不同污染程度下毛白杨叶表面PM2.5颗粒的数量及性质和叶片气孔形态的比较研究

选择了北京市环境PM_(2.5)浓度不同的两个采样点的毛白杨(Populus tomentosa Carr.)作为研究对象,利用环境扫描电镜及X-射线能谱仪对杨树叶片表面滞留的PM_(2.5)颗粒进行了观察、统计和成分分析,并研究了叶片气孔对环境颗粒物污染的适应性变化。结果表明:夏秋两季西直门叶片样品上下表面的PM_(2.5)数量均多于森林公园样品这说明环境PM_(2.5)浓度是影响叶片表面滞留颗粒物数量的主要原因;其中叶片上表面是滞留PM_(2.5)颗粒的主要区域。森林公园样品中PM_(2.5)颗粒性质比较单一,硅铝酸盐颗粒和石英颗粒占很大比例,二者的主要来源均为天然源,如土壤扬尘、矿物颗粒等;而西直门采样点叶片样品滞留的PM_(2.5)颗粒的元素组成更为复杂,其中50%以上的硅铝酸盐颗粒检测出了明显的铜、钾、氯、钠等元素的谱峰其来源主要是工业排放;西直门样品PM_(2.5)的含硫量高于森林公园样品,且夏季明显高于秋季。研究还发现有少数PM_(2.5)颗粒进入了毛白杨叶片的气孔而且不同污染程度下气孔的形态特征存在差异。与森林公园毛白杨叶片的气孔相比,西直门处的毛白杨叶片气孔的长度、宽度、面积和气孔密度均较小,说明较高的PM_(2.5)污染程度对毛白杨叶片的形态发育有一定影响。研究结果可以为揭示植物叶片阻滞、吸收大气颗粒污染物的机制、合理选择和优化城市绿化树种从而改善空气质量提供一定的科学理论依据。     

应用~(15)N示踪法研究两种杨树叶片对PM_(2.5)中NH_4~+的吸收

NH4+等水溶性无机离子是细颗粒物(PM2.5)中的主要组成部分。本实验以毛白杨(Populus tomentosa)和欧美杨(Populus deltoids×Populus nigra)苗木为试材,应用15N示踪法研究2种表面结构不同的叶片对NH4+的吸收以及叶片吸收氮素后的运转和分配。结果表明:2种杨树在吸收叶面的15NH4+时存在明显差异,最大吸收速率均发生在处理后6 h,但毛白杨的最大吸收速率约为欧美杨的3倍;2种杨树叶片15N含量均在处理后24 h时达到峰值,而毛白杨叶片的15N含量约为欧美杨的4倍;叶片施用15N标记的硫酸铵溶液还可以显著增加2种杨树叶片氮素水平,处理7 d后毛白杨和欧美杨叶片全氮含量分别达到对照的1.26和1.36倍;植株各器官的氮素分配率(Ndff)值显示,功能叶吸收的氮素向植株上部和下部均有运输,毛白杨主要积累于茎部,而黑杨则将氮素运输至根系;处理7 d后叶片标记溶液的施用在不同程度上增强了2种杨树叶片的净光合速率,但对叶片的气孔导度无明显影响。     

冷驯化提高金边卫矛抗寒力期间细胞ATP酶的超微细胞化学定位

采用磷酸铅沉淀的电镜细胞化学方法,对经冷驯化及未经冷驯化的金边卫矛 EuonymusradicansEmorald&Gold. 以及两者在-5℃下处理1d后的叶肉细胞进行了ATPase的超微细胞化学定位的比较观察,并对冷驯化可提高植物抗寒力及ATPase与植物抗寒性关系进行了探讨.标志ATPase活性反应的磷酸铅沉淀物主要分布在叶片栅栏细胞和海绵细胞的质膜和液泡膜上,ATPase在这两类细胞中的分布及活性无明显差异.金边卫矛幼苗经4℃低温驯化7d后,其质膜和液泡膜的ATPase活性高于22℃下生长的幼苗,冷驯化后的金边卫矛幼苗在-5℃处理1d后,其质膜和液泡膜上仍可观察到ATPase的活性反应,但较低温胁迫前有所降低,且超微结构完整,未见任何伤害.而未经冷驯化的金边卫矛幼苗在-5℃处理1d后,其质膜和液泡膜上的ATPase完全失活,同时细胞的超微结构受到严重伤害.实验结果表明,冷驯化可提高金边卫矛幼苗ATPase在低温胁迫下的稳定性,这种活性变化与植物抗寒力的提高呈正相关,同时还发现液泡膜ATPase活性较质膜ATPase变化幅度大,推测液泡膜可能较质膜ATPase对低温更为敏感.     

沙蒿(Artemisia ordosica)水浸提液对4种伴生草本植物的化感作用

以生长在我国荒漠和半荒漠地区的特有植物沙蒿为供体植物,沙米、虫实、草木樨状黄芪、狗尾草为受体植物,研究了沙蒿根、茎、叶、种子水浸提液对受体植物种子发芽、幼苗生长以及根对NH~+_4和K~+吸收的化感效应的差异,为沙区植被恢复中伴生杂草种类的选择提供理论依据。结果表明:沙蒿水浸提液对4种受体植物种子发芽和幼苗生长均具有显著的化感效应,沙米、虫实、草木樨状黄芪表现为抑制作用,狗尾草表现为促进作用。不同部位沙蒿浸提液的化感作用不同,根浸提液对沙米、虫实、狗尾草的化感效应最强,茎浸提液对草木樨状黄芪的抑制最强。不同植物种及植物的不同发育时期对化感作用的敏感性也不同,在4种受体植物中,沙米受抑制最强,其次为虫实、草木樨状黄芪,且随浸提液浓度增加而显著增强,而狗尾草具有一定的耐受力,表现为促进作用。沙蒿浸提液对受体植物根长的影响最强,其次是种子发芽、苗高和幼苗干质量。浸提液显著降低沙米、虫实、草木樨状黄芪根对NH~+_4和K~+的吸收,增加狗尾草根对NH~+_4和K~+的吸收。研究结果表明雨水淋溶是沙蒿向环境中释放化感物质的途径之一,化感作用在增强沙蒿生存竞争力,扩大种群过程中起着不容忽视的作用,可能是沙蒿单优势种群落形成的原因之一。     

植物学实验课程改革与探索

针对植物学实验教学中存在被动学习的问题,对本校植物学实验进行了课程改革.结合实验教学设计几个课外实验小专题并指导学生完成,通过调查问卷分析和总结,以期完善实验改革方案,更有效地提高学生主动学习的兴趣和积极性,拓宽知识面,培养他们发现问题、分析问题并解决问题的能力,使学生养成学会观察、动手操作、独立自主思考问题的习惯及严谨的科学实验态度,为今后的学习和工作奠定良好的基础.     

植物抗冻蛋白和抗寒基因表达的调控

综述了植物抗冻蛋白及抗寒基因表达调控的最新研究进展,并就此领域存在的问题作了展望.     

应用15N示踪研究欧美杨对PM2.5无机成分NH4+和NO3-的吸收与分配

通过气溶胶发生系统模拟PM2.5颗粒的发生,运用15N示踪技术研究了欧美杨107(Populus euramericana Neva.)对PM2.5中水溶性无机成分NH+4和NO-3的吸收与分配规律。结果表明,欧美杨能够有效吸收PM2.5中的NH+4和NO-3。轻度和重度污染下,欧美杨叶片对NH+4和NO-3的吸收速率均于处理后第1天达到峰值,之后,轻度污染下对NH+4和NO-3的吸收速率迅速降低以后趋于稳定,而重度污染下对NH+4和NO-3的吸收速率缓慢下降至趋于稳定。轻度污染下的欧美杨叶片的15N含量在处理后第1天达到峰值,15N(NH+4)的含量为0.11 mg/g,干重,15N(NO-3)的为0.14 mg/g,干重,之后15N含量迅速下降至趋于稳定。重度污染下的叶片15N含量在处理第1天迅速增长,之后缓慢增长至处理后第7天达到最高值,15N(NH+4)的含量为0.11 mg/g,干重,15N(NO-3)的为0.13 mg/g,干重。处理7 d后,欧美杨不同组织器官吸收或通过再分配获取的15N含量存在差异。轻度污染下,细根对NH+4和NO-3的吸收量最高,树皮、叶柄、叶片次之,髓最低。而重度污染下,叶片对NH+4和NO-3的吸收量最高,细根、叶柄、树皮次之,髓最低。欧美杨各组织器官中NH+4和NO-3的含量均表现为重度污染大于轻度污染,且两种污染程度下的欧美杨各组织器官对NO-3的吸收均大于对NH+4的吸收。重度污染下,欧美杨茎木质部对15N(NH+4和NO-3)的吸收征调能力(Ndff,Nitrogen derived from fertilizer)最大,其次为髓,叶片最小;欧美杨各组织器官中的15N分配率表现为叶片细根叶柄树皮粗根茎木质部髓。研究结果对进一步揭示植物吸收PM2.5的机制及有效利用植物降低颗粒物污染、净化环境提供了重要的科学理论依据。     

日本桃叶珊瑚的冷驯化及抗寒机制研究

冷驯化能大大提高植物的抗寒性。研究测定了引进日本桃叶珊瑚(Auccuba japonica Thunb.cv.Variegata)苗木在不同越冬条件下的抗寒性指标及在低温锻炼前后的半致死温度,并通过双向电泳分离与抗寒性有关的特异蛋白。结果表明,日本桃叶珊瑚能安全地越冬(最低气温为-18℃),日本桃叶珊瑚叶片抗冻的细胞结构特征在于其叶肉细胞排列疏松,间隙大,有利于防止细胞内结冰;经过4℃冷驯化的植株低温半致死温度为-21℃,而未经冷驯化的植株低温半致死温度为-7．5℃;双向电泳分析发现至少有3个常温下存在而低温下消失的蛋白多肽,分子量分别为A15kD、B14kD、C56kD、D26kD。依据分子量和等电点初步分析,A与组蛋白H2A相似,B与组蛋白H2B相似;另B与Rubisco小亚基分子量相近,C与Rubisco大亚基分子量相近,前一种情况可能与有关抗寒基因的表达有关,后一种情况可能与低温下的光合作用减弱有关。     

文冠果的体细胞胚胎发生

文冠果种子在MS 6-BA 1.0 mg·L-1 2,4-D 1.0 mg·L-1 NAA 1.0 mg·L-1 3%蔗糖的固体培养基上暗培养,形成愈伤组织,愈伤组织在B5 6-BA0.5mg·L-1 NAA0.5mg·L-1 2%蔗糖的培养基中弱光悬浮培养形成体细胞胚.在蔗糖为1%时,子叶状胚萌发形成完整小植株.细胞学观察表明,文冠果体细胞胚源于胚性愈伤组织的外层细胞,此区域细胞富含淀粉粒.     

四种抗旱植物在不同区域的生长稳定性

我国抗干旱林木种质资源十分丰富,评价和筛选适合多样化干旱逆境的优良种质,是造林工作者亟待解决的难题。本研究以不同种源的山桃、山杏、黄柳、蒙古莸4个林木树种为试材,选择内蒙古自治区中东部的达拉特旗、四子王旗、库伦旗扣河子镇和库伦旗六家子镇4个不同土壤类型进行区域化多点试验,分析不同物种、不同种源树种的生长生理状况,并采用AMMI模型评价种质的区域适应性和稳定性。结果表明: 山桃、山杏、黄柳、蒙古莸的生长和生理指标在种源间和地点之间表现出一定的差异;不同地点的土壤条件(K、N含量、pH值)和气候条件(年均温、年降水量、潜在蒸散量)均对不同种源树种的生长产生一定的影响。从物种层面来讲,黄柳和蒙古莸更适应达拉特旗和四子王旗的沙壤土和栗钙土环境;山桃和山杏更适应库伦旗扣河子镇和六家子镇的黄土和风沙土环境。从种源层面来讲,土左旗种源的山桃,宁城、原州种源的山杏,蓝旗种源的黄柳和靖边种源的蒙古莸为区域稳定性较高且生长适应性较好的种源树种,适宜在相似区域推广造林。