山黧豆抗逆性研究进展

山黧豆是一种栽培历史悠久、种植广泛的豆科作物,具有很高的蛋白质含量和极强的耐旱能力,因而成为一些干旱、贫困和人口众多地区的主要饲料和粮食作物,且被考虑作为可持续发展农业的模式作物。随着人类对粮食、蛋白质和新型食物资源需求的日益增长,山黧豆的研究引起了世界各国学者的重视。该文对国内外近年来有关山黧豆在干旱、盐、重金属及生物胁迫下抗逆性方面的研究进展作了概述,同时简要介绍了山黧豆与干旱相适应的形态特征,并对亟需重点研究的几个方向作了展望。     

A genetic adaptive pattern＊low hemoglobin concentration in the himalayan highlanders

Mean hemoglobin （Hb） concentration of about 3 500 subjects derived from 17 studies of Himalayan highlanders （Tibetans, Sherpas, and Ladakhis） was compared with lowlanders （Chinese Han, Indian Tamils） lived in the Himalayas, and European climbers during Everest expeditions as well as Andean natives. The results found that Hb concentration in Himalayan highlanders was systemically lower than those reported for Andean natives and lowland immigrants. These comparative data demonstrated that a healthy native population may successfully reside at high altitude without a significant elevation in Hb, and the lower Hb levels of Himalayan highlanders than those of migrated lowlanders and Andean natives are an example of favourable adaptation over the generations. In addition, excessive polycythemia has frequently been used as a marker of chronic mountain sickness （CMS）. Altitude populations who have a higher Hb concentration also have a higher incidence of CMS. The low Hb in Himalayans suggested as showing adaptation over many generations in Tibetan stock. Recent work in Tibet, suggested that Tibetans there may have adapted to high altitude as a result of evolutionary pressure selecting for genes which give an advantage at altitude. All of the population genomic and statistical analysis indicated that EPAS1 and EGLN1 are mostly likely responsible for high altitude adaptation and closely related to low Hb concentration in Tibetans. These data supported the hypothesis that Himalayan highlanders have evolved a genetically different erythropoietic response to chronic hypoxia by virtue of their much longer exposure to high altitude.     

土壤干旱胁迫对九头狮子草和圆苞金足草幼苗形态和生理特性的影响

采用称重控水法控制土壤相对含水量分别为(85.0±2.5)％(对照)、(67.5±2.5)％(轻度干旱)、(50.0±2.5)％(中度干旱)和(32.5±2.5)％(重度干旱),对土壤干旱胁迫条件下九头狮子草[Peristrophe japonica (Thunb.)Bremek.]和圆苞金足草(Goldfussia pentstemonoides Nees)2年生苗的植株形态及生理特性变化进行了研究.结果表明:经土壤干旱胁迫处理30 d后供试2种植物的外部形态均有一定变化,其中九头狮子草主要变化为叶片失绿、变薄且萎蔫、枝条下垂;圆苞金足草主要变化为茎干倒伏、叶片变软且叶柄低垂.随土壤干旱胁迫程度的增加,供试2种植物叶片的自然饱和亏、临界饱和亏、需水程度、束缚水含量、束缚水与自由水的含量比值、脯氨酸含量和可溶性糖含量均呈逐渐增加的趋势且均高于对照,而自由水含量、最高水势、最低水势和可溶性蛋白质含量均逐渐降低且总体上低于对照.总体上看,在重度干旱胁迫条件下供试2种植物各生理特性均与对照有极显著或显著差异,而在轻度或中度干旱胁迫条件下部分指标与对照无显著差异.供试2种植物各生理指标的变化幅度有明显差异,在同一干旱胁迫条件下九头狮子草叶片的自然饱和亏、需水程度、自由水含量、最高水势和最低水势的降幅、脯氨酸含量和可溶性蛋白质含量的降幅均高于圆苞金足草,其临界饱和亏、束缚水含量、束缚水与自由水的含量比值和可溶性糖含量均低于圆苞金足草.综合分析结果表明:供试2种植物对土壤干旱胁迫均具有一定的耐性,但圆苞金足草具有更强的抵御干旱的生理机制.     

干旱胁迫下外源钙对石灰岩地区复羽叶栾树种子萌发的影响

以石灰岩生态恢复优选树种复羽叶栾树种子为试材,采用聚乙二醇(PEG6000)设置0％(CK)、5％、15％、25％、30％模拟石灰岩山区不同干旱环境,以CaCl2设置0(CK)、15、20、25、30 mmol·L-1为外源钙离子梯度,模拟石灰岩地区的土壤高钙环境,研究不同浓度CaCl2、PEG及二者交互作用对种子萌发特征的影响.结果表明:单纯CaCl2作用下,中低浓度的外源钙对复羽叶栾树种子萌发参数无显著影响,而高浓度的外源钙对种子萌发具有抑制作用,中低浓度CaCl2可以增加萌发后幼苗的鲜质量.PEG浓度从0％增至25％,各处理组的种子发芽率、发芽势、发芽指数及活力指数均与对照呈显著递减趋势,幼苗鲜质量明显减小.对各干旱处理组施加一定浓度的外源钙后,中低浓度的CaCl2可提高种子的萌发特性,而当CaCl2浓度达到30 mmol·L-1时,种子难以萌发.PEG浓度达到30％时,种子无萌发.施加一定的外源钙可以提高PEG胁迫下幼苗的鲜质量,使幼苗更加适应干旱缺水的环境.     

特有植物多样性分布格局测度方法的新进展

特有植物是生物多样性保护的重要对象,对其分布格局的研究可以为生物多样性优先保护区的确定提供重要参考.研究人员利用多种测度和分析方法,在不同地理区域对特有现象的分布格局开展了大量研究.随着分子系统学方法的不断完善及一些空间统计分析方法的引入,新的生物多样性测度方法应运而生.本文介绍了生物多样性测度方法的类型及其特点、应用现状与前景.这些测度方法的发展经历了从单一的时间或空间格局到时空格局统一的过程,具体涉及物种丰富度、谱系多样性、进化特异性以及这3种测度方法整合空间分布加权的算法.其中,谱系多样性指数(phylogenetic diversity)、谱系特有性指数(phylogenetic endemism)以及空间加权的进化特异性指数(biogeographically weighted evolutionary distinctiveness)尤其值得关注.中国特有植物分布格局的研究需要在以下4个方面进一步开展工作:(1)完善特有物种的分布格局研究;(2)加强物种的测序工作,完善谱系多样性格局的分析;(3)结合系统发育信息,揭示谱系多样性及进化历史的分布格局,进而深入开展物种p多样性和谱系p多样性的研究;(4)加强物种分布区变化的模拟,在时间维度上探讨特有现象的变化格局,为生物多样性保护提供更完善的理论支持.     

京津冀地区双翅目区系组成与分布格局

对河北大学博物馆藏京津冀地区的双翅目定名标本和有关资料进行整理,共得到3亚目51科499属1378种。研究数据表明：环裂亚目的科、属、种的多样性最高,分别占相应阶元总数的58.82％、67.74％和66.55％;科级阶元中以寄蝇科的属、种数最多,分别占18.84％和17.78％;单种属260个,占总属数的5210%。研究结果还显示：京津冀地区的双翅目昆虫区系凸显古北界性质,该界特有属222个,古北-东洋界共有属277个;东北亚界属的多样性（499属,占总数的100%）远高于中印亚界（277属,占55.51%）和中亚亚界（267属,占53.51%）;华北区属（499属,占100%）的多样性远高于东北区（293属,58.72%）、蒙新区（264属,52.91%）、西南区（254属,50.90%）和华中区（253属,50.70%）,与青藏区（174属,34.87%）和华南区（170属,34.07%）地理渊源关系更远。     

探讨干旱胁迫下植物的信号转导和基因表达

本文主要研究植物在外界胁迫信号的影响下经过第二信使及其下游蛋白激酶的传导反应,对基因表达进行的调控,以及在干旱胁迫信号下植物的感知、传递及其诱导基因的表达调控作用。     

干旱复水对海棠叶片光合蒸腾及水分利用效率的影响

以13个类型的盆栽海棠为材料,分析了自然干旱及旱后复水时叶片净光合速率(net photosynthesis rate,Pn),蒸腾速率(transpiration rate,Tr)及水分利用效率(water use effi ciency,WUE)。结果表明:13个海棠中,西府海棠的Pn和WUE最低,对水分变化最不敏感;平邑甜茶比较适应轻度和中度干旱,不适应重度干旱。复水后‘紫色王子’、‘绚丽’和‘雪球’等9个类型的Pn明显超过原初状态;‘红艳’、‘糖美林’、‘红粉’、‘红宝石’和‘王族’通过提高WUE来抵抗干旱胁迫,‘绚丽’、‘红丽’和垂丝海棠通过维持较强的恢复能力适应抗旱。干旱时,‘绚丽’比其他海棠能够更高效地利用水分。     

干旱胁迫条件下AMF促进小马鞍羊蹄甲幼苗生长的机理研究

采用温室水分控制试验,在干旱胁迫条件下,定量化研究优势丛枝菌根真菌(AMF)影响优势乡土植物小马鞍羊蹄甲(Bauhinia faberi var.microphylla)幼苗生长的机理,主要通过研究干旱胁迫条件下摩西球囊霉菌(Funneliformis mosseae)与小马鞍羊蹄甲的共生关系,阐明AMF在植物生长初期的作用。结果表明,干旱胁迫条件下,摩西球囊霉菌能够很好地侵染幼苗,侵染率高达89%—97%,并且不受水分条件影响。接种的幼苗最大光合速率、水分利用效率随着干旱胁迫程度从重度到轻度(水分从低到高)逐渐增大,相反地,叶片脯氨酸含量逐渐减小。接种显著地促进幼苗株高、叶片数、叶面积、根长、根面积等生长指标,提高幼苗各部分生物量、地上地下磷(P)含量。当含水量为60%田间持水量时,AMF促进小马鞍羊蹄甲幼苗吸收P的效果最好。接种还显著影响幼苗的生物量分配,在重度干旱胁迫时影响P分配,水分条件也显著影响幼苗的生物量分配。此外,接种和水分的交互作用对叶生物量、总生物量、生长指标以及地上部氮(N)总量影响显著。结果表明干旱胁迫条件下菌根效应显著,并在干旱条件下显著促进了小马鞍羊蹄甲幼苗的生长,这为进一步干旱河谷植被恢复提供了理论依据。     

高山森林林窗对凋落叶分解的影响

林窗对降水和光照等环境条件的再分配以及分解者群落的影响可能深刻作用于森林凋落物分解过程,但有关高山森林林窗大小对凋落物分解的影响尚无研究报道。采用凋落物分解袋法,研究了川西高山森林不同大小林窗对非生长季节和生长季节红桦(Betula albo-sinensis)和岷江冷杉(Abies faxoniana)凋落叶质量损失的影响。结果显示,经过1a的分解,不同生境下红桦和岷江冷杉凋落叶分别分解了27.25%—30.12%和27.04%—27.96%,其中非生长季节占53.83%—60.18%和50.23%—59.09%。林窗对红桦和岷江冷杉凋落叶质量损失的影响因物种不同而呈现季节差异。总体上,林窗加快了岷江冷杉凋落叶的分解而延缓了红桦凋落叶的分解。与郁闭林下相比,林窗显著增加了2种凋落叶非生长季节的质量损失速率,显著降低了生长季节2种凋落叶的质量损失速率;2种凋落叶质量损失速率在非生长季节随林窗面积增大而加快,在生长季节随林窗面积增大而减慢。林窗显著影响了初冻期、深冻期和融化期岷江冷杉凋落叶的质量损失率,但对红桦凋落叶质量损失率影响不显著。可见,高山森林凋落物分解过程受到林窗的显著影响,并且阔叶和针叶凋落叶在非生长季节和生长季节对林窗的响应具有明显差异。