高粱LEA基因家族的鉴定及表达分析

有研究表明,干旱、低温和盐等环境胁迫能够诱导LEA基因的表达。为了探索LEA基因家族在高粱响应外界刺激过程中起到的作用,本研究通过生物信息学的方法对LEA基因家族在高粱全基因组水平进行鉴定和分析,于高粱全基因组中共鉴定出35个基因家族成员,不均匀地分布于高粱8条染色体上,结合系统进化树和保守结构域分析结果,将高粱LEA基因家族成员分为7组。亲水性分析和结构无序性预测表明高粱LEA蛋白绝大多数为亲水性且结构无序。基因结构分析显示了各分组基因结构上的保守性。高粱LEA基因的启动子分析发现了一些与激素和非生物胁迫响应相关的顺式作用元件。对激素和干旱胁迫下高粱LEA基因的表达分析发现外界胁迫能够诱导部分高粱LEA基因的表达。     

宁夏东部风沙区沙化草地土壤水分和植被的空间特征

土壤水分作为土壤-植被-大气连续体的关键因子,对沙化草地的演化过程具有重要作用。为探讨宁夏东部风沙区沙化草地土壤水分、物种丰富度指数及植被盖度的空间变异及其相互关系,以哈巴湖自然保护区沙化草地为对象,采用样线法自潜在沙化草地至重度沙化草地进行植被调查和土壤取样,通过经典统计学和地统计学分析,得出以下结果：0—100 m各土层土壤水分含量、植被盖度和物种丰富度指数的分布范围分别为0.82%—28.22%、41.00%—93.00%和0.82—2.80,变异系数范围为0.20—0.48,均属于中等变异。各土层土壤水分和物种丰富度指数表现为中等的空间自相关性,植被盖度则表现为强烈的空间自相关性。Kriging插值结果表明,0—100 cm各土层土壤水分和植被盖度的空间插值图呈条带状和斑块状的梯度变化,物种丰富度呈斑块分布,自潜在沙化草地至重度沙化草地,表现为逐渐降低的趋势。相关分析表明,植被盖度与0—40 cm各土层土壤水分呈显著正相关,与40—100 cm各土层土壤水分呈极显著正相关。宁夏东部风沙区沙化草地土壤水分含量总体较低,由于结构因素和随机因素的共同作用,随草地沙化程度的加重,表现为...     

石果衣真菌(Endocarpon pusillum)比较转录组分析揭示其抗旱特性

从沙漠地区地衣石果衣中分离得到的地衣型真菌(Endocarpon pusillum)具有极强的抗旱能力.为了研究石果衣真菌的抗旱机制,本研究利用转录组测序和荧光定量的方法分别对纯培养和共生状态的真菌进行分析和比较.比较转录组分析是针对纯培养的石果衣真菌,比较其在正常培养和胁迫培养条件下的2个样品,得到1781个差异表达基因.以抗旱植物和非地衣型真菌的抗旱机制作为参照,一些普遍存在机制中所涉及的基因在石果衣真菌中也是差异表达的.然而不同的是,石果衣真菌的抗旱机制中不涉及有关渗透压调节基因的差异表达,这一特点为揭示石果衣真菌为干旱适应物种提供了证据.此外,石果衣真菌不同于其他生物,还有一系列差异基因被归类于其特有的干旱适应机制.为了确定共生与纯培养状态下的石果衣真菌的抗旱机制是否一致,本研究挑选了23个候选基因,利用荧光定量的方法在脱水地衣体中进行验证.本研究为下一步地衣型真菌的研究提供有价值的数据支持,同时也会有助于抗旱基因的功能研究.     

基于DUS测试的上海粳稻地方品种遗传多样性分析

利用水稻DUS测试指南(2012版)中的38个水稻标准品种和52个基本测试性状对上海地区的172个粳稻地方品种进行遗传多样性分析,并与14个上海地区选育的申请品种保护的粳稻品种作比较。结果表明:地方品种表型性状共检测到176个等位变异,平均每个测试性状检测到3.6667个,变幅介于1~8个。Shannon's多样性指数(H')平均值为0.6834,变幅介于0~1.9327,77.08%的性状存在3个及以上的等位变异;地方品种的等位变异数、每个性状的等位变异数及其变异幅度、多样性指数平均值等均大于现代育成品种,在外观形态上,地方品种的遗传多样性比现代育成品种更丰富。利用UPGMA法进行聚类分析发现在相似系数为0.53时,可将186个粳稻品种分为3个类(亚)群,现代育成品种单独组成一个亚群;而主坐标分析将186个粳稻品种明显的分为地方品种和现代育成品种两大区。地方品种具有丰富的多样性,与现代育成品种具有明显的形态差异,可为今后粳稻育成品种的改良提供更多的形态基础。     

葡萄糖对干旱胁迫下小麦种子萌发及幼苗生长的调节作用

干旱胁迫会抑制小麦种子的萌发及生长,20%聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫的同时施以不同浓度的外源葡萄糖处理小麦种子,探讨外源葡萄糖对干旱胁迫下小麦种子萌发及幼苗生长的影响。14 h光照/10 h黑暗的光周期培养条件下,较低浓度的葡萄糖(0.02 mmol/L和0.05 mmol/L)促进了干旱胁迫下小麦种子的萌发及幼苗生长,但较高浓度的葡萄糖(0.1 mmol/L,0.2 mmol/L及0.5 mmol/L)加强了干旱胁迫对小麦种子萌发及幼苗生长的抑制效应;而在黑暗条件下培养,葡萄糖的上述调节作用消失。以上结果说明葡萄糖对干旱胁迫下小麦种子萌发及幼苗生长的调节作用具有浓度效应,并且依赖于光。     

1998-2013年新疆艾比湖湖面时空动态变化及其驱动机制

采用1998年9月,2002年9月,2007年9月,2011年9月以及2013年9月多期Landsat数据,利用归一化水体指数模型(NDWI)和修正归一化水体指数模型(MNDWI)提取新疆艾比湖水域面积,研究近年来艾比湖湖面的动态变化。以最大似然分类结果作为标准,验证了用NDWI和MNDWI模型提取面积的精度,得出NDWI模型所提取的湖泊面积更符合实际情况,湖泊总面积从1998年的519.26km²减少到2013年的422.73km²,缩小了18.59%,表明目前艾比湖正在退化,从而促使生态环境受到影响。对5期影像中的艾比湖湖面进行了边界的提取和叠加,利用湖泊面积动态模型研究艾比湖湖面积的动态变化,在此基础上分析了影响艾比湖湖面积变化的驱动机制,近年来随着温度的逐渐升高,降水量呈下降的趋势,加上大量的蒸发作用、径流量变化及沙尘日数等综合作用的结果,导致了艾比湖面积的缩小。多年来艾比湖流域内随着人口数量的增加、耕地面积的不断扩张、牲畜的大量增长,导致需水量逐渐增大,因此也是导致湖面面积减少的主要原因之一。开展艾比湖湖面时空动态变化及其驱动机制研究,对于干旱区湖泊来说具有重要的理论和实际意义。     

6种草本植物对干旱胁迫和CO2浓度升高交互作用的生长响应

以CO2浓度升高为主要标志的全球气候变化及由其引起的极端气候变化对陆地生态系统产生了重要的影响。利用步入式CO2生长室模拟研究了CO2浓度变化(400和700μL/L)和干旱胁迫(水分充足CK:100%FC(田间持水量);中度干旱MS:40%FC;重度干旱SS:20%FC)的交互作用对草本植物网果酸模(Rumex chalepensis)、野豌豆(Vicia sepium)、泥胡菜(Hemmistepta lyrata)、风轮菜(Clinopodium chinense)、藜(Chenopodium album)和玉米石(Sedum album)生长特性的影响。结果表明:CO2浓度升高总体上刺激了网果酸模、野豌豆、泥胡菜、风轮菜和藜这5种C3植物在任何水分条件下的生长,也刺激了玉米石在水分条件较好下的生长;干旱胁迫总体上抑制了所有6种植物的生长,但中度干旱胁迫有刺激CAM植物玉米石生长的趋势。CO2浓度升高能否缓解干旱的负面影响具有明显的种间差异:CO2浓度升高减缓了干旱胁迫对泥胡菜和风轮菜的负面影响,这种缓解作用在网果酸模和野豌豆中显著降低,对藜没有明显的促进作用,对干旱下的玉米石的生长却起到了抑制作用。CO2浓度升高总体上增加了根质量分数和干物质含量;干旱胁迫明显提高了6种草本植物的根生物量的分配比例,降低了干物质含量;但CO2浓度升高和干旱胁迫的交互作用可导致不同的物种产生不同的响应,说明植物能够通过调节生物量分配和植株本身的水分含量保持能力来适应CO2浓度和干旱胁迫的交互影响,这种调节能力取决于植物在碳的吸收和水分散失之间的平衡"trade-off"。研究结果有助于增进草本植物对未来气候变化的适应性理解,为评估和预测全球气候和水文变化对植物的生理生态影响提供理论依据。     

单一景观空间分布指数及其适用性评价

为描述单一景观的空间分布离散性和广度特征,引入基于香农熵的空间分布指数(MSHDI,Modified Shannon's Distribution Index),利用河南省中南部地区1990、2001和2007年3期TM/ETM+遥感影像,进行了MSHDI与经典景观指数的比较,并分析了MSHDI与面积指数(PLAND,Percentage of Landscape)在多网格尺度下的相关关系。结果表明:(1)MSHDI在描述单一景观的空间分布广度和离散程度特征方面具有较好的适用性。MSHDI能适应不同制图综合程度的影响,并能反映出景观斑块边缘的细微差别。(2)通过分析MSHDI与PLAND之间相关系数的大小和变化程度可以分别验证MSHDI的表征性和稳定性。(3)MSHDI适用于基底和散布状景观,两种指数之间有显著的正相关性(农用地=0.939,=0.000;城市建设=0.877,=0.004;工矿仓储=0.870,=0.002;自然绿地=0.966,=0.001),且随网格粒度变化不大(农用地r=0.921±0.054;城市建设r=0.867±0.107;工矿仓储r=0.883±0.052;自然绿地r=0.964±0.024);而对网状景观则缺乏稳定性。     

珍稀濒危植物堇叶紫金牛对持续干旱的生理响应

采用盆栽控水法,研究了珍稀濒危植物堇叶紫金牛(Ardisia violacea)在持续干旱条件下的生理响应。随着持续干旱时间的延长,堇叶紫金牛应对持续干旱的阶段可分为适应期、轻度干旱期、中度干旱期和重度干旱期。在适应期和轻度干旱期,堇叶紫金牛叶片游离脯氨酸和可溶性糖含量稳定在一个较低水平,可溶性蛋白质含量先下降后快速上升,细胞膜系统和抗氧化酶系统能主动进行生理调节;中度干旱期,丙二醛(MDA)含量和质膜相对透性迅速升高,细胞膜系统受损加剧,游离脯氨酸、可溶性糖含量均急剧增加,对抵御干旱起到重要的渗透调节作用。在轻度干旱期和中度干旱期,光合色素中叶绿素a和叶绿素b含量显著提高,以抵抗干旱胁迫。重度干旱期,细胞膜系统、抗氧化酶SOD、游离脯氨酸和可溶性糖含量上升,但MDA略微下降,这时可能达到植物耐受干旱的极限,不再发生膜脂过氧化作用。综上表明,堇叶紫金牛具有较强的耐旱性,RWC为49.94%是细胞膜系统、抗氧化酶系统和渗透调节物质含量变化的拐点,渗透调节和抗氧化酶系统的主动适应是其耐旱的主要机制。     

北京城市景观格局时空变化及驱动力

2004—2020年城市总体规划以来,北京经历了快速的城市化发展期,城市景观格局发生了很大变化。采用TM遥感影像为信息源,通过RS解译建立了2003、2007和2011年北京市土地利用覆盖空间数据,利用Fragstats对景观格局特征指数进行了计算和分析,分别从全市域和六环内城市化典型地区两个尺度研究了北京市城市景观格局时空变化特征,结合社会经济、城市总体规划和城市发展政策因素,分析了北京城市景观格局变化的驱动力因素。研究结果表明,过去近10年,市域景观特征发生了深刻变化,建设用地保持较快的增长速度,其比例由15.0%上升至18.0%,相反耕地面积比例由21.3%下降至18.8%。林地一直是市域的优势景观类型,比例维持在51%以上。而六环内城市化典型地区的景观变化更加明显,建设用地比例增加近10%,是六环地区的优势景观类型,耕地比例相应减少10%。建设用地的增长主要以耕地占用为主。景观格局指数的分析表明,大尺度和小尺度的景观格局变化表现出不同的特征,市域大尺度建设用地斑块破碎化程度高,景观蔓延度、聚合度下降,景观多样性增加;而小尺度六环内的建设用地斑块破碎化趋势降低,景观蔓延度和聚合度上升,但景观多样性下降迅速。大小两个尺度的景观空间形态均表现出复杂性增加的趋势。通过景观格局变化的驱动因素分析,人口规模的增加、产业结构调整、城市总体规划的实施以及城市发展政策的变化是导致景观格局变化的主要因素。