不同微生境下齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)生理生化特性对不同季节的响应

齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)作为典型的耐旱藓类,在古尔班通古特沙漠的藓类结皮中占优势地位。该沙漠的季节气候差异较大,冬季低温湿润,春季干旱,夏季高温且干旱。荒漠藓类植物叶片仅具单层细胞,对外界环境的变化十分敏感。而有关荒漠藓类植物在生理上如何适应这种剧烈环境变化还不得而知。研究测定了生长于两种不同微生境下的齿肋赤藓,经由低温湿润的冬季到干旱的春季再到高温干旱的夏季过程中生理生化变化特征,以探究不同微生境下齿肋赤藓在水热变化剧烈的不同季节的适应机制。研究发现:季节、微生境及二者的交互作用能够显著影响齿肋赤藓的游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白及丙二醛(MDA)含量、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性。夏季的高温干旱使齿肋赤藓的脯氨酸、可溶性糖、MDA含量及3种抗氧化酶活性均显著高于冬季及春季,而可溶性蛋白含量却呈相反趋势。干旱的春季齿肋赤藓脯氨酸及可溶性糖显著高于冬季。而在低温湿润的冬季,齿肋赤藓丙二醛含量及过氧化氢酶活性均显著高于春季。表明夏季齿肋赤藓所受胁迫最大,脯氨酸、可溶性糖含量及抗氧化酶活性大幅度提高。同时,在具有积雪覆盖的冬季,两种微生境下的齿肋赤藓生理生化特性无显著差异;而在无积雪覆盖的春夏季节,灌丛的遮阴作用为齿肋赤藓提供了水含量相对较高的良好生活环境,其下齿肋赤藓的渗透调节物质含量和抗氧化酶活性均显著低于裸露地。表明生长在裸露地的齿肋赤藓较活灌丛拥有更强的胁迫耐受性。     

新疆阜康盐碱地可培养兼性嗜碱放线菌多样性及其酶活筛选

【目的】分析新疆阜康盐碱地环境可培养兼性嗜碱放线菌物种多样性及其产酶潜力。【方法】从阜康盐碱地环境共采集10份土样,采用纯培养物的16S rRNA基因序列同源性分析盐碱地兼性嗜碱放线菌物种多样性。对分离菌株进行淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶和木聚糖酶酶活初筛。【结果】从10份土样中共分离到116株兼性嗜碱放线菌和4株耐碱放线菌,16S rRNA基因序列分析表明它们分布在放线菌门放线菌纲的8个目13个科22个属,其中53.3%的菌株为非链霉菌属和拟诺卡氏菌属的菌株。酶活初筛结果:淀粉酶、蛋白酶、木聚糖酶和纤维素酶的阳性率分别为35.8%、37.5%、28.3%、17.5%。【结论】阜康盐碱地生境蕴藏丰富的兼性嗜碱放线菌资源。兼性嗜碱放线菌是获得高活性酶的资源。本研究有助于认识高碱环境兼性嗜碱放线菌的多样性,为其资源的开发利用提供依据。     

尖喙(牛龍)牛儿苗繁殖体外部形态特征

尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrrhynchum)是古尔班通古特沙漠短命植物层片优势物种,其繁殖体能够在生物结皮上成功定居,借助扫描电镜等方法对其繁殖体形态进行了观察。结果表明:尖喙牻牛儿苗繁殖体表皮附属毛具4种不同类型,在保持水分和固定繁殖体等方面发挥作用,是对散布和定居的一种适应;果实与芒连结部位存在过渡区和分裂缝隙;芒吸湿后与种子长轴夹角逐渐减小,表皮细胞发生形变,是吸湿运动的形态基础,这种形态变化可以促使繁殖体在地面行走,遇到适宜的生境时,推动种子钻入土壤而定居。本研究为揭示该种定居适应机制提供了形态学依据。     

荒漠生物结皮中齿肋赤藓总RNA最佳提取方法的确立

目的：根据不同提取方法对提取荒漠齿肋赤藓总RNA质量的影响,寻找一种快速高效提取齿肋赤藓总RNA的方法。方法：采用改良RNAiso Reagent试剂法、RNAprep pure植物总RNA提取试剂盒法（TIANGEN）、皂土法分别提取采自新疆古尔班通古特沙漠生物结皮中齿肋赤藓的总RNA,用紫外分光光度计测定其浓度、纯度和产量,并通过RT-PCR进一步检测其质量。结果：三种方法均能提取出RNA,但质量差异较大。其中改良的RNAiso Reagent试剂法提取的RNA产量可达1298～1318μg/g,完整性好且纯度高,OD260/OD280值为1.86～1.92,且经济、操作简便,能有效抑制多酚物质氧化和次生代谢物质的影响,,适合用于进一步的RT-PCR反应。结论：改良的RNAisoReagent法经济且操作简便,提取的荒漠齿肋赤藓RNA完整性和纯度较高,可用于RT-PCR反应。     

齿肋赤藓乙醛脱氢酶基因ALDH21的克隆与表达分析

本文采用RT-PCR方法,从齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)总RNA中获得ALDH21基因cDNA序列,连接到pMD19-T载体上并转化E.coli DH5α,阳性克隆经PCR鉴定后测序,将测序结果与GenBank中山墙藓(Tortula ruralis)和小立碗藓(Physcomitrella patens)相关基因序列进行同源性比对。结果表明,实验成功克隆了S.caninervis的ALDH21基因的cDNA序列(GenBank登录号:GQ245973),为一个完整的ORF,其长度为1452bp。该序列与T.ruralis和P.patens的cDNA序列同源性分别为98%和78%,推导的氨基酸同源性分别为97%和87%。生物信息学分析表明该蛋白质分子量为52.98kD,等电点pI为5.96,编码483个氨基酸,具备ALDH21蛋白家族特征;半定量RT-PCR结果表明:ALDH21在干旱胁迫状态时的表达量显著高于水合状态,说明ALDH21基因可能参与干旱胁迫应答。本文为进一步研究齿肋赤藓ALDH21基因的抗旱机理提供理论依据。     

古尔班通古特沙漠生物结皮藻类的组成和生态分布研究

通过对新疆古尔班通古特沙漠中9个样地73份生物结皮土样藻类的培养和鉴定,分析了古尔班通古特沙漠中生物结皮藻类的种类组成和生态分布特点。结果表明．该沙漠中有藻类植物49属121种．隶属于蓝藻门、绿藻门、硅藻门和裸藻门。其中监藻83种,绿藻20种,硅藻11种。裸藻7种。蓝藻占总种数的68．60％,其中又以丝状种类为优势．占66．27％;绿藻则以单细胞种类为主。在古尔班通古特沙漠不同地带中,其藻类物种多样性和群落组成均有所不同,中部藻类物种最为丰富,北部和南部次之。而东部和西部则明显减少。在沙垄不同部位的分布中,少数种类对地貌部位的选择性不明显,但有些种类在不同地貌部位分布有差异。藻类在结皮不同层次的分布不同,在结皮层中藻类的种类和数量都较丰富．且以丝状种类较多,而在结皮下层藻类的种类和数量明显减少。     

古尔班通古特沙漠白茎绢蒿和准噶尔沙蒿种群多尺度多参数空间分布格局

以往种群空间格局的研究大多基于植株点位或株数(0维),极少针对植冠的投影盖度(2维)和生物量(3维,由植冠体积体现).目前对三者所体现的种群空间格局特征尚不清楚.本研究以古尔班通古特沙漠广布的小半灌木白茎绢蒿和准噶尔沙蒿种群为对象,测定每株的点位、投影盖度及地上生物量,通过GIS技术对坐标系进行6次尺度划分,利用聚集度分析、变异系数及其与尺度的幂函数关系,分析了3个参数的种群分布格局特征.结果表明: 在各尺度下,两种群的株数(白茎绢蒿0.5 m尺度除外)和生物量均为集群分布,聚集强度随尺度增加而增大;而投影盖度多为均匀分布(准噶尔沙蒿5 m和8 m尺度除外).随尺度增大,两种群各参数的变异系数均逐渐下降;株数的幂指数的绝对值(k值)高于投影盖度和生物量,且后两者无显著差异.白茎绢蒿各参数的k值均高于准噶尔沙蒿,可能与群落种间关系及个体大小有关.总之,株数和生物量的空间格局类型相似,而投影盖度和生物量具有近乎相同的格局复杂性和尺度变化特征.     

旱雀麦(Bromus tectorum L.)入侵机制的研究进展

旱雀麦(Bromus tectorum)在世界上广泛分布,但在北美却是一种入侵能力较强的物种,对当地的植物群落结构组成和生态系统功能产生重要影响.本文从旱雀麦的生境和扩散路径、本身的生物学特性、其与新栖息地土著物种之间的相互作用、新栖息地的环境变化对旱雀麦的影响等方面综述了近年来关于旱雀麦入侵机制的研究进展.研究表明,影响旱雀麦入侵的因素是多样的,阐明旱雀麦的入侵机制对于推动生态学的理论发展和控制旱雀麦的大规模入侵具有重要意义.     

生物结皮粗糙特征——以古尔班通古特沙漠为例

摘要：空气动力粗糙度可以反映地表气流与下垫面的相互作用。古尔班通古特沙漠是我国最大的固定、半固定沙漠,其间广泛分布的生物结皮在稳定地表和改善环境方面意义重大。对未经扰动的4种类型生物结皮进行表面微形态观察,并通过风洞实验确定动力粗糙度Z0和摩阻风速u*,结果表明：（1）不同生物结皮类型,其组成和表面微形态等都具有明显差异。藻结皮以表面致密光滑为显著特征,由藻类分泌物和藻丝体粘结细粒物质所形成;地衣结皮表面藻类和真菌形成的叶状体匍匐沙面生长,呈现三维生长方式,形成有明显凹凸的壳状覆被;苔藓结皮以苔藓植物体密集丛生为特点,地上部分出现了茎叶分化,有一定的柔韧性。（2）就动力粗糙度的大小而言,是按地衣结皮>藻类－地衣结皮>苔藓结皮>藻结皮的顺序排列的,Z0平均值依次为（6.5890.850）mm、（4.1790.239）mm、（2.5420.357）mm和（0.3930.220）mm,与定床裸沙面的（0.0420.019）mm相比,生物结皮Z0值提高了10—150倍。随着风速的增大Z0值有所减小,其中以地衣结皮的减小趋势较为明显。（3）由风速廓线对比发现,四类生物结皮对气流阻滞作用的差异主要局限于4 cm以下的高度范围,风速越大这种差异也越大。各类生物结皮摩阻风速u*随风速增大而增大,其中藻结皮的增大速率明显低于其它三类结皮,说明藻结皮随风速增大的阻滞效应较其它三类结皮要差。（4）在净风条件下,地衣结皮具有最好的防风效果,其次为藻类－地衣结皮和苔藓结皮,藻结皮最差。当生物结皮破损后,床面结构和气流性质将发生变化,对空气动力学粗糙度和摩阻风速产生的影响将有待于进行更深入的研究。     

生物土壤结皮对准噶尔盆地5种荒漠植物幼苗生长与元素吸收的影响

生物土壤结皮广泛分布于许多干旱和半干旱地区, 它影响土壤物理过程、水文、侵蚀和养分循环过程, 从而影响植物种子萌发与生长发育。该文以新疆准噶尔盆地腹地的古尔班通古特沙漠的生物土壤结皮为研究对象, 分析了生物土壤结皮对准噶尔盆地5种荒漠植物(白梭梭(Haloxylon persicum)、蛇麻黄(Ephedra distachya)、角果藜(Ceratocarpus arenaarius)、涩芥(Malcolmia africana)和狭果鹤虱(Lappula semiglabra))的生长及其对元素吸收的影响。结果表明: 1)相对于裸沙而言, 生物土壤结皮显著促进了荒漠植物的生长速率, 并增加了草本植物地上和地下的生物量, 但对灌木的生物量无显著影响; 2)生物土壤结皮使部分一年生草本植物的开花和结实期提前, 这可能有利于荒漠植物在有限的环境资源下快速完成生活史, 并繁衍后代; 3)生物土壤结皮能够影响荒漠植物对土壤中营养元素的吸收, 具体表现在生物土壤结皮显著促进了5种植物对N的吸收, 增加了荒漠植物在N贫乏的荒漠生态系统的适应能力, 而对P和K的吸收均没有影响。生物土壤结皮对荒漠植物对元素吸收的影响因种而异, 对不同的植物有不同的影响。荒漠植物对Mg、Mn和Cu的吸收受生物土壤结皮的影响最小。