南岭国家级自然保护区林下植物分布的地形相关性

以南岭国家级自然保护区山地森林群落林下植物为研究对象,探讨地形因子对林下植物分布的影响。该区3个海拔高度下的山地常绿阔叶林林下植物组成丰富,但个体多度在样方中的分布存在很大的空间异质性。在9000m^2的样地中设置的450个4m^2小样方,共记录到林下维管植物255种,隶属于95科、181属,总的物种个体多度为18203株。多响应置换过程（MRPP）分析表明,坡向和海拔（p〈0．0001）及坡度（p〈0．05）这3个地形因子对林下植被分布有显著的影响,其影响程度大小排序为：海拔〉坡向〉坡度。指示种分析（ISA）进一步确定了不同地形条件下具有显著指示值（IV≥50）的指示种。本项研究表明林下植物的空间分布会同时受到多个地形因子的影响,因此需综合各因子间的相互作用全面考虑;同时,MRPP结合ISA对于揭示群落植物分布的空间异质性及其与环境因子作用的相互关系、生物多样性保育、森林恢复以及造林引种等方面均有着重要的理论意义和实践价值。     

岩溶植物光合-光响应曲线的两种拟合模型比较

用直角双曲线和非直角双曲线两种模型,对桂林岩溶区石山植物红背山麻杆（Alchornea trewioides）、九龙藤（Bauhinia championii）、青檀（Pteroceltis tatarinowii）和圆叶乌桕（Sapium rotundifolium）光合作用的光响应曲线进行拟合。结果表明,直角双曲线拟合的表观量子效率（α）、最大净光合速率（Pmax）、暗呼吸速率（Rd）、光补偿点（Lcp）和光饱和点（Lφ）数值均高于相应的非直角双曲线拟合结果;直角双曲线模型拟合的参数值大小和曲线变化趋势不符合实际情况;非直角双曲线模型拟合结果更符合生理意义。红背山麻杆和九龙藤具有较高的表观量子效率和较低的光补偿点,对光能的利用效率和耐荫性均强于圆叶乌桕和青檀。     

视觉假体的研究进展与面临的挑战

人工视觉假体是当今国际上对视网膜色素变性和老年性黄斑病变患者进行视觉修复的研究热点,该人工装置采集外界图像信息,并进行编码处理,通过微电流刺激器将刺激微电流信号加载到微电极阵列,对视觉神经系统进行作用,从而在视觉中枢产生光幻视,实现视觉功能修复。根据目前的国际研究现状,视觉假体可以对视觉通路的任意位置进行电刺激,以期产生视光感。按照植入位置的不同,视觉假体基本上可以分为视皮层假体、视网膜上假体、视网膜下假体和视神经假体。本文着重介绍了中国的C-Sight小组在视神经假体方面的工作进展和面临的挑战。     

拟南芥R2R3-MYB类转录因子在环境胁迫中的作用

MYB转录因子是植物转录因子中最大的家族之一,以含有保守的MYB结构域为共同特征,分为三个亚族（R1／2-MYB、R2R3-MYB和R1R2R3-MYB）,其中含有两个MYB结构域的R2R3-MYB成员最多,广泛参与植物次生代谢调控、细胞形态发生、胁迫应答、分生组织形成及细胞周期控制等。近年来,R2R3-MYB在植物逆境胁迫中的作用引起了广泛关注,本文综述了拟南芥R2R3-MYB蛋白在环境胁迫响应中作用的研究进展。     

响应面法优化赖氨酸脱羧酶产酶培养基

目的:对蜂房哈夫尼菌产L-赖氨酸脱羧酶培养基进行优化.方法:采用响应面优化的方法.首先单因素实验得到最适培养基成分为:葡萄糖2%,酵母膏2%,MsSO40.03%,KH2PO40.01%,NaCl 0.3%,L-赖氨酸0.5%,维生素B6 0.1%,玉米浆4%,酶活达到180.85U/mL.在此基础上,用PB试验筛选出对酶活影响显著的3个因素(葡萄糖、酵母膏、玉米浆),再通过Box-behnken实验对这三个因素进行优化.结果:得到产酶最佳培养基为葡萄糖1.84%,酵母膏2.20%,玉米浆3.66%,MgSO40.03%,K2HPO4 0.01%,NaCl 0.3%,L-赖氨酸0.5%,维生素B60.1%.结论:响应面优化的方法使酶活达到203.14U/mL,比优化前的比酶活(7.03U/ML)提高28.9倍,在单因素的基础上提高了11.3%.     

重金属增强核因子与水稻金属硫蛋白基因启动子的结合

植物金属硫蛋白(metallothioneins, MT)被认为在植物应答重金属胁迫方面发挥了重要作用,但该基因的转录调控机制目前仍不清楚.我们以前的研究初步鉴定出位于-331/-194的水稻MT基因(ricMT)启动子区对于金属激活ricMT的表达是必需的.为了明确 -331/-194启动子序列在控制ricMT表达中的作用,本课题开展了该序列 与核因子的结合特性研究.从2周龄水稻嫩叶中提取了几乎不含叶绿体污染的细胞核,并制备 了核蛋白用于凝胶阻滞实验,发现核因子能够与-331/-194启动子序列特异 结合.本研究还进一步考察了重金属对核因子结合活性的影响,发现在结合体系中去除重金 属离子,核因子与-331/-194序列的结合能力会丧失,而在结合体系中加入重金属离子, 结合能力则会随着外加的离子浓度提高而增强,证明这种结合确实依赖于重金属.这些证据 结合以前的结果表明,某些金属响应的核因子可能通过结合-331/-194启动子区域来调控 ricMT基因表达.     

黄土区不同恢复年限草地群落生物量及根冠比对氮添加的响应

大气氮沉降增加作为全球变化的主要环境问题之一,已引发人们的广泛关注,持续的氮沉降对草地生态系统的组成、结构和功能产生重要影响。为深入了解草地恢复进程中群落生物量和根冠比对氮沉降的响应,以黄土区3个不同恢复年限（初期12a、中期28a和后期37a）的天然草地为研究对象,通过设置6个氮添加水平,CK （0）、N1（2.34g m^-2a^-1）、N2（4.67g m^-2a^-1）、N3（9.34g m^-2a^-1）、N4（18.68g m^-2a^-1）、N5（37.35g m^-2a^-1）来测定草地群落地上生物量、地下生物量和总生物量,并计算根冠比和氮响应效率（NRE）。结果表明：（1）地上生物量在恢复中期最大,随氮添加梯度增加,地上生物量在恢复初期和恢复后期呈不显著上升趋势,对氮添加表现为非线性的正响应（ΔNRE>0）,在恢复中期呈不显著下降趋势,对氮添加表现为非线性的负响应（ΔNRE<0）。（2）群落地下生物量对氮添加无显著响应,总生物量只有在恢复后期的N4添加水平下,与对照存在显著差异。（3）根冠比在恢复初期时,N3添加水平下显著高于对照和其他氮添加水平,其余恢复年限对氮添加无显著响应。综上所述,通过分析比较黄土区不同恢复年限草地群落的地上、地下及总生物量和根冠比对氮添加的响应。建议对该区域开展试点实验,实行适应性草地管理,如进行两年一次刈割或轻度放牧（2只羊/hm²）,来探寻更科学有效的管理措施,使草地实现系统性恢复,进而满足生态系统容量和社会需求的变化。     

高寒植物叶片性状对模拟降水变化的响应

降水变化对高寒草甸生态系统产生了显著影响,植物叶片性状特别是叶脉特征对降水变化非常敏感,然而高寒植物叶片性状特征如何响应降水变化还知之较少。采用集雨棚模拟增减50%降水的条件,以高寒草甸8种主要植物叶片为研究对象,研究了降水变化对叶片的叶脉率、叶脉密度、叶片大小、比叶质量、叶片总有机碳含量、叶片全氮含量、叶片碳同位素相对含量和碳氮比等叶片性状的影响。发现增水显著增加了植物的叶片大小、稳定碳同位素千分值、总有机碳含量、全氮含量,但显著降低了叶脉密度;而减水显著降低了叶片大小、稳定碳同位素千分值。植物叶片性状各指标对降水变化的响应存在协同变化和相互制约。不同水分生态类型的植物对降水变化的响应存在差异,中生植物通过增加叶片大小和减少叶脉密度积极应对降水的增加,矮生嵩草的叶片大小分别增加了200.3%,叶脉密度减小了17.5%,而旱中生植物通过减少叶片大小和增加叶脉密度应对降水的减少,垂穗披碱草和异针茅的叶片大小分别减少54.9%和30.7%,其叶脉密度分别增加25%和22.4%。羽状叶脉植物增加叶脉密度和稳定碳同位素千分值以适应增水条件,花苜蓿、异叶米口袋的叶脉密度的增加了7.8%和4.0%,稳定碳同位素千分值增加2.5%和3.3%,但增水条件下平行叶脉植物的叶脉密度不变或降低和稳定碳同位素千分值保持不变;减水增加了平行叶脉植物叶脉密度并减低了稳定碳同位素千分值,异针茅的叶脉密度增加了22.4%,稳定碳同位素千分值减小2.9%,而对羽状叶脉植物的叶脉密度和稳定碳同位素千分值减少或不变。植物叶片性状对增水的敏感性显著大于对减水的敏感性,增水的效应约为减水的2倍;叶片大小的敏感性显著大于其它叶片性状,约为其它叶片性状的10倍。因此,植物在应对短期降水变化时,植物形态可塑性的作用凸显,放大或缩小叶片大小是植物应对降水变化的最有效的途径,但是不同水分生态类型和叶脉类型植物可塑性的方向存在显著差异。     

千屈菜无菌苗对重金属铜和铬的生理生化响应

实验以千屈菜(Lythrum salicaria Linnaeus)无菌苗为材料, 用含不同浓度Cu2+(0、5、10、20和40 mg/L)和Cr6+(0、5、10、20和40 mg/L)的1/10霍格兰溶液对千屈菜进行培养, 测定叶绿素、丙二醛(MDA)、可溶性蛋白和可溶性糖等含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)等活性的变化, 以探讨Cu2+和Cr6+对千屈菜无菌苗生理生化特征指标的影响。研究表明: 随着Cu2+浓度的增加, 千屈菜无菌苗渗透调节物质(可溶性糖和可溶性蛋白)表现为低促高抑现象, 膜脂化程度加剧, 但叶绿素含量基本未受影响, 且抗氧化酶活性(SOD、POD和CAT)持续上升。随着Cr6+浓度的升高, 叶绿素含量也基本未受影响, 膜脂化程度在0—20 mg/L未受显著影响。CAT活性受到持续抑制, 但SOD和POD活性持续上升。综上, 千屈菜对重金属铜和铬具有一定的抗性, 其叶绿素含量基本未受影响, 抗氧化酶活性上升, 且具有一定的渗透调节能力。在Cu2+浓度低于5 mg/L和Cr6+浓度低于20 mg/L时千屈菜生理生化指标所受影响相对较小。实验结果为进一步研究千屈菜对铜、铬和其他重金属的响应, 及千屈菜在水体修复方面的生态应用提供一定的理论基础。     

陆地生态系统环境控制实验的研究方法及技术体系

生物及生态系统与环境变化间的反馈关系及其过程机制是生态学研究的重要内容。不同类型的生物环境因素控制实验以及大尺度的联网野外控制实验被认为是认识生态系统响应和适应环境变化过程机制、精细定量表达的有效手段及认知过程的加速器。近年来发展了大型野外物理模拟实验装置网络(如ECOTRON)、生态系统分析与实验平台(AnaEE)、国际干旱实验研究网络(Drought Network)、氮沉降联合实验网络(Nutrient Network),以及基于各区域性生态观测实验站的联网控制实验(如USA-ILTER)。发展大陆尺度联网实验研究平台事业正日益受到学术界的重视,将会在认知生态系统环境响应过程机制方面发挥更重要的作用。基于以上背景,本文综述了生态系统环境控制实验的研究方法和实验体系的发展,明确指出各种类型的生物环境控制实验需要形成联合协作体系,共同解决生态系统对环境变化的响应及适应的基本科学问题。目前的控制实验包括: 1) 实验室封闭装置内的生物生理生态学控制实验;2) 野外实验场的半开放部分环境要素控制实验;3) 近自然状态的野外环境控制实验;以及4) 基于野外生态站的联网控制实验。进而,本文还深入讨论了陆地生态系统的环境响应及适应过程机制实验系统设计的发展趋势,分析了基于大尺度自然环境梯度实验及生态站尺度的要素控制实验的优势,提出了整合两种实验技术、发展新一代的野外联网实验体系的科学设想,讨论了基于野外联网控制实验的研究体系,论证了研究生态系统对环境变化短期响应和长期适应的规律和机制、生态系统环境响应定量表达的技术途径。若本文提出的控制实验体系设计方案能够得以实施,必将大大促进我国乃至全球生态系统和环境变化科学的研究水平,对我国应对气候变化和生态环境建设具有重要的科学意义。