硅酸盐矿物麦饭石对沉水植物生理生态的影响

沉水植物的稳定生长是重建健康湖泊生态系统重要环节, 底质条件是沉水植物生长的关键因素。研究通过观测沉水植物生理生态的变化来探讨麦饭石对其影响及作用机理。研究结果表明, 与湖泥组相比, 麦饭石可明显促进沉水植物苦草生长, 覆盖1 cm厚度麦饭石的苦草植株高度、单株生物量优于湖泥组(P<0.05); 改性麦饭石组的苦草株高、单株生物量高于麦饭石原石组(P<0.05)。麦饭石组中两种植物苦草和轮叶黑藻的光合色素、根系活力、丙二醛、过氧化物酶活等指标在一定程度上均优于湖泥组。检测发现麦饭石中含有丰富的植物生长所需的常量和微量元素, 可以明显促进沉水植物生长。可见麦饭石有益于沉水植物生长, 可进一步作为底质改良材料应用于湖泊生态修复工程。     

铲草和施肥对降香黄檀与印度檀香混交林土壤氮素矿化淋溶的影响

珍贵树种降香黄檀与印度檀香混交种植是当前华南地区人工林发展的一种重要模式.本研究设置对照(不做处理)、铲草、施肥、铲草+施肥4个处理,研究抚育措施对林地土壤净矿化速率、净硝化速率、净铵化速率和氮素淋溶速率的影响.结果表明:4个处理0~10 cm土层在春、秋季有最大净氮矿化速率,分别为18.92、18.13 mg·kg^-1·month^-1;在春、秋季有最大硝化速率,分别为20.35、18.85 mg·kg^-1·month^-1;夏、冬季有最大铵化速率,分别为0.22、0.26 mg·kg^-1·month^-1;秋季的氮素淋溶最严重,为15.98 mg·kg^-1·month^-1,全年最大淋溶为86.69 mg·kg^-1.铲草、施肥、铲草+施肥都在一定程度上抑制了土壤氮的净矿化和硝化速率,铲草、施肥、铲草+施肥处理年氮矿化量分别下降26.2%、16.1%、6.3%,年氮硝化量分别下降17.1%、16.6%、1.4%,同时也抑制了土壤铵态氮的累积.铲草、施肥、铲草+施肥处理全年氮素淋溶量依次减少25.2%、8.6%、6.1%.相对于铲草、施肥、铲草+施肥抚育措施,季节因素对土壤氮素矿化和淋溶过程的影响更显著.铲草、施肥、铲草+施肥措施在一定程度上抑制了土壤氮素硝化和铵化过程,减少了土壤氮素的矿化和淋溶损失量,有利于土壤肥力的保存和氮素的累积.     

Txnip基因siRNA慢病毒表达质粒构建及促进猪前体脂肪细胞分化

硫氧还蛋白互作蛋白(thioredoxin interacting protein, Txnip)是一种氧化还原调节蛋白质,与硫氧还蛋白结合并抑制其活性,调节细胞氧化还原状态,影响细胞多种生理过程,然而其在猪脂肪细胞分化中的作用尚不明确。本文设计合成3对靶向猪Txnip基因的shRNA寡核苷酸,分别连接于重组慢病毒载体pGLV_3/H_1/GFP+Puro构建siRNA表达质粒。测序验证后,与包装质粒共转染293T细胞,获得滴度1×10~8 pfu/mL的慢病毒干扰质粒。以MOI值100转染原代培养猪前体脂肪细胞,转染率均达80%以上,其中Txnip-shRNA-2转染细胞Txnip基因沉默率达75%。转染Txnip-shRNA-2的猪前体脂肪细胞用成脂分化培养液诱导后,每隔1 d检测细胞成脂分化及相关基因表达。结果发现,其分化比阴性对照质粒转染或未转染细胞显著增强(P<0.05),PPARγ和FAS mRNA表达水平显著提高(P<0.05)。本文构建siRNA慢病毒表达质粒能有效干扰猪Txnip基因表达,Txnip表达沉默可通过上调PPARγ表达促进猪前体脂肪细胞分化。本研究提示,Txnip可能是猪脂肪细胞分化的抑制因子。     

华西雨屏区植被恢复对紫色土酸化的影响

退耕还林是控制水土流失、恢复森林植被和改善生态环境的重要举措。植被恢复进程中会发生土壤酸化,进而影响植物生长,厘清不同还林树种对土壤酸化的影响程度及作用机制有助于更好地评估退耕还林工程的整体生态效益。以华西雨屏区紫色土坡耕地(玉米)为对照,分析了退耕20a后柳杉纯林、柳杉-光皮桦混交林、慈竹林和茶园土壤pH的变化及其垂直分异。结果表明：玉米地、慈竹林、茶园、混交林和柳杉纯林0—50 cm土壤pH平均值分别为5.66、5.55、5.12、5.03和5.00,相较于玉米地,柳杉纯林、混交林和茶园土壤pH值显著下降(P<0.01),土壤酸化严重。相较于玉米地土壤pH值的均匀分布,植被恢复不同类型人工林pH值随土壤深度的增加而增加,10—50 cm土壤pH值(4.89—5.90)显著高于0—10 cm土壤pH值(4.72—5.21)(P<0.01),表层土壤酸化最明显。土壤pH值与土壤有机质含量呈极显著负相关,而与风化指数Na/K比值呈显著正相关,有机质含量和Na/K比值共同解释了土壤pH值变化的53.9%,表明植被恢复引起的土壤有机质积累与长石类矿物风化是驱动紫色土酸化的重要过程...     

水稻黄绿叶调控基因YGL18的克隆与功能解析

叶色突变体往往伴随着叶绿素含量变化及叶绿体结构异常, 是研究叶绿体发育与光合作用相关基因功能的重要材料。该研究通过甲基磺酸乙酯(EMS)诱变籼稻(Oryza sativa subsp. indica)品种华占(HZ)获得黄绿叶突变体, 将其命名为ygl18 (yellow-green leaf 18)。与野生型相比, 黄绿叶突变体ygl18自三叶期起叶片开始变黄且程度不断加深, 同时伴随着光合速率与叶绿素含量下降, 且结实率、千粒重及有效穗数均显著降低。透射电镜观察结果显示, ygl18的叶绿体结构紊乱, 基质片层疏松, 发育受到抑制, 与叶片出现黄绿色表型一致。遗传分析表明, ygl18突变性状受1对隐性等位核基因控制, 这对等位基因位于水稻第3号染色体长臂标记InDel2和InDel3之间115.2 kb范围内。进一步研究发现该突变体表型是编码铁氧还蛋白FdC2的基因LOC_Os03g48040的5'UTR发生突变所致。通过CRISPR转基因实验验证了该基因对表型的控制作用。研究结果揭示了叶色调控网络的遗传基础, 可为今后选育高光效水稻品种提供新线索。     

高温对莲草直胸跳甲两个地理种群体重和体型的影响

体型大小与昆虫在温度胁迫下的适应性有关。本文旨在研究入侵杂草空心莲子草Alternanthera philoxeroides生防天敌莲草直胸跳甲Agasicles hygrophila SelmanVogt不同地理种群对高温的形态响应机制。以恒温25℃作为对照,分别测定莲草直胸跳甲长沙种群和海南种群在模拟夏季特定12∶00-16∶00时段30℃、33℃、36℃高温条件下的幼虫体重、初羽化成虫体重、后足胫节长、鞘翅长、前胸背板宽等指标。结果表明,莲草直胸跳甲两地理种群幼虫体重均随温度升高而增加。两种群雌虫及长沙种群雄虫的体重、后足胫节长、鞘翅长、前胸背板宽度随温度上升显著下降;海南种群雄虫的后足胫节长、鞘翅长、前胸背板宽在各温度处理间无显著差异。在33℃、36℃高温条件下,长沙种群的幼虫体重、雌虫体重及雌虫的后足胫节长、鞘翅长、前胸背板宽显著高于海南种群,而长沙种群雄虫的后足胫节长、鞘翅长、前胸背板宽显著低于海南种群。试验表明,不同地理种群的莲草直胸跳甲形态大小对高温的响应存在差异。本研究结果为探究莲草直胸跳甲种间进化以及人工培育耐热种群的实践提供了一定的参考依据。     

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。     

菹草茎叶微界面O2时空动态

采用高分辨率光纤氧微电极测定了富营养化水体中沉水植物菹草(Potamogeton crispus)茎叶微界面(0—2.0 mm)氧(O_2)。菹草叶微界面O_2浓度梯度具明显的时空变化。时间上,菹草叶微界面O_2浓度具有明显的生长阶段变化和昼夜变化。幼苗期和快速生长期微界面O_2浓度增加幅度较小,稳定期叶表O_2浓度梯度增加幅度最大,衰亡期叶微界面O_2浓度受附着物影响具明显的空间梯度。菹草叶微界面O_2表现为昼高夜低的单峰变化模式,主要受光照和温度的影响。空间上,越接近茎叶表面,O_2浓度越高。顶部幼叶微界面O_2浓度梯度增加较平缓,中部成熟叶微界面O_2浓度梯度变化最陡,波动幅度最大,中部茎和基部衰老叶微界面O_2浓度梯度由于受密集附着物的影响,在附着物表面达到最大值,进入附着层后略有下降。结果表明,菹草茎叶微界面O_2时空变化主要受附着物和植物光合放氧能力的影响。光纤微电极是一种分析植物叶微界面氧时空分布的理想工具,对深入研究植物微界面在富营养化水体中养分的迁移转化具有重要意义,可为水生植物生理生态研究提供有力工具。     

砷胁迫下不同砷富集能力植物内源生长素与抗氧化酶的关系

采用室内土培法,研究了砷胁迫(0,50,100和200 mg/kg)对凤尾蕨属中砷超富集植物大叶井口边草(Pteris cretica var.nervosa)和非砷超富集植物剑叶凤尾蕨(Pteris ensiformis)生物量、株高、叶片内源3-吲哚乙酸(IAA)含量、IAA氧化酶(IAAO)活性、砷含量、抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT)活性以及细胞膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量的影响,并用逐步回归法分析了IAA含量与砷含量、抗氧化酶活性、MDA含量之间的关系。此外,研究了100 mg/kg砷处理下IAA、IAAO、3种抗氧化酶和MDA的时间动态。结果表明,与对照(不加砷)相比,加砷处理下大叶井口边草的株高和生物量未出现显著变化,但剑叶凤尾蕨在中、高浓度砷胁迫下则显著降低;中、高浓度砷胁迫均使2种植物叶片含砷量、IAA含量显著增加和IAAO活性显著下降,但这种改变在大叶井口边草中更为显著;加砷处理使大叶井口边草叶片3种抗氧化酶活性维持或增加,剑叶凤尾蕨中SOD和CAT活性虽能维持,但POD活性则显著下降,说明砷胁迫下大叶井口边草具有更强的抗氧化能力。逐步回归分析结果显示,2种植物叶片IAA含量均与砷含量成显著正相关,但在大叶井口边草中,IAA含量还与CAT活性成显著负相关。时间动态研究表明,第13天,大叶井口边草具有最高的IAA含量、最低的IAAO活性以及最低的CAT活性,而剑叶凤尾蕨中的变化规律则不明显。因此,叶片保持较高的IAA含量、较低的IAAO和CAT活性有助于大叶井口边草超量富集砷。     

青藏高原火绒草斑块群落空间格局分析

以青藏高原两种生境(阴坡和阶地)和4个斑块大小等级水平(等级1:0.2—0.6m2,G1;等级2:0.6—2 m2,G2;等级3:2—3.6 m2,G3和等级4:3.6—8.6 m2,G4)的火绒草(Leontopodium nanum)群落为对象,利用幂乘方法则,分析了其种群和群落空间异质性和群落物种多样性特征,明晰了优势种、亚优势种、伴生种和偶见种对其植被分布格局的影响。结果表明:各火绒草斑块的群落空间分布格局均呈集群分布,植物种的随机出现频率和实际出现频率的方差对数值与其幂乘方法吻合性较高(R2﹥0.8),幂乘方法能对火绒草斑块植被空间分布格局进行客观分析。优势种火绒草和线叶嵩草(Kobresia capillifolia),亚优势种球花蒿(Artemisia smithii)和珠芽蓼(Polygonum viviparum)等的相对空间异质性(ε)高于群落的空间异质性(δC),位于直线y=0上方,使群落趋于集群分布;伴生种西北针茅(Stipa krylovii)、瑞香狼毒(Stellera chamaejasme)和苔草(Carex sp)等的ε与群落的δC类似,位于直线y=0附近,它们维持群落自身空间分布状态;偶见种的ε低于群落的δC,位于直线y=0下方,降低群落的集群分布。随火绒草斑块等级水平的增加,群落物种数呈增加,丰富度指数DGI呈降低变化。一般火绒草斑块的δc和βw为阶地﹥阴坡,DGI为阶地﹤阴坡;两种生境下,植物种组成的相似性G1斑块较低,G2—G4斑块较高。火绒草斑块的群落分布格局主要由优势种和亚优势种及偶见种的ε决定。