内蒙古地带性针茅植物对CO2和气候变化的适应性研究进展

收集了1992—2013年关于模拟CO2浓度升高及气候变化(温度升高、降水变化)对内蒙古地带性草原群落的5个建群种针茅植物(贝加尔针茅、本氏针茅、大针茅、克氏针茅、短花针茅)影响的实验研究结果表明,模拟CO2浓度升高、增温和增雨将提高针茅植物的光合作用和株高生长,但CO2处理时间延长会导致光合适应;温度和降雨变化将改变针茅植物的物候进程,但物种之间反应有差异;CO2浓度升高有助于针茅植物生物量增加,增温和干旱则相反,CO2浓度升高对干旱的影响具有补偿作用;干旱和涝渍胁迫将提高针茅植物植株C/N,CO2浓度升高将加剧水分胁迫下针茅植物植株C/N的增加效应,导致牧草品质下降。由于当前在适应性指标、针茅植物对气候变化协同作用的适应机理及其敏感性研究等方面存在的不足,导致目前无法全面比较各针茅植物对CO2和温度、降水变化的响应差异及其敏感性,因而无法预测未来在全球变化背景下,这几种针茅植物的动态变化及其在地理分布上的迁移替代规律。为科学应对气候变化,未来应加强内蒙古地带性针茅植物的适应性指标、针茅植物对多因子协同作用的适应机理及敏感性研究。     

6种草本植物对干旱胁迫和CO2浓度升高交互作用的生长响应

以CO2浓度升高为主要标志的全球气候变化及由其引起的极端气候变化对陆地生态系统产生了重要的影响。利用步入式CO2生长室模拟研究了CO2浓度变化(400和700μL/L)和干旱胁迫(水分充足CK:100%FC(田间持水量);中度干旱MS:40%FC;重度干旱SS:20%FC)的交互作用对草本植物网果酸模(Rumex chalepensis)、野豌豆(Vicia sepium)、泥胡菜(Hemmistepta lyrata)、风轮菜(Clinopodium chinense)、藜(Chenopodium album)和玉米石(Sedum album)生长特性的影响。结果表明:CO2浓度升高总体上刺激了网果酸模、野豌豆、泥胡菜、风轮菜和藜这5种C3植物在任何水分条件下的生长,也刺激了玉米石在水分条件较好下的生长;干旱胁迫总体上抑制了所有6种植物的生长,但中度干旱胁迫有刺激CAM植物玉米石生长的趋势。CO2浓度升高能否缓解干旱的负面影响具有明显的种间差异:CO2浓度升高减缓了干旱胁迫对泥胡菜和风轮菜的负面影响,这种缓解作用在网果酸模和野豌豆中显著降低,对藜没有明显的促进作用,对干旱下的玉米石的生长却起到了抑制作用。CO2浓度升高总体上增加了根质量分数和干物质含量;干旱胁迫明显提高了6种草本植物的根生物量的分配比例,降低了干物质含量;但CO2浓度升高和干旱胁迫的交互作用可导致不同的物种产生不同的响应,说明植物能够通过调节生物量分配和植株本身的水分含量保持能力来适应CO2浓度和干旱胁迫的交互影响,这种调节能力取决于植物在碳的吸收和水分散失之间的平衡"trade-off"。研究结果有助于增进草本植物对未来气候变化的适应性理解,为评估和预测全球气候和水文变化对植物的生理生态影响提供理论依据。     

会同杉木人工林不同生长阶段植物固碳特征

为了探讨杉木人工林不同生长阶段的固碳功能,以会同杉木林为研究对象,在定位连续测定林分生物量和碳素含量的基础上,研究了杉木林不同年龄阶段的储存碳量及在各组分的分配和植物固碳能力。结果表明:杉木各器官碳素含量树叶树皮树根树干树枝,且随着林龄增加而增大;杉木林植被储存碳量为22.93—86.98 t/hm2,各个层次储存碳量乔木层林下植被层枯死物层;乔木层碳素在器官间的相对分配大小依次为树干树根树叶树皮树枝;树干碳素分配比随着年龄增长而增大,树枝、树叶随年龄增长而减少,树根和树皮虽有波动,但变化较平稳;树枝、树叶、树干、树皮和树根碳积累年均变化都呈单峰形曲线,但波峰出现林龄各有不同;杉木林固碳动态特征可分为固碳功能建立、固碳能力迅速增长、固碳能力最大、固碳能力相对平稳和固碳能力下降等5个阶段;杉木林的固碳能力,不仅受不同生长阶段生长发育生物学特性的制约,而且还受林分冠层结构特征以及土壤肥力条件的影响。     

反相C18固相萃取小柱用于蛋白质组分析中少量样品预处理

针对少量且复杂蛋白质组样品,开发一种耗时短、操作简便的分离方法。以人的脑海马组织蛋白样品为研究对象,采用反相C18固相萃取小柱,采用不同乙腈浓度对酶切后样品进行梯度洗脱,与反相高效液相色谱法对比分离效果。通过比较不同乙腈梯度洗脱方案所鉴定到的谱图数、非冗余多肽数、蛋白数和各洗脱组分间重复率分析,确定一种样品量少、简单易行、分离效果好的实验方案。虽然反相C18固相萃取小柱法鉴定蛋白总数占高效液相色谱法的85.5%,但其操作简单,耗时少。通过4种不同乙腈浓度方案比较,确定乙腈洗脱浓度优化为5%、15%、20%和90%时,分离30μg人的海马多肽混合物可以得到较优的分离效果。其蛋白鉴定数为反相液相色谱法的67.0%,且重复性良好。该结果证实反相C18固相萃取小柱分离效果比反相高效液相色谱法稍差,但此方法可以分离少量复杂蛋白质组样品。该方法分离样品充分,操作易行,耗时短,是进行蛋白质组学分析中少量样品的一个简便预处理方法。     

邻苯二甲酸酯类(PAEs)对三角鲂的急性毒性研究

为了研究邻苯二甲酸酯对水生态系统的危害,以三角鲂(Magalobrame Tarminalis)幼鱼为研究对象,探讨邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二-2-乙基己酯(DEHP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)4种PAEs化合物对其急性毒性效应。结果表明:以上4种化合物在暴露24 h、48 h和96 h的半致死质量浓度(LC50)分别为2.75、2.41和2.08 mg/L;5.29、4.12和3.29 mg/L;6.56、6.15和5.41 mg/L和6.98、6.84和6.60mg/L。其安全浓度(SC)分别为0.55、0.79、1.62和2.00 mg/L。三角鲂幼鱼对4种PAEs化合物的中毒症状相似,但4种物质的致死浓度区间存在差别,4种物质对三角鲂幼鱼的毒性大小顺序为DBP>DMP>DEHP>DEP,三角鲂幼鱼对4种PAEs化合物均表现出显著的时间效应和剂量效应,呈正相关。结果表明,4种物质在试验浓度下对三角鲂幼鱼产生了明显的毒性作用,对水生生物存在危害,应对其水生态风险加以关注。为制定4种PAEs水质标准及对其进行生态风险评价提供科学依据。     

银胶浓度对电穿孔获取细胞内表面增强拉曼光谱的影响

探究了银胶浓度对于电穿孔导入银纳米粒子获取细胞内表面增强拉曼光谱(SERS)的影响.对6组含有不同浓度银胶的鼻咽癌细胞C666进行电穿孔,测量电穿孔后活细胞内表面增强拉曼光谱.以测得的SERS信号、光谱强度积分值和谱线重复性为指标,研究银胶浓度对电穿孔获取细胞内SERS的影响,对电穿孔后活性C666细胞内SERS平均光谱进行初步谱峰归属.在脉冲电场强度875 V/cm,脉冲持续时间1 ms,电脉冲2次的条件下,每500μl电击缓冲液中含有50μl银胶时测得的细胞内SERS光谱信噪比高,且光谱具有较好的重复性.结果说明,正确选择银胶浓度可以提高电穿孔-SERS效果,获取高质量的活细胞内SERS信号.此研究有助于扩展表面增强拉曼光谱的应用,包括实时检测分析活细胞内生化成分及分布,实时监测细胞生化变化过程等.     

花粉管钙信号特性及其调控研究进展

花粉管在花柱中生长受多个信号分子的协同调控,钙离子在其中发挥着重要作用.钙是一种重要的第二信使,它将外界的多种生物或非生物信息转化为对细胞内基因表达以及细胞生理反应的调控.钙信号表达方式是胞内自由钙浓度的特异性变化.该文对国内外近年来有关花粉管生长中钙信号特性及其调控的研究进展,如花粉管尖端自由钙离子浓度梯度与胞内钙振荡、花粉管质膜钙转运体的鉴定及其调控特性、花粉管钙信号与微丝和ROP蛋白的关系以及花粉管钙信号与植物自交不亲和性反应的关系等进行综述,为深入开展相关研究提供参考.     

大气CO2浓度倍增和施氮对冬小麦光合及叶绿素荧光特性的影响

采用开顶式气室,通过土培盆栽实验研究了不同大气CO2浓度(背景空气浓度375μmol·mol-1和倍增浓度750μmol·mol-1)和氮素水平(不施氮和施氮0.25 g/kg)下两个冬小麦品种(小偃6号和小偃22)主要生育期(拔节、孕穗、扬花、灌浆期)叶片叶绿素含量和荧光动力学参数的变化.结果显示,与背景CO2浓度相比,在不施氮条件下大气CO2浓度倍增处理的小麦叶片出现明显的光合下调现象,而施氮时变化不明显;同时,CO2浓度倍增后小麦各主要生育期叶片叶绿素含量均有不同程度地下降,荧光参数初始荧光(F0)值明显提高,最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)、最大光能转换效率(Fv/Fm)和PSⅡ潜在活性(Fv/F0)值均显著降低.施氮可提高冬小麦各个时期叶片叶绿素含量、Fm、Fv、和Fv/F0值,降低F0值;不施氮条件下,大气CO2浓度倍增对冬小麦各主要生育时期叶绿素含量和荧光参数的影响明显,而施氮后影响微弱.研究表明,大气CO2浓度升高对冬小麦光合速率、叶绿素含量和光系统Ⅱ(PSⅡ)的光合电子传递和潜在活性具有一定抑制作用,通过施氮可以有效地缓解其负面效应.     

树干/枝呼吸作用对环境变化的响应

树干/枝呼吸是调控森林碳平衡的关键生理过程之一,其对环境变化的响应在很大程度上决定了森林生产力及其固碳增汇能力.本文主要综述了近10年来林木树干/枝呼吸对大气CO2浓度升高、温度升高、干旱胁迫和人为管理的响应及其生理生态学调控机制,结果表明:大气CO2浓度升高和升温一般促进树干/枝的呼吸,其表观温度敏感性(Q10值)受树种、测定方法、温度范围、季节、林龄和径阶的影响,但变幅小于根系呼吸Q10值的变幅;干旱胁迫时,树干/枝呼吸速率减缓,随后进行浇水则会引发树干/枝呼吸的剧增,其生理学机制仍不清楚;不同的管理措施(如火烧、施肥、灌溉、修枝、环割等)对树干/枝呼吸的影响不尽相同.综述以往研究,提出今后值得深入探讨的4个方向:(1)明确树干/枝呼吸释放CO2的来源和去向以及建立相应的测定标准;(2)了解树干/枝呼吸对环境变化响应的生物学机制;(3)探讨树干/枝呼吸对环境变化的适应性;(4)树干液流、同位素示踪和CO2微电极技术的综合应用.     

亚高山林线优势种形态结构和竞争力对CO2浓度和温度升高的响应

利用封顶式生长室模拟未来变化的气候条件,研究了亚高山林线优势物种岷江冷杉(Abies faxoniana)和4种草本植物形态与竞争指标对CO2浓度和温度升高的响应.结果表明:处理2个生长季后,高CO2浓度条件下,岷江冷杉冠体积增加42％,比叶面积、比冠体积和比根长分别增加17％、65％和19％;温度升高使岷江冷杉冠形更纵向生长,冠体积增加22％,根冠比和比根长均比对照增加17％;二者同时升高使岷江冷杉冠体积增加79％,比叶面积、比冠体积和比根长分别增加17％、197％和18％.CO2浓度升高处理下糙野青茅(Deyeuxia scabrescen)的株高、基茎和每株叶片数增加,但比叶面积降低;甘肃苔草(Carexkansuensis)、东方草莓(Fragaria orientali)和紫花碎米荠(Cardamine tangutorum)的各项指标变化与青茅相反.温度升高下青茅、苔草、草莓株高、基茎和根冠比下降.二者同时升高条件下4种草本植物的基茎和每株叶片数增加,但比叶面积和根冠比降低.这表明,在CO2浓度和温度升高处理下,岷江冷杉形成有利于生长的冠层结构且单位质量的竞争力增加,而4种草本植物的形态结构和竞争力均受到不同程度的负面影响.