鄱阳湖湿地不同土地利用方式下土壤微生物群落功能多样性

于2011年5月分别采集鄱阳湖围垦92、48a和38a的水稻田,退田还湖25a的退耕地以及自然湿地共5个样地的表层土壤,利用Biolog-ECO板技术对土壤微生物群落的单一碳源利用情况进行了测定,并结合群落指数和主成分分析(PCA)对培养72 h土壤微生物群落功能多样性变化进行了分析。结果表明:退耕地和自然湿地土壤微生物群落利用31种碳源的能力较强,来自不同围垦年限的土壤微生物群落利用碳源能力均较弱;且随围垦时间的增长,土壤微生物对碳源的利用能力呈降低的趋势。自然湿地、退耕地与围垦92、38a样地土壤之间存在显著的微生物功能多样性差异;围垦对土壤微生物代谢糖类、羧酸类、氨基酸类物质的影响最为明显。结果提示,围垦改变了湿地土壤微生物群落结构,退田还湖有助于湿地土壤微生物群落结构的恢复。     

O3胁迫对冬小麦籽粒果皮光合能力及灌浆的影响

为揭示高浓度O3对冬小麦籽粒发育和干物质累积的影响,通过OTC设置了活性碳过滤空气(CF,4—28 n L/L)、不通风(5H,15—68 n L/L)、环境空气(NF,7—78 n L/L)、100n L/L O3(CF100,96—108 n L/L)和150n L/L O3(CF150,145—160n L/L)等5种O3熏蒸处理,测量了籽粒干物质累积、光合色素含量及果皮的叶绿素荧光特性(IMAGING-PAM)。结果显示,CF100和CF150处理显著降低了冬小麦籽粒的长度、最大宽度、最大厚度、10粒体积、穗粒数、灌浆持续时间和灌浆高峰结束前的平均灌浆速率,其千粒重在整个灌浆过程中均显著低于NF,收获时分别下降了10.7%和17.8%;CF100和CF150的光合色素含量在扬花后8—16d内显著高于其余3组(伴随着较强的光合能力),扬花16d后迅速下降18d后差异达到显著水平。穗粒重下降的主要原因是籽粒体积缩小、灌浆持续时间缩短和穗粒数下降;高浓度O3在灌浆前期延缓了冬小麦的生育进度,在灌浆后期使得植株迅速衰老,灌浆持续时间大幅缩短;籽粒果皮的最大光合能力在灌浆初期受到一定抑制,在灌浆中期表现出较好的适应性,在中后期由于籽粒衰老提前而迅速下降。高浓度O3条件下,果皮绿色层在籽粒干物质累积和营养物合成过程中发挥着更加重要的作用。     

湿地植物根系泌氧及其在自然基质中的扩散效应研究进展

湿地植物根系径向泌氧(ROL)是构造根际氧化-还原异质微生态系统的核心要素,其扩散层为好氧、厌氧微生物提供了良好生境并促进其代谢活动,使湿地植物根际成为有机物降解、物质循环及生命活动最为强烈的场所,已有成果证明湿地植物根系ROL的强弱与污染物的去除效果密切相关。因此,开展湿地植物根系ROL及其在自然基质中的扩散效应研究,对于了解湿地植物根系ROL机理及其根际氧环境特征,进而发挥湿地植物的污染去除功能具有十分重要的意义。基于此,首先归纳了湿地植物根系ROL特征及其受影响机制的研究现状,而后从种属差异、时空分布及对微生物的影响等方面对根系ROL在自然基质中的扩散效应国内外研究成果进行了总结,最终根据研究现状与不足对今后的研究方向进行了简要展望。创新之处在于:1)提出影响根系氧供给及氧输送释放通道的环境、生物等因素,阐述了其对根系ROL的影响机制;2)着重阐述了目前研究较少提及的根系ROL扩散效应测定方法。     

三江平原不同湿地类型土壤活性有机碳组分及含量差异

土壤活性有机碳对土壤干扰的反应较快,是土壤有机碳早期变化的敏感性指标。近50年来,三江平原湿地土壤有机碳库受农事活动影响较大。为了探讨不同湿地类型土壤活性有机碳主要组分土壤可溶性有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)、微生物量碳(Microbial biomass carbon,MBC)和易氧化有机碳(Easily oxidized organic carbon,EOC)的分布差异及主要影响因子,选择了三江平原洪河自然保护区4种典型的湿地类型(小叶章+沼柳湿地、小叶章湿地、毛苔草湿地和芦苇湿地)为研究对象。分析了不同湿地类型土壤可溶性有机碳,微生物量碳和易氧化有机碳在0—30 cm土层内的分布特征和分配比例及其与有机碳、土壤养分和酶活性指标(蔗糖酶、纤维素酶和过氧化氢酶)之间的相关关系。结果表明:(1)4种湿地类型土壤DOC、MBC和EOC含量均随土层深度的增加而减少。不同湿地类型之间土壤活性有机碳含量在0—30 cm土层内存在显著性差异(P0.05),相对于长期淹水的毛苔草湿地和芦苇湿地而言,未淹水的小叶章+沼柳湿地和小叶章湿地具有较高的DOC,MBC和EOC含量。(2)土壤DOC、MBC和EOC占有机碳比例分别为0.27%—0.63%,1.27%—5.94%和19.63%—41.25%。土壤DOC所占比例呈先增后减的变化趋势,最大的比例均出现在10—20 cm。MBC所占比例在土壤剖面上则未表现出一致的变化规律,而EOC所占比例则随土层深度的增加而逐渐减少。(3)土壤DOC占SOC比例以小叶章湿地最高,MBC和EOC占SOC的比例则以小叶章+沼柳湿地最高。而长期淹水的毛苔草湿地和芦苇湿地则具有更低的DOC,MBC和EOC比例。(4)综合分析表明,4种湿地类型土壤DOC,MBC和EOC两两之间存在极显著相关性关系,它们除了与碳氮比相关性不显著外,与土壤有机碳,全氮,全磷养分和酶活性指标间相关性均达到极显著水平,尤其是与有机碳和全氮的相关性系数更高,此外DOC与纤维素酶,MBC与过氧化氢酶相关性更大。由此可见,土壤碳氮磷养分和酶活性是影响土壤活性有机碳组分分布的重要因素。     

文心兰浅绿条纹突变体的生理生化及叶绿素荧光特性研究

以文心兰浅绿条纹突变体为材料,分析叶片光合色素含量和组成、叶绿素合成前体物质含量以及叶绿素荧光参数的变化,观察突变体叶绿体超微结构的改变,以探寻其叶色变异的生理基础。结果表明:(1)突变体叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)、类胡萝卜素(Car)和总叶绿素(Chl)含量分别比叶色正常植株显著降低了37.1%、34.0%、30.8%和36.3%。(2)突变体叶绿素生物合成受阻于胆色素原(PBG)到尿卟啉原Ⅲ(UrogenⅢ)的反应步骤。(3)突变体叶绿体发育存在明显的缺陷,基粒数目及基粒片层的垛叠层数明显减少,嗜锇颗粒及囊泡较多。(4)突变体初始荧光(Fo)比正常植株高39%,最大荧光(Fm)、最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ有效光化学效率(Fv′/Fm′)和PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)均显著低于正常植株,但光化学淬灭系数(qP)和非光化学淬灭系数(NPQ)与正常植株无显著差异。研究结果说明,文心兰叶绿素生物合成受阻和叶绿体结构发育不良,导致叶绿素的含量下降,致使突变体叶片呈现浅绿条纹,光能利用率降低。     

水稻种衣剂对秧苗生理生化及叶绿素荧光参数的影响

以‘深两优5814’水稻种子为试验材料,用2.5%吡·咪、3%恶·咪、锐胜和适乐时分别包衣种子,测定水稻幼苗抗氧化酶活性、MDA含量、GSH含量、叶绿素含量和叶绿素荧光参数,探讨种衣剂对幼苗的胁迫机理,为种衣剂的安全高效应用提供理论依据。结果表明:(1)种衣剂能提高水稻幼苗的抗氧化酶活性,播种后14d,2.5%吡·咪和锐胜处理组叶片的SOD活性上升,3%恶·咪处理组叶片的POD活性上升;播种后22d,2.5%吡·咪和3%恶·咪处理组叶片的CAT活性上升;播种后26d,锐胜和适乐时处理组叶片的CAT活性上升;2.5%吡·咪和3%恶·咪显著提高了播种后22d叶片的MDA含量。4种种衣剂均能提升幼苗叶片GSH含量,并以3%恶·咪的提升效果最为明显。(2)4种种衣剂均能降低叶绿素含量,但随培养时间的延长叶片内叶绿素含量逐渐恢复到正常水平。(3)4种种衣剂对水稻叶片最大光化学效率φPo无显著影响,吸光性能指数PIABS值也未呈下降趋势,比活性参数ABS/CSM值随培养时间的延长出现下降趋势,其中以3%恶·咪处理组下降最为明显;同时,3%恶·咪处理组叶片的热耗散DIo/CSM值也显著高于对照。研究认为,各种衣剂对水稻幼苗生长造成了一定的胁迫,但水稻自身防御体系能有效缓解农药胁迫作用,种衣剂的使用处于安全水平,但3%恶·咪的胁迫较严重,使用效果较差。     

辣椒雄性不育系葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因的克隆及表达分析

为了深入研究辣椒雄性不育与能量代谢之间的关系,该研究以辣椒近缘物种番茄的葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因(G6PDH)同源序列为基础,采用电子克隆的方法克隆出辣椒CaG6PDH基因。利用荧光定量PCR技术,对辣椒雄性不育系9704A与其保持系9704B花蕾发育的不同阶段,以及保持系9704B不同组织(茎、叶、花、果皮、胎座、种子)中CaG6PDH基因进行表达分析。结果表明:两系中获得的CaG6PDH基因的编码序列一致,全长1 533bp,编码510个氨基酸残基;辣椒CaG6PDH基因在保持系不同组织中表达量存在差异,胎座中表达量最高,茎中表达量最低;辣椒CaG6PDH基因的表达量在花蕾发育的不同阶段雄性不育系均高于保持系,此种差异在小孢子发育的单核期与成熟期尤为明显,这种差异可能使雄性不育系能量代谢供应出现异常,从而影响小孢子的正常发育而导致雄性败育。     

鸭儿芹羟基肉桂酸转移酶基因的克隆及其对不同温度的响应

以贵州省野生鸭儿芹为研究对象,用RT-PCR克隆获得与木质素合成有关的羟基肉桂酸转移酶基因(CjHCT),并分析CjHCT基因对不同温度的响应,探索人工栽培鸭儿芹的适宜温度。结果表明:(1)CjHCT基因开放阅读框长度为1 290bp,编码429个氨基酸;蛋白质分子质量为47.58kD,等电点为6.67;进化树分析表明,CjHCT与茄科植物的HCT亲缘关系最近。(2)荧光定量PCR分析显示,CjHCT基因在贵州鸭儿芹根、叶柄、叶及花不同组织中的表达具有组织特异性,且在根中CjHCT基因的表达量最高,而在叶中表达量最低,花与叶中该基因表达量相近。(3)对鸭儿芹生长过程中主要面临的4种不同温度(10℃、18℃、30℃和38℃)分别处理0、0.5、1、2、4、8、12、24h,荧光定量PCR检测显示,CjHCT基因的表达量(以0h处理作为对照,表达量为1)在高温(30℃和38℃)处理下于0.5h时最高,其中30℃处理的CjHCT基因表达量高于38℃处理;在低温(10℃和18℃)下鸭儿芹CjHCT基因表达量于12h时最高,其中10℃处理0.5h时CjHCT基因较对照表现为下调;高温(30℃和38℃)下CjHCT基因表达量峰值比低温(10℃和18℃)下表达量峰值高,而且峰值出现的时间也较早。该实验意义在于初步研究发现低温栽培鸭儿芹能抑制CjHCT基因的表达,为人工栽培鸭儿芹温度调控提供了参考。     

遮荫对短梗大参苗木光合作用及生长的影响

以盆栽短梗大参为试验材料,探讨不同遮荫处理(全光日照、70%光日照及40%光日照)对短梗大参苗木叶绿素含量、光合作用和生长的影响,为耐阴植物引种栽培及在园林上的应用提供理论依据。结果表明:在遮荫处理下短梗大参生长良好,叶色浓绿,植株的冠幅和复叶数显著高于全光日照(P0.05);遮荫处理下叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素的含量显著高于全光日照(P0.05),且随着遮荫程度增强而增加,而叶绿素a/b则呈下降趋势。与全光日照相比,遮荫处理提高了短梗大参表观量子效率(AQY)和最大净光合速率(Pmax),同时明显降低了光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)。遮荫处理提高了PSⅡ原初光能转换效率(Fv/Fm)和潜在活性(F0/Fm),尤其是40%光日照下Fv/Fm和F0/Fm均显著高于全光日照(P0.05)。遮荫处理下非光化学猝灭系数(NPQ)显著低于全光日照(P0.05),并随着遮荫程度的增加而进一步降低,以减少热耗散等途径来提高PSⅡ光能转化效率,但光化学猝灭系数(q P)受遮荫处理影响不大。因此,作为喜阴植物,短梗大参具有较强的弱光利用能力,适宜生长于适度荫蔽的环境。     

气温和降雨量对中国湿地生态系统CO2交换的影响

湿地由于具有较高的初级生产力以及较低的有机质降解速率而成为缓解全球变暖的潜在有效碳汇.虽然近年来中国湿地生态系统CO₂交换过程及其影响机制研究取得了一系列进展,但尚缺乏对数据进行系统性整合分析.基于29篇文献的数据,对中国21个典型湿地植被净生态系统CO₂交换(NEE)、生态系统呼吸(R_eco)、总初级生产力(GPP)、NEE的光响应参数以及R_eco的温度响应参数进行整合分析,并探讨了这些指标对温度与降雨的响应.结果表明： 年尺度上,气温和降雨量对NEE(R²=50%,R²=57% )、GPP(R²=60%,R²=50%)和R_eco(R²=44%,R²=50%)均有显著影响(P<0.05).生长季尺度上,NEE (R²=50%)、GPP (R²=36%)和R_eco(R²=19%)与气温呈显著相关(P<0.05);同时NEE(R²=33%)和GPP(R²=25%)也与降雨量呈显著相关(P<0.05),但R_eco与降雨量的相关关系不显著(P>0.05).生长季降雨量与最大光合速率(A_max)之间呈显著相关 (P<0.01),但与表观量子产率(α)、白天生态系统呼吸速率(R_eco,day)无显著相关(P>0.05).生长季气温对α、A_max和R_{eco, day}均无显著影响(P>0.05).生态系统基础呼吸速率(R_ref)与降雨量无显著相关(P>0.05),但是生态系统呼吸的温度敏感系数(Q₁₀)与降雨量呈显著的线性负相关(P<0.05),同时气温对Q₁₀(R²=0.35)、R_ref(R²=0.46)均产生显著影响(P<0.05).