东北地区高温对玉米生产的影响及对策

极端高温是制约东北农作区玉米生产的主要气象灾害之一.本文通过研究气候变暖背景下玉米不同生育时期内日最高温度大于30℃的积温(AT)和日最高温度大于30℃的天数(AD)的时空变化特征,分析了极端高温对东北农作区不同地区玉米生产的影响,并探讨了应对高温的对策.结果表明:1961—2010年,东北农作区玉米生育期内温度显著升高,开花期(花前花后20 d)最高温度明显大于其他生育时期,玉米全生育期、营养生长期(播种到开花前11 d)、花期和生育后期(开花后11 d到收获)4个时期日最高温度的气候趋向率分别为0.16、0.14、0.06和0.23℃·10 a-1.近50年东北农作区玉米全生育期AT明显增加,西南部地区的AT明显高于其他区域,营养生长期AT的增加趋势明显大于其他两个时期.玉米全生育期AD明显增加,高值区也主要集中在西南部地区,生育后期的AD的增加趋势大于其他两个生育时期.东北农作区玉米生育期内极端高温显著影响玉米生产,其中营养生长期的极端高温对玉米产量的不利影响十分显著,松辽平原地区玉米生产的高温风险明显大于其他地区.优化作物布局,培育耐高温品种,调整玉米生产管理措施,构建防灾减灾玉米生产体系是东北农作区玉米生产应对高温风险的有效措施.     

强光下高温与干旱胁迫对花生光系统的伤害机制

为探讨高温和干旱胁迫对花生光合系统的不同影响机制,以鲁花14为试材进行高温(42 ℃)强光(1200 μmol · m^-2 · s^-1)(HH)、干旱(PEG6000,30%)强光(1200 μmol · m^-2 · s^-1)(DH)和强光(1200 μmol · m^-2 · s^-1)胁迫(NH)处理,以未处理为对照(CK)的实验。与CK及NH处理相比,HH和DH的最大光化学效率(Fv/Fm)和820 nm光吸收大幅下降,叶绿素荧光动力学曲线上J点相对荧光(Vj)上升,单位面积内吸收的光量子(ABS/CSm)、单位面积内反应中心捕获的光量子(TRo/CSm)和单位面积内有活性的反应中心的数目(RC/CSm)均出现大幅下降,而PSⅡ的关闭程度(1-qP)明显升高,依赖于叶黄素循环的非辐射能量耗散(NPQ)升高,同时超氧化物歧化酶(SOD)活性出现下降,丙二醛(MDA)和膜透性增加,这些结果表明,HH和DH胁迫引起了花生叶片的严重光抑制,但快速叶绿素荧光诱导动力学曲线中均没有出现K点,表明花生叶片光合系统放氧复合体(OEC)对高温和干旱胁迫不敏感,光合系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心的受体侧更容易受到高温和干旱的影响,而对花生光系统造成严重破坏的主要原因则是过剩光能的积累,一方面虽然叶黄素循环可以耗散部分能量,但不是全部;另一方面水-水循环受到高温和干旱的影响不能有效起到能量消耗的作用,造成活性氧的大量积累。HH和DH处理对花生光系统造成的伤害相似,但DH处理对花生光系统的伤害程度大一些,强光下,高温和干旱对花生叶片的伤害位点及破坏机制却较为相似。     

高温对两种卡帕藻的酶活性、色素含量与叶绿素荧光的影响

在室内采用静置培养法,以25℃为对照,研究高温(32℃、35℃和40℃)对长心卡帕藻Kappaphycus alvarezii与异枝卡帕藻K.striatum的硝酸还原酶(NR)和过氧化物酶(POD)活性、叶绿素a和藻红蛋白含量的影响,并采用调制叶绿素荧光技术,测定高温处理后2种藻的叶绿素荧光参数变化趋势.结果表明:高温对2种卡帕藻的NR和POD活性有显著影响.二者的NR活性均在35℃时最低,32℃时最高;异枝卡帕藻的POD活性在35℃时最高,而长心卡帕藻的在35℃时最低.在25-40℃之间,随着温度升高,异枝卡帕藻的叶绿素a含量逐渐减少,藻红蛋白含量先降后升,35℃时最高,而长心卡帕藻的两种色素含量皆在25℃时最高.在32-40℃条件下,随着温度升高,2种藻的实际光合效率(Y)和相对光合电子传递速率(ETR)明显下降,温度越高,下降程度越大;短期高温可刺激2种卡帕藻的光合活性增强,随着处理时间延长,异枝卡帕藻的光合活性下降,但差异不显著,而长心卡帕藻的光合活性显著下降.综合上述指标,显示32℃以上高温对2种卡帕藻产生胁迫,异枝卡帕藻对热胁迫的耐受力明显强于长心卡帕藻.     

胡杨异形叶叶绿素荧光特性对高温的响应

胡杨(Populus euphratica Oliv)是塔里木极端干旱荒漠区优势乔木树种,由于其生长在荒漠环境中,极端高温远高于其它地区,因此研究胡杨对高温胁迫的响应特征对于解释胡杨的抗逆机理与生态适应策略具有极为重要的意义。以胡杨3种典型的异形叶为材料,研究不同温度对其叶绿素荧光特性和能量分配的影响。结果表明,25-45 ℃温度下胡杨异形叶的F₀、F_m、F_v/F_m与F_v/F₀变化不大,尤其F_v/F_m仍能保持在0.78左右,光合反应正常;高温胁迫下(＞45 ℃)F_m、F_v/F₀、F_v/F_m、F'_v/F'_m、qP、ΦPSⅡ、P和ETR均大幅降低;F₀、qN、E显著上升,而D先上升后下降,说明高温抑制了PSⅡ的功能,使PSⅡ反应中心活性下降,QA^-的还原速率加快,光化学电子传递速率降低,某些能量耗散途径受阻,影响了PSⅠ和PSⅡ激发能的平衡分配,最终导致光合机构受损、光合速率降低。胡杨3种异形叶的叶绿素荧光参数随温度升高变幅不同,高温处理下锯齿阔卵形叶各参数均高于卵形叶与条形叶,表明锯齿阔卵形叶比卵形叶和条形叶具有更强的高温耐受能力。用模糊数学的隶属度函数对胡杨3种异形叶的耐热性进行综合评价,锯齿阔卵形叶的耐热性最强。     

高温强光对温州蜜柑叶绿素荧光、D1蛋白和Deg1蛋白酶的影响及SA效应

以3年生温州蜜柑（Citrus unishiu Marc.）植株为试材,用叶绿素荧光分析、Western-blotting蛋白质印记技术及DAB（3,3'-二氨基联苯胺）显色法,研究了高温强光（38℃和1600 μmol?m-2?s-1）对叶片叶绿素荧光参数、PS（光系统）II反应中心D1蛋白和Deg1蛋白酶的影响和SA（水杨酸）的效应。结果表明,高温强光交互作用4 h后,叶片的初始荧光Fo升高,最大光能转化效率Fv/Fm、表观光合电子传递速率ETR及PSII的量子产额ΦPSII显著降低,在D1蛋白降解的同时,Deg1蛋白酶含量也下降,并伴有H2O2的积累。在高温强光下,外源的H2O2使叶绿素荧光动力学快相参数(Fi-Fo)/(Fp-Fo)值（反映PSII中QB非还原中心的数量）升高和I-P的斜率（反映PSII 活化中心还原态QA积累的值）下降,Fv/Fm、ETR、ΦPSII及D1蛋白和Deg1蛋白酶下降幅度增大;而外源的SA使这些参数下降幅度减小。这些结果说明,高温强光诱导H2O2的积累造成Deg1蛋白酶和光系统反应中心D1蛋白的降解,Deg1蛋白酶的减少也进一步限制了D1蛋白的周转,进而使温州蜜柑PSII反应中心遭到破坏,SA对光合机构光破坏有保护作用。     

厌氧氨氧化菌脱氮机理及其在污水处理中的应用

厌氧氨氧化细菌(anammox)可以将亚硝酸盐和氨氮转化为氮气从而缩短氨氮转化的过程,它已经成为新型生物污水脱氮技术研究的热点之一。当前,有关厌氧氨氧化菌特有的生理结构特点、种群分类及其功能酶等方面的研究取得了一定突破,为实现其工业应用奠定了良好的理论基础;同时分子生物学技术在厌氧氨氧化细菌种群分布、群落多样性及其共生关系等方面的应用也大大促进了污水生物脱氮技术的革新和进步。总结了厌氧氨氧化菌主要的生理生化特点、细胞结构特点、脱氮机理、污水处理体系中的应用以及分子生物学方法对污水处理体系中厌氧氨氧化菌种群分析的研究现状,并指出未来anammox细菌在生物特性及在污水脱氮处理实际应用的研究中的热点问题。生物特性方面的主要研究热点有：（1）anammox细菌除厌氧氨氧化作用外,其它新陈代谢途径有待探索;（2）anammox细菌在不同环境中分布的倾向性问题;（3）新型anammox细菌的确定。污水处理的实际应用方面的主要研究热点有：（1）anammox污泥的快速高效富集问题;（2）设计高特异性引物;（3）anammox细菌和其他微生物的共生关系。     

三种接种物启动Anammox-EGSB反应器的性能

为了优选接种物和加速Anammox反应器启动,分别以厌氧产甲烷污泥 (Anaerobic methanogenic sludge,AMS)、新鲜厌氧氨氧化污泥 (Fresh Anammox sludge,FAS) 和储藏厌氧氨氧化污泥 (Stored Anammox sludge,SAS) 作为接种物,研究了厌氧氨氧化膨胀颗粒污泥床 (Anammox-EGSB) 反应器 (R1、R2和R3) 的启动性能。结果表明：3种接种物均能成功启动Anammox-EGSB反应器,启动性能的优劣次序为：R2 (接种物为     

高温胁迫下五种杜鹃花属植物的生理变化及其耐热性比较

高温是制约分布于较高海拔地区杜鹃花迁地保育与园林应用的重要因子.为探讨杜鹃花属植物的 高温致伤机理,该实验以隶属不同亚属的白花杜鹃、羊踯躅、毛棉杜鹃、红滩杜鹃及红棕杜鹃4年生实生苗为 材料,通过人工气候箱的盆栽实验,研究了30℃、38℃高温胁迫下其叶片生理生化指标的变化,并利用隶属 函数法及系统聚类分析法对其种间...     

用超微细胞化学定位技术揭示ATP酶在紫茎泽兰高温适应性中的作用

【背景】外来人侵植物紫茎泽兰自然演化出耐高温种群,其适应机制与各种生理代谢有关。【方法】本文从超微细胞化学水平,对紫茎泽兰抗高温种群、敏感种群ATP酶活性定位,明确其在高温适应性中的作用,试图阐明该草的生态适应机制。【结果】正常情况下,紫茎泽兰ATP酶主要定位于细胞壁及细胞间隙周围的细胞壁表面;经40℃高温处理后,在不同的处理时间下,抗性、敏感种群之间ATP酶的活性表现出明显差异,其中以处理12h时差异最大,具体表现为抗高温种群的ATP酶活性明显高于敏感种群,ATP酶的定位点除细胞壁外,在细胞膜上也呈现大量的分布,而敏感种群在处理12h时的酶活性明显降低,只在细胞壁上有零星的分布。处理24h时,敏感种群叶片已完全萎蔫,细胞结构毁坏,细胞膜破损;而抗高温种群叶片仍然完好,细胞膜上仍有ATP酶分布。【结论与意义】经40℃高温处理后,紫茎泽兰抗高温种群ATP酶活性明显高于敏感种群,初步认为紫茎泽兰对高温的适应性与ATP酶活性相关。本研究为进一步阐明与紫茎泽兰适应性相关的入侵机理提供了资料。     

拉西地平对高温高湿应激大鼠血管平滑肌细胞GRP78 和CHOP 表达的影响

目的:探讨钙离子拮抗剂拉西地平对高温高湿应激大鼠血管平滑肌细胞内内质网应激相关因子葡萄糖调节蛋白78(glucose-regulated protein of 78kD,GRP78)和C/EBP环磷酸腺苷反应元件结合转录因子同源蛋白(CAAT/enhancer binding protein homologous protein,CHOP)表达的影响。方法:将60只雄性SD大鼠随机分为对照组、高温高湿组、拉西地平组,每组20只。按实验时间(2w、4w、6w、8w)的不同,各组又分为4个亚组,每个亚组5只大鼠。用颈动脉插管法测定各组大鼠的平均动脉压(MAP);用免疫组织化学法检测GRP78和CHOP的表达水平。结果:①高温高湿各组的MAP随着实验时间的延长呈逐渐递增的趋势,高温高湿4w、6w、8w亚组的MAP均显著高于相应的对照组和拉西地平组(P<0.05)。②随着实验时间的延长,高温高湿组GRP78表达量不断增加,6w达到最大值,8w表达减弱。高温高湿4w、6w、8w亚组GRP78表达量均高于相应对照组和拉西地平组,有显著性差异(P<0.05)。③高温高湿组2w、4w、6w、8w亚组CHOP表达量组间比较有显著性差异(P<0.05),8w亚组表达达到最高值;高温高湿组6w、8w亚组与相应对照组和拉西地平组比较有显著性差异(P<0.05)。结论:高温高湿应激可引起血管平滑肌细胞内质网应激反应,导致GRP78表达及CHOP表达的不对称增加,提示高温高湿应激可引起血管平滑肌细胞的损害;拉西地平可以减轻内质网应激,逆转高温高湿应激所致的血管平滑肌细胞的损伤作用,对血管平滑肌细胞有保护作用。