基于稳定同位素技术的塔里木河下游不同林龄胡杨的水分利用来源

水分是制约很多陆地生态系统植物生长和繁殖的重要因素, 在干旱地区尤为明显。利用稳定同位素技术探究塔里木河下游不同林龄胡杨(Populus euphratica)的水分来源情况, 了解生态输水背景下荒漠河岸林的水分利用循环与利用策略, 可为生态输水提供科学依据, 同时也可对同类地区的生态恢复提供借鉴。本研究通过测定塔里木河下游胡杨茎干水和各潜在水源(土壤水、地下水)的稳定氢氧同位素值(δD、δ¹⁸O), 应用多源线性混合模型(IsoSource)分析了各潜在水源对不同林龄胡杨的贡献比例, 并结合3种林龄胡杨不同土壤深度含水量的变化, 分析了胡杨的主要吸水层位。结果表明: (1)不同林龄胡杨样地的不同深度区间上的土壤水δ¹⁸O值存在显著差异(P < 0.05): 胡杨幼龄木、成熟木、过熟木木质部δ¹⁸O分别为-7.83 ± 0.07‰、-8.53 ± 0.11‰、-9.36 ± 0.21‰; 而δD值不存在显著差异(P > 0.05)。可据此来推断胡杨的主要吸水层位。(2)总体上, 三种林龄胡杨土壤水δ¹⁸O值随土壤深度增加而减小, 并趋于接近地下水的δ¹⁸O值。其中, 0-60 cm土壤水受蒸发影响比较大, 其同位素组成经历了强烈的蒸发分馏过程, 土壤含水量极少, 土壤水δ¹⁸O值偏正。(3)不同林龄胡杨所利用的水分来源不同: 胡杨幼龄木对于地表80 cm以下的土壤水以及地下水均有一定程度的利用, 对80-140 cm、140-220 cm和220-340 cm的土壤水平均利用比率依次为16.2%、21.4%和24.6%, 对地下水平均利用比率为24.5%; 成熟木主要利用220-340 cm的土壤水及地下水, 平均利用比率分别为36.9%和42.3%; 过熟木主要利用140-340 cm的土壤水及地下水, 平均利用比率分别为32.8%和49.3%。     

近30年来青藏高原高寒草地NDVI动态变化对自然及人为因子的响应

草地生态系统是陆地生态系统的重要组成部分，在调节气候、水土保持、防风固沙、保护生物多样性等方面发挥着重要作用。青藏高原是全球海拔最高的独特地域单元，平均海拔超过4000 m，素有“世界第三极”之称，亦是我国重要的生态安全屏障，其对气候变化敏感且易受人类活动的影响，属于气候变化敏感区和生态脆弱带。近年来，由于气候变化和人类活动的不断加剧，青藏高原区域气候和环境发生了重大变化，气候变暖、水污染、草地退化和沙化等问题已严重阻碍了当地社会经济的可持续发展。高寒草地是青藏高原主要的植被类型，在气候变化和人类活动加剧的背景下，青藏高原高寒草地植被的动态变化受到人们的广泛关注。归一化植被指数（Normalized difference vegetation index, NDVI）因能有效地反映植被覆盖程度和生长状况而被广泛应用于植被动态的研究中。气温与降水被认为是影响青藏高原植被动态的主要气候因子，放牧强度与人口数量则是主要人为因子。因此，研究高寒草地植被对气候变化和人类活动的响应机制对预测未来草地变化有着重要的意义。基于青藏高原生长季草地的NDVI、气温、降水、放牧强度及人口数量等数据，在县区尺度上，采用趋势分析法探究了1982—2013年青藏高原143个县区生长季草地NDVI动态变化、气候变化及人类活动的变化，同时采用面板数据模型分析了32年来青藏高原143个县区气候、人为因子变化对草地NDVI变化的相对贡献。研究结果显示：（1）青藏高原高寒草地生长季NDVI总体呈增长趋势，草地植被生长状态呈现“整体改善、局部退化”趋势；（2）青藏高原生长季平均气温与降水量整体增加，气候呈现“暖湿化”趋势；（3）在长时间尺度上，气候因子主导了青藏高原高寒草地NDVI的变化，降雨和气温的增加促进草地NDVI的增加，放牧强度的持续增加则导致草地NDVI的减少。     

黄河流域植被格局变化对水分利用效率的影响

黄河流域横跨3个气候带,是全球人类活动最为强烈的地区之一,特殊的地理位置和复杂的下垫面导致其碳-水循环过程较为复杂。研究黄河流域碳水循环不仅是区域水资源利用的基础,也是实现气候变化条件下双碳目标的关键。水分利用效率(WUE)作为表征碳水过程的重要指标,可用于反映生态系统碳水耦合规律及其相互作用关系。基于此,利用全球陆表特征参量数据(GLASS)的净初级生产力(NPP)和蒸散(ET)产品以及中国逐年土地利用与覆盖数据集(CLUD-A),分析了黄河流域植被格局变化背景下WUE在1990—2018年的时空变化特征及其驱动力。结果表明：(1)黄河流域全域WUE在29 a的均值处在0.18—1.53 g C/kg H₂O之间,存在明显的空间异质性,上游地区WUE明显高于中下游地区,分别在0.66—0.92 g C/kg H₂O和0.43—0.62 g C/kg H₂O之间波动,二者均存在波动上升态势。(2)黄河流域全域WUE在以2000年为中间点的10 a的增速达到近29 a的峰值,流域植被格局变化所带来的流域内NPP与ET变化速...     

三种线性模型在杉木与马尾松地位指数相关关系研究中的比较

地位指数法是当前立地质量评价中广泛采用的一种评定方法。在同一立地上,实现不同树种地位指数之间的转换,建立地位指数互导模型有助于立地质量的评定.譬如,在某一立地上现时生长着马尾松,欲知在马尾松被采伐后营造杉木林的生长潜力,这时就可利用上层木树种间地位指数的关系进行立地质量评定。以雪峰山杉木与马尾松地位指数配对样地数据为基础,建立了杉木与马尾松地位指数的常规线性模型、对偶回归模型和度量误差线性模型,从建模精度和模型适用性检验两方面,对3种模型进行了比较分析。结果表明3种模型的精度均比较高,模型效果差异不明显,其中,常规线性模型、度量误差模型和对偶回归模型的相对误差分别为5.39%、5.39%和5.54%。由于杉木地位指数和马尾松地位指数均存在度量误差,因此,线性度量误差模型和对偶回归模型比常规线性模型更适宜,这是因为,前两种模型的自变量和因变量是可以存在度量误差的,而后者的因变量是没有度量误差的。此外,线性度量误差模型的相对误差比对偶回归模型的要小,所以,3种线性模型中,线性度量误差模型最优。研究结果实现了相同立地条件下杉木地位指数和马尾松地位指数的互导,为不同树种间的立地质量评价提供了可行的方法。     

对马铃薯具促生抗病作用的砖红镰刀菌及其遗传转化体系构建

本研究从药用植物马比木Nothapodytes pittosporoides的花瓣中分离获得了1株真菌,经形态学与ITS分子共同鉴定为砖红镰刀菌Fusarium lateritium。使用该菌处理马铃薯后发现,显著增强了马铃薯对晚疫病菌的耐受性,处理组植株感染率为37.5%,相较对照组87.5%的感染率显著降低;植株生长测定发现,处理组的马铃薯生物量、株高、根系生物量和主根数相较于对照组分别提高了1.25、1.19、2.3、1.47倍,表明该真菌对马铃薯还具有促生作用。为探究砖红镰刀菌促生抗病的分子机理,检测了植物生长素合成和免疫防御相关基因的表达模式,结果表明处理组植株生长素合成相关基因（StYUC5）显著上调,而免疫相关激素茉莉酸和水杨酸合成相关基因（StPI-I、StPAL和StPR1A）也不同程度上调。由此推测,砖红镰刀菌通过调控植物激素相关基因的表达介导马铃薯的促生和抗病。为了进一步探究砖红镰刀菌对马铃薯促生抗病的分子基础,构建了其遗传转化体系,并进行了优化,获得了GFP标记菌株。     

氧乐果防治抗性棉蚜的试验

棉蚜是棉花苗期的主要害虫。上海地区使用乐果防治棉蚜有十多年的历史,防治效果已显著下降,经测定产生抗药性高达5—6倍。对乐果抗性机制初步研究表明,氧乐果对抗性棉蚜有较好的毒效。为此,我们试制了氧乐果,与目前已用于或希望用于防治棉蚜的几种农药进行了室内毒效及田间药效的对比。结果证实了氧乐果能有效地防治抗乐果棉蚜,对敏感棉蚜的防治更为有效。     

洞庭湖森林生态系统空间结构均质性评价

以东、南、西洞庭湖区域君山岛、龙山、赤山岛龙虎山林场、明朗山、常德林场、和洑林场和桃源县天然次生林为对象,借鉴生态学有关生态系统内部均衡和均质原理,在森林生态系统(斑块)尺度,从空间结构的混交、竞争、空间分布格局3个方面分析提出空间优化的均质性目标、均质性指数及均质性评价方法和评价标准.结果表明:15个洞庭湖湿地调查林分平均均质性评价指数为0.2517.均质性评价的5个等级中处于l级和2级的林分为12个,占80％,处于3级的林分只有3个,仅占20％.说明洞庭湖各林分整体上在空间结构、生长环境和树种优势度等方面不具有明显优势,离理想空间结构差距太大;按照高程不同,洞庭湖湿地从湖沼到丘陵岗地,林分空间结构均质性特征逐渐增强.森林生态系统空间优化均质性目标及均质性指数的提出是森林可持续经营空间途径的拓展,为森林经营的理想空间结构及其表达探索一条新途径.     

一株内生砖红镰刀菌促进烟草生长和增强青枯病抗性

课题组前期报道了一株对马铃薯具有促生防病作用的内生砖红镰刀菌Fusarium lateritium (FL617)。为拓展该菌株的应用范围,本研究以同为茄科作物的烟草为研究对象,探究了砖红镰刀菌对其生长和抗病的影响。结果表明,与对照组相比,处理组叶表面积、主根数、叶片数、叶绿素a和叶绿素b含量分别提高了5.0、3.9、1.4、1.3和1.3倍;该结果表明砖红镰刀菌对烟草具有促生作用。生测结果表明,砖红镰刀菌增强了烟草对青枯病的抗病性,其青枯病病情指数下降约30%。植物激素合成相关基因表达模式分析,发现处理组植物激素合成相关基因表达显著上调(1.6-39.9倍);用青枯病菌Ralstonia solanacearum感染寄主植物后分析其水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)和R基因信号相关基因的转录模式,发现与对照组相比,处理组SA、JA相关基因均显著上调(1.2-8.3倍),仅有一个R基因显著下调(50%)。进一步用GFP标记的菌株进行荧光定殖观察,发现植物根系周围簇生着带有绿色荧光信号的真菌菌丝,表明砖红镰刀菌可以定殖于烟草根系。综上所述,推测砖红镰刀菌F. lateritium能够通过定殖于烟草根系介导植物激素、免疫防御相关基因的表达从而影响植株的生长发育和抗病性。     

两株毛筒腔菌属真菌逆转人乳腺癌细胞多药耐药性

高水平的多药耐药性（multidrug resistance,MDR）基因在肿瘤细胞中过量表达是肿瘤细胞耐药的内在原因,是导致肿瘤化疗失败的主要原素。寻求一种抑制MDR活性的抑制剂是提升抗肿瘤药物药效的重要途径。本研究采用低浓度持续诱导方法建立人乳腺癌细胞（MCF-7）耐药细胞系,结果显示,阿霉素（ADM）、紫杉醇和顺铂对MCF-7耐药细胞系有交叉耐药性,耐药指数（resistance index,RI）分别为5.11、3.55和1.79。菌株对肿瘤细胞的逆转活性筛选表明,红棕毛筒腔菌Tubeufia rubra PF02-2和河池毛筒腔菌T. hechiensis XSL05具有逆转肿瘤细胞多药耐药性为敏感性的活性,逆转倍数（reversion fold,RF）分别为3.79和1.07。结果表明,T. rubra和T. hechiensis具有开发为MDR逆转剂的潜能。     

毛萼田菁茎瘤菌被种子浸提物诱导表达基因的筛选及其功能

摘要：【目的】选择毛萼田菁茎瘤菌ORS571为研究对象,筛选毛萼田菁茎瘤菌在菌植互作早期被宿主植物种子浸提物诱导表达的基因。【方法】采用新颖的基于抗性的活体表达筛选技术,以种子浸提物为诱导物,筛选获得能够稳定被种子浸提物诱导的突变株。通过中间片断融合报告基因的方法研究信号分子对相关基因的诱导情况。【结果】随机引物PCR产物测序及网上BLAST结果表明,被诱导表达的基因为LysE家族的成员。而且,对另外3个属根瘤菌中lysE基因的研究发现,它们都可以被相应的宿主植物种子浸提物诱导表达。此外,这四株根瘤菌的lysE突变株都表现对刀豆氨酸极为敏感。本文首次报道了lysE家族在根瘤菌中的生理功能。【结论】我们推测：LysE家族蛋白可能广泛存在于根瘤菌中,并在根瘤菌与宿主植物的早期相互作用中发挥重要作用。