微生境对耐旱石生毛尖紫萼藓水分保持与散失特性的影响

毛尖紫萼藓(Grimmia pilifera)是典型石生耐旱藓类,水分是其生存繁衍的关键影响因素。为探究微生境对毛尖紫萼藓水分生理的影响,在安徽省大龙山国家森林公园低山丘陵区选择3种典型微生境(竹林遮蔽S-1,向阳裸岩E,薜荔灌丛遮蔽S-2),对比研究毛尖紫萼藓个体大小、饱和含水量及脱水过程中的含水量指标在不同微生境间的差异性,综合判断微生境对苔藓水分胁迫耐受性的影响及其权衡特征。结果表明:3种微生境毛尖紫萼藓个体大小及饱和含水量差异显著,其中竹林遮蔽生境毛尖紫萼藓具有较小的个体但拥有较高的内、外含水量。向阳裸岩和薜荔灌丛遮蔽生境植株大小及外吸水量接近,但前者内含水量更高。两荫蔽生境苔藓外吸水量是内吸水量的7倍,显著高于向阳裸岩生境的5.8倍。脱水过程中相同时间点向阳裸岩生境苔藓各含水量指标均高于两遮蔽生境,且达到相同含水量的时间差也随脱水进程持续而逐渐增大,这为向阳裸岩生境苔藓的有效光合作用(即相对含水量不低于35%时)及脱水后期的生理和结构调整赢得更多时间。综合而言,向阳裸岩生境毛尖紫萼藓比荫蔽生境具有更强的脱水耐受性,但后者可以通过增加外部吸水量来弥补失水过快的缺陷,这可能是不同微生境毛尖紫萼藓对水分吸收和保持的权衡策略。     

生长素输出载体PIN家族研究进展

生长素极性运输调控植物的生长发育。生长素极性运输主要依赖3类转运蛋白: AUX/LAX、PIN和ABCB蛋白家族。生长素在细胞间流动的方向与PIN蛋白在细胞上的极性定位密切相关。PIN蛋白由1个中心亲水环和2个由中心亲水环隔开的疏水区组成。中心亲水环上含多个磷酸化位点, 其为一些蛋白激酶的靶点。PIN蛋白受多方面调控, 包括转录调控、转录后修饰以及胞内循环与降解, 以响应内源和外源信号。目前, 利用全基因组测序方法在禾谷类作物水稻(Oryza sativa)、玉米(Zea mays)和高粱(Sorghum bicolor)中分别鉴定出12、15和11个PIN基因, 但仅有少数PIN基因的功能被报道。该文从蛋白结构、活性调控和功能验证等方面综述了PIN蛋白在拟南芥(Arabidopsis thaliana)和禾谷类作物中的研究进展, 以期为探究PIN蛋白家族介导的生长素极性运输过程提供新的思路与线索。     

太行山北段地区荆条灌丛和三裂绣线菊灌丛群落谱系结构

灌丛是太行山地区最重要的生态系统类型之一, 灌丛群落生物多样性的维持及其生态系统服务功能对京津冀地区的生态安全具有重要作用。本研究选择太行山最具代表性的两种灌木群落——荆条(Vitex negundo var. heterophylla)灌丛和三裂绣线菊(Spiraea trilobata)灌丛为研究对象, 利用净亲缘关系指数(net relatedness index, NRI)和多元回归等方法探究了两种灌丛群落构建机制的异同及主要的环境影响因子, 同时还利用谱系结构主坐标分析(principal coordinates of phylogenetic structure, PCPS)对决定群落谱系结构的关键系统发育节点进行了探究。结果表明: 两种灌丛群落内灌木植物的物种多样性没有显著差异, 但谱系结构差异显著。三裂绣线菊群落表现出显著的谱系发散趋势, 而荆条群落谱系聚集程度高于三裂绣线菊群落, 但未表现出显著的谱系结构。三裂绣线菊灌丛群落构建的驱动机制是生态位分化, 荆条灌丛中生境过滤作用有所增加, 与生态位分化共同驱动其群落构建过程。与干旱胁迫相关的生境过滤因素增加是荆条灌丛群落谱系聚集程度增加的重要原因。PCPS二维排序结果表明: 荆条灌丛群落谱系趋向聚集与其群落内缺乏蔷薇目、壳斗目等亲缘关系较远的类群有关, 而三裂绣线菊灌丛群落内物种则包含较多的演化分支。总体而言, 环境过滤不是决定太行山地区灌丛群落构建的主要驱动因素, 但水分条件仍然是影响区域群落谱系结构的重要因素。     

晋西黄土区典型乔灌木短期水分利用效率对环境因子的响应

为明确晋西黄土区植物的水分利用规律及对半干旱区的适应策略, 提高黄土地区植被建设效益, 该研究对该地区典型乔灌木短期水分利用效率随环境因子的变化进行了探究。以典型乔木油松(Pinus tabuliformis)、刺槐(Robinia pseudoacacia)及其林下灌木黄刺玫(Rosa xanthina)、杠柳(Periploca sepium)为研究对象, 测定叶片可溶性糖稳定碳同位素比值(δ¹³C_leaf)与枝条渗出液稳定碳同位素比值(δ¹³C_branch), 使用δ¹³C_leaf推导计算7-10月叶片尺度下植物短期水分利用效率(WUE_leaf)变化趋势, 使用δ¹³C_branch明确植物光合作用后分馏情况, 确定半干旱区植物在生长季的水分变化规律对环境因子变化的响应。结果表明: (1) 7-10月4种植物δ¹³C_leaf总体呈现降低趋势, δ¹³C_branch呈现先升高后降低趋势。δ¹³C_leaf在种间和生活型中均存在差异。具体表现为: 灌木>乔木, 常绿乔木(油松) >落叶乔木(刺槐)。研究过程中未发现明显的碳同位素在光合作用后发生分馏的情况。(2) 4种植物WUE_leaf在7-8月保持稳定, 9-10月逐渐升高。21.5 ℃、0.9 kPa、52.4%分别为WUE_leaf随温度(T_a)、饱和水汽压差(VPD)、相对湿度(RH)变化的突变点, 突变点之后4种植物WUE_leaf均表现出稳定的变化趋势, 不再随T_a、VPD、RH升高而降低。(3) WUE_leaf与T_a、RH、VPD之间存在显著负相关关系, T_a通过非气孔因素, 即酶的作用改变光合速率, 引起WUE_leaf变化。RH、VPD等水分因子则通过改变气孔开度, 影响蒸腾, 进而改变WUE_leaf。随着土壤含水量(SWC)的升高, WUE_leaf呈现先升高后降低的趋势。油松林和刺槐林在SWC分别达到15%-18%、13%-14%时, WUE_leaf达到最高值。经过混合线性模型(LMM)分析得到, 油松和刺槐WUE_leaf主导环境因子分别为RH和VPD, 黄刺玫和杠柳WUE_leaf主导环境因子均为T_a。该研究得到了黄土地区典型乔灌木生长季水分利用效率变化的规律和主要环境影响因子, 明确了黄土地区植物对气候因子变化的适应机制。     

容量滴定法和库伦滴定法测定冻干疫苗水分含量的比较

目的在适宜的温度和湿度条件下,评价容量滴定法和库伦滴定法测定冻干疫苗水分是否具有差异性。方法确定冻干疫苗水分测定的适宜温度和湿度条件,在此条件下,分别从水分含量区间、冻干疫苗类型和进样量三个主要影响方面,对容量滴定法(volumetric titration)和库伦滴定法(coulometric titration)进行比较。结果冻干疫苗水分测定的适宜条件为:温度25℃、湿度45%。冻干疫苗水分的质量分数为1.0%～2.0%时,容量滴定法和库伦滴定法的检测结果差异有统计学意义(P0.05);水分的质量分数在2.0%～3.0%时,两种滴定法的检测结果差异无统计学意义(P0.05)。对于不同类型冻干疫苗和不同进样量的冻干疫苗,两种滴定法检测结果差异均无统计学意义(P均0.05)。结论在适宜的温度和湿度条件下,库伦滴定法更适用于低水分含量冻干疫苗的水分测定;其他情况下两种滴定法无明显差异。     

土壤有机质转化及CO2释放的温度效应研究进展

土壤有机质转化对温度变化的响应,是气候变暖与全球碳循环关系中的核心问题.掌握土壤有机质对温度变化的响应规律,对准确评价气候变暖背景下,全球土壤有机质的转化至关重要.综述了国内外大量研究成果,对基质成分、基质损耗、测试方法、微生物、水分含量等因素,对土壤有机质转化与温度关系的影响机理与影响规律以及Q10的变化规律进行了探讨.提出稳定有机质与不稳定有机质温度敏感性异同问题,应作为土壤有机质转化与温度关系中的核心问题进行深入研究.同时通过分析,提出室内短期培养是首选测试方法.分析认为微生物生长温度曲线与微生物呼吸之间不存在必然联系,而在过低和过高之间,水分含量是否会影响土壤呼吸,有待进一步试验验证.提出随着城市热岛效应这一环境问题的加剧,研究及评价更大温度区间内的城市土壤有机质对温度变化的响应规律十分重要.     

内蒙古不同类型草地土壤氮矿化及其温度敏感性

土壤氮矿化(Nitrogen mineralization)是土壤氮循环的重要环节,对土壤氮素供应以及植物生产力的维持具有十分重要的意义。沿中国东北草地样带(Northeastern China Transect, NECT)分别在典型草地、过渡草地及荒漠草地设置了3个实验样地,利用不同温度(5、10、15、20 ℃和25 ℃)和不同水分(30%、60%和90%土壤饱和含水量,Saturated soil moisture, SSM)的室内培养途径,探讨了不同类型草地的土壤氮矿化速率、土壤氮矿化的温度敏感性(Q₁₀)及其主要影响因素。实验结果表明:从典型草地至荒漠草地,土壤全碳、全氮、全磷、微生物生物量碳氮含量均表现为逐渐下降的趋势;类似地,土壤净氮矿化速率、硝化速率也逐渐降低。在20 ℃和60% SSM时,土壤净氮矿化速率表现为典型草地 (0.715 mg N kg^-1 d^-1) > 过渡草地 (0.507 mg N kg^-1 d^-1) > 荒漠草地 (0.134 mg N kg^-1 d^-1);相反,温度敏感性却逐渐升高,温度敏感性与基质质量指数呈负相关。草地类型和水分对于土壤净氮矿化速率、硝化速率具有显著影响,且二者间具有显著的交互效应。包含温度和水分的双因素模型可很好地拟合土壤氮矿化速率的变化趋势(P < 0.0001),二者可共同解释土壤硝化速率92%-96%的变异。土壤氮矿化沿着草地演替呈现出很好的空间格局、并与温度和水分具有密切关系,为解释内蒙古草地空间分布格局提供了理论基础。     

兴安落叶松针叶解剖结构变化及其光合能力对气候变化的适应性

叶片易受环境因子影响,其形态解剖结构特征不但与叶片的生理功能密切相关,而且反映树木对环境变化的响应和适应。叶片结构的改变势必会改变树木的生理功能。同一树种长期生长在异质环境条件下,经过自然选择和适应,会在形态和生理特性等方面产生变异,形成特定的地理种群。另外,母体所经受的环境胁迫也会影响到其子代的生长、发育和生理等特征。因此,了解植物叶片形态结构对环境变化的响应与适应是探索植物对环境变化的响应适应机制的基础。兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)是我国北方森林的优势树种,主要分布在我国东北地区,但日益加剧的气候变化可能会改变其现有的分布区。为了区分叶片对气候变化的可塑性和适应性,本研究采用同质园法比较测定了6个不同气候条件下的兴安落叶松种源的32年生树木的针叶解剖结构和光合生理相关因子,利用石蜡切片方法分析了针叶的解剖结构特征、光合能力（Pmax-a）、水分利用效率（WUE）之间的关系及其对气候变化的适应性。结果表明：表皮细胞厚度、叶肉细胞厚度、传输组织厚度、维管束厚度、内皮层厚度以及叶片总厚度均存在显著的种源间差异（P < 0.05）。叶肉细胞厚度与Pmax-a、气孔导度和WUE之间均存在显著的正相关关系（P < 0.05）。叶肉细胞厚度、表皮细胞厚度、叶片总厚度以及叶肉细胞厚度和表皮细胞厚度在叶片总厚度中所占比例均与种源地的干燥度指数（即年蒸发量与年降水量之比）呈正线性关系。这些结果说明：不同种源兴安落叶松针叶解剖结构因对种源原地气候条件的长期适应而产生显著的差异,从而引起其针叶光合作用、水分利用等生理功能发生相应的变化,从而有利于该树种在气候变化的情景下得以生存和繁衍。     

水分胁迫和杀真菌剂对黄顶菊生长和抗旱性的影响

利用盆栽试验研究水分胁迫下AM真菌对黄顶菊生长和抗旱性的影响,揭示黄顶菊入侵过程中的微生物学机制。以苯菌灵为杀真菌剂,在土壤相对含水量为120%、80%、40%和20%条件下,分别设灭菌和不灭菌两种处理。结果表明,水分胁迫显著降低了黄顶菊株高、干重和主根长,而对AM真菌侵染率无显著影响。施用苯菌灵显著降低了菌根侵染率、叶片保水力、保护酶活性、可溶性糖和可溶性蛋白含量,提高了MDA含量。不灭菌处理下黄顶菊植株对土壤有效N和有效P的利用率较高,且植株全N、P含量显著高于灭菌处理,菌根贡献率随土壤相对含水量降低而逐渐提高,重度胁迫分别是渍水条件下的1.84和1.88倍。土壤水分状况和AM真菌的交互作用对黄顶菊生物量和生理指标影响显著。AM真菌共生能够促进黄顶菊根系对土壤水分和矿质营养吸收,改善植物代谢活动,提高抗旱性。实验结果为黄顶菊合理防控措施的制定提供了依据,同时作为丛枝菌根的基础性研究也具有重要的意义。     

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。