马占相思叶片液汁碳同位素甄别率和水分利用效率

利用PMS压力室压取叶片液汁并借助稳定碳同位素质谱仪测定碳同位素比率,分析了马占相思(Acacia mangium )叶片液汁光合产物的甄别率(△)和估测了水分利用效率.结果表明:阴天马占相思林冠层日平均空气CO2 的碳同位素比率(δa)为-7.57‰±1.41‰,晴天则为-8.54‰±0.67‰;阴天叶片液汁的光合产物碳同位素比率(δp)日变化呈鞍型,而晴天则从早上至黄昏逐步降低;晴天δp与叶片/空气水汽压亏缺(D)明显呈负相关,阴天的δp变化相对较小;δp随叶片水势(ψ)降低而降低,显示水分胁迫引起δp降低;叶片液汁的D和经气体交换法获得的细胞胞间(Pi)和外界(Pa)CO2分压之比呈正相关,测定结果与理论上碳同位素相关扩散和生化分馏相一致.分析结果显示,田间马占相思空气CO2经气孔扩散的稳定同位素效应口a=4.6‰,有关Pi的净固定的稳定碳同位素效应6=28.2‰.认为液汁碳同位素甄别率是外围空气CO2进入光合产物的净甄别率,由叶片液汁△估测的水分利用效率与气体交换法所得结果相一致(R2=0.86,P＜0.001).本文所采用的叶片液汁光合产物测定即时△以及计算水分利用效率的方法,可减少田间条件下环境因素明显变化对水分和碳同位素的影响,该方法有助于进一步开展由植株至冠层扩展的碳和水分平衡的生理生态研究.     

模拟穿透雨减少对锐齿栎(Quercus aliena var. acuteserrata)树干液流密度的影响

降水格局变化是全球气候变化的重要特征之一,未来气候变化下,较为频繁和严峻的干旱将威胁地球中纬度部分地区的森林,但森林植被如何响应季节性干旱胁迫及其机制尚不清楚。北亚热带-暖温带过渡区分布着以锐齿栎(Quercus aliena var.acuteserrata)为优势树种的落叶阔叶林,研究其水分蒸腾代谢过程对干旱的响应是评估气候变化对过渡区天然落叶阔叶林生态系统水碳影响的关键科学问题。在典型的锐齿栎天然林中通过开展模拟穿透雨减少大型野外实验,采用Granier热扩散式探针技术监测锐齿栎树干液流密度的动态变化,研究了不同径级锐齿栎树干液流密度对模拟干旱的响应规律。结果表明:(1)穿透雨减少对树干液流密度的影响呈现季节变异。在7月份,林内穿透雨减少显著降低了锐齿栎的树干液流密度,但生长季后期的10月份林内穿透雨减少反而使锐齿栎树干液流密度显著升高。(2)不同径级的锐齿栎树干液流密度在生长季内对干旱有不同的响应,特别是小径级的树干液流密度与其他径级有较多的不同。小径级的锐齿栎树干液流密度在5、7月份表现为减雨样地显著小于对照样地,在9、10月份则表现为减雨样地显著大于对照样地。中径级的锐齿栎树干液流密度在5、10月份表现为减雨样地显著大于对照样地,在7月份则表现为减雨样地极显著小于对照样地。大径级的锐齿栎树干液流密度在6、7月份表现为减雨样地显著小于对照样地,在10月份则表现为减雨样地显著大于对照样地。     

黑果枸杞不同组织内生细菌群落多样性

【目的】黑果枸杞是我国荒漠区特有的药用盐生植物,本研究分析了黑果枸杞不同组织中内生细菌群落多样性特征及分布规律。【方法】应用Illumina MiSeq高通量测序技术对黑果枸杞内生细菌的16S rRNAV5-V7区域序列进行测定,并分析群落组成、多样性及功能等生物学信息。【结果】黑果枸杞不同组织内生细菌群落多样性及功能均有较大的差异。花、叶、果、茎和根产生的OTUs分别是182、173、119、187和254,群落多样性表现为根花果、茎叶。从门水平上看,变形菌门是优势菌门,在不同组织中均有分布,花、叶、果、茎和根中的相对丰度分别为87.66%、41.51%、81.76%、97.67%和61.85%。在属水平上显示内生细菌的分布表现出器官差异性。花部能够准确分类的优势菌属为沙雷氏菌属和不动杆菌属,相对丰度分别为11.57%和8.55%。叶部为红球菌属和慢生根瘤菌属,相对丰度分别为29.68%和5.53%。果实中为泛菌属、红球菌属和沙雷氏菌属,相对丰度分别为23.12%、5.52%和4.29%。茎部为沙雷氏菌属和假单胞菌属,相对丰度分别为12.03%和17.71%。根部为盐单胞菌属、Fodinicurvata和Lipingzhangella,相对丰度分别为24.18%、5.16%和4.86%。在不同组织中分布较广的盐单胞菌、沙雷氏菌、不动杆菌、红球菌、泛菌等菌属均具有较高耐盐性和促生、生防、降解有机污染物及抗氧化等功能。PICRUSt功能预测分析显示,黑果枸杞组织中内生细菌功能中涉及丰富的多糖、萜类和酮类、酶及维他命等次生代谢产物的生物合成。【结论】黑果枸杞内生细菌具有丰富的群落和功能多样性,拥有多种益生功能性状,也含有多个与人和植物体代谢相关的功能信息。不同组织优势菌属和功能信息各有不同,其中根部的内生细菌物种最丰富,花部和茎部参与各种代谢调控的细菌丰度最高。此外,不同组织中还含有大量未知种属的微生物类群,这些都为内生细菌功能利用和挖掘新的有益微生物资源提供广阔的发展空间。     

彩色马蹄莲品种‘Parfait’多倍体诱导及其生物学特征变化

以彩色马蹄莲品种‘Parfait’（Zantedeschiahybrid‘Parfait’）离体丛生芽块为实验材料,对其多倍体诱导过程中秋水仙素和二甲基亚砜（DMSO）浓度以及浸泡时间进行分析,并比较了多倍体与二倍体植株在叶形指数、气孔特征、叶绿素含量和染色体数的差异,最终通过回归分析确定最佳诱导条件。结果显示：随秋水仙素质量体积分数的提高及浸泡时间的缩短,各处理组的丛生芽存活率逐渐增加且均低于对照,而多倍体诱导率逐渐降低且均显著高于对照。综合考虑丛生芽存活率和多倍体诱导率等因素,根据回归分析确定‘Parfait’多倍体诱导的最佳条件为：丛生芽块在含质量体积分数0.20%秋水仙素和体积分数0.10%DMSO的MS液体培养基中浸泡24h,多倍体诱导率可达50.02%。比较分析结果表明：多倍体植株的叶片长度、厚度和长宽比分别为二倍体植株的1.23、1.19和2.93倍,保卫细胞的长度和宽度以及每气孔叶绿体数分别为二倍体植株的1.90、1.96和2.03倍,叶绿素a和总叶绿素含量分别为二倍体植株的1.28和1.17倍;但多倍体植株的叶宽和气孔密度均较小,分别仅为二倍体植株的42.08%和61.55%。除叶绿素b含量外,多倍体植株的其他生物学特性均与二倍体植株差异显著。染色体计数结果显示：获得的多倍体大多为四倍体,染色体数为2n=64,同时还得到了一些嵌合体和六倍体。研究结果表明：彩色马蹄莲品种‘Parfait’多倍体植株的多数生物学特性优于二倍体植株,且其对环境的适应性更强。     

亚热带-暖温带过渡区天然栎林的能量平衡特征

利用开路涡度相关系统和常规气象观测仪器观测了我国北亚热带-暖温带气候过渡带(河南南阳)的一片锐齿栎天然林的能量通量及常规气象。以一个完整年(2016年10月—2017年9月)的观测数据为依据,定量分析了此锐齿栎林的能量通量的日变化、季节变化以及各能量分量的分配特征,并计算了能量闭合度以及波文比。结果表明:锐齿栎林观测期间一整年净辐射为2626.17 MJ/m~2,感热通量为867.1 MJ/m~2,潜热通量为1417.25 MJ/m~2,土壤热通量为-2.60 MJ/m~2,土壤为热源;各能量分量日变化基本呈单峰型曲线,季节变化特征明显。非生长季,锐齿栎林的能量主要分配给感热通量,占净辐射的54.18%;生长季,能量主要分配给潜热通量,占净辐射的67.48%。观测期间研究区年降雨量较平均值稍大(1231.8 mm),森林蒸散量为579 mm,仅为降雨量的47%。波文比受森林物候变化影响较大,在非生长季平均值约为2.1,生长季约为0.2。土壤热通量在生长季2017年4—9月份为正值,土壤表现为热汇,其余月份皆为热源。土壤热通量的变化过程主要受净辐射调控,森林物候也起了一定的作用。河南宝天曼锐齿栎森林通量观测站全年能量闭合度为67%,在国际同类观测站的范围之内(55%—99%)。不能完全闭合的原因可能与通量源区面积不匹配、计算能量平衡时忽略冠层热存储等有关。     

紫花苜蓿叶输导组织解剖结构和光合特性对外源氮的响应

以紫花苜蓿品种‘甘农3号’和‘陇东苜蓿’为研究材料,采用室外(防雨网室)盆栽营养液砂培法,研究了2种氮素形态(NO3--N,NH4+-N)的5个氮素水平(0、105、210、315、420mg·L-1)处理对叶片输导组织解剖结构及光合特性的影响。结果显示:(1)与无氮处理相比,供氮处理下‘甘农3号’和‘陇东苜蓿’输导组织的解剖结构和光合特性发生明显变化,叶片输导组织维管束、木质部和韧皮部面积显著增大,导管数显著增多,净光合速率、气孔导度、叶面积和叶绿素含量均显著增加,且在210mg·L-1供氮水平下达到最大值。(2)2种氮素形态相比,‘甘农3号’和‘陇东苜蓿’叶片输导组织维管束面积、木质部面积、韧皮部面积、导管数、净光合速率、气孔导度、叶面积、叶绿素含量均表现为NH4+-N处理好于NO3--N处理。(3)2品种相比,叶片输导组织维管束面积、木质部面积、韧皮部面积、导管数、净光合速率、气孔导度、叶面积、叶绿素含量表现为‘甘农3号’大于‘陇东苜蓿’。研究表明,氮素能通过改善紫花苜蓿叶片输导组织的解剖结构和光合特性,促进紫花苜蓿光合作用;各处理中以NH4+-N、210mg·L-1表现最佳,维管束面积最大,木质部、韧皮部面积大且发育好,导管数最多,而且‘甘农3号’表现更优。     

核酸适体的研究进展

近年的研究表明,DNA和RNA不仅起遗传信息储存和传递的作用,还可以藉自身形成的空间结构与其它类型的分子相互作用,以此为基础建立随机寡核苷酸文库,施加选择压力(结合靶目标),淘选与靶目标高度特异结合片段的过程,被称为指数富集的配体系统进化(Systematic evolution of ligand by exponential enrichment,SELEX)技术。筛选出的分子被称为核酸适体(aptamer)。Aptamer源于拉定语     

树高对马占相思整树水分利用的效应

利用Granier热消散探针,于2004年观测了华南丘陵坡地常见绿化先锋树种马占相思(22年生)的树干液流,同时监测林冠上方的光合有效辐射、气温、相对湿度和0～30 cm的土壤体积含水量.结合树木的形态特征、液流密度和简化的Whitehead &; Jarvis公式,分别计算了整树蒸腾、冠层气孔导度和叶面积/边材面积比值,分析了树高对整树蒸腾、冠层气孔导度和叶面积/边材面积比值的影响.结果表明：土壤水分充足时,马占相思整树蒸腾随树高呈二次多项式增加(P<0.01),冠层气孔导度日变化均呈“单峰”格型;在所有光合有效辐射范围内,高树的参比冠层气孔导度和冠层气孔导度对水汽压亏缺的敏感性均高于矮树;叶面积/边材面积比值为（1.837±0.048） m²·cm^-2,并与树高呈幂函数关系.随着树木高度的增加,马占相思没有发生明显的水力限制和补偿.     

不同径级马占相思(Acacia mangium)整树蒸腾的湿、干季变化

利用Granier树干液流测定系统对广东鹤山丘陵地马占相思(Acacia mangium)林进行长期监测,并同步监测环境因子(空气温度、相对湿度、光合有效辐射、土壤体积含水量),选择胸径具有代表性的样树,结合马占相思的形态学参数,计算马占相思的整树蒸腾.通过对光合有效辐射(PAR)分级,建立不同辐射强度等级的湿季(土壤水分θ≥33%)整树蒸腾与水汽压亏缺(VPD)的相关方程,以干季(θ≤24%)的VPD代入对应PAR等级的湿季的拟合方程,求出干季的潜在蒸腾,以潜在蒸腾和干季实际蒸腾之差分析不同径级整树蒸腾在不同季节的实际变化.在所有的PAR分级内,干季整树蒸腾显著低于湿季,仅占湿季蒸腾的10%～20%,就蒸腾减少的绝对量而言,优势木>中间木>劣势木.土壤水分下降缩小了不同径级树木之间液流密度的差异,土壤水分亏缺限制了树木的蒸腾,对马占相思的生长造成一定程度的水分胁迫.     

光萼荷属植物SSR反应体系确立与指纹图谱构建

利用正交试验设计优化并确立光萼荷属（Aechmea）植物SSR反应体系,构建部分光萼荷属植物的SSR分子指纹图谱。结果表明：光萼荷属植物的最佳SSR反应体系为10 μL总体积包括1×PCR buffer、Mg²⁺ 2.0 mmol·L^-1、dNTPs 200 μmol·L^-1、引物2.5 μmol·L^-1、模板DNA 90 ng和Taq DNA聚合酶1.5 U。利用该体系和6对SSR引物对15份光萼荷属植物进行扩增反应和电泳检测,其中M1、M3、M4等3对SSR引物扩增图谱清晰、多态性较高,均能将该15份光萼荷属植物鉴别出来,初步建立了15份光萼荷属植物的SSR分子指纹图谱,进一步证明该SSR反应体系稳定可靠,可以有效用于光萼荷属植物种质资源鉴定。