冷季型草坪草对高温胁迫的生理生态适应机理研究进展

高温是制约草坪草(尤其是冷季型草坪草)生长的重要生态因子之一。然而,草坪草本身都具有一定的耐热性,特别是通过其体内的一些生理和生化机制能够抵御和适应一定程度和时间的热胁迫,比如通过植物体内细胞膜膜脂组分的变化、抗氧化系统对氧自由基的清除、热激蛋白的合成以及一些其它物质代谢的渗透调节以获得耐热性,从而缓减高温对其的伤害。本文结合作者数年的研究成果,就这两个方面综述了国内外的研究进展并提出了目前有关这些方面研究的不足以及今后研究的重点,以便为揭示冷季型草坪草在夏季所受高温伤害机理以及热适应机理提供科学的理论依据和实践指导。     

高温胁迫对两种冷季型草坪草生理生化特性的影响

为研究高温胁迫对冷季型草坪草生理生化指标的影响,通过盆栽试验测定了昼夜(38/28℃)两种温度下两种冷季型草坪草的5种生理生化指标(质膜透性、脯氨酸含量、过氧化物酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量)。结果表明:随着胁迫时间的延长,各品种叶片的相对电导率、丙二醛含量和游离脯氨酸含量均呈递增趋势,其增加幅度与胁迫时间呈正相关,胁迫后各指标相对于对照均有了显著的增加(P<0.05);过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性则呈先上升后下降的趋势。高羊茅属3个品种的耐热性大于早熟禾属各品种的耐热性,其中高羊茅属的RebleⅣ和早熟禾属的Blue Sap-phire的耐热性优于种间其他品种。     

热锻炼对高羊茅(Festuca arundinacea)和多年生黑麦草(Lolium perenne)抗高温能力的影响

夏季高温胁迫已成为限制冷季型草坪草生长和发育的一个主要问题.以两种耐热性不同的冷季型草坪草高羊茅和多年生黑麦草(前者较耐热)为材料,经过3d 30℃的热锻炼预处理后,分别在38、42、46℃的高温下处理14h.在这些高温条件下,研究了经过热锻炼预处理的高羊茅和多年生黑麦草叶片膜脂过氧化、抗氧化剂含量以及叶绿体超微结构的变化.结果表明:(1)热锻炼提高了高羊茅和多年生黑麦草的耐热性,显著缓减了高温条件下两种草坪草叶片膜脂过氧化程度的加剧,降低了叶片过氧化氢(H2O2)和超氧阴离子(O2)的产生速率.(2)高温条件下,热锻炼使高羊茅和多年生黑麦草叶片中抗氧化剂抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)的含量下降程度有所缓减.(3)热锻炼减轻了高温胁迫对高羊茅和多年生黑麦草叶片叶绿体超微结构的损伤.这些结果说明热锻炼能够减轻高温对草坪草叶绿体的伤害可能与其在高温胁迫下和对照相比具有较高的抗氧化剂含量有关,这也可能是冷季型草坪草对高温的适应机制之一.     

热锻炼对高羊茅（Festuca arundinacea）和多年生黑麦草（Lolium perenne）抗高温能力的影响

夏季高温胁迫已成为限制冷季型草坪草生长和发育的一个主要问题。以两种耐热性不同的冷季型草坪草高羊茅和多年生黑麦草（前者较耐热）为材料,经过3d 30℃的热锻炼预处理后,分别在38、 42、46℃的高温下处理14h。在这些高温条件下,研究了经过热锻炼预处理的高羊茅和多年生黑麦草叶片膜脂过氧化、抗氧化剂含量以及叶绿体超微结构的变化。结果表明：(1) 热锻炼提高了高羊茅和多年生黑麦草的耐热性,显著缓减了高温条件下两种草坪草叶片膜脂过氧化程度的加剧,降低了叶片过氧化氢（H₂O₂）和超氧阴离子（O•-2）的产生速率。（2）高温条件下,热锻炼使高羊茅和多年生黑麦草叶片中抗氧化剂抗坏血酸（AsA）和谷胱甘肽（GSH）的含量下降程度有所缓减。（3）热锻炼减轻了高温胁迫对高羊茅和多年生黑麦草叶片叶绿体超微结构的损伤。这些结果说明热锻炼能够减轻高温对草坪草叶绿体的伤害可能与其在高温胁迫下和对照相比具有较高的抗氧化剂含量有关,这也可能是冷季型草坪草对高温的适应机制之一。     

草坪草种质资源抗旱性及其改良研究进展

本文综述了草坪草抗旱性的形态学、生物学、解剖学和生理学等鉴定方法.介绍了草坪草适应干旱胁迫的形态和生理生化机制.对草坪草种质资源的抗旱性改良进展进行了概述.最后,对草坪草抗旱性研究中存在的问题和前景进行了讨论.     

草坪草种质资源抗旱性及其改良研究进展

本文综述了草坪草抗旱性的形态学、生物学、解剖学和生理学等鉴定方法。介绍了草坪草适应干旱胁迫的形态和生理生化机制。对草坪草种质资源的抗旱性改良进展进行了概述。最后, 对草坪草抗旱性研究中存在的问题和前景进行了讨论。     

三种冷季型草坪草对高浓度O_3的生理响应

以3种常见冷季型草坪草——白三叶(Trifolium repens)、草地早熟禾(Poa pratensis)和苇状羊茅(Festuca arundinacea)为实验材料,利用开顶箱(OTC)模拟法,研究了这些草坪草在高浓度O3(80和120 nmol·mol-1)处理下生理生态指标的变化。结果表明:3种草坪草随O3胁迫加剧,呈现不同的伤害症状,其中,白三叶在熏蒸前期最先出现黄褐色点状伤斑。高浓度O3显著抑制了3种草坪草植株的生长。与对照相比,高浓度O3处理下显著提高了3种草坪草叶片中丙二醛(MDA)含量及SOD活性(88%、74%、47%)与POD活性(136%、5%、9%)(P0.05)。草地早熟禾与苇状羊茅的脱落酸(ABA)含量随O3浓度升高而升高,而白三叶的ABA含量则呈现出先升高后降低的趋势。研究表明:白三叶对高浓度O3最为敏感,可用于做臭氧的指示植物;苇状羊茅对O3的敏感性最低,抗性最强。     

水稻OsCatB敲除突变体的构建及耐逆性初步分析

水稻过氧化氢酶B (catalase B, CatB)主要在非光合组织、愈伤组织、根和种子中表达,参与调控活性氧动态水平的平衡和根系的生长。目前, CatB参与非生物胁迫响应的功能在很大程度上是未知的。本研究利用基因编辑技术CRISPR/Cas9获得OsCatB基因敲除的纯合突变体catb,并分析了catb在盐、高温和氧化等胁迫处理下的生理和生化表型。研究结果发现,在盐处理下,突变体catb的生理和生化表型与野生型植株无显著差异;在热胁迫下, catb的过氧化氢酶活性和存活率与野生型植株相比显著降低,而H2O2含量显著升高;在氧化胁迫下, catb的幼苗高度低于野生型。这些结果说明,水稻CatB参与盐胁迫响应的调控不明显,而主要参与了高温和氧化胁迫响应,并正调控水稻的高温和氧化胁迫耐受性。该研究为进一步探究Os CatB参与逆境响应的分子机制和培育抗逆水稻品种提供了一定的理论指导和遗传材料。     

高温胁迫对粉带扦插苗形态和生理特征的影响

对粉带扦插苗进行高温处理,研究高温胁迫对其外观形态和生理生化指标的影响。结果表明,35℃高温胁迫或40℃高温胁迫短时间(2d)内,扦插苗受害指数和大部分生理生化指标均与对照差异不显著,粉带未产生热伤害;40℃高温胁迫长时间(3d)或45℃高温胁迫短时间(2d)内,粉带产生较严重的热伤害,但植株仍能自我调节和恢复,受害指数、可溶性蛋白、可溶性糖、Pro、MDA含量、SOD和CAT活性均急剧上升,叶绿素、类胡萝卜素含量明显减少,POD活性略有降低;45℃高温胁迫3d,对粉带产生热伤害,各项生理生化指标急剧下降,40%的扦插苗整株萎蔫枯死,大部分植株已无法通过自身调节恢复。粉带叶片的叶绿素、Pro、MDA含量和POD活性在高温胁迫时变化明显,且4种指标与受害指数之间具有显著相关性,其相关系数绝对值均在0.88(P0.001)以上,可作为耐热性鉴定指标。     

紫花苜蓿抗旱机制研究进展

紫花苜蓿是我国种植面积最大的人工牧草,具有重要的经济价值和社会效益。干旱是影响紫花苜蓿分布及产量的主要环境因子之一。土壤水分不足可导致紫花苜蓿的形态结构发生一定改变,从而使植株能够更好地适应胁迫环境。同时,苜蓿植株体内可通过一系列生理生化反应来减缓或降低干旱胁迫造成的损伤。近年来,人们对于紫花苜蓿转基因植株的培育以及苜蓿自身胁迫相关基因的研究报道较多。主要对紫花苜蓿抗旱的形态、生理和分子机制等方面的研究结果进行综述和讨论,发现干旱胁迫导致紫花苜蓿植株体内激素含量的变化,影响相应转录因子的活性,从而激活相应的功能基因,引起体内生理生化的变化。建议今后的研究在于阐述紫花苜蓿抗逆应答网络,挖掘更多的基因资源,通过分子育种手段培养高抗性新品种。     

近50年山东省农业气候资源变化特征

利用山东省90个气象站1961-2010年逐日气象观测数据,比较分析了该区域冬小麦和夏玉米生长季光、热、水等农业气候资源的时空变化特征.结果表明: 研究期间,山东省冬小麦和夏玉米生长季各项气温指标均呈显著升高趋势,冬小麦生长季升高趋势更明显;日照时数显著减少;降水量和干燥度无显著变化;夏玉米生长季蒸散量显著减少.冬小麦和夏玉米生长季各农业气候资源呈大致的经向或纬向递增或递减的空间分布.不同区域各农业气候资源历年变化特征差异明显,鲁西地区各气温指标升高趋势较弱,鲁中和鲁西南地区日照时数减少趋势最显著,鲁西地区蒸散量和干燥度减少趋势最显著,鲁中和鲁东南地区冬小麦生长季降水量增加趋势较明显,鲁中和鲁南地区夏玉米生长季降水量增加趋势较明显.山东省热量资源的增加有利于冬小麦生长季各阶段的发育,但植物病虫害的防治难度及农作物遭受高温热害的风险加大,日照时数减少不利于农作物生长期的光合作用,蒸散量减少则有利于土壤水分的保存.
     

Ontogeny constrains phenology: opportunities for activity and reproduction interact to dictate potential phenologies in a changing climate

As global warming has lengthened the active seasons of many species, we need a framework for predicting how advances in phenology shape the life history and the resulting fitness of organisms. Using an individual‐based model, we show how warming differently affects annual cycles of development, growth, reproduction and activity in a group of North American lizards. Populations in cold regions can grow and reproduce more when warming lengthens their active season. However, future warming of currently warm regions advances the reproductive season but reduces the survival of embryos and juveniles. Hence, stressful temperatures during summer can offset predicted gains from extended growth seasons and select for lizards that reproduce after the warm summer months. Understanding these cascading effects of climate change may be crucial to predict shifts in the life history and demography of species.     

我国暖季型草坪草锈病的研究进展

锈病是暖季型草坪草上的一种重要病害,可明显降低暖季型草坪草的观赏价值和使用价值.综述了目前我国暖季型草坪草锈病的病原物、症状及发生情况、发病规律以及防治方面的研究进展,对目前我国暖季型草坪草锈病研究中存在的问题加以分析,并对暖季型草坪草锈病研究前景加以展望.     

Growth-ring variations of dwarf shrubs reflect regional climate signals in alpine environments rather than topoclimatic differences

Aim Our main aim is to determine if ring‐width variations in Empetrum hermaphroditum reflect regional or local topoclimate signals in an alpine environment. In the case that topoclimate provides the dominant signal, a secondary aim is to link these to spatial distribution patterns of different vegetation types. Location The study area is situated in the middle alpine belt in the Vågåmo region, Central Norwegian Scandes. Sampling sites cover different topoclimates: ridges, north‐facing slopes and south‐facing slopes. Methods We constructed ring‐width chronologies of E. hermaphroditum for each type of microsite for the common period 1951–2004. Climate data were prepared on an hourly, daily and growing‐season time scale. Climate–growth relationships were evaluated using bivariate correlations and regression tree methods for continuous time‐series analyses. In addition, extreme growth anomalies (pointer years) were compared with the climate conditions in those years. The impact of water supply on wood anatomy was determined by correlating the conductive area (percentage of vessel per growth ring) with a running mean (sum) of 10‐day intervals for temperature and precipitation. Results This study indicates that mean summer (June–August) temperatures determine the width of the growth rings of E. hermaphroditum irrespective of topoclimate. The length of the growing season, which is the most differentiating climatic factor between microsites, does not substantially alter the anatomical ring structure. Microsite differences in mean growth rates are attributed to the higher frequency of warm days. Extremely warm days limit ring‐width development at south‐facing slopes, while plants at ridges and north‐facing slopes still benefit from higher temperatures. As a consequence, pointer years are not developed synchronously at all microsites. Vessel formation is affected by available moisture, especially in the later part of the growing season. Main conclusions Topoclimate induces slight modifications of annual growth‐ring increments of E. hermaphroditum at different microsites. In contrast to the distribution patterns of vegetation types that are determined by snow cover, growth‐ring variations are related to summer temperature conditions, and the prominent regional climate signal is still reflected at all microsites. This offers the opportunity to reconstruct climatic change in alpine regions from dwarf shrub ring‐width chronologies.     

祁连山中部祁连圆柏年内径向生长对气候因子的响应

通过对祁连山中部葫芦沟流域的祁连圆柏连续采集微树芯,对其形成层活动和径向生长动态进行了连续两年的监测研究。结果表明,2012年细胞壁加厚和细胞成熟阶段开始时间分别发生在6月26日和7月24日,比2013年细胞壁加厚（6月22日）和细胞成熟阶段（6月26日）开始时间分别晚5 d和28 d。2012年细胞扩大、细胞壁加厚和细胞成熟阶段结束时间分别为7月16日、8月9日和9月8日,比2013年各阶段结束时间分别晚7、28 d和24 d。2012年最大细胞分裂速率为0.33细胞/d,共形成20.9个细胞,细胞分裂速率和木质部细胞总数均高于2013年。通过与附近气象站记录的气象数据进行对比,发现祁连圆柏生长开始时间在温暖年份显著早于寒冷年份,说明祁连圆柏的径向生长开始时间与温度有关。但2013年春季和夏初的高温导致区域干旱程度加剧,使祁连圆柏生长结束时间显著早于2012年,并导致2013年的木质部细胞总量和生长速率都小于2012年。研究表明,在寒冷干旱地区,尽管升温会使生长季提前,但升温导致的干旱胁迫可能对树木的生长速率和木质部细胞总量产生重要影响。     

Microclimate and production of peat moss Sphagnum palustre L. in the warm‐temperate zone

Sphagnum palustre L. is one of the few Sphagnum species distributed in the warm‐temperate zone. To elucidate the mechanisms that enable S. palustre to maintain its productivity under warm climatic conditions, we examined the temperature conditions and photosynthetic characteristics of this species in a lowland wetland in western Japan. Moss temperatures during the daytime were much lower than the air temperature, particularly during summer. The optimum temperature for the net photosynthetic rate was approximately 20°C, irrespective of the season, but summer and autumn samples maintained high rates at higher temperatures as well. The net photosynthetic rate at near light saturation was much higher during summer–autumn than during spring–winter. A model estimation in which net production was calculated from the photosynthetic characteristics and microclimatic data showed that both the low temperature of the moss colony and the seasonal shift in photosynthetic characteristics are among the mechanisms that enable this species to maintain its productivity under warm climatic conditions.     

中国大豆品种生态区划的修正Ⅱ.各区范围及主要品种类型

根据我国各地256份代表性大豆地方品种在南京分期播种,延长或缩短光照长度各处理条件下的生育期表现,结合供试材料来源地的地理与气候条件,播种季节类型,熟期组类型以及光温反应特性等因素,将我国大豆品种生态区划分为：北方一熟制春作大豆品种生态区（Ⅰ）,黄淮海二熟制春夏作大豆品种生态区（Ⅱ）,长江中下游二熟制春夏作大豆品种生态区（Ⅲ）,中南多熟制春夏秋作大豆品种生态区（Ⅳ）,西南高原二熟制春夏作大豆品种生态区（Ⅴ）,华南热带多熟制四季大豆品种生态区（Ⅵ）等六大区,10亚区,并阐述各区的一般生态条件及代表生态类型。     

Quantification of climate tourism potential of Croatia based on measured data and regional modeling

Tourism is one of the most important economic sectors in Croatia. The Adriatic coast is a popular travel destination for tourists, especially during the summer months. During their activities, tourists are affected by atmospheric conditions and therefore by weather and climate. Therefore, it is important to have reliable information about thermal conditions as well as their impacts on human beings. Here, the climate tourism potential of Croatia is presented and quantified on the basis of three selected stations in different climatic regions. The physiologically equivalent temperature is used for analysis as well as other climatic parameters relevant for tourism and recreation. The results already point to hot conditions for outdoor activities in summer during afternoons, especially along the coast but also for continental regions, resulting in a reduction of the climate tourism potential. In the future, this trend looks set to increase, possibly leading to a changing tourism sector in Croatia requiring adaptation and new strategies.     

气候因子对橘小实蝇生长发育及地理分布的影响

文章概述橘小实蝇Bactrocera dorsalis(Hendel)生活史、地理分布和生态要求的基础上,分析温度、湿度、降雨以及气候因子与橘小实蝇生长发育的关系,以及对橘小实蝇地理分布的影响。综述结果表明:喜湿热,厌干冷是橘小实蝇主要的生态学特征,低温与干旱不利于其生长发育;温度是橘小实蝇纬度分布中最主要的影响因子,冬季低温是中高纬度分布的主要限制因子,夏季高温是低纬度地区的限制因素之一,降雨影响橘小实蝇在经度上的分布范围。