The relationship between the reduction of nonstructural carbohydrate induced by defoliator and the growth and mortality of trees

Large scale herbivorous insect outbreaks can cause death of regional forests, and the events are expected to be exacerbated with climate change. Mortality of forest and woodland plants would cause a series of serious consequences, such as decrease in vegetation production, shifts in ecosystem structure and function, and transformation of forest function from a net carbon sink into a net carbon source. There is thus a need to better understand the impact of insects on trees. Defoliation by insect pests mainly reduces photosynthesis (source decrease) and increases carbon consumption (sink increase), and hence causes reduction of nonstructural carbohydrate (NSC). When the reduction in NSC reaches to a certain level, trees would die of carbon starvation. External environment and internal compensatory mechanisms can also positively or negatively influence the process of tree death. At present, the research of carbon starvation is a hotspot because the increase of tree mortality globally with climate change, and carbon starvation is considered as one of the dominating physiological mechanisms for explaining tree death. In this study, we reviewed the definition of carbon starvation, and the relationships between the reduction of NSC induced by defoliation and the growth and death of trees, and the relationships among insect outbreaks, leaf loss and climate change. We also presented the potential directions of future studies on insect-caused defoliation and tree mortality.     

兰州百合花粉萌发过程中一些酶活的变化(简报〕

兰州百合花粉体外萌发过程中质膜ATP酶和植酸酶活性变化与花粉管生长速率相一致,酸性磷酸酯酶活性在花粉管出现后一段时间内不断升高,而过氧化物酶活性变化与花粉管生速率呈相反趋势。     

混交对亚热带针叶树根际土壤氮矿化和微生物特性的影响

混交阔叶树是退化红壤区针叶林改造的重要措施之一，土壤养分供应和转化是评价混交效应的重要参数，但混交后针叶树根际土壤氮矿化特征及其影响因素还不清楚。选取退化红壤区马尾松（Pinus massoniana Lamb.）纯林、湿地松（Pinus elliottii Engelmann）纯林及其补植木荷（Schima superba Gardn.et Champ.）形成的马-木混交林和湿-木混交林为研究对象，采集4种林分下针叶树根际土壤，测定速效养分含量、氮矿化速率、氮水解酶活性和微生物磷脂脂肪酸含量，探究混交对针叶树根际土壤氮供应及微生物特性的影响，分析土壤氮矿化和微生物特性间的相关性。结果表明：混交显著增加了针叶树根际土壤铵态氮，矿质氮和有效磷含量，而对硝态氮影响不显著。根际土壤氮矿化以硝化作用为主，混交后针叶树根际土壤氨化速率降低了27.0%，硝化速率增加了55.4%，而最终净氮矿化速率增加了24.1%。两个树种间，马尾松根际土壤矿质氮含量和净氮矿化速率显著高于湿地松。针叶树根际土壤真菌、丛枝菌根真菌，总微生物生物量及真菌/细菌比在混交后显著增加，且马尾松根际土壤总微生物和真菌生物量分别比湿地松高18.9%和27.0%。同时，针叶树根际土壤β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性在混交后显著增强，且根际土壤硝化速率和净氮矿化速率与微生物指标和酶活性正相关。总的来说，混交阔叶树显著提高了针叶树根际土壤氮供应，以此应对阔叶树混交后带来的养分竞争压力，而马尾松倾向于积极性的应对策略，通过增加土壤氮矿化以适应外界环境改变。     

思茅松毛虫肠道真菌分离鉴定及水解酶活性初步研究

肠道微生物在昆虫的食物消化、免疫防御中发挥重要作用,但目前对昆虫肠道真菌了解不多。本研究以重要林业害虫—思茅松毛虫Dendrolimu kikuchii Matsumura为材料,分离鉴定其幼虫中的肠道真菌。采用传统微生物分离纯培养的方法从思茅松毛虫4龄幼虫肠道样品中分离肠道真菌,运用ITS序列分析鉴定,并对其产酶活性初步研究。经同源序列比对分析,思茅松毛虫4龄幼虫肠道中共分离得到12株真菌,分别属于德巴利酵母属Debaryomyces sp.,拟盘多毛孢属Pestalotiopsis sp.,青霉属Penicillium sp.,弯担菌属Curvibasidium sp.。产酶活性研究表明8株菌产纤维素酶,9株菌产淀粉酶,7株菌产脂肪酶,2株菌产蛋白酶。DKF-8产淀粉酶能力最高,酶活力是60.907 U/mL。DKF-10产纤维素酶能力最高,酶活力是14.276 U/g,菌株DKF-6产蛋白酶活力是5.561 U/mL,菌株DKF-8产蛋白酶酶活力是2.918 U/mL。思茅松毛虫4龄幼虫肠道真菌物种丰富度较低。本实验为未来深入研究思茅松毛虫肠道微生物功能提供了菌株材料。     

棉铃虫Ⅰ型几丁质酶的表达

昆虫几丁质酶主要参与昆虫蜕皮、围食膜降解、细胞增殖、机体免疫防御、生长因子等重要生理生长发育过程。在本研究中,从NCBI下载棉铃虫几丁质酶序列,并克隆验证正确,构建的系统发育树表明属于Ⅰ型几丁质酶。将不包含信号肽的开放阅读框序列(1 707 bp)与pET28a载体连接,转化至大肠杆菌transetta(DE3)中进行诱导表达,Western blot进一步验证融合蛋白His-HaCHT。用镍柱子纯化融合蛋白,纯化获得的融合蛋白对胶体几丁质有降解活性,其酶活力为0.023μg/mL·s~(-1)。不同龄期的qPCR结果显示,该基因在棉铃幼虫的6个幼虫期以及预蛹蜕皮后均有表达,但HaCHTI在4龄和6龄幼虫阶段表达相对较高,而在1龄、2龄、3龄、5龄幼虫和预蛹表达量较低。这些结果表明,异源表达的棉铃虫的I型几丁质酶对胶体几丁质具有降解活性,可能对棉铃虫正常蜕皮有着重要的作用。     

盐及干旱胁迫对油菜抗氧化系统和RbohC、RbohF基因表达的影响

以白菜型油菜‘陇油6号’和‘天油2号’为试验材料,经MAPK抑制剂U0126、H_2O_2清除剂DMTU、NADPH氧化酶抑制剂DPI和IMD预处理后再分别进行盐胁迫、PEG-6000模拟干旱胁迫,研究其对两种油菜幼苗活性氧、抗氧化酶活性和RbohC、RbohF基因表达的影响.结果表明:盐胁迫和PEG-6000模拟干旱胁迫下,两种白菜型油菜中H_2O_2积累量上升,O_2^-·积累量下降,抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、抗坏血酸过氧化物酶APX和谷胱甘肽还原酶GR)活性和RbohC、RbohF基因表达均升高.与单独胁迫处理相比,两种油菜O_2^-·积累、抗氧化酶活性和RbohC、RbohF基因的表达量均明显降低,经DMTU、DPI和IMD预处理后再分别进行盐和干旱胁迫,H_2O_2积累量下降,但U0126预处理后再进行胁迫处理,H_2O_2积累量上升.说明NADPH氧化酶、MAP激酶级联途径、H_2O_2参与了盐、干旱胁迫下活性氧产生、抗氧化酶活性变化和RbohC、RbohF基因表达的调控.     

不同林龄油茶人工林土壤酶化学计量及其影响因素

土壤酶化学计量比是揭示微生物生长代谢过程及评价土壤养分资源限制状况的重要指标。油茶是中国南方主要的木本油料作物,近年来愈来愈受关注,但鲜有从生态化学计量学的角度深入理解人工经济林的土壤微生物养分限制状况。本文以亚热带地区不同林龄油茶人工林土壤为研究对象,采用时空互代法在区域尺度上随机选取32个不同林龄油茶人工林并将其分为四个林龄组(9年幼龄林;9—20年近熟林;21—60年成熟林; 60年过熟林),通过测定土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)转化酶活性(β-葡糖苷酶(BG)、α-纤维素酶(CBH)、β-乙酰葡糖胺糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、酸性磷酸酶(AP))及土壤理化因子,探讨不同林龄油茶人工林土壤C、N、P转化酶化学计量特征及其与土壤理化因子的关系。结果表明:五种C、N、P转化酶活性均有随林龄增大而增加的趋势,且AP活性显著高于其它四种酶活性。相关分析结果表明,五种土壤C、N、P转化酶活性均与土壤有机碳和总氮显著相关,与土壤总磷和速效磷含量不相关。土壤酶化学计量比ln(CBH+BG)∶ln(NAG+LAP)、ln(CBH+BG)∶ln(AP)和ln(NAG+LAP)∶ln(AP)均随林龄增大而一定程度增加。亚热带区油茶人工林土壤酶C∶N∶P化学计量比为1∶1∶1.5,这与全球生态系统土壤酶C∶N∶P化学计量比1∶1∶1相偏离,表明亚热带地区油茶人工林土壤微生物生长受磷素限制。冗余分析(RDA)进一步揭示土壤有机碳含量是影响土壤酶活性和酶化学计量比的主要因子。因此,在油茶人工林经营管理中应考虑磷和外源碳的投入,提高土壤微生物酶活性,缓解油茶人工林生态系统的磷限制。研究结果可为亚热带区油茶人工林土壤养分管理和可持续利用提供基础理论支撑。     

不同发酵茶中优势真菌的分离鉴定 及产消化酶活性比较

目的分离鉴定云南普洱茶、广州小青柑、广西六堡茶和湖南熙茯茶中的主要真菌,并探讨其产消化酶活性。方法采用平板涂布法分离不同发酵茶中的真菌,通过其ITS序列进行分子鉴定;利用平板透明圈法测定不同真菌的产淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶和脂肪酶活性。结果从4种发酵茶中共分离出8种真菌,其中,在云南普洱茶中分离出2种真菌,分别为篮状菌(Talaromyces. sp.)和T.variabilis;广州小青柑中分离出3种真菌,分别为阿曲霉(Aspergillus amstelodami)、烟曲霉(A.fumigatus)和绳状篮状菌(T.funiculosus);广西六堡茶中分离出2种真菌,分别为黑曲霉(A.niger)和冠突曲霉(A.cristatus);湖南熙茯茶中仅分离出谢瓦曲霉(A.chevalieri)。其中Talaromyces. sp.、T.variabilis、A.niger、A.amstelodami、A.fumigatus、T.funiculosus有产纤维素酶活性,Talaromyces. sp.、T.variabilis、A.cristatus、A.fumigatus、T.funiculosus有产淀粉酶活性,Talaromyces. sp.、T.variabilis、A.niger、A.fumigatus、T.funiculosus有产蛋白酶活性,A.niger有产脂肪酶活性。在8种真菌中,T.variabilis、烟曲霉和绳状篮状菌可同时产纤维素酶、淀粉酶和蛋白酶;黑曲霉能同时产纤维素酶、蛋白酶和脂肪酶;冠突曲霉仅有产淀粉酶活性;阿曲霉仅有产纤维素酶活性。通过比较不同真菌的产酶活性表明,烟曲霉的产蛋白酶活性能力最强;Talaromyces sp.的产纤维酶活性能力最强;Talaromyces. sp.和绳状篮状菌的产淀粉酶活性最强。结论发酵茶的真菌以曲霉菌属Aspergillus、散囊菌属Eurotium和篮状菌属Talaromyces为主,多数真菌具有产消化酶活性,这些酶可能在茶叶发酵过程中起重要作用,并影响发酵茶叶的品质。     

不同植物对黄顶菊根际土壤微生物和土壤养分的影响

[目的] 不同植物对外来入侵植物的抵御能力不同,研究不同植物对入侵植物根际土壤生态的影响可为筛选入侵植物的竞争替代植物提供科学依据。[方法] 利用同质园试验,以入侵植物黄顶菊为研究对象,设置黄顶菊单种、黄顶菊与不同植物（地肤、苘麻、苏丹草、反枝苋）混种处理,采用磷脂脂肪酸分析方法来研究不同植物对黄顶菊根际土壤微生物群落结构的影响,并结合土壤养分的变化探究不同植物对黄顶菊根际土壤生态的影响。[结果] 与黄顶菊单种相比,地肤和苘麻降低了黄顶菊根际微生物的总含量,改变了黄顶菊根际微生物群落结构。地肤、苘麻能竞争性抑制黄顶菊对铵态氮的吸收,从而抑制黄顶菊的生长。[结论] 不同植物的抵御能力与其土壤生态有关,替代植物通过改变黄顶菊根际土壤微生物,抑制黄顶菊对氮的吸收,从而抑制黄顶菊的生长,实现对黄顶菊的替代控制。