Variation in the phenology of photosynthesis among eastern white pine provenances in response to warming

In higher‐latitude trees, temperature and photoperiod control the beginning and end of the photosynthetically active season. Elevated temperature (ET) has advanced spring warming and delayed autumn cooling while photoperiod remains unchanged. We assessed the effects of warming on the length of the photosynthetically active season of three provenances of Pinus strobus L. seedlings from different latitudes, and evaluated the accuracy of the photochemical reflectance index (PRI) and the chlorophyll/carotenoid index (CCI) for tracking the predicted variation in spring and autumn phenology of photosynthesis among provenances. Seedlings from northern, local and southern P. strobus provenances were planted in a temperature‐free‐air‐controlled enhancement (T‐FACE) experiment and exposed to ET (+1.5/3°C; day/night). Over 18 months, we assessed photosynthetic phenology by measuring chlorophyll fluorescence, gas exchange, leaf spectral reflectance and pigment content. During autumn, all seedlings regardless of provenance followed the same sequence of phenological events with the initial downregulation of photosynthesis, followed by the modulation of non‐photochemical quenching and associated adjustments of zeaxanthin pool sizes. However, the timing of autumn downregulation differed between provenances, with delayed onset in the southern provenance (SP) and earlier onset in the northern relative to the local provenance, indicating that photoperiod at the provenance origin is a dominant factor controlling autumn phenology. Experimental warming further delayed the downregulation of photosynthesis during autumn in the SP. A provenance effect during spring was also observed but was generally not significant. The vegetation indices PRI and CCI were both effective at tracking the seasonal variations of energy partitioning in needles and the differences of carotenoid pigments indicative of the stress status of needles. These results demonstrate that PRI and CCI can be useful tools for monitoring conifer phenology and for the remote monitoring of the length of the photosynthetically active season of conifers in a changing climate.     

刺楸年轮中重金属含量动态变化及富集特性

为探索刺楸对受污染土壤重金属的富集和修复效应, 以南京栖霞山的乡土树种刺楸及其根际周边土壤为研究对象, 截取其根基部年轮盘及根际土壤样本, 采用ICP-AES法测定年轮及土壤样本中重金属(Cu、Cd、Cr、Mn、Ni、Pb、Zn)元素含量。结果表明: 栖霞山样地中的土壤受Mn、Pb和Zn污染最为严重, 存在Cu、Cd、Mn、Pb、Zn元素的高度复合污染, Cd、Cr、Cu、Ni、Zn在土壤和年轮中存在相关性, Mn和Pb则没有表现出明显的相关性; 刺楸修复受Cd、Mn、Pb、Zn污染的土壤效果并不显著, 更适用于Cr、Cu、Ni污染的土壤修复; 鉴于Cu元素含量变化特征, 刺楸也可以作为反映当地污染历史的记录载体; 刺楸年轮中的重金属元素之间存在交互作用, 其中Cd与Zn元素含量高度相关(r=0.984, p<0.01), 在刺楸年轮吸收重金属元素的过程中, Cu与Cd、Cr、Mn、Zn元素具有协同作用, Mn元素对其他元素有一定的拮抗作用。     

京津冀地区新型城镇化对土地生态效率影响的实证分析

近年来, 城市化进程的不断推进对城市土地利用及生态环境产生了极大影响。选取城镇化发展最为迅速与典型的京津冀地区作为研究区域, 采用超效率DEA模型及Malmquist效率指数, 从经济学角度分析2006-2015年土地生态效率的时空演变, 随后, 基于人口、富裕和技术(STRIPAT)模型, 构建新型城镇化发展水平的综合指标评价体系, 分析新型城镇化对土地生态效率的影响。研究结果表明: 京津冀地区城镇化发展水平与土地生态效率之间存在显著的正相关关系, 即城镇化水平的不断提升对土地生态效率的提高具有积极作用, 各城市土地生态效率在新型城镇化发展背景下存在明显的空间差异, 此外, 土地利用与管理技术水平的提高、环境政策的改变等均会对土地生态效率的提升产生积极影响。这项研究旨在为提高城市土地管理水平, 推动城市可持续发展提供决策支持。     

三种淡水鱼类在中国南北两个地区的肠道菌群差异比较

山东省德州市禹城市和湖南省长沙市望城区分别属于我国北方和南方地区,环境和气候差异明显。本试验以禹城市和望城区两地的草鱼(Ctenopharyngodon idella)、鲫鱼(Carassius auratus)和鲤鱼(Cyprinus carpio)为研究对象,对肠道中的菌群进行16s rRNA V4高变区扩增,基于IonS5 TM XL测序平台进行测序,并对相关数据进行分析。结果表明,在门水平上鲫鱼、鲤鱼、草鱼的肠道优势菌主要为变形菌门(Proteobacteria)、梭杆菌门(Fusobacteria)、硬壁菌门(Firmicutes),拟杆菌门(Bacteroidetes),各组中这四种菌门所占比之和均在80%以上;基于Bray-Curtis距离值的秩次进行组间差异显著性检验,山东草鱼组和湖南草鱼组比较中组间差异大于组内差异(R=0.307,P<0.05),且线性判别分析显示湖南草鱼组的特征性菌群为弧菌属,而山东草鱼组的为梭菌纲,推测特征性菌群差异与环境的影响有关;有害菌种的统计分析表明,湖南鲫鱼组和鲤鱼组的嗜水气单胞菌属相对丰度明显高于对应的山东鲫鱼组和鲤鱼组,山东草鱼组和鲤鱼组的弧菌属相对丰度高于对应的湖南草鱼组和鲤鱼组,可能受外界环境的影响,不同地区抵御外来有害细菌的能力也不一样。本研究对两地的淡水鱼类肠道微生物群落结构进行了比较和分析,为进一步的鱼类发育研究奠定基础。     

辅色剂对紫淮山花色苷稳定性的影响及其热降解动力学研究

为探究谷胱甘肽和没食子酸对紫淮山花色苷的辅色作用,本文研究了谷胱甘肽和没食子酸对紫淮山花色苷降解率、热稳定性及色差的影响。试验表明,谷胱甘肽和没食子酸能有效抑制花色苷的降解,且最佳添加量分别为0.03%和0.2%。在此添加量条件下,紫淮山花色苷在50、70、90℃水浴中的热降解均符合一级降解反应动力学规律。添加谷胱甘肽和没食子酸的紫淮山花色苷降解速率常数(k)小于对照组,半衰期(t 1/2)和活化能(Ea)高于对照组,说明谷胱甘肽和没食子酸能够增强花色苷的热稳定性。色差测定结果表明,经谷胱甘肽和没食子酸辅色后的紫淮山花色苷,其明度指数(L*)和色品指数(a*、b*)较对照组变化缓慢,颜色的稳定性增强。     

大豆滞绿(stay-green)突变体诱变后代表型性状变异分析

本文利用大豆滞绿突变体Z-94320经60Co-γ射线诱变的突变体后代M5、M6代为材料,进行两年的田间性状观察记录统计,用相关性分析、主成分分析、聚类分析对其17个主要表型性状统计分析。结果表明:诱变后代产生了丰富的变异,出现了多种种皮色和子叶色,产生了非滞绿性状,形成了各种生育周期,且分离出晚熟性状。通过相关性分析发现,单株粒重与株重、茎粗、主茎荚数、分枝荚数、一粒荚数、二粒荚数、三粒荚数、瘪粒荚数、虫食数呈极显著正相关,这些性状可以对产量进行预测;主成分分析在M5代提取出“产量因子”、“株型因子”、“粒荚因子”、“茎荚因子”四个主成分,对农艺性状累计贡献率达到70.50%,M6代提取出“产量因子”、“虫害因子”、“株型因子”、“茎杆因子”四个主成分,对农艺性状累计贡献率达到71.54%;聚类分析将M5、M6代材料分别划分为6类,发现同代中各类群农艺性状情况大致相似,但是各农艺性状在两代之间的变化明显,在株重、结荚高度、单株粒重等方面M6代显著高于M5代,并筛选出两株高产品系和一株特色滞绿品系。本研究逐步完善了对滞绿大豆突变体库的构建,为滞绿大豆诱变后代的遗传多样性研究提供了基础的数据分析。     

组蛋白赖氨酸甲基转移酶2D调控H9c2细胞中HIF-1α/VEGF通路

组蛋白赖氨酸甲基转移酶2D (histone-lysine N-methyltransferase 2D, KMT2D) 作为主要的组蛋白3第4位赖氨酸 (H3K4) 甲基转移酶,在调控胚胎发育、组织分化、代谢和肿瘤抑制方面发挥重要作用。在小鼠体内,敲除Kmt2d会导致严重的心脏发育缺陷最终造成胚胎期死亡。低氧诱导因子-1α (hypoxia-inducible factor 1α, HIF-1α) 作为调节细胞应对低氧的关键转录因子,能够调控多种下游基因转录。有相关研究揭示,表观遗传调控者能够调节HIF-1α的稳定性和活性。同样,作为表观遗传调控者的组蛋白甲基转移酶KMT2D是否参与低氧条件下HIF-1α对下游基因的调控,目前仍未知。在本研究中,观察在Kmt2d正常或缺乏的情况下,心肌细胞H9c2对低氧环境的应答反应。结果显示,与常氧条件相比,低氧状态下HIF-1α、组蛋白乙酰化酶P300、KMT2D及其介导的H3K4一甲基化 (H3K4 mono-methylation, H3K4me1)的蛋白质水平增加 (P<0.05);HIF-1α下游基因血管内皮生长因子 (vascular endothelial growth factor, Vegf) 的mRNA表达水平明显上调 (P<0.01)。染色质免疫共沉淀实验 (chromatin immunoprecipitation assay, ChIP-qPCR) 检测结果显示,H3K4me1和组蛋白3第27位赖氨酸乙酰化 (histone 3 lysine 27 acetylation, H3K27ac) 在Vegf基因启动子区域的结合丰度明显增加 (P<0.05)。低氧条件下沉默Kmt2d之后,H3K4me1蛋白水平和Vegf的mRNA表达下降 (P<0.05)。本研究表明,低氧条件下KMT2D参与调控HIF-1α和下游基因Vegf的表达。