土壤水分对温室盆栽番茄叶片生理特性的影响及光合下降因子动态

以温室盆栽番茄(Lycopersicon esculentum Mill．)为试验材料,研究了土壤水分对叶水势(LWP)、细胞液浓度(CSC)、气孔导度(Gs)、气孔限制值(Ls)和叶片光合特性的影响,以及引起光合下降的因子动态。结果表明,随着土壤水分胁迫程度的增加,净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、LWP明显下降．Gs具有相同的趋势,而CSC显著升高。土壤水分胁迫和高水分处理的Pn与Tr日变化呈双峰曲线,但在适宜土壤水分下为单峰曲线。随着土壤含水量的增加,光合下降的非气孔限制出现的时间具有滞后现象。本文对非气孔限制出现的临界点动态作了进一步的探讨。     

土壤水分胁迫下沙漠葳的光合生理特征

以从美国西部引进的沙生灌木——沙漠葳（Chilopsis linearis）的2年生实生苗为材料,通过盆栽试验于7-9份进行轻度、中度和重度土壤水分胁迫处理并分析其光合生理响应特征.结果显示：（1）60 d中度或重度土壤水分胁迫使沙漠葳的净光合速率（Pn）、水分利用效率（WUE）和光补偿点（LCP）显著降低,暗呼吸速率（DRR）减弱,而气孔导度（Cs）增大,气孔限制值（Ls）变小.（2）Pn日变化在7月份的轻度和中度土壤水分胁迫下表现为双峰曲线,其余月份的胁迫处理均为单峰曲线,同期内各胁迫处理Pn峰值出现的时间基本相同,而且8月份各水分胁迫的Pn值显著高于其它月份;WUE的日变化趋势和Pn日变化相似,而且土壤水分胁迫越严重,其水分利用效率越低;各水分胁迫处理的Pn和Tr光响应拟合曲线均基本呈抛物线形或倒抛物线形.（3）在轻度和中度土壤水分胁迫的初期,Pn降低主要受气孔限制因素的影响,随着胁迫期的延长和胁迫的加重,Pn降低由气孔限制为主逐步转向以非气孔限制为主.研究表明,沙漠葳对干旱胁迫具有一定的适应能力,但长期中度或重度干旱胁迫都会影响沙漠葳的正常生长发育,使其光合生产力大大降低.     

NaCl胁迫对菠菜叶片中水分和光合气体交换的影响(简报)

NaCl胁迫下,菠菜幼苗叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）下降。短期处理的叶片中CO2浓度（Ci）降低,气孔限制值（Is）升高,水分利用效率（WUE）增大,而长期处理的叶片中Ci升高,Is下降,WUE降低。NaCl短期处理下,菠菜光合降低以气孔限制为主,而在长期处理下光合的非气孔限制因素增大。     

毛乌素沙地油蒿和牛心朴子生理生态学研究

 作为毛乌素沙地植被主要建群种的油蒿(Artemisia ordosica)在一些地方出现了不同程度的退化,而萝摩科的一种多年生草本植物牛心朴子(Cynanchum komarovii)却出现了繁茂的生长。它们之间存在着一定的演替关系。本文通过对油蒿和牛心朴子的生理生态学特性和生殖生物学特性的研究及对其生境各要素的分析,说明了油蒿具有变水植物的特点,牛心朴子具有恒水植物的特点。在不同立地条件下,两种植物的光合、蒸腾及气孔行为都不相同。即便是在相同立地条件下,牛心朴子的水分利用效率亦显著高于油蒿;并且,牛心朴子只受轻微水分胁迫或不受水分胁迫,而油蒿则始终处于水分胁迫之下,说明牛心朴子在竞争中比油蒿占有相对的优势。在生态诸因子中,土壤水分状况是演替的外因,两种植物的水分生理生态特性和生殖生物学特征的差异是演替的内因。     

水分胁迫对牛心朴子叶片光合色素及叶绿素荧光的影响

研究了水分胁迫对牛心朴子叶片光合色素及叶绿素荧光动力学参数的影响。结果表明,在长期的水分胁迫中,牛心朴子叶片的叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)和类胡萝卜素(Car)含量没有下降或下降不明显。直到处理末期才显著下降;叶片叶绿素荧光动力学参数Fo、Fm、Fv、Fv／Fm变化不大,在处理末期各处理Fo降低,轻度、重度水分胁迫的Fm、Fv、Fv／Fm升高。说明K期水分胁迫后牛心朴子的光合功能受到影响,但牛心朴子仍表现出较强的适应干旱的能力。     

盐胁迫对枸杞光合作用的气孔与非气孔限制

NaCl胁迫后,枸杞叶片的Pn,gs,Tr随盐浓度的增加呈现下降趋势。在0．08％－0．6％的NaCl胁迫范围内,枸杞叶片的Ci降低,Ls升高,gs下降主要受气孔限制,这可能由于盐刺激根系产生的某些物理或化学信号运输到地上部所致;而在盐分浓度大于0．6％的胁迫条件下,枸杞叶片的Ci则升高,Ls降低,gs下降的原因是由于Na^ ,Cl^-的大量积累对光合酶活性产生直接的毒害作用,从而使非气孔限制因素成为主要限制因子。     

NaCl胁迫对大米草光合·蒸腾等生理特性的影响

研究了NaCl胁迫下大米草净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr),叶片气孔导度(Gs)、细胞问CO_2浓度(Ci)、株高、叶长、叶宽、茎粗、叶绿素含量、气孔限制值和水分利用效率.结果表明:当NaCl浓度高于300mmol/L时,大米草Pn、Tr、Gs、株高、叶长以及叶绿素含量受到显著抑制(P＜0.05),叶宽及茎粗则无显著性差异.NaCl胁迫下,大米革光合速率的降低是气孔因素和非气孔因素综合导致的结果,Pn、Tr、Gs、株高以及叶绿素含量的降低可作为大米草受NaCl胁迫的症状,而WUE则保持在较高的水平,因此在防治大米草蔓延时,排水处理不是最佳选择.     

土壤水分状况对花生和早稻叶片气体交换的影响

通过田间测坑试验研究了长期处于不同土壤水分状况下花生和早稻叶片气体交换的一些特点.结果表明,花生分枝期轻度和中度水分胁迫使气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)略有下降,净光合速率(Pn)和叶片水分利用效率(WUE)减小,轻度水分胁迫Gs/Tr略有上升而中度胁迫Gs/Tr变小.花生结荚期轻度和中度水分胁迫都使Gs、Tr、Gs/Tr和Pn显著降低,WUE大幅度上升.花生结荚期明显受土壤水分胁迫影响.早稻灌浆期轻度和中度水分胁迫Gs、Tr和Gs/Tr变化不显著,Pn和WUE增加,并且轻度水分胁迫下籽粒产量增加.Gs和Gs/Tr变化情况相结合可以作为作物水分胁迫程度的一个参考指标,即如果Gs和Gs/Tr同时下降则作物已经受到水分胁迫影响.     

混播白羊草和达乌里胡枝子叶片光合生理特性对水分胁迫的响应

以黄土丘陵半干旱区白羊草(Bothriochloa ischaemum)和达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)为研究对象,通过盆栽控制试验,设置3种土壤水分处理水平(HW、MW和LW,分别为田间持水量的80%±5%,60%±5%和40%±5%)和7个株数比例组合(株数比为0∶12、2∶10、4∶8、6∶6、8∶4、10∶2和12∶0),分析比较白羊草和达乌里胡枝子拔节期、开花期和结实期的叶片光合生理参数,探讨不同土壤水分和草种组合比例下二者叶片光合气孔交换参数随生育期动态变化规律,揭示水分胁迫下2种乡土草混播共存的生理生态机制。结果显示:(1)水分胁迫显著降低了2种草叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs),且以白羊草的光合生理响应更为敏感;除LW土壤水分下达乌里胡枝子结实期的Pn降低原因为非气孔限制因素外,其余处理下均为气孔因素。(2)HW土壤水分下,白羊草混播下的Pn均值显著高于单播,但达乌里胡枝子呈相反趋势;MW和LW土壤水分下,白羊草混播下拔节期与开花期以及达乌里胡枝子结实期的Pn均显著高于各自单播,白羊草各生育期的水分利用率(WUE)均显著高于达乌里胡枝子。(3)在10∶2混播条件下,LW土壤水分处理的白羊草各生育期的Pn和WUE、以及MW和LW土壤水分处理的达乌里胡枝子结实期的Pn和WUE均显著高于各自单播。研究表明,白羊草与达乌里胡枝子株数比为10∶2时,有利于提高水分胁迫条件下二者叶片光合速率和水分利用效率。     

烤烟旺长期气孔和非气孔限制对水分胁迫的反应

烤烟NC89、LJ85 1、LJ91 1在旺长期生长迅速 ,耗水量大。烟株生长的最适宜土壤相对含水量应保持在 75 %～ 85 % ,此土壤水分条件下的中午光合速率的下降是气孔限制所致。当土壤相对含水量低于 75 % ,光合非气孔限制因素开始出现。当土壤相对含水量低于 65 %时 ,非气孔限制逐渐成为光合下降主导因子 ,并可能导致光合器官受到损伤     

植物种群更新限制——从种子生产到幼树建成

更新限制是指种子由于各种原因,不能够萌发并生长成幼树。它作为解释生物多样性的理论,一直受到国内外群落生态学家关注。从种源限制、传播限制和建成限制3个角度,对更新限制机制研究进展进行了综述。从种源限制而言,时空因素是影响植物种群更新限制的重要因素,因为植物结实量存在明显时空变化,造成植物更新个体出现明显的时空规律。从传播限制而言,传播数量、距离和食果动物行为均限制植物种群更新。数量上,缺乏有限传播者势必减少传播数量,但如果种子拥有较高质量,则能逃脱数量限制;距离上,植物更新个体显示出明显的Janzen-Connell格局,但传播距离趋向稳定,形成植物种群的进化稳定对策;食果动物行为上,不同传播者对更新贡献存在差异,捕食者直接降低更新,融入两类动物行为的模型更能反映食果动物对更新的限制。从建成限制而言,环境因子制约植物生长。小尺度下,微生境的好坏对于植物幼苗建成至关重要;大尺度下,植物提供较好的广告效应则能摆脱生境限制。将传播者行为、捕食者行为与幼苗的空间分布格局、种子传播机理模型等结合,建立植物更新限制机理模型应是更新限制未来的研究热点。选择稀有种和古老种为主题的长期更新限制研究,为种群恢复提供指导,也是未来重要研究方向。     

植物光合作用限制因素与植被生产力研究进展

随着全球气候变化的加剧,陆地生态系统中植物光合作用限制影响程度的增加已成为降低全球植被净初级生产力的主要因素。系统了解植物光合作用限制因素是科学评估植被生产力的重要前提,也是缓解植物光合作用限制,增加植物光合碳同化能力的先决条件。对植物光合作用限制因素进行了系统解析,分析了光合作用三种限制因素生化限制(Biochemical limitation,l_b)、气孔限制(Stomatal limitation,l_s)、叶肉限制(Mesophyll limitation,l_m)的环境响应,重点讨论了叶肉限制及其影响机理,述评了光合作用限制定量分析方法及改善措施,最后以提高植被生产力为驱使目标,对未来植物光合作用限制因素研究提出以下内容：(1)基因工程技术与系统生物学数据相结合提高植被生产力;(2)气孔响应速度对植物光合作用的影响机制;(3)水通道蛋白(Aquaporin, AQPs)和碳酸酐酶(Carbonic anhydrase, CAs)感知环境信号变化的驱动基因。以期为未来气候变化背景下,深入认识和降低植物光合作用限制,提...     

植物种群更新的补充限制

补充限制基于生态位理论, 从种子萌发、幼苗存活和生长、繁殖体扩散等生活史阶段的种群统计特征及环境因素(土壤水分、养分、凋落物等)着手, 探讨种群的更新问题。种源限制和微生境限制是补充限制理论研究的核心内容, 但是哪个更为重要并没有统一的结论。种源限制与种子生产、土壤种子库和地下芽库中的繁殖体数量不足有关。其中, 气候的年际波动、土壤种子库寿命和动物的捕食都会影响种子生产在种群更新中的作用; 土壤种子库常被视为种群更新的保险库, 与地上种子雨共同促进种群更新, 但是, 如果土壤里种子具有较高的死亡率和休眠率, 将会降低种子库的作用; 地下芽库及其产生的无性分株对于种群更新的意义更多地体现在干扰后种群更强的恢复能力上。扩散限制是种群更新中的普遍现象, 与种子产量、散布能力、传播媒介、幼苗密度等因素有关。微生境限制主要表现为水分、养分、凋落物等非生物因素以及竞争、捕食等生物因素对种子的活力、萌发性、幼苗的存活力、物质分配等过程的影响, 其重要性随着植物生活史阶段而发生变化。未来需要进行综合的、长期的实验, 并应着重加强种源限制及相关生态过程的进化与生态相结合的机理性研究, 从而更深刻地认识和理解种群更新问题, 建立更为综合、系统的种群更新理论体系。     

HOW DEPRESSED? ESTIMATES OF INBREEDING EFFECTS DURING SEED DEVELOPMENT DEPEND ON REPRODUCTIVE CONDITIONS

Inbreeding depression can reduce the performance of offspring produced by mating between relatives, with consequences for population dynamics and sexual-system evolution. In flowering plants, inbreeding depression commonly acts most intensely during seed development. This predispersal component is typically estimated by comparing seed production following exclusive self- and cross-pollination, but such estimates are unbiased only if seed production is limited by ovule availability, rather than by pollen receipt or seed-development resources. To overcome this problem, we propose experimental and statistical methods based on a model of ovule fertilization and seed development that accounts for differential fertilization by self- and cross-pollen, limited ovule viability or receptivity, differential survival of self- and cross-zygotes and limited resource availability. Simulations illustrate that the proposed methods eliminate bias in estimated predispersal inbreeding depression caused by pollen limitation and can improve estimates under resource limitation. Application of these methods to two orchid species further demonstrates their utility in identifying and estimating diverse influences on reproductive performance under typical conditions. Although our theoretical results raise questions about the reported intensity of predispersal inbreeding depression, our proposed methods guard against bias while also providing insight into plant reproduction.     

Gene expression in response to multiple nutrient-starvation conditions in Salmonella typhimurium

Abstract In nature, bacteria encounter a variety of environmental conditions, among the most frequent of these is the limitation or starvation of one or more essential nutrients. It is reasonable to assume, therefore, that bacteria have evolved mechanisms to enhance their survival over prolonged periods of nutrient starvation. We have identified eight genetic loci in the enteropathogen Salmonella typhimurium , using Mu d -directed lacZ operon fusion technology, that were induced in response to two or more different starvation conditions (sti) . In simultaneous studies, we also identified genetic loci, using Mu d-lac fusions, which respond to only phosphate-starvation conditions (psi) . We further characterized these loci as to their induction-characteristics, kinetics of induction, expression during growth on different carbon sources, and approximate location on the S. typhimurium genetic map. In concurrent studies, we analyzed whole cell extracts of S. typhimurium grown under a variety of nutrients oxydation conditions as well as under nonlimiting conditions, using two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis. Results from these studies correlated well with our gene fusion studies. In more recent studies, we have demonstrated a complex genetic regulation of a number of these starvation-inducible loci, and have implicated at least four of these loci in the long term starvation-survival of S. typhimurium .     

Photoautotrophic nutrient utilization and limitation during semi‐continuous growth of Synechocystis sp. PCC6803

Microbial photosynthesis presents a valuable opportunity to capture abundant light energy to produce renewable bioenergy and biomaterials. To understand the factors that control the productivity of photosynthetic microorganisms, we conducted a series of semi‐continuous experiments using bench‐scale photobioreactor (PBR) systems, the cyanobacterium Synechocystis PCC6803 (PCC6803), and light conditions imitating actual day–night light irradiance (LI). Our results demonstrate that using normal BG‐11 medium resulted in severe phosphate (P_i) limitation for continuous operation. Mitigation of P_i‐limitation, by augmenting the P_i content of BG‐11, allowed higher biomass productivity; however, once P_i‐limitation was alleviated, limitation by inorganic carbon (C_i) or LI occurred. C_i‐limitation was detected by a low total C_i concentration (<5 mg C/L) and high and fluctuating pH. C_i‐limitation was relieved by delivering more CO₂, which led to a stable pH in the range of 7–9 and at least 5 mg/L of C_i in HCO. LI limitation, evidenced by an average LI <14 W/m² for PCC6803, was induced by a high biomass concentration of 1,300 mg/L. Thus, this work provides quantitative tools of stoichiometry and kinetics to evaluate limitation on PBRs. Biotechnol. Bioeng. 2010;106: 553–563. © 2010 Wiley Periodicals, Inc.     

重症心力衰竭患者运动病理生理学特征的临床研究*

目的: 通过症状限制性极限运动心肺运动试验（CPET）,从整体整合角度研究慢性心力衰竭患者（CHF）的运动病理生理学特征。方法: 选2016年10月至2017年10月就诊于中国医学科学院阜外医院签署知情同意书后的CHF 83例,并选同期12例正常人作为对照。在严格定标、规范化操作下按照美国加州大学洛杉矶分校医学中心标准完成连续递增功率方案的症状限制性CPET,并检测运动中呼吸循环代谢等功能指标。结果: CHF病人CPET核心指标中峰值摄氧量为（14.33±2.69） ml/（min·kg）, （44.25±14.74）%pred显著低于正常对照组（29.42±5.46） ml/（min·kg）, （83.88±6.28）%pred。此外,CHF组患者的无氧阈（AT）、峰值氧脉搏、摄氧通气效率峰值平台（OUEP）、二氧化碳通气当量最小值（Lowest VE/VCO₂）、二氧化碳通气当量斜率（VE/VCO₂ Slope）均与正常对照组有显著统计学差异（P<0.01）;CHF肺功能核心指标一秒用力呼气容积（FEV₁）、用力肺活量（FVC）、一秒率（FEV₁/FVC）、肺一氧化碳弥散量（DLCO）百分预计值均显著低于正常对照组（P<0.01）。CHF组收缩压的5个功能状态均显著低于正常对照组（P<0.05）,舒张压无统计学差异,心率在无氧阈、峰值和恢复2 min时均显著低于正常对照组（P<0.01）。分钟通气量、潮气量和呼吸频率在静息和热身状态下显著高于正常对照组（P<0.05）,在运动极限时显著低于正常对照组（P<0.05）,潮气量在恢复期显著高于正常对照组（P<0.05）。摄氧量在无氧阈、峰值和恢复2 min显著高于正常对照组（P<0.01）;氧脉搏在无氧阈、峰值显著高于正常对照组（P<0.01）;脉搏氧饱和在5个功能状态均显著低于正常对照组（P<0.01）。结论: 心源性疾病导致的CHF患者整体功能下降主要源于循环受限,同时呼吸和代谢也有受限。     

Effects of light and microcrustacean prey on growth and investment in carnivory in Utricularia vulgaris

SUMMARY 1. In a 5-week enclosure experiment, we studied the effects of light (ambient light, low light) and prey availability (no prey, prey added) on growth and investment in carnivory in Utricularia vulgaris .
2. Investment in carnivory, measured as the proportion of biomass allocated to bladders, was strongly affected by our manipulations of light intensity and prey density. In the treatment with high prey density the light reduction decreased the investment in bladders from 25% to zero. The effect of prey density on investment in bladders was negative. Because prey addition increased the concentration of nutrients, especially phosphorus, we propose that the effect of the prey treatment on investment reflected altered nutrient concentrations.
3. Availability of prey increased growth and apical biomass of Utricularia . As Utricularia had very few bladders in some treatments we suggest that the effect was due to a combination of live prey trapped and increased nutrient availability from dead prey.
4. Abundance of periphyton on Utricularia and on the enclosure walls was highest in the treatments with high prey density where nutrient concentrations were highest. Thus we interpret the response of periphyton as primarily reflecting nutrient availability.