高山和极地植物功能生态学研究进展

由于环境条件恶劣,所以高山地区（特别是树木分布线以上区域）和极地地区通常被认为是陆地上最为极端的生境之一,但是高山和极地区域却也拥有众多极具价值的生物资源。因此自1896年以来,作为生物进化研究中的热点和难点。高山和极地植物对生境的适应机制和策略一直倍受研究者们的关注。本文以植物生态学、植物生理学、气象学等学科资料,分析了高山和北极植物的特有生活型,并认为它是一种主要的适应机制。通过对全球主要高山和极地植物生长地的局部气候特点的分析,作者肯定了植物的特化适应现象与极端环境各因素间存在的密切关系。     

向我饲养的动物学习——访热带小猴馆饲养员

当我们和其他生命朝夕相处时,也许会重新思考自己和它们之间的位置与关系。动物园的饲养员就是这样,我们经常会听到他们说：“是动物教育了我。”[编者按]     

半导体矿物介导非光合微生物利用光电子新途径

自然界中微生物按其能量代谢途径主要分为两种:光能营养微生物和化能营养微生物.化能营养微生物作为非光能营养微生物长期被排除在以日光为能量来源的能量利用途径之外.本文介绍了一种新的微生物能量利用途径,即非光能营养微生物通过半导体矿物光催化作用来利用太阳能进行生长.实验室模拟体系中,金属氧化物、金属硫化物等天然半导体矿物在模拟日光激发下产生的光电子促进了化能自养与异养微生物的生长.研究结果表明微生物的生长与光子能量和光子数量密切相关,同时不同波长光辐照下的微生物生长情况与矿物的光吸收谱相吻合.这一能量利用途径的光能-生物能转化效率为0.13‰-1.90‰.在含有天然半导体矿物与天然微生物的红壤体系中,进一步发现半导体矿物光催化能够明显改变环境微生物的种群结构.已有的研究揭示了一种新发现并极有可能长期在地球上存在的微生物能量利用途径,即通过自然界中半导体矿物日光催化作用产生的光电子能够促进非光能营养微生物的生长代谢活动.     

水分对番茄不同叶龄叶片光合作用的影响

以番茄品种"金棚1号"为材料,采用盆栽方式,按照蒸腾蒸发量(ET)的50%、75%、100%和125%作为补充灌溉量研究了不同水分下番茄结果期叶片气体交换特性和光响应特征参数随叶龄的变化。结果表明:番茄叶片随着叶龄的增加,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)逐渐降低,水分利用效率(WUE)呈先上升后下降趋势;叶龄为18 d和29 d的叶片最大净光合速率(Pmax)随灌溉量的增加均先增加后降低,分别在75%ET和100%ET处理达到最大值。叶龄为38 d和47 d的叶片Pmax均以125%ET处理最大。表观量子效率(α)随叶龄的增大也先升高后下降,在叶龄为38 d时最大;番茄叶片的光饱和点(LSP)随叶龄的加大而减小。不同水分处理下不同叶龄叶片的光响应特征参数为:叶片在叶龄为18 d时,Pmax为20.64—26.73μmol.m-.2s-1,α为0.0518—0.0556;叶龄为29 d时,Pmax为11.00—24.24μmol.m-.2s-1,α为0.0522—0.0594;叶龄为38 d时,Pmax为11.77—18.18μmol.m-.2s-1,α为0.0619—0.0693;叶龄为47 d时,Pmax为9.09—18.17μmol.m-.2s-1,α为0.0538—0.0606。随叶龄加大,增加补充灌溉量有利于延缓叶片光合能力的降低。气孔限制是水分影响番茄叶片光合作用的主要因素,气孔限制与非气孔限制因素是番茄叶片Pn随叶龄变化的原因。     

科学家首次揭示早期鸟类曾有四个翅膀

山东天宇自然博物馆郑晓廷、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所周忠和与徐星研究员等通过分析山东天宇自然博物馆的化石,发现11件早期原始鸟类标本后肢上长有羽毛的明显迹象。研究人员对这些早期鸟类后肢羽毛或皮肤结构的进行了仔细观察和对比研究,确认这些鸟类后肢羽毛的存在证实了早期鸟类演化过程中曾存在一个与似鸟恐龙相似的四翼阶段,并且后肢羽翼也具备协助飞翔的气动功     

五个WRKY转录因子在水稻叶片生长和抗病反应中的表达研究

WRKY是植物基因组中最大的转录因子家族之一,它们在抗病及其他信号转导途径中发挥着重要的调控作用．为了解水稻WRKY的功能,我们选择了5个WRKY转录因子,用免疫印迹技术调查了它们在水稻叶片生长和在Xa21介导的白叶枯病抗性反应中的表达丰度变化．结果表明,OsWRKY13、23和71在叶片中表达,且随叶片生长而逐步增加,至成熟期略有下降,但在叶片中检测不到OsWRKY45和OsWRKY53的表达信号．在Xa21介导的白叶枯病抗性反应中,OsWRKY45、53和71均受诱导表达,而OsWRKY13和 OsWRKY23蛋白质的表达没有可见的变化．进一步比较OsWRKY45、OsWRKY53和OsWRKY71在抗、感和对照(Mock)反应中的表达,发现它们在抗、感反应中均发生相似变化．上述结果说明,OsWRKY13和OsWRKY23可能在叶片正常生长过程中发挥作用,OsWRKY45和OsWRKY53可能在水稻-白叶枯病菌互作过程中发挥作用,而OsWRKY71在二种条件下均有功能．     

光照强度对濒危植物毛瓣金花茶光合生理特性的影响

以盆栽3年生毛瓣金花茶实生苗为材料,采用人工遮荫方法研究不同光照强度(10％、25％、50％和100％自然光强)对其光合生理特性的影响,为其迁地保护和种群恢复提供科学依据.结果显示:(1)随着光照强度的升高,毛瓣金花茶叶片最大净光合速率(Pmmax)、表观量子效率(AQY)和光饱和点(LSP)降低,光补偿点(LCP)升高,其中P…和AQY在10％和25％光强下显著高于50％和100％光强处理.(2)叶片叶绿素总量(Chl)、叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chl b)、类胡萝卜素(Car)含量均随光强的升高而降低,Car/Chl含量随光强的升高而升高.(3)叶绿素荧光参数FmFv、Fv/Fm、Fv/F0均随光强的升高而降低,其中Fm、Fv、Fv/Fm在100％光强下显著低于其他3个遮荫处理,3个遮荫处理间则无显著差异.(4)叶片丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量均随光强的升高而升高,在100％光强下,MDA和Pro含量显著高于其他3个遮荫处理,50％光强下的MDA含量显著高于10％和25％光强处理.(5)在25％光强下,毛瓣金花茶未发生明显光抑制,在50％光强下,其光抑制主要是由PSⅡ的可逆失活引起的,光合机构未遭到明显破坏,在100％光强下,其PSⅡ反应中心受到严重伤害,发生了光氧化.研究表明,毛瓣金花茶虽为阴生植物,却能忍受一定程度的强光(50％光强),在种群恢复过程中,可适当间伐上层乔木,增加林下透光率,提高毛瓣金花茶种群的开花结实率,促进其自然更新,在迁地保护时可选择相对开敞的遮荫环境.     

水氮运筹对膜下滴灌棉花光合特性及产量形成的影响

以不同基因型棉花品种为材料,在土柱栽培条件下研究膜下滴灌条件下水氮运筹方式对新疆棉花光合性能和产量构成的影响.结果表明： 播前灌溉+盛花期前限量滴灌+盛花期后充分滴灌,并配合氮肥基施20%+追施80%的水氮运筹方式（W₄N₂）下,盛花期叶片叶绿素含量、气孔导度（g_s）、净光合速率（P_n）、PSⅡ实际光化学效率（Φ_PSⅡ）和光化学猝灭系数（q_P）均显著低于全生育期常规滴灌处理,非光化学猝灭系数（NPQ）增加,地上部干物质累积量受到限制;盛铃期至吐絮期叶绿素含量、g_s、P_n、Φ_PSⅡ、q_P均随水氮供应量的提高而增大,地上部干物质产生超补偿积累,且有利于光合产物向棉铃的运转与分配.在氮肥基施20%+追施80%的施氮方式下,新陆早13号以播前灌溉+全生育期常规滴灌（W₃）处理的籽棉产量较高,新陆早43号以播前灌溉+盛花期前限量滴灌+盛花期后充分滴灌（W₄）处理籽棉产量最高.因此,在播前灌溉条件下适当减少盛花期前、增加生育中后期水氮供应,可以延长冠层叶片光合功能期,促进光合物质优先向生殖器官分配,充分发挥膜下滴灌棉花的增产潜力.     

不同光环境对桤木幼苗生长和光合特性的影响

通过设置3个光照强度(100%、56.2% 和12.5%),模拟森林幼苗生长的旷地(采伐迹地)、林窗和林下光环境,研究不同光照强度对外来种台湾桤木和乡土种四川桤木幼苗的生长、光合特性以及生物量积累与分配的影响.结果表明： 低光环境限制了两种桤木幼苗形态指标的增长,适当遮荫的林窗环境比旷地更有利于幼苗的生长.台湾桤木幼苗具有较高的比叶面积和相对生长速率,较大的单叶面积、叶长、叶宽、株高和基径,较少的叶片数和较低的叶面积比、叶柄长.低光环境下,台湾桤木幼苗的最大净光合速率、光饱和点和表观光量子效率较高,光补偿点和暗呼吸速率较低.随着光照强度的降低,台湾桤木幼苗具有更高的根生物量比和更低的叶生物量比;四川桤木幼苗则相反,加剧了动物取食和机械损伤的风险.     

根际CO2浓度升高对网纹甜瓜光合特性及产量和品质的影响

采用雾培植株根际通CO₂处理方式,研究了开花结果期根际CO₂浓度升高对网纹甜瓜光合作用及产量和品质的影响.结果表明：在网纹甜瓜果实发育期间,与350 μL·L^-1（对照）处理相比,根际2500和5000 μL CO₂·L^-1处理的叶片光合色素含量、净光合速率（P_n）、气孔导度（g_s）、胞间CO₂浓度（C_i）及PSⅡ最大光化学效率（F_v/F_m）均不同程度降低,而气孔限制值（L_s）显著提高,且5000 μL CO₂·L^-1处理的变化幅度高于2500 μL CO₂·L^-1处理;单株产量、果实中维生素C和可溶性糖含量显著降低,有机酸含量显著提高.可见,网纹甜瓜果实发育期间根际CO₂浓度超过2500 μL·L^-1时,其光合作用及果实发育会受到显著抑制,从而导致产量和品质降低.