The relationship between the reduction of nonstructural carbohydrate induced by defoliator and the growth and mortality of trees

Large scale herbivorous insect outbreaks can cause death of regional forests, and the events are expected to be exacerbated with climate change. Mortality of forest and woodland plants would cause a series of serious consequences, such as decrease in vegetation production, shifts in ecosystem structure and function, and transformation of forest function from a net carbon sink into a net carbon source. There is thus a need to better understand the impact of insects on trees. Defoliation by insect pests mainly reduces photosynthesis (source decrease) and increases carbon consumption (sink increase), and hence causes reduction of nonstructural carbohydrate (NSC). When the reduction in NSC reaches to a certain level, trees would die of carbon starvation. External environment and internal compensatory mechanisms can also positively or negatively influence the process of tree death. At present, the research of carbon starvation is a hotspot because the increase of tree mortality globally with climate change, and carbon starvation is considered as one of the dominating physiological mechanisms for explaining tree death. In this study, we reviewed the definition of carbon starvation, and the relationships between the reduction of NSC induced by defoliation and the growth and death of trees, and the relationships among insect outbreaks, leaf loss and climate change. We also presented the potential directions of future studies on insect-caused defoliation and tree mortality.     

我国沙漠中部地区主要不同生态类型植物脯氨酸的累积、光合、呼吸和叶绿素含量

中生植物脯氨酸含量为0．42mg/g.dw, 低于少浆旱生植物（1．73mg/g.dw)。多浆旱生植物脯氨酸含量最高（7．22mg/g.dw),为前两者的17倍和4倍,两类旱生植物在干旱条件下（非灌溉）脯氨酸含量均高于灌水处理。少浆与多浆旱生植物的光合强度（16．74,14．04CO2mg/g.dw.h)差异不大,而中生植物（37．57mg/g.dW.h)略高于多浆旱生植物（4．73CO2Mg/g.dw.h),与中生植物（7.60Co2mg/g.dw.h)接近,光合／呼吸值,少浆,多浆与中生植物分别为2．50,3．09和4．59,说明中生植物的合成明显大于消耗,季节动态中,中生植物显著高于两类旱生植物,叶绿素总量三类植物差异甚微。     

干旱对大豆线粒体膜脂的磷脂和脂肪酸组分的影响

干旱胁迫致使大豆叶片线粒体膜脂的PG摩尔百分含量降低,而LPC,PC,PI,PE,PA则明显提高。抗旱品种和敏感品种之间棕榈酸及亚麻酸含量有明显差异,且抗旱品种叶片线粒体膜脂的总脂肪酸不饱和指数低于敏感品种。     

几种CAM植物PEP羧化酶同工酶的比较研究

比较研究几种兼性和专一性ＣＡＭ植物材料的ＰＥＰＣ同工酶表明：经自然干旱诱导,兼性ＣＡＭ植物露花（Ｍｅｓｅｍｂｒｙａｎｔｈｅｍｕｍｃｏｒｄｉｆｏｌｉｕｍ）、长药景天（Ｓｕｄｕｍｓｐｅｃｔａｂｉｌｅ）有新的ＰＥＰＣ同工酶的出现,诱导前后各同工酶的天然分子量变化不大;而土三七（Ｓｅｄｕｍａｉｚｏｏｎ）则没有新的ＰＥＰＣ同工酶出现,但诱导后其同工酶的天然分子量有所增大。以上几种兼性ＣＡＭ植物的ＰＥＰＣ同工酶酶谱无明显昼夜变化。专一性ＣＡＭ植物的ＰＥＰＣ酶谱和天然分子量均较一致,亦无昼夜差异。     

基于叶绿体基因组数据的芸香科属间系统发育初步分析（专题约稿）

该研究在人工控制水分条件下,设置3个干旱胁迫处理,选用3个主栽油菜品种‘陇油10号’、‘陇油2号’、‘青杂5号’幼苗进行盆栽试验,测定干旱胁迫条件下叶片相对含水量、叶绿素含量、光合气体交换参数及叶绿素荧光参数等指标,考察各指标在干旱胁迫过程中的变化特征,并通过主成分分析(PCA)和隶属函数法评价品种的抗旱性及其主要响应因子,以揭示西北地区油菜幼苗响应干旱胁迫的光合调控机制。结果表明：(1)各品种油菜幼苗的叶片相对含水量(RWC)均随干旱胁迫程度的递增而逐渐降低,最大水分亏缺(WSD)却逐渐上升。(2)各品种油菜幼苗叶片的叶绿素a含量、叶绿素总含量随着干旱胁迫程度的递增而先增加后递减,且同一种幼苗在不同处理间差异显著。(3)各品种油菜幼苗叶片的净光合速率(P_n)、水分利用效率(WUE)、单株生物量、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)均在受到干旱胁迫时迅速降低,且同一品种幼苗在不同处理间差异显著,而其叶片蒸腾速率(T_r)在干旱胁迫下无显著变化。(4)各品种油菜幼苗叶片光化学猝灭系数(qP)和非光化学猝灭系数(NPQ)随着干旱胁迫程度的递增先增加后递减,最大光化学效率(F_v/F_m)和电子传递速率(ETR)在受到干旱胁迫时迅速降低,且同一品种幼苗在不同处理间差异显著。(5)主成分分析结果表明,在油菜幼苗受到干旱胁迫时RWC、C_i、G_s、P_n、WUE、叶绿素总含量、叶绿素a含量和NPQ起主要调控作用;隶属函数法综合评价表明,3个品种油菜幼苗耐旱能力由高到低依次为‘陇油10号’＞‘陇油2号’＞‘青杂5号’。     

干旱胁迫下红砂幼苗非结构性碳水化合物动态变化特征

该试验以荒漠区主要建群种红砂幼苗为研究对象,设置适宜水分(CK)、轻度干旱(MD)、中度干旱(SD)和重度干旱(VSD)4个胁迫处理(即田间持水量的80%、60%、40%和20%),采用盆栽控水试验,分别测定干旱胁迫15、30、45和60 d时红砂幼苗的叶、茎、粗根和细根中非结构碳水化合物(NSC)及其组分的含量,分析不同胁迫强度下不同干旱持续时间红砂幼苗NSC的动态变化及各组分差异,以揭示红砂NSC对干旱胁迫的响应机制。结果表明:(1)干旱胁迫强度和胁迫持续时间对红砂幼苗不同器官NSC及其组分均有显著影响,其中胁迫持续时间对NSC动态变化的影响尤为显著。(2)干旱胁迫初期,红砂叶中的NSC含量呈下降趋势,而茎中的NSC含量呈上升趋势,粗根和细根中NSC含量在各胁迫处理下基本保持稳定。(3)干旱胁迫后期,红砂叶和茎中的可溶性糖、淀粉和NSC含量逐渐增加,而粗根和细根中的淀粉和NSC含量呈下降趋势(中度干旱除外),且这一时期重度干旱处理下各器官可溶性糖和NSC的含量明显高于CK。研究发现,重度干旱胁迫能显著诱导提高红砂幼苗不同器官中的NSC含量,并通过分解根中淀粉和增加叶片中可溶性糖含量的方式来调节细胞渗透势平衡,以维持细胞活力,进而保持红砂在干旱胁迫后期的存活。     

大叶杨干旱和水淹胁迫的转录组分析

大叶杨（Populus lasiocarpa）是中国特有的杨属物种,干旱和水淹是影响大叶杨生长和分布范围的两个关键因子。AP2/ERF转录因子家族在植物响应非生物胁迫中发挥重要作用。本研究采用转录组测序、生物信息学分析手段并结合分子实验验证初步鉴定了参与大叶杨干旱和水淹胁迫响应的关键基因。研究结果显示：（1）在大叶杨中分别鉴定到3,986/385个响应干旱/水淹胁迫的差异表达基因,其中包括237个同时响应干旱和水淹胁迫的差异表达基因。（2）在大叶杨中共鉴定到205个AP2/ERF家族成员,系统发育分析表明其在大叶杨中主要分为5个亚家族,并显著富集于差异表达基因中。（3）筛选部分胁迫前后差异表达的PlAP2/ERF基因进行qRT-PCR实验,经证实这些基因在大叶杨受到干旱/水淹胁迫时均可被诱导表达。综上,大叶杨在水淹胁迫下的差异表达基因数量明显少于干旱胁迫,AP2/ERF基因家族的部分基因参与到大叶杨干旱/水淹胁迫的应激表达过程。     

六个东方铁筷子品种对干旱胁迫的生理响应及抗旱性评价

研究人工控水模拟干旱胁迫条件下6个东方铁筷子品种的生理和叶片解剖结构的变化特征,并利用隶属函数法对其抗旱性进行评价,筛选出与抗旱性关联较大的生理及叶片解剖结构指标。结果表明：随着干旱胁迫程度增加,6个东方铁筷子品种的叶片厚度、单位质量叶面积和可溶性蛋白水平显著下降,净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均先上升后降低,胞间CO₂浓度下降,叶片相对电导率、丙二醛和过氧化氢含量均升高,可溶性糖、脯氨酸含量和抗氧化酶活性均先升高后降低。随着干旱胁迫程度增加,栅栏组织厚度与海绵组织厚度比以及气孔密度均增加。脯氨酸、可溶性糖、栅栏组织厚度与海绵组织厚度比等指标与抗旱性关系密切,可作为评价东方铁筷子抗旱性的重要指标。‘银莲花红’和‘银莲花红斑’抗旱能力优异,可为未来的抗旱新品种培育提供优良亲本材料。