hylobates lar

[5]

、戴帽叶猴 Trachypithecus pileatus

[6]和滇金丝猴 Rhinopithecus bieti

[7] 等非人灵长类的理毛行

为研究结果支持了该假说。 第 2 种是缓和功能假说(distensive functional hypothesis):该假说认为互相理毛

能缓和个体间的紧张氛围,有效减少潜在攻击或消除被理毛者的抵触情绪[8]

,或冲突发生后被攻击者通

过理毛来避免再次发生冲突[9]

。一些研究指出,非人灵长类动物个体间在相互理毛时是通过减少眼神接

触,从而降低紧张的氛围,减少潜在攻击[3]

。 川金丝猴 Rhinopithecus roxellana

[10] 和白领白眉猴 Cercocebus

torquatus

[11]的研究结果支持该假说。 第 3 种是联盟功能假说(affiliative hypothesis):该假说认为个体间互

相理毛,个体向对方展示友好及积极与对方结成联盟关系的意愿,从而建立和维持个体间紧密的社会等

级[10,12]

。 该假说在短尾猴 Macaca arctoides

[12]和日本猕猴 M. fuscata

[13]中得到证实。

白头叶猴 T. leucocephalus 与黑叶猴 T. francoisi 是喀斯特地区的近缘物种,它们的栖息地被左江分隔,

前者分布于左江北岸,后者分布于左江南岸[14]

。 到目前为止,关于野外白头叶猴与黑叶猴理毛行为的研

究主要集中在理毛的时间分配方面[15]

,理毛行为社会功能的研究仅在笼养条件下的黑叶猴中开展[16-18]

,

证实其理毛行为具有卫生功能[16]

,野生黑叶猴理毛行为功能的研究尚未见报道。 同样,白头叶猴理毛行

为的功能研究亦如此。 白头叶猴和黑叶猴在栖息地类型[19]

、社会结构[20-21] 和食物组成[22] 等方面都十分

接近,2 种叶猴互相理毛行为是否也相近? 为此,本文在相近的时间段、采用相同方法对野生白头叶猴和

收稿日期: 2020-12-20 修回日期: 2021-02-26

基金项目: 国家自然科学基金(31960104, 31960106)

通信作者: 李友邦(1973—), 男, 广西富川人, 广西师范大学教授, 博士。 E-mail: lyb_2001@126.com

黄中豪(1978—), 男, 广西来宾人, 广西师范大学副研究员, 博士。 E-mail: hzh773@126.com

http:∥xuebao.gxnu.edu.cn

黑叶猴的相互理毛行为进行观察,旨在研究 2 种叶猴不同身体区域获得理毛时间的相对比例和理毛姿势

偏好的相似性,进而探讨 2 种叶猴理毛行为的功能。

1 研究地点、对象和方法

1.1 研究地点和研究对象

本研究在广西崇左白头叶猴国家级自然保护区内进行。 该保护区地处桂西南,为典型的喀斯特地

貌[23]

。 保护区属北热带湿润季风气候,年降雨量大约 1 200 mm,年均温度 22.0 ~ 22.3 ℃ ,湿度 78% ~

79%

[24]

。 常见的被子植物有豆科 Leguminosae、桑科 Moraceae、大戟科 Euphorbiaceae、禾本科 Gramineae

等;常见植物有米念芭 Tirpitzia ovoidea、铜钱树 Paliurus hemsleyanus、清香木 Pistacia weinmannifolia、崖棕

Carex siderosticta、菜豆树 Rad ermacherasinica

[25]

。 石山生境从上至下大致可分为山顶、悬崖峭壁和山坡平

地三部分[23]

。 峰丛海拔约 400 m,峰林海拔 200~300 m

[24]

。

白头叶猴研究点位于广西崇左白头叶猴国家级自然保护区九重山片区。 目标群活动区域位于保护区

内面积约 0.4 km

2 的一座山上,观察初期猴群有 10 个个体,包括 1 只成年雄性、6 只成年雌性、2 只亚成年

雌性和 1 只少年雌性。 研究期间的 3 月份和 11 月份各发生了 1 次雄性更替,但群内始终是 1 只成年雄

性。 在第 1 次雄性更替后,有 2 只亚成年雄性和 3 只少年雄性加入,以及 4 只婴幼猴出生,猴群变成 19

只。 在第 2 次雄性更替后,1 只亚成年雌性从群中消失(原因未知),猴群变成 18 只,6 只成年雌性个体一

直呆在群内。

黑叶猴观察群活动区域位于一座约 2.5 km

2 的石山中。 这片石山被甘蔗地包围,农民经常到甘蔗地

劳作,猴群对山脚下活动的人(包括观察人员)容忍度较高,最近距离可达 50 m 左右。 观察初期猴群大小

为 12 只,包括成年雄性 1 只、成年雌性 4 只、亚成年雌性 1 只、亚成年雄性 1 只和少年雄性 5 只。 观察期

间的 6 月、7 月和 12 月各增加 1 个幼体,猴群变成 15 只。

1.2 研究方法

1.2.1 行为取样方法

采用焦点动物取样法(focal animal sampling)和连续记录法(continuous recording)

[26] 记录目标动物的

理毛行为。 每天从猴群出来活动开始观察,直到傍晚看不清楚为止。 以 15 min 为一次取样单元,记录取

样单元中第 1 个 5 min 内的理毛行为。 本文研究理毛行为采用张鹏[27] 的定义,即个体间发生理毛行为时

间持续 30 s 以上,记为理毛行为开始;理毛动作结束后,间隔 30 s 未继续,则为理毛行为结束。 记录的数

据包括理毛的发起者和接受者、理毛部位和理毛姿势,以及相应的理毛时间。 理毛姿势包括趴、躺、四肢站

立、相对而坐、同向而坐和侧身而坐[28]

(表 1)。 趴、四肢站立和同向而坐 3 种姿势归为无眼神接触的理毛

姿势,躺、相对而坐和侧身而坐 3 种姿势归入有眼神接触的理毛姿势[28]

。 在观察的过程中,使用 Nikon

(20~40 倍)单筒望远镜或 Bushnell(8~ 42 倍)双筒望远镜辅助,提高观察的准确性。 通常猴群观察距离

为50~200 m。

表 1 白头叶猴与黑叶猴理毛姿势的定义

Tab. 1 Delineation of grooming posture of white-headed langur and François’ langur

理毛姿势 定义

相对而坐 理毛者和被理毛者之间腹部相对

同向而坐

理毛者和被理毛者之间腹部朝向一致,体质量由坐骨和脚承担;躯干呈竖直方向,可能

有弯曲

侧身而坐

理毛者和被理毛者之间,一个个体的腹部朝向与另一个个体的腹部朝向垂直,一个个

体的腹部可能贴近另一个个体的体侧

趴 被理毛者躯干直立姿势靠在相对水平的支撑物上,身体质量主要在腹部

躺 被理毛者躯干直立姿势靠在相对水平的支撑物上,身体质量主要在躯干的背面、侧面

四肢站立 被理毛者四肢站立在水平或次水平支撑物上;肘关节和膝盖相对伸展,躯干接近水平

209

广西师范大学学报(自然科学版),2022,40(2)

2016 年 2 月到 2017 年 1 月,每个月的前 7 d 观察白头叶猴群,接下来的 7 d 观察黑叶猴群。 白头叶猴

的实际完整观察时间为每个月 4~5 d,黑叶猴为 3~6 d,总观察时间分别为 59 d 和 56 d(表 2)。 由于受野

外行为取样条件的限制,黑叶猴在相同观察时间中出现并被有效行为取样的次数要远少于白头叶猴。 在

观察过程中,黑叶猴猴群活动的山脚,因 9 月份长时间被水淹,严重影响对猴群的观察,故该月有效观察时

间仅为 3 d。

表 2 白头叶猴与黑叶猴的取样

Tab. 2 Sampling of white-headed langur and François’ langur

观察时间

取样天数/ d 有效取样次数/ 次

白头叶猴 黑叶猴 白头叶猴 黑叶猴

2016-02 5 5 49 33

2016-03 5 5 70 36

2016-04 5 5 62 52

2016-05 5 6 39 49

2016-06 5 5 23 6

2016-07 5 5 26 14

2016-08 5 5 22 9

2016-09 4 3 22 2

2016-10 5 4 20 27

2016-11 5 5 20 31

2016-12 5 4 41 18

2017-01 5 4 31 16

总计 59 56 425 293

1.2.2 体表的划分和分类

为研究体表不同部位理毛时间的分配,采用 Ghiglieri

[29]的方法测量个体身体不同部位的面积和比例。

测量标本来自广西师范大学生物多样性标本馆和崇左白头叶猴自然保护区管理局白头叶猴展厅的成年猴

姿态标本(白头叶猴 1♂1♀;黑叶猴 1♂1♀)。 参照文献[11]的方法,将动物体表划分为 3 个区域:可自

理毛区域、无法自理毛区域和难自理毛区域(表 3)。

1.3 数据处理

单位体表面积是指研究对象 1%的体表面积。 据 Ghiglieri

[29]方法,动物单位体表面积的计算如下:首

先,把所有身体部位的面积加起来,即为身体的总体表面积。 然后,用各部位的面积除以总的体表面积,获

得每个部位的相对体表面积。 体表区域的相对体表面积为该区域所有身体部位相对面积的累加值(表 3、

表 4)。

本研究中的理毛行为只统计有效取样,即在取样过程能够有效识别发生行为个体和理毛部位,且有效

理毛时间超过 30 s;统计处理时,剔除达不到上述要求的理毛行为记录[30]

。 理毛时间的计算(以可自理毛

区域为例)如下:首先,统计总的理毛时间;然后,把每个部位获得的理毛时间除以总的理毛时间,得到每

个部位理毛时间的比例;最后,把每个部位的理毛比例累加来,即为各身体区域的理毛时间比例。 用同样

的方法计算无法自理毛区域和难自理毛区域的理毛时间比例。

理毛姿势比例计算方法(以趴的理毛姿势为例) 如下:先计算这种理毛姿势的时间占总理毛时间的比

例,再计算某一身体部位理毛时间的姿势比例。 同理,可获得其他理毛姿势的时间比例和其他身体部位中

理毛姿势比例。 把同向而坐、趴和四肢站立 3 种理毛姿势的时间比例相加,即为无眼神接触理毛姿势的比

例;相对而坐、侧身而坐和躺的理毛姿势的时间总和,即为有眼神接触理毛姿势的比例。

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采用 Mann-Whiney U Test 检验白头叶猴和黑叶猴理毛区域、理毛姿势和眼神接触的理毛姿势的时间

比值是否具有显著性差异。 采用 Kruskal-Wallis 检验不同身体部位获得的理毛时间比值的差异;同样,检

验不同理毛区域和不同理毛姿势获得理毛时间比值是否具有显著性差异。 所有数据处理都在 Microsoft

Excel 2010 和 SPSS 25.0 统计软件上完成,显著性水平设为 0.05。

表 3 白头叶猴和黑叶猴身体各个部位的划分

Tab. 3 Delineation of different body parts of white-headed langur and François’ langur

体表区域 身体部位 包括区域

可自理毛区域

手 从手腕到指尖,不包括手腕

前臂 从手腕到肘部,不包括肘部

大腿 从鼠蹊部和臀部到膝部,不包括膝部

小腿 从膝部到脚踝,包括膝部,不包括脚踝

脚 从脚踝到脚趾端的部分,包括脚踝

尾梢 从尾中部到末梢的部分

无法自理毛区域

头 覆盖脑部的部分,包括耳和眉毛

脸 头部前面的颜面、眼、鼻和嘴

颈 连接头与躯干的圆形部位

上背 体背上半部分

下背 体背下半部分

难自理毛区域

上臂 从肩部到肘部,包括腋下

胸部 从颈底部到腹面的胸腔正面部分

腹部 从胸部到肛门生殖区的身体正面部分

体侧 从胸腹部到背部的侧面部分

尾根 从尾基部到尾中部的部分

肛门生殖区 包括臀部、胼胝体、性皮和肛门部分

2 结果

2.1 不同理毛区域的理毛时间

在每 1%单位体表面积中,白头叶猴可自理毛区域、无法自理毛区域和难自理毛区域 1%体表面积获

得的理毛时间比值分别为 0.67% ±0.21%、1.01% ±0.47%和 1.44% ±0.46%,它们之间有极显著差异( χ

2 =

16.50,df = 2,P<0.01)。 在黑叶猴中,上述 3 个身体区域的比值分别为 0.44% ±0.14%、1.61% ±0.58%和

1.21%±0.54%,它们之间有极显著差异(χ

2 = 22.45,df = 2,P<0.01)。 白头叶猴与黑叶猴各身体区域单位体

表面积获得理毛时间比值相近(表 4),没有显著差异(Z = -0.41,n = 72,P = 0.69)。 由此可知,2 种叶猴个

体间的理毛在无法自理毛区域和难自理毛区域均有较大的比值。

不同身体部位中(表 4),白头叶猴肛门生殖区(7.12%±2.26%)单位体表面积获得的理毛时间比值最

高,不同理毛部位间理毛时间比值有极显著差异(χ

2 = 89.79,df = 16,P<0.01),在同样的身体部位中,黑叶

猴肛门生殖区也有最高的比值 (10.61%±7.68%),不同理毛部位间理毛时间比值也有极显著的差异(χ

2 =

99.46,df = 16,P<0.01)(表 4)。 在不同身体部位单位体表面积所获理毛时间比值中,白头叶猴和黑叶猴没

有显著差异(Z = 1.27,n = 354,P = 0.20) (表 4)。

211

广西师范大学学报(自然科学版),2022,40(2)

表 4 白头叶猴和黑叶猴不同身体部位相对体表面积和单位体表面积所获理毛时间比值(Mean±SD)

Tab. 4 Percentages of allogrooming time received by different body parts and its

unit surface area of white-headed langur and François’ langur %

体表区域 身体部位

白头叶猴 黑叶猴

相对体

表面积

理毛时

间占比

1%单位体表

面积理毛

时间占比

相对体

表面积

理毛时

间占比

1%单位体

表面积理毛

时间占比

可自理

毛区域

脚 4.51±0.74 2.02±2.03 0.45±0.45 3.53±0.78 1.14±1.13 0.32±0.32

小腿 9.34±0.13 7.34±3.18 0.79±0.34 8.13±0.42 4.76±2.36 0.58±0.29

大腿 14.21±0.54 8.15±4.01 0.57±0.28 12.32±0.23 6.35±1.96 0.52±0.16

尾梢 5.71±0.16 3.12±2.41 0.55±0.42 6.85±0.36 0.58±0.54 0.09±0.08

前臂 7.90±0.92 8.45±3.72 1.07±0.47 7.79±0.33 1.35±2.13 0.17±0.27

手 3.55±1.41 1.37±1.12 0.38±0.32 2.49±0.41 3.77±2.77 1.51±1.11

总计 45.21±0.72 30.44±9.50 0.67±0.21 41.12±0.15 17.94±5.74 0.44±0.14

无法自理

毛区域

脸 0.49±0.01 0.89±1.40 1.82±2.85 0.55±0.14 0.22±0.38 0.40±0.69

头 4.39±0.06 3.29±3.75 0.75±0.85 4.88±0.89 4.05±3.07 0.83±0.63

颈 1.93±0.36 2.73±1.37 1.41±0.71 2.12±0.10 5.73±2.71 2.70±1.28

上背 7.34±0.06 8.14±5.32 1.11±0.72 9.69±1.27 21.02±12.11 2.17±1.25

下背 8.03±0.29 7.45±3.35 0.93±0.42 9.98±1.21 12.73±7.79 1.28±0.78

总计 22.17±0.77 22.49±10.39 1.01±0.47 27.22±1.54 43.75±15.74 1.61±0.58

难自理

毛区域

上臂 6.07±1.05 9.51±3.54 1.57±0.58 4.92±0.51 8.50±14.57 1.73±2.96

腹部 4.53±0.27 1.41±1.26 0.31±0.28 4.46±0.06 0.42±0.84 0.09±0.19

胸部 4.88±0.27 2.19±1.54 0.45±0.32 5.22±0.07 0.14±0.37 0.03±0.07

尾根 7.49±0.81 7.91±4.52 1.06±0.60 8.80±0.25 3.48±3.49 0.40±0.40

体侧 8.02±0.22 14.44±21.73 1.80±2.71 6.76±0.58 9.85±5.57 1.46±0.82

肛门生殖区 1.63±0.52 11.61±3.68 7.12±2.26 1.50±0.07 15.91±11.52 10.61±7.68

总计 32.62±1.50 47.06±14.97 1.44±0.46 31.66±1.39 38.31±17.13 1.21±0.54

2.2 理毛姿势

在白头叶猴中,趴(30.46%±11.77%)的理毛姿势所占理毛时间比值最高;其次为侧身而坐和相对而

坐的理毛姿势,分别为 27.13%±20.57%和 23.83%±8.58%;最后为同向而坐(17.07%±5.84%),躺(1.19%±

1.67%)和四肢站立(0.33%±0.88%)理毛姿势的理毛时间比值最低。 这些理毛姿势之间理毛时间比值有

极显著差异(χ

2 = 28.16,df = 5,P<0.01)。

在黑叶猴中,趴( 48. 38% ± 13. 90%) 理毛姿势的理毛时间比值最高;之后为侧身而坐( 19. 88% ±

14.75%)、相对而坐(15.79%±6.91%)和同向而坐(15.20%±9.57%)理毛姿势,三者理毛时间比值相近;躺

(0.57%±0.96%)和四肢站立(0.17%±0.55%)的理毛姿势的理毛时间比值最低。 这些理毛姿势之间的理

毛时间比值有极显著差异(χ

2 = 31.29,df = 5,P<0.01)。

白头叶猴和黑叶猴不同理毛姿势对应理毛部位所获得理毛时间比值相近,没有显著差异(Z = -0.65,

n = 109,P = 0.52)(图 1)。

在白头叶猴中,无眼神接触理毛姿势所占的理毛时间比值为 47.86%±16.23%,有眼神接触理毛姿势

的理毛时间比值为 52.14%±16.23%,它们之间没有显著差异(Z = -0.38,n = 56,P = 0.70)。 在黑叶猴中,无

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眼神接触理毛姿势所占的理毛时间比值(63.76% ±17.26%) 大于有眼神接触理毛姿势的理毛时间比值

(36.24%±17.26%),它们之间有显著差异(Z = -2.21,n = 53,P = 0.02)。 白头叶猴和黑叶猴不同眼神接触

的理毛姿势所获得理毛时间比值相近,两者之间没有显著差异(Z = -0.64,n = 109,P = 0.52)。

图 1 白头叶猴和黑叶猴不同理毛姿势所对应理毛部位时间

Fig. 1 Allogrooming time allocated to various postures of white-headed langur and François’ langur

在白头叶猴肛门生殖区中,采用趴的理毛姿势所获得理毛时间比值最高(9.47%±3.12%);其次为相

对而坐(1.14% ± 1. 13%);最后为同向而坐( 0. 45% ± 0. 82%)、躺( 0. 25% ± 0. 37%)、四肢站立( 0. 02% ±

0.08%)和侧身而坐(0.28%±0.29%)理毛姿势的时间比值最低,它们之间有极显著差异(χ

2 = 25.55,df = 5,

P<0.01)。 在黑叶猴肛门生殖区中,趴(14.72%±11.57%)理毛姿势所获得理毛时间比值最高;其次为相对

而坐和同向而坐(分别为 0.56%±1.00%和 0.46%±0.84%);最后为躺(0.08%±0.19%)、四肢站立(0.08%±

0.26%)和侧身而坐(0.01%±0.02%)理毛姿势的时间比值最低,它们之间有显著差异( χ

2 = 18.00,df = 5,

P = 0.03)。 白头叶猴和黑叶猴肛门生殖区采用趴的理毛姿势所获得理毛时间比值相近(图 2),白头叶猴

和黑叶猴之间有显著差异(Z = 1.98,n = 65,P = 0.04)。

图 2 白头叶猴和黑叶猴不同理毛姿势在肛门生殖区中获得理毛时间比值

Fig. 2 Percentages of allogrooming time received anogenital area during different grooming postures of white-headed

langur and François’ langur

3 讨论

理毛行为的卫生功能假说认为,个体间的理毛行为发生时,不同身体部位获得的理毛时间不一致,在

无法自理毛区域获得的理毛时间比值高于其占体表面积比值[31]

,难自理毛区域居中,而可自理毛区域获

213

广西师范大学学报(自然科学版),2022,40(2)

得的理毛比例少于其体表面积的比例[2]

。 白头叶猴与黑叶猴每 1%单位体表面积上获得的理毛时间比值

中,无法自理毛区域和难自理毛区域的获得的理毛时间比值均大于 1,而可自理毛区域的理毛时间比值小

于 1(表 4),在不同身体区域的理毛时间分配与卫生功能假说的特征相符。 这与笼养黑叶猴[16] 和川金丝

猴[2,32]及许多非人灵长类理毛行为研究结果[4,7,28]是一致的,即白头叶猴与黑叶猴在互相理毛上弥补自理

毛的不足。 白头叶猴与黑叶猴是邻域分布的近缘物种[21]

,它们个体间的理毛行为表现了系统发育上的一

致性。

有研究表明,动物个体间理毛除具有卫生功能外,还有其他社会功能[2]

。 白头叶猴与黑叶猴在肛门

生殖区单位表面积获得理毛时间比值远高于其他身体部位(表 4)。 这与其他猿猴类[33]和狭鼻猴类[2,6,31]

的研究结果相同,理毛部位表现出高度的选择性。 非人灵长类动物在对不同的身体部位进行理毛时采用

的姿势被认为有不同的社会意义,例如白颈白眉猴 Cercocebus torquatus 在给对方背部和肛门生殖区理毛

时,主要采用同向而坐或趴的理毛姿势,这被认为能够减少理毛发起者和接受者眼神接触,从而减少潜在

冲突[31]

。 白头叶猴与黑叶猴在肛门生殖区的互相理毛主要采用趴的理毛姿势(图 2),理毛发起者和理毛

接受者没有眼神接触,从而减少潜在冲突,肛门生殖区的高度选择性受无眼神接触理毛姿势的影响。 2 种

叶猴在肛门生殖区的互相理毛行为支持缓和功能假说。

白头叶猴采用无眼神接触的理毛姿势与有眼神接触的理毛姿势比值之间未发现显著差异,而黑叶猴

在这 2 种理毛姿势之间则有显著差异,因此,白头叶猴与黑叶猴的理毛姿势不同,前者不支持缓和功能假

说,而后者支持该假说。 周岐海等[16]认为,笼养黑叶猴的相互理毛行为除具有卫生功能外,更多地表现在

缓减个体之间的紧张气氛等社会功能上。 因此,作为一个物种的特征,黑叶猴在笼养条件下和野生状态下

具有一致性。 白头叶猴的相互理毛行为除具有卫生功能外,可能更多地表现在其他社会功能上,例如加强

群内凝聚力[34]

、调节等级地位[35-37]等社会功能。 Allanic 等[38]认为,社会环境是决定物种理毛部位和理毛

方向的重要因素。 因此,受社会影响程度不同的黑叶猴和白头叶猴具有物种差异性,2 种叶猴互相理毛行

为体现的社会功能也有所不同。

一些研究表明,个体的社会等级序位和性别差异与叶猴个体间理毛行为有关系[16,30]

。 黑叶猴与白头

叶猴具有相似的进化历史[39]

,是乌叶猴属 Trachypithecus 内亲缘关系最近的物种,对高钙环境的适应性极

其相似[40]

。 因此,2 种叶猴在食物组成[22,41-43]

、栖息地类型[19-20]和社会结构[21]

、性别年龄组成[21]

、繁殖策

略[21]等都十分接近。 Lehmann 等[43]研究证明,群体规模[44]

、扩散方式和性别比率对理毛时间有影响,即

社会参数影响理毛行为的模式。 理毛行为上的相似性也证实它们在亲缘关系上是很近的物种。

4 结论

白头叶猴和黑叶猴在不同理毛区域、肛门生殖区和不同理毛姿势均有相似性。 2 种叶猴的理毛行为

在肛门生殖区均有高度选择性,均支持卫生功能假说。 但 2 种叶猴在无眼神接触理毛行为有差异,白头叶

猴的理毛行为不偏好选择无眼神接触的理毛姿势,黑叶猴的理毛行为偏好选择则相反。 黑叶猴的理毛行

为支持缓和功能假说,而白头叶猴的理毛行为不支持缓和功能假说。 但在肛门生殖区,白头叶猴和黑叶猴

无眼神接触的理毛姿势均偏向于采用趴的理毛姿势。 白头叶猴和黑叶猴在肛门生殖区的理毛行为均支持

缓和功能假说。

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参 考 文 献

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216

http:∥xuebao.gxnu.edu.cn

Comparative Study on Allgrooming Behavior of White-headed Langur

(Trachypithecus leucocephalus) and François’ langur (Trachypithecus francoisi)

Living in Guangxi, China

FENG Yueting

1,2,3

, WEI Zhouquan

3

, HUANG Zhonghao

1,2,3∗

, LI Youbang

1,2,3∗

(1. Key Laboratory of Ecology of Rare and Endangered Species and Environmental Protection

(Guangxi Normal University), Ministry of Education, Guilin Guangxi 541006, China; 2. Guangxi Key Laboratory of

Rare and Endangered Animal Ecology (Guangxi Normal University), Guilin Guangxi 541006, China;

3. College of Life Sciences, Guangxi Normal University, Guilin Guangxi 541006, China)

Abstract: White-headed langur (Trachypithecus leucocephalus) and François’ langur (Trachypithecus francoisi)

are sibling species sharing similarities in habitat type, body size and social structure. Comparion of their

allogrooming behavior are essential for understanding the similarities of their behavioral characteristics and social

functions. Data regarding allogrooming time budget to various body region and grooming posture of the two langurs

were collected in Fusui, China from February 2016 to January 2017 using focal animal sampling and continuous

recording. Results showed that in each 1% skin surface, the allogrooming percentage of easy to reach area,

inaccessible area and difficult to reach area of white-headed langur were 0.67% ±0.21%, 1.01% ±0.47% and

1.44%±0.46%, and that of François’ langur were 0.44% ±0.14%, 1.61% ±0.58% and 1.21% ±0.54%. The

allogrooming percentage of different surface area of the two species supported the hygienic functional hypothesis.

In each 1% skin surface, the allogrooming percentage of anogenital area of white-headed langur and François’

langur were 7.12% ± 2. 26% and 10. 61% ± 7. 68%, showing high selectivity. Percentages of allogrooming time

received of groveling of white-headed langur and François’ langur in anogenital area were 9.47% ±3.12% and

10.61%± 7. 68%, which supported the distensive functional hypothesis. The grooming dyads of white-headed

langur and François’ langur adopted postures by avoiding facing each other, which accounted for 47. 86% ±

16.23% in white-headed langur and 63. 76% ± 17. 26% for François’ langur, indicating that the distensive

functional hypothesis was not supported by the allogrooming percentage of white-headed langur and supported by

the allogrooming percentage of François’ langur.

Keywords: white-headed langur; François’ langur; allogrooming similarity; distensive functional hypothesis;

hygienic functional hypothesis

(责任编辑 马殷华)

217

第 40 卷 第 2 期

2022 年 3 月

广西师范大学学报(自然科学版)

Journal of Guangxi Normal University (Natural Science Edition)

Vol. 40 No. 2

Mar. 2022

DOI: 10.16088 / j.issn.1001-6600.2021031301 http: xuebao.gxnu.edu.cn

陈超, 徐正会, 张新民, 等. 四川大凉山中部蚂蚁物种多样性研究[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2022, 40(2): 218-230. CHEN C,

XU Z H, ZHANG X M, et al. Ant species diversity of middle Daliangshan in Sichuan, China[ J]. Journal of Guangxi Normal University(Natural

Science Edition), 2022, 40(2): 218-230.

四川大凉山中部蚂蚁物种多样性研究

陈 超1,2

, 徐正会1,2

, 张新民1,2∗

, 郭宁妍1,2

, 刘 霞1,2

, 钱怡顺1,2

, 祁 彪1,2

(1. 西南林业大学 生物多样性保护学院, 云南 昆明 650224;

2. 云南省森林灾害预警与控制重点实验室(西南林业大学), 云南 昆明 650224)

摘 要: 本文采用样地调查法对四川大凉山中部的蚂蚁物种多样性进行调查研究, 旨在揭示该地区的蚂蚁多样性规律。

结果表明: 在大凉山中部 6 个垂直带共采获蚂蚁 6 亚科 44 属 115 种。 蚂蚁群落中未发现优势种, 常见种 5 个, 较常见种

21 个, 较稀有种 44 个, 稀有种 45 个。 各样地蚂蚁群落主要指标: 物种数目 8~ 29 种, 平均 17 种; 个体密度 25.6~ 482.4

头/ m

2

, 平均 166.8 头/ m

2

; 多样性指数 0.954 8~ 2.499 0, 平均 1.752 6; 均匀度指数 0.386 5~ 0.826 3, 平均 0.630 8; 优势

度指数 0.117 5~ 0.579 9, 平均 0.261 2; 相似性系数 0.258 1 ~ 0.629 0, 平均 0.403 5, 处于中等不相似至中等相似水平。

决定蚂蚁多样性的因素有纬度、 海拔和气温, 当海拔升高, 多样性指数、 个体密度、 物种数目总体降低, 但是蚂蚁群落

的主要指标普遍表现出多域效应现象, 主要受气候因素和人为因素的共同影响。 尽管大凉山中部各垂直带均已受到不同

程度的人为干扰, 但不同垂直带蚂蚁群落间差异明显, 其蚂蚁区系和物种多样性仍处于四川省较高水平, 因此具有较高

保护价值。

关键词: 蚁科; 生物多样性; 群落; 垂直带; 四川

中图分类号: Q968 文献标志码: A 文章编号: 1001-6600(2022)02-0218-13

蚂蚁是膜翅目 Hymenoptera 蚁科 Formicidae 昆虫的统称,也是地球陆地上最常见的昆虫[1]

。 目前全世

界已记载 17 亚科 338 属 13 907 种[2]

,在生态系统中属于优势物种,具有十分显著的生态功能,比如可以

协助植物授粉、改良土壤养分、传播植物种子、分解动物尸体等[3]

。 由于蚂蚁的物种多样性较为丰富,且

具有数量大、分布广、易于采集及对生态环境变化较为敏感的特点,致使其经常被作为环境变化和物种多

样性的指示昆虫,以蚂蚁为研究对象开展区系及多样性的研究越来越受到人们的关注。

蚂蚁多样性的研究主要集中在我国西南地区,该区域也是全球生物多样性研究的热点区域之一。

2001—2017 年在我国西南部地区先后开展了高黎贡山[3]

、西双版纳[4]

、昆明西山[5]

、梅里雪山[6]

、哀牢

山[7]

、滇西北云岭[8]

、元谋干热河谷[9]

、大理苍山[10]

、铜壁关自然保护区[11]

、南滚河自然保护区[12]

、滇东

南[13]

、滇东北[14]

、重庆茶园[15]

、山东曲阜[16]

、西藏德姆拉山及察隅河谷[17]

、喜马拉雅山珠峰段[18]

、嘎隆

拉山及墨脱河谷[19]等云南和西藏 17 个区域的蚂蚁物种多样性研究,极大地丰富和完善了我国西南山地

蚂蚁区系和物种多样性。 相比之下,同属西南山地的四川省,其蚂蚁区系及物种多样性研究十分

有限[20-21]

。

四川省大凉山属于青藏高原边缘区域,是四川盆地与青藏高原的过渡地带[22]

,也是川滇地块与华南

板块的结合部[23]

。 该区域因山大沟深、海拔落差大和交通不便,加之地理环境复杂,历史上开发较少,遭

受人为干扰和破坏有限,保留了丰富的天然植被类型。 为了进一步揭示我国西南山地蚂蚁多样性规律,丰

富四川省蚂蚁区系研究,本文采用样地调查法对大凉山中部的荥经县、汉源县、石棉县、冕宁县、德昌县和

会理县海拔 782~2 490 m 的蚂蚁物种多样性进行研究。

收稿日期: 2021-03-13 修回日期: 2021-04-02

基金项目: 国家自然科学基金( 31760633, 31860615, 31860166); 国家自然科学基金委员会应急管理项目子课题

(31750002)

通信作者: 张新民(1979—), 男, 河南商丘人, 西南林业大学副教授, 博士。 E-mail: zhangxm7908@163.com

http:∥xuebao.gxnu.edu.cn

1 材料和方法

1.1 样地设置

本次调查共设置 6 个垂直带,根据地理位置依次为陈腔岩垭口北坡、陈腔岩垭口南坡、拖乌垭口北坡、

拖乌垭口南坡、会理垭口北坡、会理垭口南坡。 在每个垂直带上设置不同的采集样地,即海拔每上升

250 m,选择一块植被较好的地段,在样地 50 m×50 m 范围内调查 2 ~ 2.5 h。 本次调查共设置样地 32 块,

由于野外地形和植被条件的复杂性和局限性,具体选定样地时海拔高度可能会有一些偏差,误差控制在

50 m 范围内(表 1)。

表 1 大凉山中部蚂蚁物种多样性调查样地概况

Tab. 1 Sample plot situation for ant species diversity investigation in middle Daliangshan, Sichuan, China

样地

编号

样地地点 海拔/ m 坡向

坡度/

(°)

土壤

类型

植被类型

乔木

郁闭度

盖度/ %

灌木 草本 地被物

地被物

厚度/ cm

1 四川荥经县南罗坝村 782 NW 20 红壤 针阔混交林 0.7 0 80 80 1~ 2

2 四川荥经县秦家街村 985 N 20 暗红壤 竹林 0.9 0 20 80 2~ 3

3 四川荥经县河坪头村 1 270 N 40 红壤 针阔混交林 0.4 5 85 85 1~ 2

4 四川荥经县凉风岗村 1 573 N 30 棕红壤 针阔混交林 0.9 30 90 80 2~ 3

5 四川荥经县新庙乡 1 720 NW 10 黄沙壤 阔叶林 0.5 30 70 30 1~ 2

6 四川荥经县道塘村 2 100 N 20 棕红壤 针叶林 0.5 80 95 90 3~ 4

7 四川荥经县陈腔岩村 2 320 S 30 暗红壤 针叶林 0.8 20 85 80 2~ 3

8 四川汉源县金堂地村 2 080 S 10 暗红壤 针叶林 0.3 10 90 90 2~ 3

9 四川汉源县石沙沟村 1 775 S 30 棕红壤 针叶林 0.6 50 80 80 2~ 3

10 四川汉源县木楠村 1 580 S 35 棕红壤 针叶林 0.4 40 80 80 3~ 4

11 四川汉源县弯弯头村 1 270 S 30 黄沙壤 针叶林 0.4 25 70 80 3~ 4

12 四川石棉县顺河村 1 048 N 45 黄沙壤 针阔混交林 0.4 50 60 70 2~ 3

13 四川石棉县落脚沟村 1 180 N 40 暗红壤 针阔混交林 0.6 40 85 80 2~ 3

14 四川石棉县西冲村 1 463 N 55 暗红壤 阔叶林 0.4 30 80 80 2~ 3

15 四川石棉县筲箕湾村 1 795 N 20 棕红壤 针阔混交林 0.4 60 95 90 1~ 2

16 四川石棉县栗子沟村 2 050 N 40 暗红壤 阔叶林 0.5 40 70 80 2~ 3

17 四川石棉县铁寨子村 2 245 NW 25 暗红壤 阔叶林 0.3 5 98 20 1~ 2

18 四川冕宁县沈登村 2 490 S 50 暗红壤 针阔混交林 0.3 20 10 60 1~ 2

19 四川冕宁县拖乌河桥 2 310 S 30 暗红壤 阔叶林 0.4 10 95 20 1~ 2

20 四川冕宁县小药沟 2 025 S 45 棕红壤 针阔混交林 0.4 15 15 10 1~ 2

21 四川冕宁县漫水湾塘 1 756 S 15 暗红壤 阔叶林 0.9 1 5 95 2~ 3

22 四川德昌县飞岩寺 1 580 N 30 暗红壤 针叶林 0.5 0 70 60 2~ 3

23 四川会理县甸沙关桥 1 320 NW 30 棕红壤 针阔混交林 0.4 5 30 40 2~ 3

24 四川会理县甸石窝铺 1 500 N 25 红壤 针阔混交林 0.9 80 80 85 3~ 4

25 四川会理县白果湾乡 1 810 N 45 棕红壤 针阔混交林 0.8 70 40 40 2~ 3

26 四川会理县白果村 2 021 SE 45 棕红壤 针阔混交林 0.7 25 40 80 4~ 5

27 四川会理县李家坪子 2 270 S 30 暗红壤 针叶林 0.8 0 80 80 4~ 5

219

广西师范大学学报(自然科学版),2022,40(2)

续表1

样地

编号

样地地点 海拔/ m 坡向

坡度/

(°)

土壤

类型

植被类型

乔木

郁闭度

盖度/ %

灌木 草本 地被物

地被物

厚度/ cm

28 四川会理县大槽门 2 060 S 35 棕红壤 针阔混交林 0.4 30 70 95 6~ 7

29 四川会理县连塘村 1 810 S 30 红壤 针叶林 0.7 20 60 60 3~ 4

30 四川会理县石头河 1 573 S 20 黄沙壤 灌丛 0.1 20 95 90 1~ 2

31 四川会理县三丘田 1 390 S 45 黄沙壤 灌丛 0 5 95 98 1~ 2

32 四川会理县大坪子 1 073 SW 20 黄沙壤 灌丛 0 40 95 80 1~ 2

1.2 调查方法

采用样地调查法和搜索法对蚂蚁进行调查和采集[3]

。 在选定样地内,首先,采用对角线抽样法选取 5

块面积为 1 m

2 的样方,在样方内先采集和统计地表活动蚂蚁;然后,挖掘深度为 20 cm 的样方内土壤,采

集其中的蚂蚁;接着,采用搜索法调查和采集树冠及样方外各种微生境下(比如朽木、石下等)的蚂蚁,调

查范围是 50 m×50 m;最后,使用震落法选择样地内的 5 棵树冠进行振动,采获其上的蚂蚁。 将所有采集

到的蚂蚁标本保存于装有无水乙醇的冻存管内,书写标签,带回实验室做研究。

1.3 标本的制作与鉴定

将野外采集到的标本带回实验室整理归类,并做好编号,将 9 头及以下蚂蚁制作成干制标本,多于 9

头的蚂蚁个体重新装入相应的冻存管内,作为浸渍标本-80 ℃超低温冰箱保存。

依据国内外主要蚂蚁分类著作[3,24-26] 和权威网站(www.antcat.org、www.antwiki.org)上的文献、模式种

照片开展形态学分类鉴定。

1.4 多样性指标测定

测定 6 项多样性指标时,本研究使用的计算方法[3,27]见表 2。

表 2 多样性测定各类指标

Tab. 2 Determination of various indicators of diversity

多样性测定指标 公式 备注

物种数目 S - 野外调查时各样地中实际调查到的蚂蚁数量,即为物种数目

个体密度 D D=N/ M

N 是每块样地中 5 个样方内采获的蚂蚁个体总数,M 是 5 个样

方的总面积

优势度指数 C C = ∑

s

i = 1

(Pi)

2 = ∑

s

i = 1

(Ni

/ N)

2 Ni 是指第 i 个物种的个体数,N 是 S 个物种的总个体数

物种多样性指数 H

H = - ∑

s

i = 1

Pi

lnPi

(Pi

= Ni

/ N)

Ni 是指第 i 个物种的个体数,N 是 S 个物种的总个体数

均匀度指数 E E=H/ lnS H 是 Shannon-Wiener 物种多样性指数,S 是物种数目

群落相似性系数 q q = c/ (a+b-c) a、b 是 2 个群落的物种数,c 是 2 个群落的共有物种数

1.5 群落结构分析方法

在群落结构中不同的物种类型可以揭示其群落结构的差异性[3,27]

。 本研究采用常规划分标准,将群

落中物种划分为 5 个类型。 以物种数目 S 的百分比划分,类型 A 为 ηS≥10%的优势物种,类型 B 为 10%>

ηS≥5.0%的常见物种,类型 C 为 5.0%>ηS≥1.0%的较常见物种,类型 D 为 1.0% >ηS≥0.1%的较稀有物

种,类型 E 为 ηS<0.1%的稀有物种。

220

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2 结果与分析

2.1 群落结构分析

在大凉山中部 6 个垂直带共采集到蚂蚁 36 061 头,经鉴定隶属于 6 亚科 44 属 115 种,其中:未见优势

种;常见种 5 个,包括泰氏尼兰蚁 Nylanderia taylori (Forel)、奇异毛蚁 Lasius alienus (Foerster)、田鼠毛蚁

Lasius talpa Wilson 等,占物种总数的 4.35%;较常见种 21 个,包括黑毛蚁 Lasius niger (Linnaeus)、宽结大

头蚁 Pheidole nodus Smith、大阪举腹蚁 Crematogaster osakensis Forel 等,占物种总数的 18.26%;较稀有种 44

个,包括盖氏大头蚁 Pheidole gatesi ( Wheeler)、克氏铺道蚁 Tetramorium kraepelini Forel、爪哇扁头猛蚁

Ectomomyrmex javanus Mayr 等, 占 物 种 总 数 的 38. 26%; 稀 有 种 45 个, 包 括 安 宁 弓 背 蚁 Camponotus

anningensis Wu & Wang、巴瑞弓背蚁 Camponotus parius Emery、贝卡盘腹蚁 Aphaenogaster beccarii Emery 等,

占物种总数的 39.13%。 表 3 按物种数目由大到小进行汇总。

表 3 大凉山中部蚂蚁群落结构

Tab. 3 Ant community composition in middle Daliangshan, Sichuan, China

编号 物种名称 物种数目 S 百分比/ % 物种类型

1 泰氏尼兰蚁 Nylanderia taylori (Forel) 3 118 8.646 5 B

2 奇异毛蚁 Lasius alienus (Foerster) 3 021 8.377 5 B

3 田鼠毛蚁 Lasius talpa Wilson 2 610 7.237 7 B

4 尖毛拟立毛蚁 Paraparatrechina aseta (Forel) 2 542 7.049 2 B

5 尼特纳大头蚁 Pheidole nietneri Emery 2 307 6.397 5 B

6 黑毛蚁 Lasius niger (Linnaeus) 1 748 4.847 3 C

7 宽结大头蚁 Pheidole nodus Smith 1 473 4.084 7 C

8 大阪举腹蚁 Crematogaster osakensis Forel 1 332 3.693 7 C

9 黄足尼兰蚁 Nylanderia flavipes (Smith) 1 031 2.859 0 C

10 上海大头蚁 Pheidole zoceana Santschi 996 2.762 0 C

11 亮毛蚁 Lasius fuliginosus (Latreille) 840 2.329 4 C

12 黄足短猛蚁 Brachyponera luteipes (Mayr) 798 2.212 9 C

13 黄毛蚁 Lasius flavus (Fabricius) 764 2.118 6 C

14 迈尔毛发蚁 Trichomyrmex mayri (Forel) 754 2.090 9 C

15 凯氏盘腹蚁 Aphaenogaster caeciliae Viehmeyer 737 2.043 8 C

16 丽塔红蚁 Myrmica ritae Emery 679 1.882 9 C

17 亮腹黑褐蚁 Formica gagatoides Ruzsky 621 1.722 1 C

18 纹头重头蚁 Carebara reticapita (Xu) 614 1.702 7 C

19 膨胀大头蚁 Pheidole tumida Eguchi 590 1.636 1 C

20 丝光蚁 Formica fusca Linnaeus 579 1.605 6 C

21 玛氏红蚁 Myrmica margaritae Emery 560 1.552 9 C

22 印度酸臭蚁 Tapinoma indicum Forel 556 1.541 8 C

23 角胸前结蚁 Prenolepis angularis Zhou 508 1.408 7 C

24 平额大头蚁 Pheidole planifrons Santschi 416 1.153 6 C

221

广西师范大学学报(自然科学版),2022,40(2)

续表3

编号 物种名称 物种数目 S 百分比/ % 物种类型

25 立毛举腹蚁 Crematogaster ferrarii Emery 371 1.028 8 C

26 卡泼林大头蚁 Pheidole capellinii Emery 368 1.020 5 C

27 盖氏大头蚁 Pheidole gatesi (Wheeler) 356 0.987 2 D

28 克氏铺道蚁 Tetramorium kraepelini Forel 334 0.926 2 D

29 爪哇扁头猛蚁 Ectomomyrmex javanus Mayr 328 0.909 6 D

30 家盘腹蚁 Aphaenogaster famelica (Smith) 313 0.868 0 D

31 日本铺道蚁 Tetramorium nipponense Wheeler 264 0.732 1 D

32 直背重头蚁 Carebara rectidorsa (Xu) 252 0.698 8 D

33 切胸蚁待定种 1 Temnothorax sp.1 234 0.648 9 D

34 不丹窄结蚁 Stenamma bhutanense Baroni Urbani 228 0.632 3 D

35 拟哀弓背蚁 Camponotus pseudolendus Wu & Wang 184 0.510 2 D

36 刻点棱胸蚁 Pristomyrmex punctatus (Smith) 179 0.496 4 D

37 盘腹蚁待定种 2 Aphaenogaster sp.2 179 0.496 4 D

38 扁平虹臭蚁 Iridomyrmex anceps (Roger) 173 0.479 7 D

39 斜纹大头蚁 Pheidole plagiaria Smith 171 0.474 2 D

40 双齿唇拟毛蚁 Pseudolasius bidenticlypeus Xu 168 0.465 9 D

41 平和弓背蚁 Camponotus mitis (Smith) 151 0.418 7 D

42 陕西铺道蚁 Tetramorium shensiense Bolton 150 0.416 0 D

43 印度尼兰蚁 Nylanderia indica (Forel) 145 0.402 1 D

44 罗思尼举腹蚁 Crematogaster rothneyi Mayr 144 0.399 3 D

45 罗思尼斜结蚁 Plagiolepis rothneyi Forel 101 0.280 1 D

46 细纹毛发蚁 Trichomyrmex destructor (Jerdon) 100 0.277 3 D

47 贾氏火蚁 Solenopsis jacoti Wheeler 98 0.271 8 D

48 粗纹重头蚁 Carebara trechideros (Zhou & Zheng) 92 0.255 1 D

49 切胸蚁待定种 3 Temnothorax sp.3 92 0.255 1 D

50 宽结摇蚁 Erromyrma latinodis (Mayr) 84 0.232 9 D

51 绒毛铺道蚁 Tetramorium lanuginosum Mayr 83 0.230 2 D

52 沃尔什铺道蚁 Tetramorium walshi (Forel) 78 0.216 3 D

53 日本姬猛蚁 Hypoponera nippona (Santschi) 75 0.208 0 D

54 史氏铺道蚁 Tetramorium smithi Mayr 75 0.208 0 D

55 温雅盘腹蚁 Aphaenogaster lepida Wheeler 73 0.202 4 D

56 角盘腹蚁 Aphaenogaster angulata Viehmeyer 70 0.194 1 D

57 无毛凹臭蚁 Ochetellus glaber (Mayr) 68 0.188 6 D

58 山大齿猛蚁 Odontomachus monticola Emery 61 0.169 2 D

59 遮盖毛蚁 Lasius umbratus (Nylander) 60 0.166 4 D

60 阿禄斜结蚁 Plagiolepis alluaudi Emery 52 0.144 2 D

222

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续表3

编号 物种名称 物种数目 S 百分比/ % 物种类型

61 重庆弓背蚁 Camponotus chongqingensis Wu & Wang 52 0.144 2 D

62 窄结蚁待定种 1 Stenamma sp.1 50 0.138 7 D

63 草地铺道蚁 Tetramorium caespitum (Linnaeus) 49 0.135 9 D

64 尖齿刺结蚁 Lepisiota acuta Xu 49 0.135 9 D

65 罗氏铺道蚁 Tetramorium wroughtonii (Forel) 47 0.130 3 D

66 片突扁头猛蚁 Ectomomyrmex lobocarenus (Xu) 45 0.124 8 D

67 拉帕铺道蚁 Tetramorium laparum Bolton 39 0.108 2 D

68 光颚铺道蚁 Tetramorium insolens (Smith) 38 0.105 4 D

69 长角立毛蚁 Paratrechina longicornis (Latreille) 38 0.105 4 D

70 罗夫顿时臭蚁 Chronoxenus wroughtonii (Forel) 37 0.102 6 D

71 东方小家蚁 Monomorium orientale (Mayr) 34 0.094 3 E

72 基氏细颚猛蚁 Leptogenys kitteli Mayr 34 0.094 3 E

73 韦氏盘腹蚁 Aphaenogaster weigoldi Viehmeyer 33 0.091 5 E

74 多毛真猛蚁 Euponera pilosior Wheeler 30 0.083 2 E

75 棒结红蚁 Myrmica bactriana Ruzsky 29 0.080 4 E

76 埃氏扁胸蚁 Vollenhovia emeryi Wheeler 28 0.077 6 E

77 粗柄猛蚁 Ponera paedericera Zhou 28 0.077 6 E

78 江西尖尾蚁 Acropyga jiangxiensis Wang & Wu 28 0.077 6 E

79 吉氏酸臭蚁 Tapinoma geei Wheeler 22 0.061 0 E

80 污黄拟毛蚁 Pseudolasius cibdelus Wu & Wang 20 0.055 5 E

81 长角狡臭蚁 Technomyrmex antennus Zhou 19 0.052 7 E

82 切胸蚁待定种 4 Temnothorax sp.4 16 0.044 4 E

83 刘氏瘤颚蚁 Strumigenys lewisi Cameron 15 0.041 6 E

84 狡臭蚁待定种 1 Technomyrmex sp.1 14 0.038 8 E

85 刻点多刺蚁 Polyrhachis punctillata Roger 13 0.036 1 E

86 日本弓背蚁 Camponotus japonicus Mayr 13 0.036 1 E

87 广西猛蚁 Ponera guangxiensis Zhou 12 0.033 3 E

88 盘腹蚁待定种 1 Aphaenogaster sp.1 12 0.033 3 E

89 邵氏扁头猛蚁 Ectomomyrmex sauteri (Forel) 10 0.027 7 E

90 黑褐举腹蚁 Crematogaster rogenhoferi Mayr 9 0.025 0 E

91 黄腹尼兰蚁 Nylanderia flaviabdominis (Wang) 6 0.016 6 E

92 切胸蚁待定种 2 Temnothorax sp.2 4 0.011 1 E

93 银足切胸蚁 Temnothorax argentipes (Wheeler) 4 0.011 1 E

94 亮红大头蚁 Pheidole fervida Smith 3 0.008 3 E

95 切胸蚁待定种 5 Temnothorax sp.5 3 0.008 3 E

96 邵氏姬猛蚁 Hypoponera sauteri (Whereles) 3 0.008 3 E

223

广西师范大学学报(自然科学版),2022,40(2)

续表3

编号 物种名称 物种数目 S 百分比/ % 物种类型

97 阿诗玛无刺蚁 Kartidris ashima Xu & Zheng 2 0.005 5 E

98 八齿点眼猛蚁 Stigmatomma octodentatum (Xu) 2 0.005 5 E

99 多音重头蚁 Carebara polyphemus (Wheeler) 2 0.005 5 E

100 棘棱结蚁 Gauromyrmex acanthinus (Karavaiev) 2 0.005 5 E

101 龙门卷尾猛蚁 Proceratium longmenense Xu 2 0.005 5 E

102 日本猛蚁 Ponera japonica Wheeler 2 0.005 5 E

103 上海举腹蚁 Crematogaster zoceensis Santschi 2 0.005 5 E

104 双脊铺道蚁 Tetramorium bicarinatum (Nylander) 2 0.005 5 E

105 安宁弓背蚁 Camponotus anningensis Wu & Wang 1 0.002 8 E

106 巴瑞弓背蚁 Camponotus parius Emery 1 0.002 8 E

107 贝卡盘腹蚁 Aphaenogaster beccarii Emery 1 0.002 8 E

108 布尼兰蚁 Nylanderia bourbonica (Forel) 1 0.002 8 E

109 弓背蚁待定种 1 Camponotus sp.1 1 0.002 8 E

110 黑头酸臭蚁 Tapinoma melanocephalum (Fabricius) 1 0.002 8 E

111 黄腹弓背蚁 Camponotus helvus Xiao & Wang 1 0.002 8 E

112 开普刺结蚁 Lepisiota capensis (Mayr) 1 0.002 8 E

113 切胸蚁待定种 6 Temnothorax sp.6 1 0.002 8 E

114 台湾双脊蚁 Myrmecina taiwana Terayama 1 0.002 8 E

115 伊东弓背蚁 Camponotus itoi Forel 1 0.002 8 E

合 计 36 061 100 —

注:B 为常见种,C 为较常见种,D 为较稀有种,E 为稀有种。

2.2 多样性指标分析

2.2.1 物种数目

从表 4、图 1 可以看出,6 个垂直带的蚂蚁物种丰富度由大到小依次为会理垭口南坡(62 种)、陈腔岩

垭口北坡(55 种)和拖乌垭口南坡(55 种)、陈腔岩垭口南坡(53 种)、会理垭口北坡(50 种)、拖乌垭口北

坡(48 种)。 在所有样地中,物种数目为 8~29 种,平均 17.1 种,其中,拖乌垭口南坡 1 756 m 阔叶林物种

最贫乏(8 种),陈腔岩垭口北坡 985 m 竹林物种最丰富(29 种)。 从总体物种数目分析,垂直带的海拔变

化与物种数目相关性最大。 当海拔升高,物种数目会减少也会增加,具体表现不尽相同。 陈腔岩垭口南坡

垂直带的表现形式为底域效应,即海拔升高,物种的数量减少。 当海拔升高,物种的数目变化出现多个峰

值时,则表现出多域效应现象,出现该现象的垂直带是陈腔岩垭口北坡、拖乌垭口北坡、拖乌垭口南坡、会

理垭口北坡 4 个垂直带。 还有一种是顶域效应现象,表现形式为海拔升高,物种数目随之增加,出现在会

理垭口南坡垂直带(表 4、图 1)。

2.2.2 个体密度

大凉山中部 6 个垂直带的蚂蚁个体密度平均值由大到小依次为陈腔岩垭口南坡(221.3 头/ m

2

)、拖乌

垭口南坡(197.0 头/ m

2

)、拖乌垭口北坡(168.9 头/ m

2

)、陈腔岩垭口北坡(167.6 头/ m

2

)、会理垭口南坡

(122.7 头/ m

2

)、会理垭口北坡(114.0 头/ m

2

)。 所有样地的个体密度在 25.6 ~ 482.4 头/ m

2

,平均 166.8

头/ m

2

,其中,会理垭口南坡海拔 1 073 m 灌丛个体密度最小(25.6 头/ m

2

),最大的是陈腔岩垭口南坡海拔

1 775 m针叶林(482.4 头/ m

2

)。 总体来看,陈腔岩垭口北坡、陈腔岩垭口南坡、拖乌垭口北坡、会理垭口北

224

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坡和会理垭口南坡 5 个垂直带随海拔的升高而出现多个峰值,表现为多域效应现象。 拖乌垭口南坡出现

顶域效应现象,个体密度随海拔升高而升高,在海拔的中上部出现峰值(表 4、图 1)。

表 4 大凉山中部蚂蚁群落主要指标

Tab. 4 Main indices of ant communities in middle Daliangshan, Sichuan, China

垂直带 植被类型 海拔/ m 物种数目 S

个体密度/

(头·m

-2

)

多样性

指数 H

均匀度

指数 E

优势度

指数 C

陈腔岩垭

口北坡

针阔混交林 782 19 71.4 1.774 1 0.602 5 0.268 6

竹林 985 29 458.6 1.811 4 0.538 0 0.270 9

针阔混交林 1 270 19 204.0 1.936 4 0.657 6 0.190 1

针阔混交林 1 573 15 77.4 1.909 8 0.705 2 0.204 8

阔叶林 1 720 11 134.0 1.629 0 0.679 3 0.232 7

针叶林 2 100 13 97.8 1.934 7 0.754 3 0.195 6

针叶林 2 320 11 130.2 0.954 8 0.398 2 0.579 9

总计 — 55 — 2.909 6 0.726 1 0.091 8

平均值 1 536 16.7 167.6 1.707 2 0.619 3 0.277 5

陈腔岩垭

口南坡

针叶林 2 320 11 130.2 0.954 8 0.398 2 0.579 9

针叶林 2 080 16 50.4 2.123 5 0.765 9 0.162 3

针叶林 1 775 17 482.4 1.095 0 0.386 5 0.449 1

针叶林 1 580 21 273.0 2.296 5 0.754 3 0.130 4

针叶林 1 270 20 244.4 1.401 8 0.467 9 0.381 7

针阔混交林 1 048 25 147.6 1.786 7 0.555 1 0.261 6

总计 — 53 — 2.738 6 0.689 8 0.101 7

平均值 1 679 18.3 221.3 1.609 7 0.554 7 0.327 5

拖乌垭口

北坡

针阔混交林 1 048 25 147.6 1.786 7 0.555 1 0.261 6

针阔混交林 1 180 19 213.2 1.402 8 0.476 4 0.407 7

阔叶林 1 463 20 90.2 1.865 3 0.622 7 0.229 5

针阔混交林 1 795 12 234.8 1.639 8 0.659 9 0.250 5

阔叶林 2 050 18 115.2 2.004 2 0.693 4 0.162 6

阔叶林 2 245 12 74.0 1.812 1 0.729 3 0.209 1

针阔混交林 2 490 11 307.0 1.681 6 0.701 3 0.228 1

总计 — 48 — 2.838 9 0.733 4 0.080 9

平均值 1 753 16.7 168.9 1.741 8 0.634 0 0.249 9

拖乌垭口

南坡

针阔混交林 2 490 11 307.0 1.681 6 0.701 3 0.228 1

阔叶林 2 310 16 251.0 1.757 4 0.633 8 0.246 3

针阔混交林 2 025 15 219.0 1.750 3 0.646 3 0.240 3

阔叶林 1 756 8 147.8 1.110 8 0.534 2 0.406 5

针叶林 1 580 10 112.8 1.837 3 0.797 9 0.256 9

针阔混交林 1 320 25 144.6 1.754 3 0.545 0 0.313 4

总计 — 55 — 2.846 9 0.710 4 0.083 0

平均值 1 914 14.2 197.0 1.648 6 0.643 1 0.281 9

会理垭口

北坡

针阔混交林 1 320 25 144.6 1.754 3 0.545 0 0.313 4

针阔混交林 1 500 17 57.8 1.970 6 0.695 5 0.210 1

针阔混交林 1 810 14 50.8 2.180 6 0.826 3 0.130 2

针阔混交林 2 021 12 99.2 1.603 9 0.645 5 0.252 8

针叶林 2 270 23 217.8 2.044 7 0.652 1 0.174 3

总计 — 50 — 2.977 9 0.757 4 0.075 9

平均值 1 784 18.2 114.0 1.910 8 0.672 9 0.216 2

225

广西师范大学学报(自然科学版),2022,40(2)

续表4

垂直带 植被类型 海拔/ m 物种数目 S

个体密度/

(头·m

-2

)

多样性

指数 H

均匀度

指数 E

优势度

指数 C

会理垭口

南坡

针叶林 2 270 23 217.8 2.044 7 0.652 1 0.174 3

针阔混交林 2 060 25 92.6 2.499 0 0.776 4 0.117 5

针叶林 1 810 25 223.8 2.029 1 0.630 4 0.191 3

灌丛 1 573 15 127.6 1.531 7 0.565 6 0.290 9

灌丛 1 390 15 49.0 1.939 5 0.716 2 0.195 6

灌丛 1 073 10 25.6 1.557 2 0.676 3 0.265 1

总计 — 62 — 3.259 7 0.789 8 0.054 0

平均值 1 696 18.8 122.7 1.933 5 0.669 5 0.205 8

大凉山中部

总计 — 115 — 3.628 9 0.763 4 0.041 3

平均值 1 721 17.1 166.8 1.752 6 0.630 8 0.261 2

为了能更清楚地显示各主要群落指标的变化趋势,制图时将物种数目放大了 10 倍,

将均匀度指数、多样性指数和优势度指数分别放大了 100 倍

图 1 大凉山中部各垂直带蚂蚁群落主要指标之间的变化

Fig. 1 Variations in Main indices of ant communities from different vertical zones in middle Daliangshan, Sichuan, China

2.2.3 多样性指数

大凉山中部多样性指数为 3.628 9, 6 个垂直带多样性指数由大到小依次为会理垭口南坡(3.259 7)、

会理垭口北坡(2.977 9)、陈腔岩垭口北坡(2.909 6)、拖乌垭口南坡(2.846 9)、拖乌垭口北坡(2.838 9)、陈

腔岩垭口南坡(2.738 6)。 各样地多样性指数在 0.954 8 ~ 2.499 0,平均 1.752 6,其中,陈腔岩垭口北坡与

陈腔岩垭口南坡交界处海拔 2 320 m 针叶林多样性指数最低(0.954 8),最高为会理垭口南坡海拔 2 060 m

226

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针阔混交林(2.499 0)。 多样性指数普遍表现为多域效应现象,在拖乌垭口南坡垂直带随海拔的升高而降

低,在 1 756 m 阔叶林出现 1 个低谷;陈腔岩垭口北坡垂直带、会理垭口北坡垂直带、会理垭口南坡垂直带

出现 2 个峰值,陈腔岩垭口南坡和拖乌垭口北坡垂直带均出现 3 个峰值(表 4、图 1)。

2.2.4 均匀度指数

大凉山中部均匀度指数为 0.763 4, 6 个垂直带均匀度指数由大到小依次为会理垭口南坡(0.789 8)、

会理垭口北坡(0.757 4)、拖乌垭口北坡(0.733 4)、陈腔岩垭口北坡(0.726 1)、拖乌垭口南坡(0.710 4)、陈

腔岩垭口南坡(0.689 8)。 各样地蚂蚁群落均匀度指数在 0.386 5 ~ 0.826 3,平均 0.630 8,其中,指数最低

点为陈腔岩垭口南坡海拔 1 775 m 针叶林(0.386 5),会理垭口北坡海拔 1 810 m 针阔混交林的均匀度指

数最高(0.826 3)。 会理垭口北坡垂直带,当海拔升高均匀度指数先上升后下降,在中部出现一个峰值,表

现出中域效应现象;其余 5 个垂直带均匀度指数随海拔上升出现 2~3 个峰值(表 4、图 1)。

2.2.5 优势度指数

大凉山中部优势度指数 0.041 3, 6 个垂直带优势度指数由大到小依次为陈腔岩垭口南坡(0.101 7)、

陈腔岩垭口北坡(0.091 8)、拖乌垭口南坡(0.083 0)、拖乌垭口北坡(0.080 9)、会理垭口北坡(0.075 9)、会

理垭口南坡(0.054 0)。 所有样地优势度指数在 0.117 5~0.579 9,平均 0.261 2,其中指数最低点为会理垭

口南坡海拔 2 060 m 针阔混交林(0.117 5),陈腔岩垭口北坡与陈腔岩垭口南坡交界处海拔 2 320 m 针叶

林的优势度指数最高(0.579 9)。 陈腔岩垭口北坡蚂蚁群落优势度指数随海拔升高变化不明显,当海拔达

到最高时突然增高,可能是人为因素造成;所有样地均表现为多域效应现象。 拖乌垭口南坡和会理垭口北

坡垂直带指数随海拔升高出现 2 个峰值;其余 4 个垂直带均出现 3 个峰值(表 4、图 1)。

2.3 蚂蚁群落相似性分析

大凉山中部各垂直带蚂蚁群落间相似性系数总体表现为中等不相似水平。 系数在 0.258 1 ~ 0.629 0,

处于中等不相似至中等相似水平之间,平均值 0.403 5。 相似性最大的是陈腔岩垭口南坡与拖乌垭口北坡

(0.629 0),陈腔岩垭口北坡与会理垭口南坡相似性最小(0.258 1)。 空间距离相近的垂直带蚂蚁群落间相

似性较大,达到中等相似水平,如拖乌垭口南坡与会理垭口北坡(0.615 4)、会理垭口北坡与会理垭口南坡

(0.555 6);当 2 个垂直带之间的空间距离相对较远,则 2 个垂直带之间蚂蚁群落间的相似性就较小,例

如,陈腔岩垭口北坡与会理垭口南坡(0.258 1)、陈腔岩垭口南坡与会理垭口南坡(0.277 8)、陈腔岩垭口北

坡与会理垭口北坡(0.280 5),均处于中等不相似水平;陈腔岩垭口北坡与其余 5 个垂直带之间都处于中

等不相似水平,系数低于 0.49,说明该垂直带与其他垂直带之间的物种存在较大差异性(表 5)。

表 5 大凉山中部各垂直带蚂蚁群落间相似性系数(q)

Tab. 5 Similarity coefficients (q) among ant communities from different vertical zones in

middle Daliangshan, Sichuan, China

垂直带

相似性系数 q

陈腔岩垭口北坡 陈腔岩垭口南坡 拖乌垭口北坡 拖乌垭口南坡 会理垭口北坡

陈腔岩垭口南坡 0.459 5

拖乌垭口北坡 0.411 0 0.629 0

拖乌垭口南坡 0.309 5 0.367 1 0.411 0

会理垭口北坡 0.280 5 0.287 5 0.361 1 0.615 4

会理垭口南坡 0.258 1 0.277 8 0.309 5 0.519 5 0.555 6

注:1≥q≥0.75,极相似;0.75>q≥0.50,中等相似;0.50>q≥0.25,中等不相似;0.25>q≥0,极不相似[3,27]

。

3 讨论与结论

本研究共记录大凉山中部蚂蚁 6 亚科 44 属 115 种,物种丰富度显著低于纬度相近的西双版纳自然保

护区(9 亚科 76 属 286 种)

[3]

、滇东南(7 亚科 57 属 202 种)

[13]

、南滚河自然保护区(11 亚科 57 属 188

227

广西师范大学学报(自然科学版),2022,40(2)

种)

[12]和哀牢山西坡(9 亚科 56 属 172 种)

[7]

,稍低于滇东北(6 亚科 41 属 120 种)

[14]

,但高于滇西北(4

亚科 24 属 73 种)

[8]

、藏东南色季拉山(3 亚科 12 属 24 种)

[28]

、喜马拉雅山珠峰段(3 亚科 13 属 23

种)

[18]

,当纬度从南至北逐渐增加时,蚂蚁物种的丰富度却逐渐减少。 由此可见,蚂蚁物种的丰富度受纬

度变化影响。 虽然大凉山中部与滇西北地区的纬度相近,但由于滇西北平均海拔较高,导致物种丰富度

低;大凉山中部的海拔相对于云南西北部较低,所以物种的丰富度明显升高。 因此,我们认为蚂蚁物种的

栖息环境、海拔和纬度的相关性较高;纬度相近,海拔低,物种丰富度高。 可见,纬度和海拔的变化导致物

种变化十分明显,影响较大。

前人研究发现,蚂蚁的物种多样性通常会表现出底域效应现象,即蚂蚁物种在数量、个体密度、多样性

指数等方面总体表现出随海拔升高而降低的趋势[4,29]

。 但在大凉山中部 6 个垂直带上,这种趋势并不一

致,而是表现出中域效应现象或多域效应现象,即在垂直带下部蚂蚁群落主要指标较低,而中下部出现指

标峰值情况[30]

,或者在垂直带上会出现 2 个以上峰值的现象[17-19]

。 另外,本次调查中出现了少见的顶域

效应现象,即当海拔增高物种数目和密度均增加,例如会理垭口南坡的物种数目和拖乌垭口南坡的个体密

度。 分析认为导致这一现象有 2 个因素:一是植被类型单一或森林结构较为简单。 例如,在会理垭口南坡

主要以灌丛为主,拖乌垭口南坡主要以针叶林为主,垂直带中下部地区树种单一,导致蚂蚁筑巢和觅食场

所匮乏。 二是人类活动的过度干扰造成了一定程度上森林结构的变化,即,由原始林变成次生林,蚂蚁的

栖息生境也会受到一定的改变,这种变化可能导致了食物获取的困难、可能的筑巢场所及存在互利关系或

竞争关系的物种多度下降,而垂直带上部的树种丰富,环境条件明显优于中下部,导致了顶域效应现象的

发生[31]

。

蚂蚁群落的主要指标更多出现了多域效应现象。 例如,陈腔岩垭口北坡 985 m 竹林样地(458.6 头/ m

2

)、

拖乌垭口北坡 2 490 m 针阔混交林样地( 307. 0 头/ m

2

) 和会理垭口北坡 2 270 m 针叶林样地( 217. 8

头/ m

2

)的个体密度显著升高,拖乌垭口南坡 1 580 m 针叶林样地(112.8 头/ m

2

)的个体密度显著降低等。

导致这种现象的原因:一方面,在各个垂直带上,由于海拔高差不同,表现为不同的气候类型,形成由温带、

北亚热带、中亚热带、南亚热带的物种聚集群,因而栖息着适应了不同气候的蚂蚁物种[19]

;另一方面,调查

过程发现,一些森林结构在一定程度受到人为活动的干扰,以及森林环境中土壤理化性质不一致、树木种

类差异性、树冠郁闭程度等因素影响,导致地表和土壤中蚂蚁群落的差异性明显,物种的丰富度和多样性

显著降低[32-33]

。 所以,垂直带上气候因素和人为因素的共同影响导致了大凉山中部地区蚂蚁群落主要指

标的多域效应现象。

在大凉山中部样地中,部分样地蚂蚁种类相对较多,但是个体的数量分配不均,有的物种个体数量过

多,从而导致样地多样性降低,例如会理垭口北坡 1 320 m 针阔混交林样地;而一些样地的种类虽然较少,

但是在个体数量的分配上比较均匀,多样性指数反而增高,例如会理垭口北坡 1 810 m 针阔混交林样地。

由此可见,物种的数量及物种个体在分配上的均匀度这 2 个因素影响着多样性的大小。

总之,蚂蚁群落之间的相似性系数在大凉山中部 6 个垂直带上总体表现为中等不相似水平,即不同的

垂直带上栖息着不同的蚂蚁群落,各垂直带都有不同的群落特点。 尽管 6 个垂直带生态环境均受到了不

同程度的干扰,但以陈腔岩垭口北坡和南坡为主的大熊猫走廊地区,因多山、海拔相对较低,并且拥有少部

分的原始林和大面积的天然林,导致不同垂直带上蚂蚁群落之间存在明显的差异。 从总的蚂蚁丰富度来

看,大凉山中部地区蚂蚁区系和多样性处于四川省较高水平,加之各垂直带间相似性较低,群落间分化明

显,保存了丰富的蚂蚁多样性,具有较高保护价值。

参 考 文 献

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Ant Species Diversity of Middle Daliangshan in Sichuan, China

CHEN Chao

1,2

, XU Zhenghui

1,2

, ZHANG Xinmin

1,2∗

, GUO Ningyan

1,2

,

LIU Xia

1,2

, QIAN Yishun

1,2

, QI Biao

1,2

(1. College of Biodiversity Conservation, Southwest Forestry University, Kunming Yunnan 650224, China;

2. Key Laboratory of Forest Disaster Warning and Control in Yunnan Province (Southwest Forestry University),

Kunming Yunnan 650224, China)

Abstract: In order to reveal ant diversity patterns in Sichuan Province, ant communities from middle

Daliangshan were surveyed by plot sampling method. The results showed that a total of 115 species belonging to

44 genera and 6 subfamilies were collected from 6 vertical zones in middle Daliangshan. The dominant ant species

was not found, and there were 5 common species, 21 relative-common species, 44 relative-rare species and 45

rare species in the ant community. Main indicators of ant communities from different sample-plots were as follow:

species number 8 - 29 ( average 17), individual density 25. 6 - 482. 4 heads/ m

2

( average 166. 8 heads/ m

2

),

diversity index 0.954 8-2.499 0 ( average 1.752 6), evenness index 0.386 5 - 0.826 3 ( average 0.630 8),

dominant index 0. 117 5 - 0. 579 9 ( average 0. 261 2). Similarity coefficients between ant communities were

0.258 1- 0. 629 0 ( average 0. 403 5 ), which showed moderate dissimilar to moderate similar level. It is

concluded that the decisive factors of ant diversity were latitude, altitude and temperature. When the altitude

raises, the diversity indexes, individual densities and species numbers generally decrease, but the main

indicators of ant community commonly show a multi-domain effect phenomenon, which is mainly affected by

climate factors and human disturbance factors. Although the vertical zones in middle Daliangshan commonly have

been disturbed by human being to different degree, ant communities from different vertical zones are obviously

different. The ant fauna and species diversity rank a relatively higher level in Sichuan Province and therefore

have higher conservation value.

Keywords: Formicidae; biodiversity; community; vertical zones; Sichuan, China

(责任编辑 马殷华)

230

第 40 卷 第 2 期

2022 年 3 月

广西师范大学学报(自然科学版)

Journal of Guangxi Normal University (Natural Science Edition)

Vol. 40 No. 2

Mar. 2022

DOI: 10.16088 / j.issn.1001-6600.2020112002 http: xuebao.gxnu.edu.cn

吴艳芬, 刘秋鸣, 刘卫欢, 等. AMF 与根瘤菌对间作大豆光合与呼吸代谢的影响[ J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2022, 40( 2):

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AMF 与根瘤菌对间作大豆光合与呼吸代谢的影响

吴艳芬1,2

, 刘秋鸣1,2

, 刘卫欢1,2

, 蒙爱萍1,2

, 陈振翔1,2

, 刘 灵1,2∗

(1. 珍稀濒危动植物生态与环境保护教育部重点实验室(广西师范大学), 广西 桂林 541006;

2. 广西师范大学 生命科学学院, 广西 桂林 541006)

摘 要: 为探索接种幼套球囊霉 Glomus etunicatum(简写为 A) 和费氏中华根瘤菌 Sinorhizobium fredii(简写为 R) 对金橘

Fortunella margarita (Lour.) Swingle(简写为 F) / 大豆 Glycine max(简写为 S)间作系统中大豆植株生长的影响, 本文通过田

间试验, 分析间作系统中各处理大豆的光合与呼吸代谢及植株生长发育状况。 结果表明: 1)所有间作处理的大豆根系菌

根侵染强度 ηm 和根系泡囊强度 ηV 均比相应的单作处理低, 各相对应处理间 ηm 差异均显著, ηV 差异均不显著(除间作

双接种处理较单作双接种处理 ηV 显著增加外)。 与相应的 S 或 F+S 对照相比, 所有单接种 A 或单接种 R 处理分别表现

出显著或不显著的促进效应, 而双接种处理的增加效应最大且差异显著。 2)间作 F+S 处理的大豆根瘤数量和干质量均比

相应的单作 S 处理低, 但分别单接种 A 或 R 处理后, 均呈增加趋势; 单作系统和间作系统中, 双接种 A+R 处理的促进

效果最显著。 3)间作系统中, F+S 处理的大豆叶片叶绿素含量和净光合速率均比相应的单作 S 处理低, 分别单接种 A 或

R 后均呈升高趋势, 双接种处理的促进效果优于单接种处理, 间作双接种处理的净光合速率最高。 4)间作系统的大豆叶

片琥珀酸脱氢酶活性高于相应的单作处理, 接种处理的促进效果由大到小均为双接种 A+R、 单接种 A、 单接种 R。 5)大

豆叶片线粒体膜 H

+

-ATP 酶活性的变化趋势与净光合速率的变化趋势相似。 6)各间作接种处理的大豆生物量及产量均高

于其相对应的单作接种处理, 且各间作接种处理均有 A+R>A>R 的促进趋势。 可见, 幼套球囊霉和费氏中华根瘤菌双接

种处理可显著促进间作大豆植株生长, 促进效应优于单接种处理。

关键词: 幼套球囊霉; 费氏中华根瘤菌; 间作大豆; 光合生理; 呼吸代谢

中图分类号: S565.1 文献标志码: A 文章编号: 1001-6600(2022)02-0231-11

当今世界,农业生产面临着土地资源紧缺的问题。 间作是在同一时期同一田地按照一定的宽窄比例

分行或分带种植 2 种或 2 种以上作物的种植方式[1]

,具有改善植物根际土壤质量[2]

、促进植物养分吸收、

增加产量[3]等优势,是提高土地资源利用率的有效手段[4]

,并已得到广泛应用。 豆科与禾本科植物(以下

简称豆/ 禾)的间作模式是近年来的研究热点之一[5]

。 李淑敏等[6] 发现,在豆/ 禾间作系统中,豆科作物根

系与固 N 微生物形成的共生体系可固定大气中的 N 素,不仅供自身吸收利用,还可转移到间作作物中供

其生长。 但也有研究表明,在豆/ 禾间作系统中处于低生态位的大豆因受高生态位作物的遮荫作用,其光

合速率和光能利用率降低,最终产量降低[7-8]

。

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)能与 80 % 以上的陆生植物形成共生关系[9]

。 菌根

共生体系中,AMF 的生长繁殖是通过内生菌丝吸收植物光合作用产生的糖类,将其合成脂类,再传递给根

外菌丝[10]

,根外菌丝还可在不同植物间形成庞大的网络结构[11]

。 植物生长可通过根系和 AMF 的根外菌

丝吸收土壤中的养分,尤其是移动性差的 P、Zn、Cu 等[12]

。 研究表明,AMF 可改善植物对矿质营养的吸

收[13]

,增强植物抗逆性[14]

,调节土壤团聚体结构[15]

,增加土壤酶活性[16]等。

根瘤菌(rhizobium, Rh)可与豆科植物共生形成根瘤,固定大气中 N 素供植物利用,减少 N 肥施用

收稿日期: 2020-11-20 修回日期: 2021-04-01

基金项目: 国家自然科学基金(31460049); 广西自然科学基金(联合资助培育项目 2018GXNSFAA138001); 广西高

校科学技术研究重点项目(ZD2014015)

通信作者: 刘灵(1968—), 女, 广西桂林人, 广西师范大学副教授, 博士。 E-mail: liuling@mailbox.gxnu.edu.cn

广西师范大学学报(自然科学版),2022,40(2)

量[17]

。 在豆科/ 非豆科植物(以下简称豆/ 非豆)间作系统中,双接种 AMF 和 Rh(以下简称双接种)形成

AMF-寄主植物-Rh 共生体系[11,18]

,可提高 AMF 侵染率,增加 P 素利用率,增强结瘤率和固 N 能力,促进

宿主植物养分吸收,提高生物量和产量[19-20]

。

目前,将不同 AMF 和 Rh 双接种于豆/ 禾间作系统已成为菌根真菌的研究热点之一,但鲜见田间条件

下,双接种于豆科与木本经济作物间作系统的研究。 金橘 Fortunella margarita (Lour.) Swingle 是广西优

势特色水果和地理标志产品之一,具较高食药用价值和经济价值。 本文拟探究接种幼套球囊霉和费氏中

华根瘤菌对金橘/ 大豆(以下简称橘/ 豆)间作系统中大豆 Glycine max 光合与呼吸代谢和植株生长的影响,

旨在为化肥减施及金橘大豆增产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

金橘:一年生金橘嫁接苗(品种:阳朔金橘),购自广西阳朔白沙镇农贸市场。 大豆品种为桂春豆 108

号,购自广西农科院。 接种的大豆根瘤菌( rhizobium, Rh)为费氏中华根瘤菌 Sinorhizobium fredii(简写为

R),菌种编号:1.227,购自广东省微生物菌种保藏中心;AMF 菌种为幼套球囊霉 Glomus etunicatum(简写为

A),编号:BGC GZ03C,购自北京市农林科学院。

1.2 试验设计

试验地位于广西师范大学雁山校区生物园,总面积为 1 050 m

2

(35 m×30 m)。

设以下 2 个栽培系统 8 个处理。 其中,间作系统———1)金橘大豆间作(对照 1):F+S;2)金橘大豆间

作接种幼套球囊霉:F+S+A;3)金橘大豆间作接种费氏中华根瘤菌:F+S+R;4)金橘大豆间作双接种幼套

球囊霉和费氏中华根瘤菌:F+S+A+R。 单作系统———5)大豆单作(对照 2):S;6)大豆单作接种幼套球囊

霉:S+A;7)大豆单作接种费氏中华根瘤菌:S+R;8)大豆单作双接种幼套球囊霉和费氏中华根瘤菌:S+

A+R。

每处理设 3 个重复,每重复的 8 个处理(每处理对应 1 个小区)综合为 1 个大区,每小区面积为 30 m

2

(5 m×6 m),大区面积为 270 m

2

。 各大区之间留宽 1 m,深 0.6 m 的大沟;各小区间距为 0.5 m,试验地周围

种植大豆作保护行。 金橘按行距×株距为 1.5 m×1.5 m 种植,每行金橘与第 1 行间作大豆间距为 60 cm,然

后 2 行大豆间按株距×行距为 20 cm×30 cm,播种沟深 5 cm,每穴 3 粒种子,每行金橘 1 侧共种植 2 行大

豆,依此类推。

基肥用湖北中农中加贸易有限公司的状元峰牌复合肥(mN

∶ mP

∶ mK

= 17 ∶ 17 ∶ 17,简称“复合肥”),

施肥沟各距种植行两侧 0.15 m,按 1 / 2 的常规推荐施肥量(即大豆 3 g / 株,金橘 300 g / 株)

[21-22]

。 每月追

肥 1 次,按 2 / 3 的常规推荐施肥量(即大豆 4 g / 株,金橘 400 g / 株),水肥一体化喷灌浇水。 其余常规田间

管理。

1.3 接种方法

金橘接种 A:在 40 cm×40 cm×40 cm 的种植穴内填入土壤,深度约 13 cm 时,撒入含孢子、根段和沙子

的 A 混合菌剂 1 000 g / 株,与表土混匀后,将金橘幼苗根系展开,填入土壤至距嫁接口 5 cm 左右,浇透定

根水。 未接种处理为加入等质量经灭菌处理的同种混合菌剂。

大豆接种 A:大豆长到三叶期时,在距大豆种植行 7.5 cm 两侧各挖接种沟 2 条,每行均匀撒入含孢子、

根段和沙子的 A 混合菌剂 500 g(约 20 g / 株),与表土混匀后填土并镇压。 未接种处理为加入等质量经灭

菌处理的同种混合菌剂。

大豆接种 R:采用拌种法。 将约 500 mL R 菌悬液(活菌数约 2×10

9

cfu / mL)浸泡大豆种子 20 min,捞

出阴干后种植。 每穴浇灌经离心浓缩并用无菌水重悬配制好的同等浓度 R 菌悬液 10 mL。 未接种处理为

加等量无菌液体培养基。

232

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1.4 采样分析

叶片采样时,每处理每重复各取生长一致的大豆植株 5 株,每株分别取上、中、下均为同一叶位的叶子

各 2 片,装入干净的自封袋中,标记后立即置于冰盒,尽快带回实验室。 大豆叶绿素含量按照李合生[23]方

法测定,线粒体膜 H

+

-ATP 酶活性按照李玲[24]方法测定,琥珀酸脱氢酶(succinate dehydrogenase, SDH)活

性按照刘家尧等[25]方法提取,并按南京建成生物工程研究所试剂盒说明书的方法测定。 用 LI-6400 便携

式光合仪测定不同处理大豆的同一叶位、叶龄基本一致叶片的光合速率。 作物生长期间充分供水以满足

作物对水分的需求,生长 80 d 后收获大豆,对大豆根瘤称鲜质量和计数。 将地上部与根部分开,植物样品

放入牛皮纸袋,置于烘箱中 105 ℃杀青 30 min,然后再调至 70 ℃烘干至恒质量,最后称干质量。 生物量为

单位面积(m

2

)内所有大豆植株总干质量。 大豆产量按照汤复跃等[26]方法(稍作修改)测定。

根系采样按照朱国政等[27]方法稍作修改:每处理的每重复随机选择 5 株大豆植株挖出,切勿伤及根

部,取含根尖的幼嫩细根装入含 FAA 固定液的离心管后,按照 Phillips 等[28] 方法进行根样染色,按照

Trouvelot

[29]方法计算根系菌根侵染强度及根系泡囊丰度。

1.5 数据分析和绘图

数据用 SPSS 19.0 软件进行 ANOVA 方差分析,并用 Duncan 新复极差法进行多重比较,不同小写字母

表示各处理间差异显著(P<0.05)。 用 Sigmaplot 13.0 软件进行绘图。

2 结果分析

2.1 不同处理对大豆根系菌根及根瘤发育的影响

如表 1 所示:1) 间作系统中各处理的大豆根系菌根侵染强度( mycorrhizal infection intensity in root

system)ηm 在单接种 A 或 R 后均比 F+S 处理增加,3 个间作接种处理的 ηm 值由大到小依次为间作双接种

F+S+A+R 处理、间作单接种 F+S+A 处理、间作单接种 F+S+R 处理,处理间差异显著(P<0.05);单作系统

中各处理的 ηm 值也具有与间作系统中各处理相似的变化趋势。 与单作系统各处理相比,间作系统中相

对应各处理的 ηm 均显著(P<0.05)降低,其中,单作双接种 S+A+R 处理 ηm 值最高,间作双接种 F+S+A+R

处理ηm值第 2,两者间差异显著(P<0.05)。 2)间作系统的大豆根系泡囊强度(mycorrhizal vesicle intensity

in root system)ηV,不论在单作还是间作系统中,各处理 ηV 的变化趋势与 ηm 的变化趋势相似。 且除间作

双接种 F+S+A+R 处理的 ηV 值比单作双接种 S+A+R 处理显著(P<0.05)增加外,其余间作系统各处理 ηV

与其相对应的单作系统各处理相比均降低,但差异不显著(P>0.05)。 3)4 个不接种 A 处理(F+S、S、F+S+

R、S+R)的ηm和 ηV 值均较低,说明土壤中有极少量土著 AMF 存在,但不占优势,接种 R 对土著 AMF 影响

不显著,但对外源 AMF 的发育有显著促进作用。

表 1 不同处理对大豆根系菌根及根瘤发育的影响

Tab. 1 Effects of Glycine max with different treatments on root mycorrhiza and nodule development

处理 根系菌根侵染强度 ηm

/ % 根系泡囊强度 ηV

/ % 根瘤干质量/ (g·株-1

) 根瘤数量/ (个·株-1

)

F+S 4.850±0.043

e

2.150±0.313

d

0.056±0.001

g

12.000±0.447

g

F+S+A 44.083±0.688

c

34.500±0.331

c

0.088±0.004

ef

17.000±0.058

e

F+S+R 5.100±0.115

e

2.533±0.159

d

0.104±0.006

e

21.000±0.198

d

F+S+A+R 58.000±0.331

b

39.000±0.250

a

0.179±0.003

d

27.000±0.342

c

S 6.203±0.221

d

2.333±0.058

d

0.076±0.006

fg

15.000±0.512

f

S+A 58.333±0.144

b

34.833±0.402

c

0.254±0.009

b

30.000±0.313

b

S+R 6.717±0.279

d

2.917±0.243

d

0.222±0.007

c

26.000±0.365

c

S+A+R 63.000±0.000

a

36.617±0.188

b

0.366±0.012

a

40.000±0.536

a

注:数据为 3 个重复的平均值±标准差;同一列指标旁字母表示邓肯(Duncan)新复极方差分析结果,不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)。

233

广西师范大学学报(自然科学版),2022,40(2)

大豆根瘤数量和干质量(the number and dry weight of nodules,简写为 NN&DWN)见表 1: 1)单作系统

中各处理根瘤 NN&DWN 的变化趋势与 ηm 的变化趋势相似。 而在间作系统中,3 个间作接种处理的变化

趋势由大到小依次为双接种 F+S+A+R 处理、单接种 F+S+R 处理、单接种 F+S+A 处理,各处理间差异显著

(P<0.05)。 与单作系统各接种处理相比,间作系统相对应各处理的 NN&DWN 均显著(P<0.05)降低,说

明间作对根瘤的生长发育有一定的抑制作用。 2)无论间作还是单作系统,外源 R 与外源 A 相互促进对方

的发育,双接种处理均比相应的单接种处理显著促进大豆根瘤的发育。 此外,4 个不接种 R 处理(F+S、S、

F+S+A 和 S+A)均有根瘤形成,说明土壤中也有土著 Rh 存在。 单作单接种 S+A 处理的 NN&DWN 甚至显

著高于单作单接种 S+R 处理,说明 S+A 处理显著促进土著 Rh 的发育,推测接种的外源 R 与土著 Rh 间有

竞争关系。 3)间作系统中,单接种外源 A 的 F+S+A 处理对土著 Rh 的 NN&DWN 比 F+S 处理也有显著的

促进作用,但因间作处理的抑制效应,其促进作用减弱。 单接种外源 R 的 F+S+R 处理则比 F+S+A 处理的

NN&DWN 升高,但仅根瘤数量差异显著(P<0.05),根瘤干质量差异不显著(P>0.05);间作双接种 F+S+

A+R 处理的 NN&DWN 最高,单作双接种 S+A+R 处理的次之。 综上,不论在单作还是间作系统中,接种 A

处理均可显著促进 R 的发育,双接种处理的 R 发育状况最好。

2.2 不同处理对大豆叶绿素含量和净光合速率的影响

如图 1a 所示,间作系统中各接种处理的叶绿素含量均高于不接种 F+S 处理,且叶绿素含量由大到小

依次为双接种 A+R 处理、单接种 A 处理、单接种 R 处理,处理间差异显著(P<0.05)。 单作系统中,各处理

的叶绿素含量也具有与间作系统各处理相似的变化趋势,且间作系统各处理与相对应的单作系统各处理

相比叶绿素含量均显著(P<0.05)降低;大豆净光合速率(图 1b)与叶绿素含量的变化趋势相似,但间作系

统各处理与相对应的单作系统各处理相比均升高,且仅间作双接种 F+S+A+R 处理与单作双接种 S+A+R

处理间差异显著(P<0.05)。

F+S

F+S+A

F+S+R

F+S+A+R

S

S+A

S+R

S+A+R

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

d

f

b

de

c d

a

e

F+S

F+S+A

F+S+R

F+S+A+R

S

S+A

S+R

S+A+R

0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

e

c

d

a

e

c

d

b

42 F(mg · g)

 E((μmol · m· s)

(a)

53

G

* *

(b) 

F)

不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)

图 1 不同处理对大豆叶绿素含量和净光合速率的影响

Fig. 1 Effects of Glycine max with different treatments on chlorophyll content and net photosynthetic rate

2.3 不同处理对大豆叶片琥珀酸脱氢酶(SDH)和线粒体膜 H

+

-ATP 酶活性的影响

间作系统各接种处理大豆的叶片 SDH 活性均比相应的单作系统各接种处理高,其中,间作双接种 F+

S+A+R 处理的 SDH 活性最高,间作单接种 F+S+A 处理次之,两处理间差异显著(P<0.05)(图 2a)。 间作

系统各接种处理大豆叶片 H

+

-ATP 酶活性与叶绿素含量有相似的变化趋势,但处理间差异均不显著(P>

0.05)(图 2b)。 单作系统各接种处理均比间作系统相对应的各接种处理高。 在两大系统中,所有接种处

理的 H

+

-ATP 酶活性,除双接种 S+A+R 与 F+S+A+R 处理、单接种 S+R 与 F+S+R 处理差异显著(P<0.05)

外,其余相对应的各处理间差异均不显著(P>0.05)。

234

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F+S

F+S+A

F+S+R

F+S+A+R

S

S+A

S+R

S+A+R

0

5

10

15

20

25

c bc c

bc

c

ab a ab

F+S

F+S+A

F+S+R

F+S+A+R

S

S+A

S+R

S+A+R

0

1

2

3

4

5

6

e

b

d

a

e de de

c

F\"(U· mg)

F\"(μmol · mg· h)

(a) SDHG (b) H+

-ATPG

* *

不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)

图 2 不同处理对大豆叶片 SDH、H

+

-ATP 酶活性的影响

Fig. 2 Effects of Glycine max with different treatments on succinate dehydrogenase and H

+

-ATPase activities

2.4 不同处理对大豆产量和植株生物量的影响

如表 2 所示,与大豆净光合速率的变化趋势相似,无论是单作还是间作系统,各接种处理的大豆生物

量和产量均显著(P<0.05)高于相对应的不接种对照 S 和 F+S 处理,其接种效应由大到小均表现为双接种

A+R、单接种 A、单接种 R,且处理间差异均显著(P<0.05)。 间作系统各处理的生物量和产量与单作系统

各处理相比,除 F+S 处理相对于 S 处理、F+S+R 处理相对于 S+R 处理差异均不显著外(P>0.05),其余间

作系统各处理均比相对应的单作系统各处理显著(P<0.05)增加。 所有处理中,间作双接种 F+S+A+R 处

理的生物量和产量最大。

表 2 不同处理对大豆生物量及产量的影响

Tab. 2 Effects of different treatments on Glycine max with biomass and yield

处理 生物量/ (kg·m

-2

) 产量/ (kg·667 m

-2

)

F+S 0.366±0.008

e

117.761±1.742

f

F+S+A 1.091±0.006

b

186.090±1.483

c

F+S+R 0.690±0.034

d

170.121±3.157

e

F+S+A+R 1.293±0.024

a

254.216±3.352

a

S 0.383±0.016

e

120.084±0.823

f

S+A 0.712±0.017

d

178.380±0.997

d

S+R 0.679±0.012

d

166.513±2.721

e

S+A+R 1.005±0.009

c

237.031±1.202

b

注:数据为 3 个重复的平均值±标准差;同一列指标旁字母表示邓肯(Duncan)新复极方差分析结果,不同字母表示处理间差异显著

(P<0.05)。

3 讨论

3.1 AMF 或 Rh 对间作大豆根系菌根及根瘤发育的影响

AMF 侵染植物根系是改善宿主植物矿质营养的先决条件之一,根系菌根侵染率常用来表征根系菌根

化程度[30]

。 而豆科的根瘤可固定大气中惰性 N2 ,将其转化为植物可直接吸收利用的铵态 N,供植物生

235

广西师范大学学报(自然科学版),2022,40(2)

长[31]

。 研究表明,接种 AMF 能增强 Rh 的感染和结瘤能力,AMF 与 Rh 间也存在共生关系[32-33]

。 对豌豆、

扁豆等豆科植物接种能与 Rh 相容的 AMF 联合体[34]

,可增强 Rh 的形成和提高固 N 能力等,这种能力大

小取决于 AMF 的种类;反之,Rh 对根部的侵染会抑制 AMF 定殖。 在结瘤过程中,Rh 分泌 IAA 和纤维素

酶,软化和分解根毛细胞壁[34]

;AMF 除分泌纤维素酶外,还能分泌几丁质酶、蛋白酶和磷酸酶,促进有机

质矿化,分解根系细胞壁和原生质膜[35]

。 同时,豆科植物分泌出的黄酮、异黄酮等多酚类化合物,可在微

生物-植物共生系统中传递“信息”,调节结瘤相关基因的表达和转录并刺激 AMF 对根系的侵染[36]

。 在

单作种植紫花苜蓿时[37]

,根瘤固定大气 N2 ,菌根则吸收土壤 NO

-

3 ,双接种有益于提高 N 素利用效率,保证

N 素的可持续供应。 而在蚕豆/ 玉米[6]和红江橙/ 白三叶草[37]以及紫花苜蓿/ 玉米[19]间作系统中,观察到

双接种处理玉米菌根侵染率与单接种 AMF 处理间无差异,但双接种处理蚕豆菌根侵染率明显高于单接种

AMF 处理;白三叶草单接种 Rh 有效提高柑橘根系菌根侵染率,双接种处理的蚕豆、白三叶草和紫花苜蓿

的生物量、根际结瘤的数量与质量均增加,根瘤固 N 酶活性提高,效果均优于单独接种[38-39]

。

菌根共生体中,AMF 的根外菌丝与寄主植物根系形成连接根与土壤的菌丝网络,其根外菌丝广泛伸

入土壤,能扩大养分吸收范围,所分泌氢离子和有机酸(例如草酸、柠檬酸、苹果酸、琥珀酸等)可溶解土壤

矿物,提高 P、K、Ca、Mg 的生物有效性等。 这也可能是寄主植物(例如柑橘)和 Rh 提供自身所需的 N、P、

K、Mg、Cu、Zn 等养分含量和吸收量增加的原因之一[22,25,33]

。 有研究表明,豆科植物和 Rh 的生长发育及共

生固 N 作用受所居住土壤中营养状况的直接影响[35]

。 1)土壤 N 水平影响 AMF 与 Rh 的相互作用。 施 N

可降低根瘤的形成,但丛枝菌根的形成可在一定程度上抵消因 N 增加对根瘤产生的抑制作用[40]

。 豆/ 禾

作物,例如玉米/ 蚕豆间作系统双接种处理,能提高豆科植物(蚕豆)自身及与之间作的禾本科植物(玉米)

的多种养分含量。 其中,间作系统中禾本科作物生物量增加较大,对土壤 N 竞争较强[6]

,因此又可引起豆

科作物固 N 能力增加[41]

,N 转移增加[42]

,产生“N 阻遏”消减作用,实现 N 高效利用[43]

。 单接种 AMF 或

Rh 后大豆向与其间作的玉米转移 20% ~ 43%的 N,双接种处理则比单接种 AMF 时大豆向玉米转移的 N

提高 45%

[44-45]

,双接种具有协同增效作用[46]

。 Larimer 等[47] 认为适量施肥有利于大豆根瘤的形成和生

长,但也有施 N 量低至 30.38 kg / hm

2

(常规施 N 量为 330 kg / hm

2

)时也显著抑制大豆根瘤形成和生长的报

道[48]

。 大豆与玉米套作时大豆根瘤数及根瘤鲜质量显著下降[49]

,易受 AMF 侵染的植物对施 N 较为敏

感,AMF 只有在一定施 N 量的基础上才能促进作物生长,但施 N 量过高也会影响 AMF 侵染[43]

。 2)低 P

是根瘤形成的主要限制因子,AMF 与 Rh 的相互作用取决于土壤 P 含量[40]

。 当向 N、P 缺乏的土壤中单独

接种 Rh,结瘤固 N 能力较差[50]

,施加足量的有效 P 后,AMF 为 Rh 提供其所需要的 P,Rh 的结瘤固 N 能

力增强[51-52]

,进而为植物提供更多的 N,表明 P 对于 Rh 的结瘤固 N 具有重要的作用。 此外,接种 AMF 促

进宿主植物的生长发育,为 Rh 提供充足的能量,最终将促进植物固 N。 土壤中有效 P 含量增多,致使根

瘤菌结瘤和固 N 能力增强[53]

。 因此,合理施肥十分重要。 本文中,不论间作还是单作系统,外源 A 与 R

相互促进对方的发育,双接种处理对菌根和根瘤发育均有显著的促进效应。 与 R 处理相比,A+R 处理的

根瘤数量多,但体积小,且根瘤的比表面积大,与刘忆等[39]的结果相似,意味着两者有协同增效作用,可能

更有益于气体交换。

值得注意的是,本文的橘/ 豆间作系统中,间作处理大豆根系菌根和根瘤的生长发育均受不同程度抑

制,尤对根瘤的抑制作用较为显著。 但无论单作还是间作,双接种处理下的大豆结瘤数和菌根侵染率均显

著高于单接种处理,双接种对大豆生长有协同促进作用,这与文献[20,49,54]的研究结果相似。 这可能

是间作环境中大豆受高位金橘的隐蔽,光合产物优先供给地上部生长,造成了对大豆根瘤数和菌根发育的

调控[55]

;也可能是金橘施用的 N 肥在雨水和灌溉的作用下运移到大豆间作带,影响了大豆结瘤状况。 本

文认为,金橘和大豆 2 种作物间竞争生态位和水、肥等资源,使大豆结瘤能力和菌根侵染能力均低于单作

处理,表现出抑制效应。 此外,间作系统中大豆根系根瘤的侵染受抑制,可能与接种方式不同以及接种量

不足有关。 由于进行的是田间实验,需要 R 菌剂剂量较多,且对 R 菌剂进行了稀释。 例如,李淑敏等[6]在

盆栽蚕豆/ 玉米间作系统中,每盆接种 20 mL Rh 菌液(Rh 菌数为 16.4×10

9

cfu·mL

-1·盆-1

);刘忆等[39]

在紫花苜蓿根部浇灌 75 mL Rh 菌液(Rh 菌数为 50×10

9

cfu·mL

-1·穴-1

)。 本文中接种所用的 R 菌数不

及文献[6,39]施用菌数的 1 / 3,加上土著 Rh 的竞争,可能是 R 接种效果不理想,根瘤生长发育受抑制的

236

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原因。 今后将参考文献[6,39]的方法增加 R 接种剂的浓度和体积来促进根瘤的侵染,同时适当提高土壤

有效 P 和有效 N 含量来增强根瘤及菌根的生长和发育。

3.2 AMF 或 Rh 对间作大豆光合、呼吸相关代谢的影响

叶绿素是光合色素,其含量和净光合速率可反映植物光合作用强弱,而光合作用影响植物的物质代谢

和能量转化,对植物生长有重要意义[5]

。 本文间作系统中,大豆叶绿素含量均降低,可能与其合成受光、

温度、矿质元素等因素影响,而橘/ 豆间作导致大豆在对光及矿质元素的竞争中处于劣势有关。 但间作系

统中各接种处理的大豆净光合速率均高于对应的单作接种处理,且间作双接种处理的值最大,从另一个角

度说明 A 和 R 二者混合接种具有协同效应,更有益于大豆生长。 这可能是因为净光合速率受多种因素

(包括光、CO2 浓度、水分、温度、作物的呼吸强度等)影响。 对于 AMF-Rh-植物共生系统,虽是以微生物消

耗光合有机产物为前提,但 AMF 和 Rh 的侵染不仅刺激了其共生植物对养分的需求,继而提高共生植物

的光合速率,还弥补了微生物对养分的额外消耗[56]

。 李智等[57]发现,间作状态下处于强竞争势力的谷子

其叶绿素含量和净光合速率显著高于单作谷子,而处于弱竞争势力的绿豆叶绿素含量和净光合速率却低

于单作。 邢易梅等[58]发现,双接种 G.m 和 Rh 显著提高了紫花苜蓿叶绿素含量且效果优于单接种。

SDH 是植物有氧呼吸过程中参与三羧酸循环的限速酶,而呼吸作用释放能量,是植物进行各种生理

代谢的基础,对植物的生长发育有重要意义[59]

。 本文间作系统中,F+S 处理的大豆 SDH 活性显著降低,

可能是大豆受到间作金橘的遮阴作用,日照强度和时间减少、漫射光比例增大、大豆冠温降低、湿度增大,

而导致呼吸作用降低。 Zhao 等[60]发现,间作遮阴处理较单作相比,茶树的呼吸强度显著降低,与本文得

出的结论一致。 此外,本文间作系统大豆接种 A 或 R 后,其 SDH 活性均显著增加,双接种效果显著优于

单接种,且间作系统接种处理的大豆 SDH 活性大于对应单作系统接种处理。 这可能与间作系统有更强大

的菌根网络结构,菌根植物的矿质营养浓度较高,且豆科植物-Rh 共生体系中,Rh 可在根瘤体内发育成类

菌体,并在呼吸作用中为固 N 体系提供还原力和 ATP,增加共生植物的呼吸代谢[61] 有关。 刘智蕾[62] 和

Naseem 等[63]分别发现,AMF 可增加水稻在低温胁迫下的呼吸代谢,Rh 可提高水分胁迫下植株的呼吸强

度。 可见,接种 AMF 或 Rh 可促进共生植物的呼吸代谢。

H

+

-ATP 酶是广泛存在于线粒体内膜、质膜、类囊体膜上的一类 ATP 泵酶蛋白[64]

,在养分的吸收和运

输、维持细胞稳态、增加植物抗性、物质跨膜运输提供能量等方面发挥重要作用,是植物生长发育过程中的

动力来源[64-65]

。 本文发现,间作系统中大豆的 H

+

-ATP 酶活性均低于其对应的单作处理,或许是因为橘/

豆间作时,大豆处于竞争劣势,导致该酶活性降低,接种 A 或 R 后则活性增加,双接种处理促进效果最好。

但接种后促进效应的机制尚不清楚,因为 H

+

-ATP 酶受多条代谢途径调控。 本文推测,接种 A 或 R 可能影

响某些信号分子,例如生长素( IAA)、乙烯(ET)、活性氧(ROS) 含量以及质膜 NADPH 氧化酶、抗氧化

酶[64]活性等,促进了 H

+

-ATP 酶的表达,其详细机制有待于进一步研究。

3.3 AMF 或 Rh 对间作大豆干物质积累量的影响

刘忆等[39]研究表明,单作紫花苜蓿接种 AMF 或 Rh 分别形成根瘤和菌根后,地上部生物量比对照显

著增加,且以双接种处理最高,说明双接种 AMF 处理和 Rh 处理后,AMF 和 Rh 消耗的光合产物低于增加

的光合产物,使紫花苜蓿生物量和产量增加;Haro 等[66] 也发现双接种具有协同效应,且联合作用的优势

远大于单独接种。 间作系统中往往存在优势和劣势竞争力,处于竞争劣势的作物受到竞争优势作物的竞

争作用而影响生长[67]

。 在保证作物各项生理活动正常的前提下,协调好光合与呼吸代谢的平衡,是作物

获得高产的基础[60]

。 本文间作系统中,接种处理的大豆生物量和产量均高于相应的单作接种处理,且双

接种处理的促进效果显著优于单接种,可能是金橘的竞争作用改变了间作大豆原有的生长环境,其光合和

呼吸代谢受到不利影响,光合产物的合成与分配也受影响,降低了生物量和产量。 但接种的 A 或 R 为土

壤有益微生物,可改善间作大豆的养分吸收,促进光合和呼吸相关代谢,进而提高生物量和产量。 李淑敏

等[6]在蚕豆和玉米间作系统中接种 AMF 和 Rh,发现根系不分隔间作体系中双接种处理显著增加了玉米

和蚕豆的生物量,且促进效果优于单独接种。 周小宇等[68]用 AMF (G.m)与 Rh 对玉米和饭豆间作系统接

种,发现 G.m 与 Rh 混合接种更能提高间作饭豆的产量。

237

广西师范大学学报(自然科学版),2022,40(2)

4 结论

间作大豆接种幼套球囊霉或费氏中华根瘤菌后不同程度地促进了菌根和根瘤共生,促进其对土壤中

养分的吸收以及光合和呼吸相关代谢和生长,最终提高产量,且间作双接种处理的促生效果最好。 接种幼

套球囊霉或费氏中华根瘤菌对作物生长的促进效应有助于改良金橘果园生态系统,提高经济收益。

参 考 文 献

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Effects of Inoculation of AMF and Rhizobium on Photosynthetic and Respiratory

Metabolism and Growth of Intercropping Glycine max

WU Yanfen

1,2

, LIU Qiuming

1,2

, LIU Weihuan

1,2

, MENG Aiping

1,2

,

CHEN Zhenxiang

1,2

, LIU Ling

1,2∗

(1. Key Laboratory of Ecology of Rare and Endangered Spices and Environmental Protection (Guangxi Normal University),

Ministry of Education, Guilin Guangxi 541006, China; 2. College of Life Sciences, Guangxi Normal University,

Guilin Guangxi 541006, China)

Abstract: In order to explore the effects of inoculation of Glomus etunicatum (abbreviated as A, the similar as

below) and Sinorhizobium fredii ( R) on plant growth of soybean ( Glycine max) in kumquat ( Fortunella

margarita (Lour.) Swingle (F) / soybean (S) intercropping system, a series of field experiments were conducted

to analyze the photosynthetic and respiratory metabolism and plant growth of S inoculated with several treatments.

The results showed that: 1)The mycorrhizal infection intensity ηm

and vesicle intensity ηV

in root system of S of

all intercropping treatments were lower than those of monocropping treatments respectively, there were significant

differences in ηm

and no significant differences in ηV

among the corresponding treatments ( except that ηV

increased significantly in intercropping double inoculation treatment compared with monoculture double

inoculation treatment). Compared with the corresponding S or F+S treatment, those of all single inoculation A

treatments or single inoculation R treatments showed significant or unsignificant promoting effects respectively,

while the increase effect of ηm

or ηV

of double inoculation treatment A+R was the largest and the differences was

significant respectively. 2)Compared with the corresponding monocropping treatments, the number of nodule and

dry weight of S were decreased in intercropping system. Compared with the corresponding single inoculation A or

R treatments, the promotion with A + R treatment were the most significant respectively. 3) The chlorophyll

content and net photosynthetic rate of S were decreased with F+S treatment, while increased after inoculated with

single A or R treatment. Those of the promotion effect of both A and R treatment was better than single A or R

treatment. 4) The activity of succinate dehydrogenase of S in intercropping system were higher than that of

monoculture system, and the promoting effect sequence of inoculation treatment was A+R>A>R. 5)The change

trend of H

+

-ATPase activity in mitochondrial membrane of S leaves was similar to that of net photosynthetic rate.

6)The soybean biomass and yield of the intercropping inoculation treatment were higher than the monocropping

inoculation treatment, and the inoculation treatments showed a decreasing trend of A + R > A > R. Therefore,

treatment inoculated with both A and R could promote significantly the growth of S in intercropping system, the

promotion effect was better than that of the single inoculation treatment.

Keywords: arbuscular mycorrhizal fungi (Glomus etunicatum); rhizobium (Sinorhizobium fredii); intercropping

soybean (Glycine max); photosynthetic physiology; respiratory metabolism

(责任编辑 马殷华)

241

第 40 卷 第 2 期

2022 年 3 月

广西师范大学学报(自然科学版)

Journal of Guangxi Normal University (Natural Science Edition)

Vol. 40 No. 2

Mar. 2022

DOI: 10.16088 / j.issn.1001-6600.2020110901 http: xuebao.gxnu.edu.cn

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饲粮支链氨基酸比例对 28~ 63 日龄攸县麻鸭

肠道菌群的影响

孙 悦1,2,3

, 戴求仲2,4

, 蒋桂韬2,4

, 黄 璇2,4

, 李 闯2,4

, 邓 萍2,4

, 孙 涛1,3∗

(1. 广西师范大学 生命科学学院, 广西 桂林 541006; 2. 湖南省畜牧兽医研究所, 湖南 长沙 410131;

3. 珍稀濒危动植物生态与环境保护教育部重点实验室(广西师范大学), 广西 桂林 541006,

4. 湖南省家禽安全生产工程技术研究中心, 湖南 长沙 410128)

摘 要: 本文旨在研究不同比例支链氨基酸(BCAAs)对 28 ~ 63 日龄攸县麻鸭盲肠微生物菌群的影响。 采用单因子设计,

选用 28 日龄健康、 体质量相近的攸县麻鸭 504 羽, 随机分为 6 个处理, 每处理 6 个重复, 每重复 14 羽, 分别饲喂不同

比例支链氨基酸(BCAAs)饲粮。 其中 BCAAs 饲粮中亮氨酸、 缬氨酸、 异亮氨酸按质量比 m(Leu) ∶ m(Val) ∶ m(Ile)分为

1 ∶ 0.4 ∶ 0.3(MA 组)、 1 ∶ 0.5 ∶ 0.4(MB 组)、 1 ∶ 0.6 ∶ 0.5(MC 组)、 1 ∶ 0.7 ∶ 0.6(MD 组)、 1 ∶ 0.8 ∶ 0.7(ME 组) 和 1 ∶

0.9 ∶ 0.8(MF 组)共 6 组。 试验期 35 d, 试验结束当天, 分别从每重复中选择 1 羽试鸭采集盲肠内容物, 利用 16S rDNA

测序技术分析盲肠微生物结构和菌群多样性。 结果显示: 1)6 个组共有的 OTU 数目 344, 仅 MD 组存在 1 个特有的 OTU。

2)在门水平上, 核心菌群是拟杆菌门 Bacteroidetes、 厚壁菌门 Firmicute 和变形菌门 Proteobacteria; 在属水平上, 拟杆菌

属 Bacteroides 和脱硫弧菌属 Desulfovibrio 为优势菌属。 3)6 组比较发现, MD 组变形菌门丰度显著高于 ME 组(P<0.05),

MF 组放线菌门丰度显著高于 MA 组(P<0.05)。 4)6 个试验组间 Ace 指数和 Chao1 指数的差异不显著, MF 组的 Shannon

指数显著大于 MC 组(P<0.05), MC 组的 Simpson 指数极显著大于 MF 组(P<0.01)和显著大于 MA 组(P<0.05)。 综上,

63 日龄攸县麻鸭盲肠的核心菌群是拟杆菌门、 厚壁菌门、 变形菌门, 饲粮 BCAAs 比例显著影响变形菌门及放线菌门,

当 m(Leu) ∶ m(Val) ∶ m(Ile)= 1 ∶ 0.9 ∶ 0.8 时, 攸县麻鸭盲肠微生物物种多样性最高。

关键词: 支链氨基酸; 攸县麻鸭; 肠道菌群; 物种丰度; 物种多样性

中图分类号: S834 文献标志码: A 文章编号: 1001-6600(2022)02-0242-09

肠道是动物体内的消化器官和最大免疫器官,在维持正常营养代谢、免疫防御等方面发挥着重要作

用[1-2]

。 动物肠道中共生着一个庞大而复杂的微生物群落,主要是细菌、古细菌、真菌等,这些微生物与宿

主协同进化,互相依存,对保障宿主机体稳态和健康方面发挥着重要作用[3-5]

。 饲粮类型及其粗纤维、碳

水化合物、蛋白质等营养素可调节肠道微生物菌群的组成[6]

,但目前关于饲粮成分对肠道菌群影响的研

究主要集中在粗纤维、粗蛋白质水平等方面,饲粮氨基酸成分及水平对肠道菌群影响的研究较少。 研究表

明,饲粮中氨基酸含量增加对肠道健康具有调节作用,可减少肠黏膜萎缩[7]

,维持肠道微生物菌群

平衡[8]

。

支链氨基酸( BCAAs) 在动物体内不能合成,主要通过饲料或人工添加来满足动物生长需要[9]

。

BCAAs 具有营养机体、提高机体免疫力、调节蛋白质合成和分解、调节母畜泌乳、调节激素和物质代谢等

多种重要的生物学功能[10-13]

。 研究发现,饲粮中添加 BCAAs 对于维持猪、小鼠、鸡及鱼类的肠道健康具有

重要意义[10,14-17]

,主要通过促进肠道发育以及提高肠道免疫等实现,但 BCAAs 在鸭饲料中的应用研究较

少,尤其对鸭肠道菌群是否存在影响尚不清楚。 本研究以 28 ~ 63 日龄攸县麻鸭作为研究对象,探讨不同

比例 BCAAs 饲粮对其盲肠微生物多样性的影响,以期为鸭的肠道健康研究提供理论依据。

收稿日期: 2020-11-09 修回日期: 2021-01-04

基金项目: 国家现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS-42-21)

通信作者: 孙涛(1984—), 女, 河北唐山人, 广西师范大学讲师, 硕士。 E-mail: suntao9658@126.com

http:∥xuebao.gxnu.edu.cn

1 材料与方法

1.1 试验材料

攸县麻鸭购于湖南衡东绿然家禽饲养合作社,BCAAs 中 Leu、Ile、Val 均为分析纯。 试验饲粮参照地

方标准《临武鸭营养需要》(DB43 / T 898—2014)配制,饲粮中亮氨酸(Leu)、缬氨酸(Val)、异亮氨酸(Ile)

按质量比 m(Leu) ∶ m(Val) ∶ m(Ile)分为 1 ∶ 0.4 ∶ 0.3(MA 组)、1 ∶ 0.5 ∶ 0.4(MB 组)、1 ∶ 0.6 ∶ 0.5(MC

组)、1 ∶ 0.7 ∶ 0.6(MD 组)、1 ∶ 0.8 ∶ 0.7(ME 组)和 1 ∶ 0.9 ∶ 0.8(MF 组)共 6 组,其中 BCAAs 总营养水平

基本保持一致,以 Leu 为 1 来设置与调节三者的含量,其他营养水平各组基本一致,配方组成和营养成分

见表 1。

表 1 饲料配方及主要成分表(风干基础)

Tab. 1 Feed formula and main ingredient list (air-dried basis) %

成分 MA 组 MB 组 MC 组 MD 组 ME 组 MF 组

原

料

名

称

玉米(2 级 7.8%) 52.00 52.00 52.00 52.00 52.00 52.00

大豆粕(2 级 42%) 21.55 21.55 21.55 21.55 21.55 21.55

小麦麸(2 级 14.3%) 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00

次粉(2 级 13.6%) 13.00 13.00 13.00 13.00 13.00 13.00

DL-蛋氨酸 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15

赖氨酸(78%) 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18

食盐 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30

统糠 3.58 3.58 3.58 3.58 3.58 3.58

磷酸氢钙 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20

石粉 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

亮氨酸(98%) 0.88 0.66 0.46 0.30 0.16 0.05

缬氨酸(98%) 0.13 0.22 0.32 0.38 0.45 0.50

异亮氨酸(90%) 0.03 0.16 0.26 0.36 0.43 0.49

预混料1

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

合计 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00

成分 MA 组 MB 组 MC 组 MD 组 ME 组 MF 组

营2

养

水

平

禽代谢能(MJ/ kg) 11.11 11.11 11.11 11.11 11.11 11.11

粗蛋白 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5

蛋氨酸 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40

赖氨酸 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90

钙 0.82 0.82 0.82 0.82 0.82 0.82

总磷 0.66 0.66 0.66 0.66 0.66 0.66

非植酸磷 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36

苏氨酸 0.61 0.61 0.61 0.61 0.61 0.61

亮氨酸 2.20 1.98 1.78 1.63 1.49 1.38

缬氨酸 0.88 0.97 1.07 1.13 1.19 1.24

异亮氨酸 0.68 0.80 0.89 0.98 1.04 1.10

1.预混料可为每千克全价饲粮提供:VA 12 000 IU,VD3 2 500 IU,VE 20 mg,VK3 3 mg,VB1 3 mg,VB2 8 mg,VB6 7 mg,VB12 0.03 mg,D-泛

酸 20 mg,烟酸 50 mg,生物素 0.1 mg,叶酸 1.5 mg,Cu 9 mg,Zn 110 mg,Fe 100 mg,Mn 100 mg,Se 0.16 mg,I 0.6 mg。 2.营养水平为计算值。

243

广西师范大学学报(自然科学版),2022,40(2)

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计与饲养管理

选用 28 日龄健康、体质量相近(587.96±4.44) g(P>0.05)的攸县麻鸭公鸭 504 羽,随机分成 6 个处理

(每处理饲喂 1 种试验饲粮),每处理 6 个重复,每重复 14 羽试鸭,试验全期 35 d。 试验在湖南省畜牧兽医

研究所试验鸭场进行。 试鸭采用网上平养,自由采食与饮水,常规免疫,定期消毒,饲养规程按常规操作

进行。

1.2.2 样品采集

试验结束后称量,试鸭末质量(1 222.13±62.39) g(P>0.05)。 从每重复中选取 1 羽接近该处理平均

体质量的试鸭进行屠宰,在无菌操作条件下采集盲肠内容物分装于灭菌 EP 管后,迅速置于液氮中速冻,

-80 ℃保存。

1.2.3 高通量测序

1.2.3.1 样品 DNA 提取

利用 DNA 提取试剂盒(Qiagen,德国)提取盲肠内容物总 DNA,具体操作步骤参照试剂盒说明书进

行。 采用 DS-11 型超微量分光光度计和 1%琼脂糖凝胶电泳检测 DNA 的浓度和纯度,-80 ℃保存。

1.2.3.2 建库测序

提取样品总 DNA 后,根据 16S rDNA V3 ~ V4 区设计得到引物(338F:5'-ACTCCTACGGGAGGCAGCA3';806R:5'-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3'),在引物末端加上测序接头,进行 PCR 扩增并对其产物进行

纯化、定量和均一化,形成测序文库。 建好的文库先进行质检,质检合格的文库用 Illumina HiSeq 2500 测

序平台进行高通量测序。

1.2.4 数据统计与分析

从测序平台得到的原始图像数据文件,经碱基识别分析转化为原始测序序列,将测序得到的双端序列

数据拼接成一条序列 Tags;同时,对测序序列进行质控过滤,得到有效数据后进行 OTU 划分和物种注释,

并作物种多样性分析以及组间差异分析。 用 SPSS 19.0 统计软件与 ANOVA 进行分析,以 Duncan 氏作多

重比较,显著水平为 P<0.05。

2 结果与分析

2.1 测序序列及 OTU 分析

通过测序共得到 2 244 524 条有效序列,将有效序列进行聚类并划分 OTU。 对 OTU 进行统计,发现每

组样品的 OTU 覆盖率均在 99.9%以上,表明该测序能够真实反映各组样品的微生物组成。 样品测定结果

见表 2 和图 1。

表 2 样品 OTU

Tab. 2 OTU of samples

样本组别 有效序列数 OTU 数量 覆盖度/ %

MA 390 790 356 99.93

MB 355 435 360 99.93

MC 363 250 363 99.93

MD 403 127 362 99.95

ME 353 366 363 99.93

MF 378 556 360 99.94

图 1 展示了 6 组样品共有和特有的 OTU 信息,中间数字代表所有样品共有的 OTU 数目,花瓣上数字

244

http:∥xuebao.gxnu.edu.cn

代表特有 OTU 数目,可见 6 组共有的 OTU 数目为 344,仅 MD 组存在特有的 OTU,数目为 1。

2.2 BCAAs 比例与攸县麻鸭肠道菌群组成

图 1 OTU 韦恩图

Fig. 1 OTU Venn chart

2.2.1 基于门分类水平分析

6 组盲肠内容物的所有序列鉴定为 14 个门。 通过与数据库进

行比对,对 OTU 进行物种分类并选取相对丰度排名前 10 的门类绘

制物种相对丰度柱状图(图 2)。 排名前 10 的门类依次为拟杆菌门

Bacteroidetes、厚壁菌门 Firmicutes、变形菌门 Proteobacteria、放线菌

门 Actinobacteria、螺旋体门 Spirochaetes、梭杆菌门 Fusobacteria、脱

铁杆菌门 Deferribacteres、无壁菌门 Tenericutes、Patescibacteria 门和

迷踪菌门 Elusimicrobia。 6 组核心菌群均为拟杆菌门、厚壁菌门和

变形菌门,其中 MD 组在 3 种核心菌群的总丰度最高(92.82%),MA

组最低(84. 02%)。 6 组的三大核心菌群总相对丰度差异不显著

(P>0.05)。 由表 3 可知,ME 组变形菌门丰度(11.10% ±6.09%)显

著低于 MD 组(P<0.05);MF 组放线菌门丰度(7.29%±5.14%)显著

高于 MA 组(P<0.05)。 6 组其他菌门相对丰度的差异不显著(P>0.05)。

一种颜色代表一个物种,色块长度表示物种所占相对丰度比例

图 2 门水平上物种的相对丰度

Fig. 2 Relative abundance of species at the phylum level

表 3 门水平物种相对丰度差异

Tab. 3 Differences in relative abundance of species at phylum level %

门类

物种相对丰度

MA MB MC MD ME MF

拟杆菌门 Bacteroidetes 38.07±7.20 40.77±9.41 40.04±3.84 32.46±16.25 35.71±11.12 43.46±3.40

厚壁菌门 Firmicutes 26.42±7.15 29.85±7.54 28.50±12.75 36.01±19.21 37.47±10.36 26.76±0.72

变形菌门 Proteobacteria 19.53±5.26

ab

16.21±5.13

ab

19.17±11.46

ab

24.35±5.41

a

11.10±6.09

b

15.75±9.39

ab

放线菌门 Actinobacteria 1.81±0.93

b

4.34±1.64

ab

2.22±1.20

ab

3.92±2.32

ab

4.67±4.10

ab

7.29±5.14

a

螺旋体门 Spirochaetes 6.01±3.73 1.88±0.95 7.37±5.13 1.38±0.58 1.75±1.25 1.73±1.52

245

广西师范大学学报(自然科学版),2022,40(2)

续表 3 %

门类

物种相对丰度

MA MB MC MD ME MF

梭杆菌门 Fusobacteria 4.73±3.48 4.46±4.38 0.25±0.19 0.63±0.43 6.52±6.09 3.29±3.03

脱铁杆菌门 Deferribacteres 2.41±1.19 0.90±0.87 0.93±0.85 0.48±0.31 0.66±0.41 0.95±0.48

无壁菌门 Tenericutes 0.26±0.12 1.01±0.45 0.58±0.53 0.41±0.22 0.44±0.23 0.19±0.10

Patescibacteria 门 0.63±0.54 0.28±0.16 0.49±0.29 0.09±0.04 1.14±0.85 0.39±0.38

迷踪菌门 Elusimicrobia 0.03±0.01 0.10±0.08 0.02±0.01 0.22±0.10 0.50±0.39 0.08±0.05

注:同行数据肩标小写字母相邻表示差异显著(P<0.05),小写字母相间表示差异极显著(P<0.01)。

2.2.2 基于属分类水平分析

对盲肠肠道菌群中丰度最高的 10 个属进行统计作图,结果如图 3 所示,排名前 10 的菌属为拟杆菌属

Bacteroides、脱 硫 弧 菌 属 Desulfovibrio、 厌 氧 螺 菌 属 Anaerobiospirillum、 Subdoligranulum 属、 Alistipes 属、

Faecalibacterium 属、Rikenellaceae_RC9_gut_group 属、短螺旋菌属 Brachyspira、梭杆菌属 Fusobacterium 以及

赖氨酸芽孢杆菌属 Lysinibacillus。 由图 3 可知,属水平上优势菌属在各组间略有不同。 其中,MA、MB、

MC、ME 组的第一优势菌属均为拟杆菌属,MA、MB、MC 组的第二优势菌属为脱硫弧菌属;MD 组的第一、

第二优势菌属为赖氨酸芽孢杆菌属和拟杆菌属,ME 组的第二优势菌属为 Subdoligranulum 属,6 个试验组

各菌属之间的差异不显著。

图 3 属水平上物种相对丰度

Fig. 3 Relative abundance of species at the genus level

2.3 BCAAs 比例与攸县麻鸭肠道菌群结构及多样性

2.3.1 肠道菌群 Alpha 多样性分析

肠道菌群 Alpha 多样性指数分析结果见表 4。 Ace 和 Chao1 指数数值越大,物种越丰富。 Shannon 数

值越大,Simpson 数值越小,物种多样性越高。 6 个组的 Ace 和 Chao1 指数值的差异不显著;MF 组 Shannon

指数值大于 MC 组(P<0.05),Simpson 指数值小于 MC 组(P<0.01)和 MA 组(P<0.05),表明 MF 组的微生

物物种多样性最高,MC 组最低。

246