气候变暖背景下青藏高原草本植物物候变化空间换时间预测

气候变暖背景下的植物物候变化广受关注, 然而常用的植物物候变化预测模型未充分考虑植物对环境的适应性, 给预测结果带来了较大的不确定性。该文基于2002-2011年青藏高原10个站点的地面物候观测资料以及年平均气温数据, 对空间换时间模型预测车前(Plantago asiatica)和蒲公英(Taraxacum mongolicum)各主要物候事件(展叶始期、开花始期和黄枯普遍期)变化的可行性及其在升温背景下的变化规律进行了分析。首先利用不同海拔高度的气温和物候事件分别与地理因子(经度、纬度和海拔)建立多元线性回归模型, 然后在此基础上剔除经度和纬度的影响, 单独考察海拔变化所引起的气温与植物物候变化, 最后以海拔高度作为桥梁来考察物候变化与温度变化的关系。结果表明, 采用各站点对应的海拔高度来模拟年平均气温空间差异的R²均大于0.89, 表明海拔梯度可以用来反映时间尺度下的年际温度变化; 车前和蒲公英各物候事件发生日期拟合值均与海拔高度变化关系显著, R²均大于0.70, 表明海拔变化是影响它们各物候事件变化的主要地理因子; 在物候事件发生日期拟合值和年平均气温拟合值的回归方程中, R²均大于0.93, 说明基于不同海拔高度模拟得到的年平均气温变化可以对时间尺度上车前和蒲公英的物候事件变化进行预测。空间换时间预测表明, 温度每升高1 ℃, 车前展叶始期和开花始期分别提前5.1和5.4 d, 而黄枯普遍期推迟4.8 d; 蒲公英展叶始期和开花始期分别提前6.5和7.8 d, 而黄枯普遍期推迟6.7 d。     

环剥对红松(Pinus koraiensis)韧皮部和木质部碳水化合物的影响

树干环剥可以阻碍韧皮部光合产物的运输并进一步影响光合产物的分配。长时期内,环剥能够导致环痕上部可溶性糖和淀粉的积累,但对于短期内如何影响碳水化合物在木质部和韧皮部内的运输模式所知甚少。以38年生红松(Pinus koraiensis Sieb.etZucc.)为研究材料,分别对环剥上部、下部每隔1~2d采样,区分木质部和韧皮部(树皮)进行可溶性糖和淀粉含量及树干糖呼吸消耗速率测定,确定环剥后的日变化和周变化,并对木质部可溶性糖、淀粉含量与韧皮部中相应指标进行相关关系的回归分析。结果发现:(1)环剥后4周内,在环剥痕上、下部间木质部可溶性糖和淀粉含量,韧皮部中淀粉含量均不存在显著差异(p>0.05),而韧皮部内可溶性糖含量,环剥后第2周出现显著差异,从第4周出现环剥上部显著高于下部的碳水化合物积累现象(p<0.05);(2)环剥阻隔了韧皮部可溶性糖的纵向运输,但是并不影响木质部的纵向运输,而且环剥并没有影响木质部和韧皮部之间的糖和淀粉的相关关系;(3)环剥第1周内环剥上部和下部呼吸消耗速率差异不显著,第2周环剥上部显著高于环剥下部,从第3周开始环剥下部呼吸消耗速率显著下降。推断认为,在环剥处理的4周内,环剥上部冠层新形成的碳水化合物很大一部分均被呼吸消耗掉,导致环剥上部较环剥下部可溶性糖稍有增加;红松胸高直径以下部分所储藏的碳水化合物足以保障2周内红松树干呼吸。     

微生物以5-氨基乙酰丙酸为唯一前体物合成血红素的研究进展*

随着人造肉热潮的兴起,血红素作为其呈色物质也愈发引起研究者的兴趣。血红素是一种含Fe²⁺的卟啉类化合物,以5-氨基乙酰丙酸为唯一前体物,在生物体中分别通过粪卟啉依赖性、原卟啉依赖性和西罗血红素依赖性三个途径合成,被认为是一种理想的补铁剂和着色剂。与化学合成法和生物提取法相比,微生物合成法具有操作方便、环境友好等优点,因此是一种非常有前景的血红素生产方法。介绍血红素的合成途径,总结微生物以5-氨基乙酰丙酸为唯一前体物合成血红素的最新进展,并简要分析其面临的挑战和前景。     

八仙山国家级自然保护区山樱花种群结构特征

山樱花(Cerasus serrulata)是樱花的野生种,其花色和树形优美,是重要而稀少的樱属观赏植物资源。近年,在燕山山脉东麓的天津北部山区,发现比较集中分布的山樱花种群。为明确该野生山樱花种群特征,探究其生态分布习性,本研究选取了天津八仙山国家级自然保护区阴坡、山脊、阳坡3种不同坡位中的山樱花群落,设置样地进行了野外群落学调查,研究了山樱花的种群结构及所在群落物种多样性随海拔和坡位的变化规律,并运用主成分分析法,分析群落间的差异以及群落结构对多样性变化的影响。结果表明:(1)山樱花为落叶阔叶林伴生种,所在群落乔木层主要树种为蒙古栎(Quercus mongolica)、槲栎(Q.aline)、白蜡(Fraxinus chinensis)、鹅耳枥(Carpinus turczaninowii)、臭檀(Euodia daniell)、桑(Morus alba)和元宝槭(Acer truncatum),灌木层主要物种为迎红杜鹃(Rhododendron mucronulatum)、三裂绣线菊(Spiraea trilobata)、小花溲疏(Deutzia parviflora)、大花溲疏(D.grandiflora)、大叶朴(Celtis koraiensis)和锦带花(Weigela florid);山樱花种群结构和所在群落的结构依坡位不同而发生变化;(2)山樱花种群的年龄结构呈倒"J"型分布,600~800 m海拔和阳坡更新状况最好;(3)不同坡位山樱花种群的Shannon生态位宽度为阳坡>山脊>阴坡。与山樱花生态位重叠最高的种群,阴坡为中国黄花柳和蒙古栎,山脊为臭檀和蒙古栎,阳坡为杏和桑;(4)山樱花所在群落的乔木层径级分布呈倒"J"型,多样性指数随海拔增加先增后减;阴坡多样性指数最高,山脊和阳坡较低。灌木层的多样性指数变化趋势与乔木层相反。群落的物种多样性将随群落发育而增加,其优势种的优势度也将进一步提高,作为伴生种的山樱花种群将在阴坡可能衰退,在山脊和阳坡发育良好。该研究可为我国北方地区野生山樱花种群的保护与开发利用提供科学的参考依据。     

微生态学方法学的研究进展

随着现代科学技术的不断发展,特别是免疫技术、生物化学技术、示踪原子、基因工程、生物工程和分子生物学技术的快速发展,促进了微生物学检测技术的发展和微生态方法学的进步,不断地开拓了微生态学的研究领域,并把它引向深入。近几年来,新的微生物检验技术在微生物定性和定量方面已具有了长足的发展,现将在微生态学研究的应用综述如下。1色谱技术1.1高效色谱技术高效液相色谱(h igh perform ance liqu idchrom atography,HPLC)又叫高压(高速)液相色谱。它在生物大分子的分离和纯化方面占据了极其重要的地位。高效液相色谱仪是20世纪60年代…     

白桦黄叶突变株叶色变化规律及苗高生长特性分析

植物叶色突变体是研究植物光合作用机制、叶绿素生物合成分解途径的理想材料。为了研究白桦T-DNA突变株（yl）叶色与叶绿素含量的关系及yl苗高生长特性,实验以yl突变株为材料,测定其叶绿素与叶色的时序变化规律,分析生长特性。实验结果显示,白桦在生长季的不同发育时期,yl突变株的叶色一直呈现深黄绿色,色度计测定发现其叶片黄色程度及亮度均高于对照株系,叶色参数b*值分布于CIELab系统色拼图的黄色区域;从早春到9月中旬,yl突变株的叶绿素SPAD值一直显著低于对照株系（P<0.05）,该值与a*值呈显著的负相关。yl突变株苗高显著低于对照株系,苗高年生长仅是对照株系均值的35.15%,其速生期内苗高日生长量均值（GD）也显著低于对照株系,是对照株系均值的58.50%,认为苗高生长量的降低是由于T-DNA插入突变影响了叶绿素生物合成的结果。     

中国温带和亚热带8个树种叶和吸收根协同分解

叶和细根(2mm)是森林生态系统的分解主体,二者是否协同分解,将极大影响所属植物在生态系统碳(C)循环中的物种效应。已有研究显示,叶和细根的分解关系具有极大的不确定性,认为很大程度上归因于细根内部具有高度的异质性,导致叶和细根在功能上不相似。为此,使用末梢1级根和细根根枝作为研究对象,它们在功能上同叶类似,称为吸收根。通过分解包法,分别在黑龙江帽儿山和广东鹤山,研究了2个阔叶树种和2个针叶树种(共8个树种)的叶和吸收根持续2a多的分解。结果发现,分解速率k(a~(-1),负指数模型)在8个树种整体分析时具有正相关关系(P0.05),在相同气候带或植物生活型水平上是否相关,受叶的分解环境及吸收根类型的影响;N剩余量整体上并不相关,亚热带树种的叶和细根根枝的N剩余量在分解1a后高度显著正相关,温带树种的叶和1级根的N剩余量在分解2a后显著高度正相关。本研究中,根-叶分解过程是否受控于相同或相关的凋落物性质是决定根-叶分解是否相关的重要原因,其中分解速率与酸溶组分正相关、与酸不溶组分负相关。比较已有研究,总结发现,根-叶分解关系受物种影响较大,暗示气候变化导致物种组成的改变将极大影响地上-地下关系,也因此影响生态系统C循环。     

林木非同化器官与土壤呼吸的温度系数Q10值的特征分析

温度系数(Q₁₀,温度每变化10 ℃,呼吸速率的相对变化)不仅可以用来描述不同森林非同化器官(根系和树干)和土壤对温度升高的敏感性,并由此断定它们在全球变暖进程中的不同表现,而且是其呼吸总量定量估计中必不可少的参数。虽然目前已经进行了大量的研究,但不同研究者结论并不一致,影响我们对问题的整体把握。因此,有必要综合以往文献进行统计分析。该文综合大量文献,评述了林木非同化器官和土壤的Q₁₀值频率分布、不同研究方法对Q₁₀值的可能影响并探讨了它们对温度升高的敏感性。结果表明,不同非同化器官和土壤的Q₁₀值差异较大,但具有相对稳定的分布中心范围。其中,土壤呼吸Q₁₀值中,频率分布最集中的区域是2.0~2.5,占23%,其中超过80%的测定结果在1.0~4.0之间,中位数为2.74。 根系呼吸的Q₁₀值,频率分布最集中的区域2.5~3.0,占33%,而大部分(>80%)的研究结果在1.5~3.0之间,中位数为2.40。树干呼吸的Q₁₀值中,频率分布最集中的区域是1.5~2.0,占42%,而90%以上的测定结果在1.0~3.0之间,中位数为1.91。通过对比,发现不同非同化器官Q₁₀值不同(树干<根系<根系与土壤共同体<去除根系土壤)。其中树干和根系的Q₁₀值显著低于去除根系土壤的Q₁₀值(p<0.05),表明土壤微生物活动对于未来全球变暖的反应要比木质化器官更敏感。此外,常绿植物的根系和树干呼吸的Q₁₀值与落叶树木对应值差异不显著,说明同化器官叶片的着生时间长短对非同化器官Q₁₀的影响不大。不同的CO₂分析方法(碱吸收法,红外线测定技术和气相色谱方法)对土壤呼吸Q₁₀值测定结果的影响不显著(p>0.10),根系分离方法(断根测定和壕沟隔断测定)也对根系呼吸的Q₁₀值影响也不显著(p>0.10)。但是,与活体测定相比,离体测定树干呼吸显著提高了其Q₁₀值。总体来看,不同林分相同非同化器官以及不同非同化器官呼吸的Q₁₀值相对稳定但仍具有较大的差异性,研究方法也对结果产生一定影响,在进行呼吸总量的定量估计中应该注意这一点。今后研究的重点是进一步把影响森林非同化器官呼吸的外在因素和内在因素综合考虑于Q₁₀值相关模型中,以便准确定量估计其呼吸总量,而研究难点是深入研究Q₁₀值具有较大变异性的原因(如温度适应性)和内在机理以便更好的表征不同器官和生态系统组分对全球变暖的敏感性。