中国主要湿地植被氮和磷生态化学计量学特征

研究湿地植物氮(N)和磷(P)的生态化学计量学特征对揭示植物与生境的耦合关系具有重要意义。通过收集中国52个采样区湿地植物不同器官和全株样本的N和P含量, 对其进行分类和统计分析, 探讨植物器官、生长期、植物类型、湿地类型和气候带对湿地植物N和P生态化学计量学特征的影响。结果表明: 1)湿地植物各器官N、P和N:P的几何平均值均表现为叶片(N, 16.07 mg·g^-1; P, 1.85 mg·g^-1; N:P, 8.67) >地上部分(N, 13.54 mg·g^-1; P, 1.72 mg·g^-1; N:P, 7.96) >茎(N, 7.86 mg·g^-1; P, 1.71 mg·g^-1; N:P, 4.58); 2)叶片N含量随时间变化呈现“三峰”型变化, 峰值分别出现在5月、7月和9月; 茎的N含量随时间变化表现为“双峰”型, 峰值出现在5月和9月; 成熟期之前, 植物叶片的N:P与N趋同波动, N:P主要受N含量控制; 衰老期N:P受P含量控制。3)湿地类型是影响植物叶片N和P生态化学计量特征的关键因素, N和P含量最高值出现在河流, 最低值出现在沼泽湿地, N:P的变化趋势大致与之相反。4)植物叶片N、P和N:P的几何平均值都表现为热带>温带>亚热带, 但总体差异不显著(p > 0.05)。5)中国大部分湿地植物叶片N:P < 14, 表现为N限制。     

Physiological and Biochemical Changes in Microcystis aeruginosa Qutz. in Phosphorus Limitation

Effects of phosphorus limitation on the physiological and biochemical changes of the freshwater bloom alga Microcystis aeruginosa Qutz. are reported in the present study. As a result of phosphorus limitation, biomass was controlled to some extent and the protein content per cell in vivo decreased. However,the carbohydrate content per cell was higher in phosphorus limitation over the 8d of cultivation. Soluble proteins were distinct in the media, whereas phosphorus deficiency induced the presence of a unique protein (16.2 kDa). Under conditions of phosphorus limitation, the activities of both superoxide dismutase and peroxidase per cell in vivo were lower than under normal conditions in the last cultivation. The in vivo absorption spectra of cells showed chlorophyll absorption peaks at 676 and 436nm, over 10nm red-shifted from the normal position; cells showed an absence of a chlorophyll c with an in viva absorption peak at 623nm and an extraction absorption peak at 617nm. The chlorophyll a/carotene and chlorophyll a/xanthophylls ratios decreased under conditions of phosphorus limitation, photosynthetic efficiency (Fv/Fm) was clearly lower, and the low-temperature fluorescence emission spectra indicated a higher peak at 683nm and a lower peak at 721nm relatively, with the 721nm peak drifting slightly to the red and the 683 nm peak strengthened with a weakened 692nm shoulder peak.     

Effect of Heavy Metals （Cd, Cu） on the Gametophytes of Laminaria japonica Aresch

Effects of various concentrations of two heavy metals, namely Cd and Cu, on gametophytes of Laminariajaponica Aresch were determined by recording morphological changes of gametophytes, determining pH values and the heavy metal content of the culture solution, calculating the germination rate of sporophytes, and observing heavy metal （Cd） distribution using a fluorescence microscope. The results showed that heavy metals damaged the gametophytes, and were even lethal, and that the higher the concentration of heavy metal ions, the greater the injury to gametophytes. Gametophytes could not survive in culture solutions containing more than 100 mg/L Cd and 50 mg/L Cu and were only able to survive in culture solution containing a mixture of Cd and Cu up to a concentration of 10 mg/L, which indicates that gametophytes have a higher tolerance to Cd than Cu and that multiple heavy metal ions in solution markedly aggravate the damage to gametophytes compared with individual heavy metal ions. With increases in the concentration of the heavy metal, the burgeoning rate of sporophytes decreased acutely, and solutions containing multiple heavy metal ions caused even more marked harm to sporophytes than solutions containing a single heavy metal ion, because most sporophytes died in mixed solutions. The pH value of the culture medium dropped immediately at the beginning （the first day） of treatment, increased over the following days, and then decreased again. The pH of culture media containing multiple heavy metal ions showed greater variation than media containing a single heavy metal ion, with the extent of the decrease in pH of culture media containing multiple ions being greatest during the last period of the experiment. With increases in the concentration of heavy metals, the capacity of gametophytes to accumulate these ions increased. The blue fluorescent light emitted by the Cd-and Cd-binding protein complex existing in gametophytes in media containing different concentrations of Cd showed clearly the distribution of the ion in gametophytes and the results obtained were consistent with distribution determined using other methods. All results of the present study showed that gametophytes of L. japonica play a remarkable role as heavy metal decontaminators, especially with regard to Cd.     

高产磷酯酶C菌株的诱变选育

在前面进行的高产磷酯酶C(PLC)菌株筛选、分类鉴定及其抗血小板功能研究的基础上,对选育出的高产PLC菌株BacilluscereusShenZhen7541进行了紫外线和Co60γ射线诱变处理,以期提高其产PLC的水平,从而有利于PLC的纯化制备。B.cereus7541经过三次紫外线照射及两次Co60γ射线辐射诱变处理,通过分离与卵黄琼脂杯碟法及NPPC法酶活检验筛选,最终获得了三株高产PLC突变菌株9287、9289和5612,其产PLC酶活水平分别达到14.878±1.428u/mL、16.450±0.793u/mL、16.400±0.967u/mL,较原始出发菌株B.cereus7541产酶水平(5.803±0.793u/mL)分别提高了2.879、3.236和3.226倍。经t值检验,三株菌产PLC水平与7541差异均达极显著(P<0.001)。     

云南两种地衣茶:白雪茶(Thamnolia spp.)和红雪茶(Lethariella spp.)的营养成分分析

“红雪茶”和“白雪茶”是滇西北少数民族传统饮用的地衣保健茶;其中,“红雪茶”混杂了梅衣科(Parmeliaceae)金丝属(Lethariella)中的4个地衣种:金丝绣球(Lethariellacashmeriana),金丝刷(L.cladonioides),柔金丝(L.sernanderi)和金丝带(L.zahlbruckneria);“白雪茶”包含了雪茶属(Thamnolia)中的两个种,即:雪茶和雪地茶(Thamnoliavermicularis&T.subuliforms)。利用常规方法测定了两种地衣茶的主要营养成分,并与常见饮茶进行比较,测定结果显示:红雪茶和白雪茶含有多种营养成分,红雪茶粗蛋白质含量为2.69g/100g·DW,粗脂肪3.42g/100g·DW,总糖、可溶性糖、灰分含量分别为5.04g/100g、0.35g/100g、1.74g/100g·DW;白雪茶的粗蛋白质含量为2.81g/100g·DW,粗脂肪2.91g/100g·DW,总糖、可溶性糖、灰分含量分别为0.99g/100g、0.27g/100g、4.18g/100g·DW;两种地衣茶均含有17种氨基酸和多种矿物元素,具有一定营养价值;而两种地衣营养成分的含量存在差异。     

植物磷营养高效的分子生物学研究进展

挖掘利用植物自身的磷高效营养遗传资源是农业可持续发展的关键.磷高效营养性状涉及根形态、根分泌物、膜与体内磷转运以及菌根等许多方面,表现为数量遗传性状及受多基因控制.近年来,许多高亲和磷转运子基因已被克隆,磷向地上部转运和磷吸收负反馈调节的控制基因也被发现,对于根系分泌有机酸和酸性磷酸酶的基因的控制也有了一定的了解,但目前对于根毛、排根、根构型以及菌根的营养学意义性状的分子生物学研究进展缓慢.     

邻株竞争对低磷环境杉木幼苗光合特性及生物量分配的影响

选择同一杉木(Cunninghamia lanceolata)无性系幼苗为研究对象, 通过设计邻株竞争处理和3个供磷水平的室内沙培模拟试验, 采用破坏性收获方式, 分别于试验初期,中期和末期测定不同竞争与供磷水平条件下杉木幼苗光合特性和生物量分配的变化规律, 综合分析邻株竞争对低磷环境杉木响应行为的影响.结果表明: 竞争处理,供磷水平和胁迫时期三者对杉木幼苗4个光合特性指标的影响均存在明显的交互作用(p < 0.05), 而对生物量分配的交互作用未达显著水平(p > 0.05).低磷和不供磷处理条件下杉木幼苗叶片的净光合速率,蒸腾速率和气孔导度均明显较低, 其中缺磷胁迫和邻株竞争对叶片气孔导度的降低具有叠加效应.随着竞争和低磷处理时间的延长, 杉木幼苗叶片蒸腾速率逐渐降低, 但气孔导度和胞间CO₂浓度呈先下降后上升的趋势, 而根系生物量和根冠比均显著增加.     

氮添加对武夷山亚热带常绿阔叶林植物叶片氮磷化学计量特征的影响

该文以福建武夷山亚热带常绿阔叶林为研究对象, 通过设置3个氮(N)添加梯度的野外实验, 研究了群落内乔木植物、灌木植物、草本植物、蕨类植物和苔藓植物叶片N、磷(P)化学计量特征对N沉降的响应, 以及不同功能群和物种化学计量特征对N沉降响应的差异。在已开展5年人工N添加的样地内, 3年的监测结果表明: N添加整体上提高了植物叶片N含量, 草本层植物叶片N含量对N添加的响应比乔木层和灌木层植物更加敏感, 优势种米槠(Castanopsis carlesii)、草本植物砂仁(Amomum villosum)、蕨类植物狗脊(Woodwardia japonica)的叶片N含量显著增加。N添加整体上增加了植物叶片P含量, 乔木层植物和灌木层植物叶片P含量没有显著变化, 草本层植物叶片P含量显著增加, 而苔藓植物叶片P含量显著减少。N添加促使武夷山亚热带常绿阔叶林植物叶片N:P由18.67上升至19.72, 加剧了植物生长的P限制; 乔木物种N:P的变化较灌木和草本物种更加稳定。N添加条件下, 植物叶片N:P的变化主要受到叶片P含量而非N含量变化的影响, N添加对生态系统P循环的影响显著。     

三种植物对土壤磷吸收和富集能力的比较

筛选磷富集植物是磷矿废弃地土壤与植被修复的关键。该文以向日葵(Helianthus annuus)、苏丹草(Sorghum sudanense)、南瓜(Cucurbita moschata)为研究对象, 采用盆栽试验, 设置5个磷浓度(0、100、300、500和700 mg·kg^-1), 分别在3个不同生长时段(4周、7周、10周)内采样, 对这3种植物的磷吸收和富集能力进行了比较。结果表明: (1)在相同生长时间内, 向日葵、苏丹草、南瓜的地上部磷含量均随磷处理浓度的升高而增大, 最大值分别为9.67 g·kg^-1、4.86 g·kg^-1、6.32 g·kg^-1; 相同浓度下, 向日葵地上部磷含量随着生长时间的延长呈上升趋势, 苏丹草则呈下降趋势, 南瓜无显著变化; (2) 3种植物的地上部磷累积量均在磷处理浓度为700 mg·kg^-1时, 生长10周后达到最大值, 分别为217.83 mg·plant^-1、93.92 mg·plant^-1、135.82 mg·plant^-1; (3)各浓度处理下, 向日葵、苏丹草的地上部磷富集系数和转移系数均大于1.00, 南瓜的地上部磷富集系数和转移系数波动较大; 向日葵的富集系数和转移系数最大值分别达11.39和4.09。综合比较可知, 3种植物磷吸收和富集能力的大小顺序为: 向日葵>南瓜>苏丹草。向日葵各项富磷特征基本符合磷富集植物的筛选标准, 可作为磷矿废弃地土壤与植被修复的备选物种。     

干热河谷植物化学计量特征与生物量之间的关系

了解植物化学计量学特征对生物量变化的响应机制对预测全球变化下植物生产力以及生态系统功能具有重要意义。为了了解干热河谷地区植物化学计量学塑性变化与植物生物量变化的关系, 该研究以当地的典型燥红土为基质, 观察水分、养分以及二者的交互作用对6种植物的生长的促进作用, 并分析这种作用与植物化学计量学特征变化的关系。研究结果显示: 水分、养分、物种及其二元交互作用对植物生长具有显著的作用。养分添加处理增加了32.55%的生物量, 高频次水分处理增加了31.35%的生物量, 水分与养分复合处理下生物量增加了110.60%。植物化学计量学特征的变化与植物生物量对处理的响应具有显著相关性。其中, 植物总体K:Ca、K:Mg、K:Mn、K:Zn、Mg:Mn的变化与植物生物量的变化呈正相关关系, 表明水分和养分处理对植物生长的促进作用影响了植物养分的平衡, 主要的变化趋势是高含量元素与低含量元素的计量比随着生物量的增加而不断增加。此外, 相对于植物生物量变化, 处理类型和物种因素对多数化学计量学特征变化无显著影响, 表明水分和养分处理对化学计量学的影响具有相同的驱动机制, 即通过生物量变化最终影响化学计量学变化。植物生物量对水分和养分的响应可对植物化学计量学特征以及生态系统功能产生深远的影响。