蝗虫生境评价信息系统的设计与实现

主要论述了蝗虫生境评价信息系统的设计目标、数据流程及结构设计、数据库设计、模型库设计及功能设计,并简要说明了所建系统的实现。研究表明,基于GIS技术所建立的蝗虫生境评价信息系统,可对影响蝗虫发生的生境因子进行综合分析以及针对蝗虫潜在发生可能性对蝗虫生境进行定量评价,从而为蝗虫发生和成灾的监测和防治提供强有力的技术手段。蝗虫生境评价信息系统除了应具备信息系统的基本功能和一般统计分析功能外,还应重点加强其生境评价功能,如评价因子选择和权重管理,评价指标量化,评价等级划分,评价指标的加权求和,以及总分值的划分。     

多年生黑麦草抗氧化酶和植物络合素对Cd2+胁迫的应答

采用水培方法研究了5 mg· L-1 Cd2+胁迫下,Cd在多年生黑麦草中的积累和Cd2+对多年生黑麦草抗氧化酶活性和植物络合素等巯基化合物浓度的影响.将具有3片展开叶的多年生黑麦草实生苗转至1/2霍格兰营养液中培养2周后,对其进行5 mg-L-1 Cd2+处理,分别在处理后的0、0.25、1、3、6d取样测定根系和叶片的Cd浓度、抗氧化酶活性和植物络合素等巯基化合物的浓度.结果表明,Cd2+处理多年生黑麦草6d后,根系中Cd浓度达到2.59 mg·g-1,叶片中Cd浓度达到0.24 mg·g-1,根中Cd向叶片的转运系数力0.093,叶中Cd的富集系数为48,多年生黑麦草属Cd高积累植物,具备在植物修复上应用的前景.Cd2+胁迫下,多年生黑麦草根叶中丙二醛(MDA)含量无显著变化,根中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性无显著变化,抗坏血酸过氧化物酶(APX)对Cd2+敏感,处理后6d活性较0d显著下降67.19％.Cd2+处理1d内,叶中SOD、APX、CAT活性显著降低.Cd2+处理后3d,叶中的抗氧化酶系统对叶中Cd浓度的升高做出了正反馈,SOD、APX、CAT的活性分别较处理后1d显著上升了14.19％、76,82％、99.26％,Cd2+处理时间延长至6d,SOD活性较处理后3d显著下降了18.58％,APX、CAT活性无显著变化.Cd2+处理后6d,多年生黑麦草根中半胱氨酸(Cys)、谷胱甘肽(GSH)、植物络合素2(PC2)、植物络合素3(PC3)、植物络合素4(PC4)、植物络合素5(PC5)和植物络合素6(PC6)浓度分别较处理0d提高了2.19、1.57、2.06、16.08、5.73、6.03和4.31倍,叶中Cys、GSH、PC2、PC3和PC4浓度分别较处理0d提高了0.69、3.21、1.64、5.73和0.27倍.根中PC3巯基比例最大,叶中GSH的巯基比例最大,二者是根、叶中巯基存在的主要形式.随着Cd2+处理时间的延长,根系和叶片中各巯基化合物的总巯基浓度显著升高,根系和叶片中植物络合素总巯基浓度与Cd浓度显著正相关.多年生黑麦草通过植物络合素等巯基化合物的快速合成降低了根叶中自由Cd2+的比例,保护了根叶中抗氧化酶的活性,间接维持了活性氧代谢的平衡.     

结缕草对重金属镉的生理响应

采用水培的方法研究了不同浓度的Cd²⁺对结缕草叶片枯黄程度的影响,结果表明5mg/L、10mg/L和30mg/L Cd²⁺处理对结缕草叶片的枯黄比例无显著影响;以10mg/L 的Cd²⁺处理结缕草植株,研究了结缕草对镉的生理响应。与对照相比,Cd²⁺处理30d时结缕草叶片的超氧阴离子自由基(O^-₂·)含量、丙二醛(MDA)含量和相对电导率(RC)显著升高,升高幅度分别为58.69%、38.52%和68.69%,表明Cd²⁺对结缕草叶片产生了氧化胁迫。与对照相比,Cd²⁺处理30d时最大量子产量(F_v/F_m)和实际量子产量(F_v'/F_m')分别显著下降3.90%和11.36%;处理20d时实际光化学效率(ΦPSⅡ)和相对电子传递速率(rETR)分别显著下降22.22%、22.66%,处理30d时分别显著上升12.5%、18.12%;处理20d时光化学猝灭系数(q^p)显著下降14.29%,非光化学猝灭系数(NPQ)则显著上升38.54%,表明结缕草叶片的光反应机构受到了伤害,而光保护能力得到了提高。与对照相比,Cd²⁺处理下超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性先升高后降低,而过氧化物酶(POD)活性先降低后升高;脯氨酸、可溶性糖含量升高,处理30d时可溶性糖含量显著上升63.35%;处理前20d时可溶性蛋白的含量高于对照,处理30d时却低于对照。随着Cd²⁺处理时间的增加,结缕草地下部Cd含量逐渐升高;地上部Cd含量先升高后降低,差异显著;处理20d时地上部镉含量最高,转运系数最高,达到45.84%;处理10d时镉在结缕草地上部的分布比例小于地下部,而处理20d、30d时地上部镉的分布比例占优势,表明结缕草具备修复植物的潜质。镉在结缕草地下部水溶态所占比例最大,其次是氯化钠和醋酸提取态;与地下部不同,结缕草地上部醋酸提取态镉的含量要高于氯化钠提取态。综上,结缕草对Cd²⁺具有一定的耐受性。     

多年生黑麦草再生体系的建立

以多年生黑麦草‘高帽2号’(Lolium perenne‘Top Hat 2’)颖果为外植体,分别研究了胚端半粒颖果、纵切的胚端半粒颖果、胚端颖果小块、颖果小块这四种外植体处理方式与氯化汞、次氯酸钠两种表面灭菌方法对其愈伤组诱导的影响;利用两因素(2,4-D和6-BA)随机区组试验设计研究了不同植物生长调节物质及其浓度配比对外植体愈伤组织诱导的影响;利用三因素(NAA,6-BA和ZT)四水平正交试验设计研究了不同植物生长调节物质及其浓度配比对不定芽诱导的影响;研究了0.10 mg·L-1的NAA和IBA分别对不定根诱导的影响。结果表明:相同条件下,以饱满胚端半粒颖果为外植体,75%酒精表面灭菌1 min后,再用含1 m L·L-1Tween 20的次氯酸钠溶液(有效氯含量10%)处理30 min,愈伤组织诱导率最高;适宜的愈伤组织诱导培养基为MS+5 mg·L-12,4-D+0.03 mg·L-16-BA(p H=5.8),诱导率达68.7%,获得的高质量愈伤组织;不定芽诱导培养基为MS+0.5 mg·L-1NAA、0.5 mg·L-16-BA+0.9 mg·L-1ZT,不定芽诱导率最高,为56%;不定根诱导培养基为1/2MS+IBA培养基时,根系粗壮,诱导生根率为90%。该研究建立了多年生黑麦草高效组培再生体系,为高效基因工程育种的开展奠定了良好基础。     

野牛草克隆分株酶促活性氧清除系统对差异光周期的响应

以盆栽野牛草克隆分株为材料,将克隆分株分别标记为O(姊株)和Y(妹株),设置连接组和断开组两种处理,其中,连接组中O分株和Y分株通过节间子相连,断开组则剪断分株节间子;两组处理的O分株光周期均设置为光照12h/黑暗12h,Y分株光周期均设置为黑暗12h/12h光照(恰好与O分株相反),经过7d的差异光周期处理后进行72h全光照稳定培养,并于全光照条件下在48h内连续测定各分株叶片超氧化物歧化酶(SOD),过氧化物酶(POD),过氧化氢酶(CAT),抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性以及丙二醛(MDA)的含量,探讨野牛草叶片酶促活性氧清除系统对差异光周期的响应特征。结果表明,差异光周期处理1周后,全光照条件下,断开状态的野牛草克隆分株O和Y间叶片中SOD、POD、CAT、APX活性以及MDA含量在24h内基本呈现相反的变化趋势,而野牛草相连克隆分株O和Y间叶片中以上指标在24h内呈现趋于一致的变化规律。研究发现,野牛草酶促活性氧清除系统活性在一天内呈现节律性表达模式,且差异光周期处理下的野牛草相连克隆分株的活性氧清除系统的活性的节律性变化趋于同步。     

清江流域生态系统服务权衡时空效应及驱动因素

识别流域生态系统服务权衡协同关系的时空分异特征及其影响因素,是生态系统管理和调控的重要基础,对高效配置环境资源和合理制定生态环境政策具有重要意义。本研究运用相关性分析、均方根偏差等方法分析清江流域2000—2020年粮食供给、净初级生产力(NPP)、土壤保持和产水服务间的权衡协同关系,并采用地理探测器分析影响生态系统服务权衡的决定因素。结果表明：2000—2020年,清江流域粮食供给服务呈下降趋势,NPP、土壤保持和产水服务呈递增态势;粮食供给与土壤保持服务、NPP与产水服务间权衡强度呈下降趋势,其他服务间权衡强度均呈增加趋势。粮食供给与NPP、土壤保持、产水服务间呈现东北权衡、西南协同的格局;NPP与土壤保持、产水服务在中部为协同关系、四周为权衡关系;土壤保持与产水服务表现为高度协同。土地利用和归一化植被指数为粮食供给与其他生态系统服务间权衡强度的主导因素,降水、气温和高程为产水服务与其他生态系统服务间权衡强度的主导因素,生态系统服务间权衡强度并非受单一因素的影响,两种服务间的相互作用或共同影响因素的驱动是其决定因素。研究结果可为国土空间生态修复规划策略的制定提供参考。     

野牛草叶片活性氧及其清除系统对水分胁迫的响应

逆境条件下活性氧产生及其清除效率是衡量植物抗性的重要指标,而活性氧对植物组织的氧化伤害和抗氧化酶活性常因材料的遗传或生理差异性而发生变化。以同一基因型的野牛草(Buchloe dactyloides(Nutt.)Engelm'texoka')克隆分株叶片为材料,采用Hoagland营养液培养,研究了10%、20%和30%PEG-6000模拟干旱胁迫下,野牛草叶片活性氧的产生、脂质过氧化和抗氧化酶活性变化规律。结果表明:随着PEG-6000浓度的增加及胁迫时间的延长,超氧阴离子(O2-.)的产生速率、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量均显著增加;超氧化物歧化酶(SOD EC1.15.1.1)、愈创木酚过氧化物酶(G-POD EC1.11.1.7)和过氧化氢酶(CATEC1.11.1.6)活性呈先上升后下降的变化趋势;SOD、G-POD与CAT活性达到峰值的时间随PEG-6000浓度的增加而提前。认为水分胁迫下,抗氧化酶可有效清除活性氧自由基,但随胁迫时间的延长,抗氧化酶活性受到抑制。