干旱胁迫对群众杨光合特性与器官干物质分配的影响

土壤干旱是北方地区杨树人工林生长和生态效益的重要限制因子。以群众杨(Populus×popularis‘35-44’)扦插苗为研究材料,采用盆栽称重法控制土壤水分,设置正常供水、中度干旱、重度干旱3种水分梯度。分别于2016年9月与2017年9月测定叶片气体交换参数、各器官干重、根冠比、叶经济性状等指标,研究了持续2年干旱胁迫下群众杨扦插苗光合特性与器官干物质分配的变化规律,分析了土壤干旱程度、树龄在"小老树"形成中的作用过程。2016年与2017年中度、重度干旱胁迫下功能叶净光合速率(P_n)受到非气孔限制,与正常供水相比分别降低了36.08%、56.42%;18.47%、5.13%。第一年干旱胁迫下群众杨气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r)显著降低;第二年干旱胁迫下G_s与正常供水无显著差异,而T_r显著提高,有利于叶片C、N元素的运输分配进而维持较高的P_n。第一年随干旱胁迫程度加剧,群众杨叶片C/N显著提高,光合产物分配趋向于叶器官。第二年中度干旱胁迫下叶片C/N与正常供水相比无显著差异,各器官干重下降幅度均低于2016年,而根冠比显著增加,表明其光合产物主要用于地下部构建以适应中度干旱环境;持续重度干旱则光合产物向茎中的分配比例提高。干旱胁迫导致群众杨功能叶水分利用效率(WUE,Water use efficiency)与光合氮利用效率(PNUE,Photosynthetic nitrogen use efficiency)显著降低,整株氮利用效率(NUE,Whole plant nitrogen use efficiency)显著提高。严重土壤干旱下叶片耗水增强、PNUE下降以及茎木质部碳投资增加可能是群众杨小老树形成的重要原因。     

八个树种叶水力性状对水分条件的响应及其驱动因素

树木叶片的水力效率和安全性会对水分条件的改变做出一定的响应, 进而影响树木的生长和分布, 然而叶导水率(K_leaf)和叶水力脆弱性(P₅₀)对不同水分条件的响应模式及其影响因素尚不清楚。该研究选取了晋西北关帝山和黑茶山两种水分条件下的8种树种, 测量其水力性状、叶片导管和形态性状, 比较两地不同树种的K_leaf和P₅₀的变化, 分析叶片水力效率和安全性之间的权衡关系, 并探讨叶片水力性状在不同树种及水分条件下的响应模式及其驱动因素。结果表明: 对同一树种而言, 湿润的关帝山叶最大导水率(K_max)和P₅₀均高于干旱的黑茶山; 对同一地区而言, 从在高水分条件下生长的树种到在易干旱环境生长的树种, K_max和P₅₀均逐渐下降。K_max、P₅₀、膨压丧失点水势(TLP)之间均存在显著相关关系。两地叶片P₅₀与导管密度、导管塌陷预测值((t/b)³)、叶片厚度、比叶质量显著正相关, 与导管直径、叶面积显著负相关, 不同树种的K_leaf和P₅₀与叶导管性状的关系大于叶形态性状。同一树种的关帝山到黑茶山P₅₀变化量(δP₅₀)与比叶质量和叶干物质含量在两地的变化量显著正相关, 同一树种δP₅₀与叶形态性状变化量的关系大于与叶导管性状的。以上结果表明: 随着水分条件变差, 叶片水力效率降低, 水力安全性提高, 不同树种叶片水力效率与安全性之间存在一定的权衡关系, 不同树种叶水力性状的差别受叶导管性状影响的程度大于受叶形态性状的影响, 同一树种叶水力安全性对水分条件变化的响应主要依靠叶形态性状的驱动, 树木在提高自身叶水力安全的同时增加了叶构建的碳投资。     

玉米幼苗根不同区段中ZmPIPs对短期水分胁迫及复水的转录响应

通过10% PEG-6000短期处理水培7～8 d的玉米(Zea mays L.)幼苗以及水分胁迫处理48 h后短期复水两个过程,用实时荧光定量PCR技术检测了水分胁迫及复水处理数小时后成熟根段和幼嫩根段中4种主要玉米质膜水通道蛋白(ZmPIPs)的mRNA相对含量变化,以研究环境水分条件变化对水通道蛋白表达的影响及其调节机制.结果显示:正常水分条件与胁迫48 h后根成熟区和幼根区段的4种ZmPIPs的mRNA含量变化均表现出明显的昼夜周期规律,成熟根段中ZmPIPs的mRNA相对含量峰值出现在白天中午,而幼嫩根段中则在中午左右最低.水分胁迫后数小时内根中ZmPIP2;5明显下调而其他ZmPIPs变化不大;复水后幼根区段4种ZmPIPs的mRNA相对含量均大幅上调,而根成熟区的ZmPIP1;2和ZmPIP2;5却下调.研究发现,玉米植株对环境水分条件适应后,根成熟区段和幼嫩区段中4种PIPs转录调节的昼夜日变化规律相反;短期水分胁迫及复水时其根不同区段中ZmPIPs也进行着差异性转录调节;推测玉米根不同区段的结构和功能差异可能是这些差异的形成原因之一.     

高等植物钾转运蛋白

钾在植物生长发育过程中具有许多重要的作用。以模式植物拟南芥中克隆和鉴定的钾通道和转运体为基础,全面介绍了高等植物中钾转运体系家族,包括Shaker通道、KCO通道、KUP/HAK/KT转运体、HKT转运体和其它转运体。同时,分析了在高等植物中存在多种钾吸收和转运机制的可能原因。     

中金杨幼苗叶功能性状与碳氮分配对氮添加的响应

氮沉降对森林生态系统产生了重要影响,但树木个体对氮沉降的生理生态响应过程和机制有待进一步明确。为探究杨树幼苗功能叶经济性状、植株生长以及生物量和碳氮分配对氮添加的响应,本文以欧美杂交杨中金杨2号(Populus×euramericana‘Zhongjin2’)幼苗为材料,研究了连续2年氮添加梯度处理(0、3、6和9 g NH₄NO₃·a^-1·plant^-1)对其叶片光合速率、叶经济性状、生长以及器官间碳氮分配的影响。结果表明：氮添加第一年,随氮添加浓度增加,中金杨叶片变大变薄,叶肉组织厚度显著降低,单位叶面积的净光合速率和气孔导度则随氮添加浓度增加而先升后降,而蒸腾速率、瞬时水分利用效率和光合氮利用效率不变;单株生物量和碳氮元素积累量显著增加,茎器官的碳投资显著增加而根的碳投资显著降低;氮添加第二年,功能叶光合固碳速率随氮添加量增加更快达到饱和,且高剂量氮添加处理表现出氮毒害现象;仅低量氮添加处理的单株生物量积累显著增加,并且进一步增加了对茎器官的碳投资,而中高剂量氮添加的根系生长明显受到抑制。氮添...     

烟草激活标签突变体库的创制和突变表型的初步鉴定

突变体库在烟草功能基因组研究中具有重要的作用,本研究建立了快速、高效农杆菌介导的烟草遗传转化体系,目前已经创制了3万份激活标签( pSK1015)突变体.利用PCR扩增对突变体库进行阳性检测,扩增结果表明其阳性率接近90％.大田T1代可视突变表型调查结果表明,在团棵期具有可视突变表型的概率为5.4％,在现蕾期具有可视突变表型的概率为3.6％.     

扶桑绵粉蚧多维气候生态位保守性与入侵风险

作为全球性入侵昆虫,扶桑绵粉蚧被列为农业和林业检疫性有害生物,严重威胁着我国生物安全。生态位保守性是物种分布模型的关键假设,明确利用生态位模型评估扶桑绵粉蚧入侵风险的适用性,并进一步优化模型复杂度,兼具理论和实践意义。基于706个分布点和关键生物气候变量,本研究首次利用n维超体积生态位分析方法,量化扶桑绵粉蚧在原产地和入侵地的超体积气候生态位,检验其生态位保守性,并优化MaxEnt模型参数,预测扶桑绵粉蚧在我国当前和未来气候变化下的入侵风险。结果表明：年均温、最湿季均温、最暖季均温和最干季降水量是影响扶桑绵粉蚧分布的关键气候因子。与原产地气候生态位(超体积空间大小为40.43)相比,扶桑绵粉蚧在入侵地的生态位明显减小(超体积空间大小为6.04),生态位收缩(空间净差异为0.84)解释了98.8%的生态位差异,而生态位漂移(空间置换值为0.01)贡献不足2%,在不同入侵区域扶桑绵粉蚧气候生态位收缩方向并不完全一致。MaxEnt模型默认参数并不可靠(ΔAICc=14.27),最优参数组合中特征组合为线性-二次型-片段化-乘积型,调控倍频为0.5。扶桑绵粉蚧的核心适生区主要集中在秦岭淮河一线...