C3与C4植物的环境调控

环境条件决定着不同光合类型植物的地理分布范围和区域 ,一般来说 ,C4 植物分布于高温、强光的环境而 C3植物分布于阴凉、湿润的环境 ,且 C4 比 C3植物光合速率高。但环境条件影响着不同光合类型植物的光合潜能的发挥 ,C4 植物在高温、强光、干旱条件下所表现出来的优势在其它环境条件下未必就显现出来。环境条件甚至可以引起 C3、C4 光合途径间的相互转化 ,这使得目前几种鉴别植物光合类型的方法出现不一致的结果。因此 ,在判断植物的光合类型时 ,要注意多种手段的综合利用 ,同时注意植物所处环境条件的影响。     

C3、C4和CAM途径的生态学意义

本文通过C_3,C_4和CAM植物在不同环境中的分布,从3个方面阐述了这3种碳同化途径在利用环境资源时的生态学意义——资源分隔: 1.光合途径的空间分异:(1)不同光合类型植物的气候带(水平和垂直带)和地理区域分布;(2)不同光合类型植物在微环境中的分布。 2.光合途径的时间分异。 3.光合途径在资源分隔中的重叠。     

中国东北草原植物中的C3和C4光合作用途径

以光合作用关键羧化酶ＰＥＰＣ和ＲｕＢＰＣ活性化,并且参照叶片ＣＯ补偿浓度,δ＾１３Ｃ值和叶片解剖结构特点来鉴定东北草原区２３３种植物的Ｃ３,或Ｃ４光全作用途径,这些植物隶属于１４４属７３科,其中１３７种为首次鉴定。８９种具有Ｃ４光合作用途径,隶属于５５属１７科;１４４种人有Ｃ３光俣作用途径;隶属于９４属２８在多数Ｃ４种分布在禾本科、莎草科、苋科和藜科。苋属、地肤属、狗昌属和虎尾草属中的均为Ｃ４植物     

C3和C4植物叶片对光氧化响应的日变化

田间生长的C3植物花生和C4植物玉米分别于晴天上午9：00、中午12：00、下午15：00取样。中午12：00花生叶片的Fv／Fm较早上9：见下降16％,出现了光抑制现象,玉米叶片的Fv／Fm则未下降。不同时间取样的花生和玉米叶片经甲基紫精（MV） 强光的人为光氧化处理,叶绿素和类胡萝卜素出现不同程度的氧化降解,中午12：00降解幅度最大,15时降幅最小。植物叶片的抗氧化能力与其SOD活性相关,而与PEPCase的活性没有明显的相关性。光氧化处理后,花生和玉米的叶绿素荧光参数FV／Fm、qp、pSII都下降,花生在12：00的降幅最小,玉米的降幅最大。光氧化引起花生的qN和热耗散系数（KD）上升,玉米则都下降．结果显示C3植物花生和C4植物玉米对光氧化的响应可能存在不同的机制。     

C3和C4植物寄主对华北地区棉铃虫越冬代和第一代的影响

确定华北越冬代棉铃虫虫源及其对第一代棉铃虫种群的影响是制定棉铃虫防治策略的基础。以越冬代棉铃虫蛾翅的稳定同位素δ¹³C为天然标记直接判定这些成虫的幼虫期寄主类型,并将雌虫接到春小麦植株上,调查其产卵、孵化、幼虫发育至化蛹、羽化等特征。结果表明,越冬代来自C₃植物(主要为棉花)的成虫个体数量占全部越冬羽化种群的53.1%,所产生的下一代老熟幼虫也较C₄来源的多(55.1%);雌蛾受精率都比较高;卵孵化率较高(52.9%>41.6%);幼虫发育在低龄阶段较比后者快,存活率低,但在高龄幼虫阶段相对后者慢,存活率高;与C₄植物(主要玉米)的来源个体后代的幼虫发育总历期接近,总存活率也相近。显示寄主植物小麦提供的营养条件在第一代棉铃虫的幼虫发育中具有决定性意义,即小麦只在特定阶段才适合幼虫的发育;而且不论是C₃还是C₄寄主来源的越冬代棉铃虫已经适应了这一限制。有效地评价了玉米和棉花等寄主植物对华北地区越冬代和次年第一代棉铃虫的影响,对于分析越冬代棉铃虫的虫源性质和第一代棉铃虫的防治及Bt抗性的治理有重要参考价值。     

东北草原区C3、C4植物的生态分布及其适应盐碱环境的生理特性

用5种实验方法对东北草原区233种植物光合类型进行鉴定,并对其相对分布随纬度变化关系及其与土壤含盐量和PH值的关系进行分析.在此基础上对几种典型C₃、C₄牧草适应于盐碱环境的生理特点进行深入研究结果表明,在所鉴定的233种植物中,C₃植物有144种,隶属于28科94属,C₄植物有89种;隶属于17科55属,在高纬度地区C₃植物表现出更高的生长优势,在纬度较低和盐碱化区域,C₄植物分布具相对优势.尤其在盐碱化程度较重的地区,C₄植物成为明显的优势种,分布上的差别决定于它们对环境适应机制上的差异C₃植物对盐碱环境适应机制主要通过积累脯氨酸等有机溶质进行渗透调节,而C₄植物主要通过液泡中离子区域化积累作用进行调节,并且与C₃植物相比对盐碱环境具更强的适应能力.     

中国南亚热带和北温带地区禾本科C3与C4草本植物花果期差异研究

为揭示不同地区禾本科C₃与C₄植物花果期受气候因子的影响,以广东省和内蒙古自治区分别代表南亚热带和北温带地区,从植物志中分别获得两地395和265种禾本科草本植物的3个花果期特征(始花期、末花果期和生殖期长),比较开花物候的差异,并通过一般线性模型探究其与气候因子(年均温与年均降水量)的相关性。结果表明,南亚热带与北温带地区C₃植物的始花期均比C₄植物早。两地C₄共有种在南亚热带地区具有更早的始花期、更晚的末花果期和更长的生殖期,而C₃共有种的末花果期在两地无显著差异,但在南亚热带地区始花期更早,生殖期更长。随年均温升高,北温带地区禾本科植物的始花期提前,而南亚热带地区则延后;随年均降水量升高,两地禾本科植物始花期与末花果期均延迟;禾本科植物生殖期长与年均温和年均降水量均不存在相关性。跨地区分析表明,末花果期、生殖期长与年均温和年均降水量均正相关,而与始花期不相关。禾本科C₃植物比C₄植物对地区间气候差异响应更敏...     

Reduction chemistry of the mixed ligand metallocene [(C5Me5)(C8H8)U]2(μ-C8H8) with bipyridines

The U⁴⁺ cyclooctatetraenyl complex, [(C₅Me₅)(C₈H₈)U]₂(μ-C₈H₈), 1, reacts with two equiv of 4,4′-dimethyl-2,2′-bipyridine (Me₂bipy) and 2 equiv of 2,2′-bipyridine (bipy) to form 2 equiv of (η⁵-C₅Me₅)(η⁸-C₈H₈)U(Me₂bipy-κ²N,N′) and (η⁵-C₅Me₅)(η⁸-C₈H₈)U(bipy-κ²N,N′), respectively. X-ray crystallography, infrared spectroscopy, and density functional theory calculations indicate that the products are best described as U⁴⁺ complexes of bipyridyl radical anions. Hence, only one of the (C₈H₈)²⁻ ligands in 1 acts as a reductant and delivers 2 electrons per equiv of 1. Since the reduction potentials of uncomplexed (C₈H₈)²⁻, Me₂bipy, and bipy are −1.86, −2.15, and −2.10 V vs SCE, respectively, it is likely that prior coordination of the bipyridine reagents enhances the electron transfer.     

乳酸脱氢酶C4对生育力的免疫抑制

在当前进行的生育调节的研究中,对精子特异酶的研究已成了一个重要的方面。其中,睾丸和精子所特有的乳酸脱氢酶C₄引起人们重视,它很有可能成为一种避孕疫苗。本文对这一方面作一介绍。     

C4作物FACE(free-air CO2 enrichment)研究进展

持续迅速上升的大气二氧化碳浓度([CO₂])是全球变暖最大的驱动因子,但其作为光合作用底物直接增加了作物的生产力。相比C₃作物,人们对未来高浓度CO₂情形下C₄作物的响应规律认识较少。与封闭或半封闭气室研究相比,FACE(free-air CO₂ enrichment)试验在空气自由流动的大田条件下对作物表现进行研究,它提供了对未来作物生长环境的真实模拟,因此提供了评估CO₂肥料效应以及揭示植物响应机制的最好机会。作为人类重要的粮食和饲料来源,高粱和玉米是最重要的C₄作物。在简介美国玉米和高粱FACE系统的基础上,综述了FACE情形下高浓度CO₂(模拟本世纪中叶大气CO₂浓度,即550 μmol/mol)对两大作物生理、生长和产量以及土壤特性等方面的影响,同时比较了与气室研究结果的异同点。(1)FACE使干旱条件下两作物光合作用显著增强,但湿润条件下没有影响;FACE条件下高粱出现光合适应现象,而玉米没有;(2)FACE使两作物气孔导度大幅下降,导致叶温升高、蒸腾速率下降、蒸发蒸腾总量减少或没有变化、叶片总水势和水分利用效率增加或没有变化;(3)FACE对两作物物候期和化学组分影响很少;(4)FACE使干旱条件下两作物生长和产量略有增加,但湿润条件下没有影响;(5)FACE使高粱田土壤丛枝状菌根真菌的长度和易提取胶状物质浓度显著增加,导致水稳性土壤团聚体增加;FACE对高粱田N₂O或含氮气体(N₂O+N₂)的排放没有影响;(6)高浓度CO₂对两作物气孔导度的影响FACE试验明显大于气室试验,而对生长和产量的影响呈相反趋势。阐明CO₂与基因型、土壤湿度和大气温度间的互作效应及其机制是下一轮C₄作物FACE研究优先考虑的方向,技术的不断进步已为利用大型FACE系统来研究这些互作效应提供了可能。     

Oxidation of [Ir(η-C5Me5)(C8H4S8)] and crystal structures of [IrI(η-C5Me5)(C8H4S8)](I3) and [IrI(η-C5Me5)(C8H4S8)](I3)1/2(I7)1/2

[Ir(η⁵-C₅Me₅)(C₈H₄S₈)] (1) [ = 2-{(4,5-ethylenedithio)-1,3-dithiole-2-ylidene}-1,3-dithiole-4,5-dithionate(2−)] was reacted with iodine in dichloromethane to afford one-electron- and two-electron-oxidized species [IrI(η⁵-C₅Me₅)(C₈H₄S₈)] (2), [IrI(η⁵-C₅Me₅)(C₈H₄S₈)](I₃) (3) and [IrI(η⁵-C₅Me₅)(C₈H₄S₈)](I₅) (4). The oxidized species exhibit electrical conductivities of (1.1-5.0) × 10⁻⁶ S cm⁻¹ measured for compacted pellets at room temperature. The X-ray crystal structures of the two-electron-oxidized complexes 3 and 4 revealed the Ir-I bonds for both of them and the presence of for 3 and ions for 4 as the counter anions. They have many S-S and S-I non-bonding contacts to form two-dimensional molecular interaction sheets in the solid state.     

开放式空气CO2浓度增高条件下C3作物(水稻)与C4杂草(稗草)的竞争关系

通过田间试验,研究了FACE(开放式空气CO₂浓度升高)条件下C₃作物水稻(Oryza sativa)和C₄杂草稗草(Echinochloa crusgalli)的生长和竞争关系.结果表明,FACE条件下C₃植物水稻生物量和产量增加,叶片数增加,分蘖数增加,叶面积系数(LAI)增大;而C₄植物稗草相反.FACE条件下水稻和稗草叶面积均减少,而净同化率(NAR)均增加.FACE条件下水稻稗草比例为1:1时,水稻与稗草的生物量比率、产量比率、LAI比率、茎蘖比率和NAR比率均增加,水稻稗草的竞争关系发生变化,水稻(C₃植物)竞争能力增加,稗草(C₄植物)竞争能力下降.     

PKCγ过表达诱导C3H10T1/2细胞生长失控的初探

通过DNA重组构建蛋白激酶C_γ(PKC_γ)亚类的重组质粒并经基因转染技术和DNA印迹、蛋白质印迹与PKC活性分析,获得了过表达PKC_γ的C₃H₁₀T_1/2细胞——NCP4.NCP4细胞生长速率提高,流式细胞光度术检测表明,NCP4细胞G1期百分率下降,S期和G2+M期百分率升高,与对照组细胞相比,血清依赖性明显下降,贴壁依赖性降低,在软琼脂中形成小集落,出现部分转化表型.进一步检测,首次观察到NCP4细胞中癌基因c-sis表达明显增强,这可能是NCP4细胞血清依赖性下降的分子机理之一.实验表明,在正常C₃H₁₀T_1/2细胞中PKC_γ的过表达可直接导致细胞增殖加速并可诱导出现部分转化特征.     

中国C4植物的地理分布与生态学研究 Ⅰ.中国C4植物及其与气候环境的关系

通过调查记录了中国５３３种４０变种和３亚种具有Ｃ４光合作用的植物和８种Ｃ３～Ｃ４中间植物。它们隶属于１６０属２４科,其中４６属９７种、８变种和１亚种隶属于双子叶植物,１１４属４３６种、３２变种和２亚种隶属于单子叶植物。Ｃ４植物主要属于禾本科（９６属３２４种、３２变种和２亚种）,莎草科（１４属１０８种）,藜科（１３属３７种、７变种和１亚种）和苋科（３属１６种１亚种）。根据中国的温度气候（寒温带,冷温带,中温带,暖温带,亚热带和边缘热带）和大气水分状况（极干旱,干旱,半干旱,半湿润,季节性干旱和湿润）将中国除了南海诸岛以外的地理区域划为７个区和１２个亚区,并总结出中国Ｃ４种的地理与气候分布区。Ｃ４植物种数（尤其是禾本科和莎草科）随着大气温度与水分增高而增加。然而,藜科的Ｃ４植物种数随着大气温度与水分增高而减少。调查结果表明中国Ｃ４植物具有广阔的地理分布特点,在寒温带也有一定数量的分布。     

中国北方C4农业与C4生物量的协同演化:黍粟农业起源机制获得新认识

距今一万年以来,中国、西亚、中美洲、南美安第斯山、东南亚、埃塞俄比亚等地区的现代人群共同开启了人类对自然动植物驯化的宏伟篇章,这一过程革命性地改变了人类的行为、文化以及社会组织方式,为人类文明的形成和发展提供了物质基础。农业起源的原因和机制研究对于理解人类行为演化,社会演变,以及人类与自然的关系都是至关重要的。自20世纪初,拉斐尔·庞培里(Raphael Pumpelly)和戈尔登·柴尔德(Gordon Childe)提出"绿洲理论"以来。