模拟增温对羊草生态系统土壤呼吸速率的影响

草地是陆地生态系统的重要组成部分，研究草地系统土壤呼吸速率对全球气候变暖的响应，对预测全球碳循环具有重要作用。采用高度分别为0.5 m（T1）和1.85 m（T2）的开顶式增温箱（OTCs）对羊草生态系统进行模拟增温，仔细观察羊草的生育期，在每个生育期的同一天的晨间t₁时段（9：00-11：00）、午间t₂时段（13：30-15：30）和晚间t₃时段（17：00-19：00）监测土壤呼吸速率。分析不同增温幅度下土壤呼吸速率的变化规律，明确影响土壤碳排放的主要因素，探讨土壤呼吸速率与影响因素间存在的关系。结果显示：1）相对于空白对照C，模拟增温T1和T2导致0-10 cm土壤温度分别显著提高1.18和2.37℃；导致0-10 cm土壤湿度降低2.27%和4.57%；2）在羊草生长阶段，土壤呼吸速率呈现明显的季节性变化特征，同一天的t₁时段、t₂时段和t₃时段土壤呼吸速率峰值分别出现在结实期、抽穗期和开花期。非生长阶段土壤呼吸速率无显著差异；3）不同处理下土壤呼吸速率与近地表气温、0-10 cm土壤温度和地下生物量呈指数正相关关系，与0-10 cm的土壤湿度呈显著二次项负相关关系，与地上生物量表现为二次项正相关关系。研究结果明确了羊草生态系统中土壤碳排放对增温的响应，可为草原生态系统应对气候变化及可持续发展提供理论依据。     

籽粒镉低积累水稻地上部镉高积累遗传特性分析

农田土壤镉（Cd）污染日益严重,导致稻米Cd含量超标事件频繁出现,使粮食安全问题备受关注。因此,合理利用Cd污染农田、降低水稻籽粒Cd含量成为亟待解决的问题。籽粒Cd低积累水稻雅恢2816的地上部具有较强的Cd积累能力,研究旨在弄清其地上部Cd积累能力的遗传稳定性,进一步揭示控制该性状的遗传基础,为利用分子标记辅助选育地上部Cd富集能力强、籽粒Cd安全的水稻提供途径。以水稻雅恢2816和3个不同品种水稻分别组配获得的F₁为研究对象,分析地上部Cd积累相关性状的杂种优势。进一步以优势组合C268A/雅恢2816构建F₂作图群体,对地上部Cd积累相关性状进行QTL定位分析。结果表明：（1） F₁地上部Cd积累相关性状杂种优势明显,遗传稳定性强。地上部Cd积累相关性状属数量性状,F₂中/超亲分离现象明显。（2）在第4、6号染色体上共挖掘到1个控制水稻地上部生物量和3个控制地上部Cd积累量的QTL位点,分别为qSB-6、qSCdA-4、qSCdA-6-1和qSCdA-6-2,表型贡献率为10.6%—14.4%,且增效等位基因均来自雅恢2816。（3）地上部Cd积累量与地上部生物量、Cd含量,根、糙米的生物量、Cd积累量,根-地上部转移系数均呈极显著正相关,与地上部-籽粒转移系数呈极显著负相关,存在4个QTL集簇区Cl-4-1、Cl-6-1、Cl-6-2和Cl-6-3。（4）区间marker 04171-marker 04197控制着地上部生物量和Cd积累量,与控制糙米Cd含量的QTL不重叠。研究表明：籽粒Cd低积累水稻雅恢2816携带控制地上部Cd高积累的等位基因,可在世代间稳定遗传,QTL位点qSCdA-4、qSCdA-6-1、qSCdA-6-2是控制该性状的重要遗传基础,可为分子标记辅助选育地上部Cd高积累、籽粒Cd低积累水稻提供理论依据。     

枯落物输入变化对云南松林地CO2释放的影响

为研究枯落物输入变化对云南松（Pinus yunnanensis）林地CO₂释放的影响。本研究于2018年3月至2020年2月,应用枯落物添加和去除实验（DIRT）,设置对照（CK）、双倍枯落物（DL）、去除枯落物（NL）、去除有机层和A层（O/A-Less）、去除根系（NR）和无输入（NI）6个处理水平,采用Li-6400便携式光合作用测量仪及TRIME-PICO 64/32土壤温度水分测定仪对不同处理样地每月的CO₂通量（R_s）、土壤温度和土壤水分（15cm）进行了测定。结果表明：（1）不同处理样地CO₂通量均呈现出明显的月变化,7至8月最高,1至4月最低,平均值表现为R_{s （DL）}=8.10 μmol m^-2 s^-1 > R_{s （CK）}=6.27 μmol m^-2 s^-1 > R_{s （NL）}=5.44 μmol m^-2 s^-1 > R_{s （NR）}=4.46 μmol m^-2 s^-1 > R_{s （O/A-Less）}=3.86 μmol m^-2 s^-1 > R_{s （NI）}=2.94 μmol m^-2 s^-1。（2）与CK相比,DL样地CO₂通量升高了29.12%,而去除地上枯落物和地下根系样地CO₂通量显著降低,CO₂通量平均变幅分别为α（NR）=-28.85%,α（NI）=-53.14%,α（O/A-Less）=-38.46%,α（NL）=-13.29%。（3）不同处理土壤水分和土壤温度均存在显著的月变化（P<0.01）,NL和O/A-Less的土壤水分显著低于CK,而其余处理与CK间无显著差异（P>0.05）;不同处理间土壤温度表现为NR和NI均显著高于CK,其余处理与CK间无显著差异（P>0.05）。（4）不同处理样地CO₂通量与土壤温度呈显著指数相关（P<0.01）,与土壤水分在NI和O/A-Less处理中无显著相关（P>0.05）;与CK相比,NI、O/A-Less和NL处理的Q₁₀增加,而NR和DL处理的Q₁₀则降低;不同处理林地CO₂通量与土壤水热因子双因素模型能更好的解释林地CO₂通量的变化。本研究表明枯落物不同处理通过改变土壤碳输入和土壤环境因子从而影响生态系统碳排放,研究结果可为未来气候变化和人为干扰下云南松林的碳循环提供基础数据。     

江苏滨海湿地芦苇和互花米草光合特性对模拟增温的响应

滨海湿地生态系统具有较高的初级生产力,是地球生态系统主要的碳库之一。然而,气候变暖和外来物种入侵通过改变植物光合特征性能使这一碳库的稳定性存在诸多的不确定性。利用在江苏盐城芦苇湿地和互花米草湿地建设的两个增温观测站,采用便携式光合荧光测量系统研究了本土植物芦苇（Phragmites australis）和入侵物种互花米草（Spartina alterniflora）光合特性对模拟增温的响应特征和机制。光合作用日调查变化曲线显示,增温使芦苇的净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）和水分利用效率（WUE）都发生了显著的下降,但互花米草的各同名参数却表现出相反的变化特征,表明增温使互花米草的生理机能增强,促进了光合作用;根据P_n和胞间CO₂浓度（C_i）的变化趋势推断互花米草和芦苇光合速率变化均为非气孔限制因素驱动。利用直角双曲线修正模型拟合的光响应曲线结果显示,芦苇增温组的光响应曲线位于对照组下方,互花米草增温组的光响应曲线位于对照组上方;增温降低了所研究植物的光补偿点（LCP）,表明增温可提高两种植物利用弱光的能力;增温增加了互花米草光补偿点（LCP）和光饱和点（LSP）间值域范围,从而揭示了增温可有效提高互花米草利用光合有效辐射的能力;增温降低了芦苇的暗呼吸速率（R_d）,芦苇受到增温的胁迫,在减缓新陈代谢的同时也减弱了光合作用,而互花米草表现出相反特征。由此推测增温条件下入侵植物互花米草同化大气CO₂的能力（即碳汇能力）优于本土植物芦苇,这也是互花米草成为入侵物种的主要原因之一。     

模拟增温对云顶山亚高山草甸水热因子及群落结构的影响

高山草甸作为一种发育在高山林线以上位置的植被类型,高大的海拔促使其对气候变暖响应敏感而迅速,其群落结构在气候变暖影响下发生着显著变化。然而,现在的研究大都集中在诸如极地、青藏高原等高纬度、高海拔地区,对于中低纬度、低海拔地区分布的亚高山草甸研究就显得不足。因此,为了揭示中纬度、低海拔地区亚高山草甸群落结构在气候变暖背景下的动态变化规律,以山西云顶山亚高山草甸为研究对象,设置小幅度增温（OTC₁）和大幅度增温（OTC₂）两种模拟增温实验样地,调查草甸空气-土壤水热因子及植被群落结构特征,探究增温对亚高山草甸水热因子及群落结构的影响。结果表明：（1）在OTC₁和OTC₂处理下,草甸空气呈现暖干化,其中空气温度分别增加3.57℃和和5.04℃（P<0.05）,空气湿度分别减小7.36%和5.23%（P<0.05）;草甸土壤趋向暖湿化,其中土壤温度分别减小0.05℃和增加0.26℃（P<0.05）,土壤水分分别减小0.2%和增加0.62%（P>0.05）。（2）增温对草甸物种多样性产生一定负面影响,但Richness指数、Simpson指数、Shannon指数在不同处理间的差异均不显著（P>0.05）,表明物种多样性对增温响应不敏感。（3）增温促进草甸群落中禾草类植物生长,抑制杂草类植物生长,且随增温幅度变大,群落中不同植物功能型由杂草类向禾草类转化。（4）RDA排序和相关分析表明,空气、浅层土壤温度促进禾草生长,抑制杂草生长;深层土壤温度抑制莎草生长;浅层土壤水分促进禾草生长。因此,增温改变了云顶山亚高山草甸的水热因子状况,导致草甸群落结构发生改变,使之向禾草类植物进行演替。     

夜间增温品种混栽对稻田土壤CH4和N2O排放的影响

夜间增温幅度大于白天是气候变暖主要特征之一。夜间增温对水稻生产及CH₄和N₂O排放的影响备受关注。品种混栽可提高水稻产量,增强水稻植株抗性。增温或混栽单因子对稻田CH₄和N₂O排放影响已有报道,但二者耦合如何影响水稻生产及稻田CH₄和N₂O排放,尚不清楚。采用2因素随机区组设计,通过田间试验研究了夜间增温下品种混栽对水稻产量、CH₄和N₂O综合增温潜势和排放强度的影响。夜间增温设2水平,即对照（CK,control）和增温（NW,nighttime warming）;品种混栽设2水平,即混作（I,intercropping）,单作（M,monocropping）,混栽处理将主栽品种（超级稻南粳9108）与次栽品种（杂交稻深两优884）以3：1的比例种植。水稻生长期用铝箔反射膜覆盖水稻冠层进行被动式夜间增温试验（19：00-6：00）。结果表明,夜间增温或品种混栽均显著降低水稻植株分蘖数和生物量。品种混栽显著提高水稻产量,而夜间增温则显著降低产量。品种混栽可缓解夜间增温对水稻产量的抑制作用。夜间增温下品种混栽处理稻田CH₄累计排放量在分蘖期、拔节-孕穗期、抽穗-扬花期和灌浆-成熟期比单作对照分别高55.32%、45.89%、43.49和125.82%。夜间增温下品种混栽处理稻田N₂O累计排放量在分蘖期、拔节-孕穗期和抽穗-扬花期分别比单作对照高64.44%、46.26%和42.07%。研究认为,夜间增温下品种混栽显著提高稻田CH₄和N₂O排放通量和累积排放量,显著增加综合增温潜势（GWP）和排放强度（GHGI）。     

喜旱莲子草和接骨草竞争对模拟增温的响应

研究外来入侵植物与本地植物种竞争对气候变暖的响应, 对于预测未来气候变化背景下入侵植物的入侵趋势、理解其入侵机制以及筛选生态替代种具有重要的意义。以入侵我国的外来植物喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)和本地植物种接骨草(Sambucus chinensis)为材料, 通过两种植物单栽、纯栽和混栽, 采用红外辐射加热器模拟增温, 研究了两种植物竞争对模拟增温的响应。结果表明: (1)在模拟增温期间(2013年5-12月), 增温组空气平均温度比不增温组提高了0.47 ℃, 相对湿度降低了1.87%; (2)混栽的喜旱莲子草除根冠比与单栽无显著差异外, 其余各生物量和根系形态指标均显著低于单栽喜旱莲子草; 无竞争、种间竞争和种内竞争三种竞争间, 接骨草除根冠比、细根与总根生物量比、比根长和比根表面积无显著差异外, 其余指标均呈现无竞争>种间竞争>种内竞争的趋势; (3)无竞争、种间竞争和种内竞争三种条件下, 喜旱莲子草各指标在增温和不增温处理间差异均不显著, 而接骨草总生物量和根生物量在无竞争和种间竞争条件下增温处理均显著低于不增温处理, 在种内竞争条件下则相反; (4)增温使接骨草的相对拥挤系数降低, 接骨草对温度升高反应敏感, 而喜旱莲子草则表现出一定的适应性。由此推测, 在中度遮阴陆生生境中, 接骨草有望成为喜旱莲子草生物替代控制的材料。     

意大利苍耳与乌拉尔甘草种间竞争能力比较

意大利苍耳已经开始入侵乌拉尔甘草农田,然而对其入侵后果目前知之甚少。通过研究意大利苍耳与乌拉尔甘草的种间竞争关系,以期为意大利苍耳对乌拉尔甘草农田生态系统的入侵能力及入侵后果的评估提供试验依据。模拟了甘草农田的土壤水肥条件,采用取代试验法,设置意大利苍耳与乌拉尔甘草的单种种植和混种种植2种种植模式,待意大利苍耳生育期结束后进行收获,分别比较了该两种植物的个体生长及生物量积累在单种种植与混种种植两种处理间的差异,并比较单种和混种模式下乌拉尔甘草的地下器官中甘草酸含量的差别,通过计算相对产量、相对竞争强度和竞争攻击系数来比较该两种植物种间竞争能力的相对强弱。结果表明：与单种模式相比,混种模式下意大利苍耳个体生长的形态学性状和有性繁殖能力均有显著增加,其株高、冠幅和种子数量较单种处理分别增加了13%、27%和56%。而乌拉尔甘草的个体生长及克隆繁殖能力均显著降低,其根瘤的形成也受到显著的抑制,混种处理的乌拉尔甘草的株高、冠幅、根总长度、根总表面积、根平均直径以及根瘤数量比单种处理分别下降了35%、45%、55%、63%、19%和76%。单种处理下每株甘草根状茎的平均条数为3条,而与意大利苍耳混种后,其根状茎的发育被完全抑制。与单种处理相比,混种处理中的意大利苍耳生物量积累均显著的增加了,其中根、茎、叶、果实及总生物量与单种模式相比分别增加了84%、73%、84%、73%和77%,而混种模式却极显著降低了乌拉尔甘草生物量和地下器官甘草酸含量的积累,使其根、茎、叶、总生物量以及甘草酸含量与单种模式相比分别下降了72%、80%、65%、71%和63%。混种模式中的意大利苍耳相对产量（RY_a）大于1,而乌拉尔甘草相对产量（RY_b）小于1,表明意大利苍耳受到邻株同种其他个体的种内竞争压力大于来自邻株乌拉尔甘草的种间竞争压力,而乌拉尔甘草受到邻株同种其他个体的种内竞争压力则小于来自邻株意大利苍耳的种间竞争压力。混种模式中的意大利苍耳相对竞争强度（RCI_a）小于0,其竞争攻击系数（A_q）大于0,而乌拉尔甘草的相对竞争强度（RCI_b）则在0-1之间,其竞争攻击系数（A_b）小于0,表明在该两种植物的混生群落中,乌拉尔甘草的竞争能力弱于意大利苍耳。总体来看,在二者混生的群落中,意大利苍耳在竞争中占据明显的优势地位,对乌拉尔甘草的产量和品质均造成强烈的负面影响。     

温度和水分变化对冻土区泥炭地土壤氮循环功能基因丰度的影响

以大兴安岭多年冻土区泥炭地为研究对象,通过室内模拟增温实验,研究温度升高对不同深度（0-150 cm）土壤氮循环功能基因丰度的影响。同时针对0-20 cm和20-40 cm土壤设置两个水分处理,分别为土壤原始含水量和淹水状态,研究水分变化对表层土壤氮循环功能基因丰度的影响。结果表明温度升高显著提高了活动层（0-60 cm）、过渡层（60-80 cm）、永冻层（80-100 cm）中nifH、nirK基因丰度,温度升高显著提高了活动层（0-40 cm）和过渡层（60-80 cm）中nirS基因丰度。温度升高显著提高了过渡层（60-80 cm）NH₄⁺-N和较深永冻层（140-150 cm）NO₃^--N的含量,但降低了过渡层（60-80 cm）NO₃^--N和较深永冻层（120-150 cm）NH₄⁺-N的含量,相关性分析表明,NH₄⁺-N含量与nifH和nirS基因丰度呈显著正相关,NO₃^--N含量与nirK基因丰度呈显著正相关,说明温度升高能够通过改变微生物丰度促进过渡层固氮作用和反硝化作用。在增温条件下,淹水处理使表层土壤nirS和nirK基因丰度及NH₄⁺-N含量降低,但提高了NO₃^--N含量,说明淹水造成了过度还原的条件使反硝化底物浓度降低,降低反硝化微生物活性进而抑制了土壤反硝化作用。该结果对于明确未来气候变化影响下冻土区泥炭地土壤氮循环过程具有重要意义。     

红葱种群地上和地下构件的密度制约调节

虽然个体大小和密度的关系是植物生态学研究的中心问题, 但是大多数基础研究只观测植株地上部分的生物量, 即地上部分大小-密度关系, 而对于地下构件大小-密度关系的研究十分薄弱。因为植物个体的生长是构件变化的过程, 所以个体大小和密度的关系不仅表现为种群水平和个体水平, 也表现为构件水平。该文研究了5个密度(36、49、64、121和225株·m^-2)的红葱(Allium cepa var. proliferum)种群地下构件密度制约调节规律及其与地上构件密度制约调节规律的关系, 地下部分和全株(包括地上部分和地下部分)的密度制约调节规律, 及二者与地上部分密度制约调节规律的关系。结果表明: (1)不同密度环境下, 植物的表型可以通过各器官形态的可塑性反应发生调整; 植株地下构件和地上构件的各个特征(株高、叶片长、叶片数、鳞茎直径、分蘖重)均与密度呈显著的线性相关关系; (2)平均根、鳞茎、叶片和鞘生物量均与密度呈显著的幂函数负相关关系, 但异速指数不同: 鳞茎(-1.14)<叶片(-1.03)<根(-0.78)<鞘(-0.49), 表明地下构件的大小和地上构件的大小随密度的变化不一致; (3)平均地下、地上和个体生物量均与种群密度呈显著的幂函数负相关关系, 但异速指数不同, 分别为: -1.13、-0.95和-0.98, 表明地上部分大小和全株大小随种群密度的变化基本一致, 但与地下部分大小的变化不一致。总之, 密度制约对植株地下构件的调节作用大于地上构件, 对地下部分的调节作用大于地上部分, 红葱种群对地下资源的竞争占主导地位。     

害虫天敌的植物支持系统

保护天敌,使天敌长期有效地控制害虫是保护性生物防治的核心内容。其中,植物在维持和促进天敌控制害虫中的重要性和作用越来越受到关注。本文概述了各种支持天敌发挥效能的植物类群,论述了蜜源植物、储蓄植物、栖境植物、诱集植物、指示植物、护卫植物等在支持天敌生存和繁殖方面的生物功能,评述了研究和应用这些植物时需注意的问题,提出了科学利用这些植物以维持和增强农业生态系统中天敌发挥控害作用的植物支持系统,并指出了由于对这些植物类别的界定和定义模糊所带来的不便,给出了相应的建议。     

Establishment of a plantation from micropropagated Arnica chamissonis a pharmaceutical substitute for the endangered A. montana

Arnica montana L., like many endangered species, does not give stable yields in commercial plantations. Other Arnica species were investigated for their pharmaceutical activity and A. chamissonis Less., was confirmed as a pharmaceutical substitute for A. montana, extracts having on average 40% higher inhibition of lipoxygenase activity and reduction of superoxide and hydroxyl free radicles on a tissue dry weight basis. A micropropagation protocol was established for A. chammisonis and a plantation of 10,050 plants was established with 0.9% microplant loss at the weaning stage. The plantation is now in commercial production. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

药用植物细胞的选育与培养生产次级代谢产物

目前,在医药行业的销售和研发领域中,植物药是健康产业的热点。然而长期的盲目采挖已造成我国当前药用植物资源的匮乏。为解决这一问题,实现药用植物资源的可持续利用,人们从药用植物细胞的选育、细胞培养生产药用植物药用成分等方面进行了研究。本文概述国内外药用植物细胞的选育和大规模培养技术研究中已取得的进展,并提出了目前存在的问题和今后研究的发展方向。     

中国植物园五十年

概述了中国140多个植物园过去50年发展的历史过程、分布和特征,以及植物园在研究、保护、展示和利用生物多样性等方面的功能.评述了中国植物园早期在经济作物烟草、药用植物薯蓣和野生果树资源研究中对社会和经济发展的贡献,以及近年来在种子科学、物种保护、经济植物引种驯化和育种等方面的理论和应用研究成果.介绍了中国植物园活植物收集的现状.其中木兰科、姜科、苏铁类、药用植物、猕猴桃属和杜鹃属等收集圃的建设已属世界领先.介绍了植物园科普和旅游的发展和中国植物园特有的盆景艺术园和硅化木收集园.     

中国植物园五十年

概述了中国 14 0多个植物园过去 5 0年发展的历史过程、分布和特征 ,以及植物园在研究、保护、展示和利用生物多样性等方面的功能。评述了中国植物园早期在经济作物烟草、药用植物薯蓣和野生果树资源研究中对社会和经济发展的贡献 ,以及近年来在种子科学、物种保护、经济植物引种驯化和育种等方面的理论和应用研究成果。介绍了中国植物园活植物收集的现状。其中木兰科、姜科、苏铁类、药用植物、猕猴桃属和杜鹃属等收集圃的建设已属世界领先。介绍了植物园科普和旅游的发展和中国植物园特有的盆景艺术园和硅化木收集园     

Computational aspects underlying genome to phenome analysis in plants

Recent advances in genomics technologies have greatly accelerated the progress in both fundamental plant science and applied breeding research. Concurrently, high‐throughput plant phenotyping is becoming widely adopted in the plant community, promising to alleviate the phenotypic bottleneck. While these technological breakthroughs are significantly accelerating quantitative trait locus (QTL) and causal gene identification, challenges to enable even more sophisticated analyses remain. In particular, care needs to be taken to standardize, describe and conduct experiments robustly while relying on plant physiology expertise. In this article, we review the state of the art regarding genome assembly and the future potential of pangenomics in plant research. We also describe the necessity of standardizing and describing phenotypic studies using the Minimum Information About a Plant Phenotyping Experiment (MIAPPE) standard to enable the reuse and integration of phenotypic data. In addition, we show how deep phenotypic data might yield novel trait?trait correlations and review how to link phenotypic data to genomic data. Finally, we provide perspectives on the golden future of machine learning and their potential in linking phenotypes to genomic features.     

植物糖基转移酶在植物抗病过程中的研究进展

植物在复杂的环境中进化出了各种反应来应对危害,其中糖基化作用就是植物利用的一种主要的生理机制.糖基化作用通过改变受体化合物的生物活性及其细胞内的定位来降低外物质对自身的影响,从而达到植物体生理代谢的稳态.植物中的糖基转移酶就是专门负责实现这种糖基化反应的酶类.简要概述了糖基转移酶在植物抗性过程中的研究方法、分类及生物学功能,并对其研究方向加以展望.     

水生观赏植物的调查和研究

水生绿化观赏植物是美化园林水景的重要植物材料,作者通过几年的调查研究和引种栽培,提出了28种(其中荷花含18个品种,睡莲含20个品种)水生绿化观赏植物,同时介绍了20种(其中荷花含6个品种)观赏价值较高的水生绿化观赏植物。     

植物虫瘿

虫瘿是造瘿昆虫诱导植物组织不正常生长产生的,它们通过释放某些酶或者植物激素刺激寄主植物细胞增大或增殖产生了特异形态的虫瘿,而这种特异形态就是造瘿昆虫遗传基因的体外表达。但虫瘿产生的分子机制不是十分清楚,文章主要对目前植物虫瘿的形态特征、形成机制等方面进行综述。