一种高效可直接用于PCR分析的土壤总微生物DNA抽提方法

以CTAB-溶菌酶-蛋白酶K-冻融裂解法直接抽提土壤总微生物的基因组DNA,利用G8000沉淀和纯化DNA.结果表明,该方法是一种简便、有效可直接应用于PCR分析的土壤总微生物基因组DNA的抽提方法.采用含聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的缓冲液预洗,添加CaCl₂和BSA,可以去除腐殖酸;用PEG8000沉淀DNA,可以提高DNA质量;采用冻融法破碎细胞,CTAB、溶菌酶和蛋白质酶K共同作用以裂解细胞,可以保证获得大片段的DNA,提高DNA产率.用该方法抽提的七子花林下土壤总微生物DNA产率为9.22 μg·g^-1,A260/A280为1.65,可适用于 PCR扩增及扩增rDNA限制酶切分析(ARDRA)技术,适宜的模板DNA浓度为0.67 ng·μl^-1.快速、有效、可直接用于PCR分析的土壤总微生物DNA提取方法的建立,为大规模的土壤微生物分子生态学研究提供了可能.     

铜胁迫条件下土壤微生物对海州香薷光合特性和叶绿素荧光参数的影响

为探讨铜（Cu）胁迫条件下土壤微生物对海州香薷（Elsholtzia splendens）光合生理和叶绿素荧光参数的影响,实验设置添加Cu（Cu胁迫）、接种土壤微生物、添加Cu与接种土壤微生物等3个处理,以不添加Cu与不接种土壤微生物为对照（CK）。结果表明：接种土壤微生物处理的植株相对叶绿素含量、净光合速率（P_n）、水分利用效率（WUE）均显著高于CK;且对初始荧光（F_o）和最大光化学效率（F_v/F_m）均有显著性影响。与CK相比,添加Cu降低了海州香薷的P_n和气孔导度（G_s）,但胞间CO₂浓度（C_i）的变化与P_n相反,表明其对光合作用的影响主要是非气孔限制因素。添加Cu的植株相对叶绿素含量显著下降,但Cu胁迫下接种土壤微生物提高了植株相对叶绿素含量,差异显著。在Cu胁迫条件下,接种土壤微生物的植株具有较高的F_v/F_m及较低的F_o,显著提高了海州香薷的WUE、P_n、G_s。说明接种土壤微生物可通过提高相对叶绿素含量、改善叶绿素荧光和光合作用来减轻Cu胁迫对海州香薷植株造成的伤害,从而提高海州香薷耐受Cu胁迫的能力。     

活血丹小尺度空间遗传结构

活血丹(Glechoma lonituba)是唇形科活血丹属的多年生克隆草本植物。采用简单重复序列区(ISSR)分子标记技术,比较分析了3个不同斑块活血丹的遗传多样性、克隆多样性以及小尺度空间遗传结构,并探讨其与生境异质性、繁殖体传播和人为干扰的相关性。结果表明:1)活血丹物种水平的遗传多样性很低,各斑块的遗传多样性较低,以水渠边斑块最高,平葛村斑块次之,竹林下斑块最低。2)活血丹物种水平的克隆多样性较高,各斑块活血丹的克隆多样性以水渠边斑块最大,平葛村斑块次之,竹林下斑块最低。3)遗传分化系数Gst为0.7129,表明活血丹的遗传变异大部分存在于斑块间;斑块间的基因流较小,仅为0.2004。4)空间自相关分析表明活血丹一定的空间距离下存在显著的空间遗传结构,竹林下斑块在100cm时存在显著性正相关,其X轴截矩为205.994cm;平葛村斑块在200cm时存在显著性正相关,其X轴截矩为235.388cm;水渠边斑块在150cm时存在显著性正相关,其X轴截矩为240.336cm。应用软件SPAGeDi 1.2软件对各斑块的空间遗传结构进行量化,表明平葛村斑块具有最强的空间遗传结构,水渠边和竹林下斑块的空间遗传结构较弱。活血丹的遗传结构、克隆结构及空间分布格局受到其繁殖体传播特征、人为干扰和繁殖权衡的影响,是其对生境异质性的适应结果。     

浙江天台山甜槠种群遗传结构的空间自相关分析

采用空间自相关分析方法对浙江天台山亚热带常绿阔叶林优势种甜槠种群全部个体及不同年龄级个体的小尺度空间遗传结构进行了分析,以探讨甜槠种群内遗传变异的分布特征及其形成机制。根据11个ISSR引物所提供的多态位点,经GenAlEx 6软件计算地理坐标和遗传距离矩阵在10个距离等级下的空间自相关系数。在样地内,甜槠种群内个体在空间距离小于10 m时存在显著的正空间遗传结构,其X-轴截矩为9.945。甜槠种群的空间遗传结构与其种子短距离传播和广泛的花粉传播有关。Ⅰ年龄级、Ⅱ年龄级和III年龄级个体在空间距离小于10 m时存在显著的正空间遗传结构,其X-轴截矩分别为11.820、9.746和9.792。当距离等级为5 m时,其空间自相关系数r分别为0.068、0.054和0.070。Ⅳ年龄级个体在所有空间距离等级中均不存在显著的空间遗传结构。甜槠是多年生、长寿命植物,自疏作用是导致IV年龄级个体空间遗传结构消失的主要原因。     

濒危植物七子花繁殖器官的形态及其变异

对国家2级保护植物七子花(Heptacodium miconioides)的繁殖器官的形态及其变异进行了研究.结果显示:种群A的生境恶劣,花枝的开花数少,结实状况不及种群B,但因仅开基轮花的花序比例低和开三轮花的花序比例高,果实和种子的变异较大;而种群B的生境条件好,开花结实有明显的改善,但成熟种子的胚发育也不完全,且种子的最大值(由花序Ⅰ产生)不及种群A.说明七子花更适合于生境恶劣的条件下生长.另外,整枝疏花可以改善其结实状况,但效果不显著,说明七子花自身的营养调节能力差.因此,有性生殖障碍是七子花成为濒危物种的主要原因,要消除这种障碍必须研究种群的生态适应机制和种质的更新.     

匍匐茎草本植物蛇莓小尺度克隆结构

采用ISSR分子标记技术比较分析了3个斑块匍匐茎草本植物蛇莓的遗传多样性、克隆多样性和克隆结构,探讨蛇莓克隆结构的形成机制及与环境的相关性.结果表明蛇莓的遗传多样性较低,多态位点百分率P为37.93%, Shannon信息指数I为0.2402, Nei指数h为0.1677;蛇莓的克隆多样性与其它克隆植物较为接近,基因型比率G/N=0.2013,Simpson多样性指数D为0.6396,基因型分布的均匀度E为0.5862;蛇莓的遗传变异大部分存在于斑块间,基因流较小,仅为0.1019.3个斑块蛇莓的遗传多样性以临海斑块(LH)最高(P=10.34%, I =0.0513, h =0.0344),安吉斑块(AJ)次之(P=10.34%, I =0.0443, h =0.027),而天台斑块(TT)最低(P=5.17%, I =0.0325, h =0.0227).基株数目、基因型比率、Simpson多样性指数和基因型分布的均匀度均表明克隆多样性以LH斑块最大(G=12, G/N=0.3077, D=0.8677, E=0.8380),AJ斑块次之(G=9, G/N=0.1800, D=0.5870, E=0.4753),TT斑块最低(G=5, G/N=0.1163, D=0.4642, E=0.4453).3个斑块中均存在优势克隆,但优势克隆的大小在3个斑块中均不相同,以LH斑块最小,AJ斑块次之,TT斑块最大.空间自相关分析显示LH斑块在20 cm和40 cm时存在显著性正相关,其X轴截矩为49.959;AJ斑块仅在20 cm时存在显著性正相关,其X轴截矩为63.333;TT斑块在20 cm、30 cm、40 cm和70 cm时均存在显著性正相关,其X-轴截矩高达90.512.这表明3个不同斑块内蛇莓基因型的空间分布距离不同,TT斑块最大,AJ斑块最小;克隆所能到达的距离也不同,TT斑块最大,LH斑块最小.3个不同斑块蛇莓的遗传多样性、克隆多样性与克隆结构具有明显的差异.蛇莓的遗传多样性与克隆多样性与蛇莓较强的克隆繁殖能力和较低的种子萌发率有关.蛇莓的遗传结构、克隆结构及克隆的空间分布格局与不同斑块所处生境的生态因子及其它因素(如干扰、演替和突变)有关.     

五节芒定居对尾矿砂重金属形态、微生物群落功能及多样性的影响

 选择尾矿砂裸地和4个五节芒(Miscanthus floridulus)定居地(RI、RII、RIII和RIV)为样地, 分别研究了五节芒定居对尾矿砂重金属形态转化和微生物功能参数的影响。结果表明: 五节芒自然定居显著地提高了尾矿砂碳酸盐结合态和硫化物-有机物结合态重金属比例(p < 0.05), 降低了尾矿砂残渣态重金属的比例(p < 0.05)。土壤微生物群落的纤维素分解作用、酚转化作用、固氮作用、氨化作用、硝化作用、有机磷转化作用、功能多样性、4类不同碳源(碳水化合(CH)、聚合物(PL)、胺类化合物(AM)和杂合物(ML))均随着五节芒自然定居显著提高(p < 0.05)。而氨基酸(AA)的利用强度却显著下降(p < 0.05)。典范相关分析(CCA)表明: 土壤微生物功能参数的总体变化与土壤碳酸盐结合态和硫化物-有机物结合态重金属的含量呈显著正相关, 与残渣态重金属含量呈显著负相关。该研究结果表明, 五节芒定居不仅促进了尾矿砂重金属朝着沉淀态和螯合态方面转化, 而且还显著地改善了尾矿砂微生物群落的功能发挥。因而, 五节芒在重金属矿业废弃地恢复实践中具有较大的应用潜力。     

七子花苗期光合日进程及光响应

对七子花苗期光合日进程及光响应进行了研究,结果表明:(1)净光合速率的日进程曲线呈双峰型,胞间CO2浓度的日进程基本与净光合速率相反,中午胞间CO2浓度增高表明净光合速率午间降低主要受非气孔限制因素的影响。暗呼吸速率日进程呈单峰曲线,中午最高。光能利用效率以上午7∶00为最高,中午最低,以后又逐渐上升。(2)净光合速率最适温度为25～30℃,高光合有效辐射和高温下光抑制加剧。(3)29℃下饱和光强为890μmolm 2s 1,表观量子效率为0.0325,光补偿点为44μmolm 2s 1;随着光合有效辐射的增强,气孔阻力减小,但光合有效辐射过高,气孔阻力却有所上升。(4)在29℃的饱和光强下,羧化效率为0.0351,CO2补偿点为173μmolmol 1,低于或高于饱和光强,羧化效率下降,CO2补偿点升高。     

濒危植物长叶榧的光合生理生态特性

利用Li-6400 XT便携式光合作用仪对林窗、林缘、林下3种生境中的长叶榧(Torreya ackii)在春、夏、秋、冬4个季节里的光合生理生态指标进行测定,探讨3种生境中长叶榧光合能力的季节变化及其对不同光环境的响应,分析其濒危机制,为长叶榧的迁地保护和种群的繁衍复壮提供理论依据。结果显示:(1)林窗、林缘的长叶榧净光合速率(Pn)日变化在夏季呈"双峰"曲线,其它3个季节均呈"单峰"曲线;林下的Pn日变化在4个季节均呈"单峰"曲线。(2)3种生境中最大净光合速率(Pnmax)、光饱和点(LSP)、表观量子效率(AQY)、最大羧化速率(Vcmax)、最大电子传递速率(Jmax)、磷酸丙糖利用率(TPU)均为夏季最高,使得夏季有较强的光合作用能力,但夏季林窗、林缘的长叶榧出现光合"午休"现象,光补偿点(LCP)、暗呼吸速率(Rd)也较高,使得夏季林窗生境的长叶榧日均Pn明显低于于秋季,林缘的日均Pn与秋季差异不显著。(3)4个季节的日均Pn、Pnmax、LSP、Vcmax、Jma、TPU均为林窗最高,林窗与林下差异显著,表明长叶榧具有阳性植物的特点,适宜生长在光照较强的林窗生境。(4)在生长旺盛的夏、秋季,长叶榧的LSP比伴生物种低,LCP比伴生物种高,对光适应的生态幅度较窄;与伴生物种相比,长叶榧的Pn较低,光合能力较弱,在激烈的种间竞争中处于不利地位,可能成为其濒危的一个重要原因。     

模拟氮沉降对夏蜡梅幼苗生理生态特性的影响

用氮浓度分别为2(低氮)、8(中氮)、32 g N·m-2·a-1(高氮)的NH4NO3溶液,喷淋盆栽夏蜡梅幼苗,以0 g N·m-2·a-1为对照(CK),1年后,比较其光合作用、相对叶绿素含量、叶绿素荧光参数、抗氧化酶活性及膜脂过氧化的差异,探讨氮沉降对夏蜡梅幼苗生理生态特性的影响。结果表明:3种氮处理下,夏蜡梅幼苗叶片的日均净光合速率(Pn)和最大净光合速率(Pnmax)比对照分别增加了14.7%、54.5%、26.4%和8.3%、66.1%、30.9%,中氮处理下的日均Pn、Pnmax值最高。不同氮浓度处理后夏蜡梅幼苗叶片的日均气孔导度均高于CK,以中氮处理最高;而日均胞间CO2浓度均低于CK,以中氮处理最低。光补偿点、暗呼吸速率均为中氮高氮低氮CK,差异极显著;而光饱点为中氮低氮CK高氮,差异极显著;表观量子效率为中氮低氮CK,差异极显著,高氮与CK差异不显著。不同氮浓度处理的相对叶绿素含量均明显高于CK,以中氮处理最高。PSⅡ原初光能转化效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)均为中氮低氮CK高氮,差异极显著。不同氮处理的夏蜡梅幼苗叶片超氧化物歧化酶活性均高于CK,差异极显著,3种氮处理之间以高氮处理最高;过氧化物酶活性、丙二醛含量也以高氮处理最高,中氮次之,高氮、中氮处理与CK差异极显著,低氮处理与对照差异显著。不同氮处理的质膜离子渗漏为高氮中氮低氮CK,差异极显著。本研究表明,不同浓度氮处理提高了夏蜡梅幼苗的光合作用能力,其中以中氮处理的效果最为明显,对其他生理指标也产生了一定的影响。