青藏高原20种灌木抗旱形态和生理特征

该研究以青藏高原地区采集的柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)等20种灌木树种为研究对象, 将其二年生幼苗移栽至苗圃培育, 通过田间试验测定三年生苗木生物量根冠比(RSR)、叶片蒸腾速率(T_r)、瞬时水分利用效率(WUE_i)、稳定碳同位素组成(δ¹³C)、叶片解剖结构特征和根系特征(长度、表面积、体积和根尖数)指标, 综合分析其抗旱性能差异, 为青藏高原干旱地区灌木树种抗逆性(耐旱)评价指标的建立、优良抗逆性树种的筛选及各种灌木树种的合理立地配置提供必要的理论依据。研究结果表明: 所选20种灌木为适应长期的干旱逆境, 不同植物种具有不同的抗旱策略。研究中将灌木抗旱机制划分为6个类型: 根系特征抗旱型、叶片旱生结构型、叶片旱生形态型、生物量分配型、节水型、高水分利用效率型。不同属和同属不同种灌木抗旱性有所差异, 沙棘属(Hippophae)植物总体抗旱性不佳, 而金露梅(Potentilla fruticosa)、豪猪刺(Berberis julianae)、树锦鸡儿(Caragana arborescens)、绣线菊(Spiraea salicifolia)和蒙古沙棘(Hippophae rhamnoides ssp. mongolica)综合抗旱性能较好, 总体上属于根系和叶片抗旱特征明显、低耗水、高生产效率的抗旱性强树种, 可以在青藏高原地区植被恢复树种筛选时优先考虑。根系特征值之间存在极显著正相关关系, 叶片结构特征指标之间也存在不同程度的相关关系, 但RSR、T_r、WUE_i和δ¹³C与根系特征值和叶片解剖结构特征指标之间总体上相关性不显著。主成分分析结果显示灌木全根和细根的长度、表面积、体积、根尖数和叶片栅栏组织厚度、海绵组织厚度、瞬时水分利用效率因子载荷较高, 能较好地反映青藏高原灌木树种抗旱性差异相关信息。此外, 灌木树种原产地与抗旱性也存在一定的联系, 青海西宁地区采集的灌木树种总体抗旱性优于甘肃天水和西藏拉萨地区。     

施肥方式对幼龄楸树非结构性碳器官分配和生长季动态的影响

以6年生楸树无性系‘9 1’为试验材料,采用水肥一体化、穴施和不施肥(对照)3种施肥方法,分析施肥对楸树生长、各器官非结构性碳(NSC)含量及时间动态变化的影响,探究楸树NSC分配对施肥的响应机制,为评估楸树单株和林分碳储量提供理论依据。结果表明：(1)连续施肥4年后,与对照相比,穴施处理的树高和胸径分别提高了4.7%和7.1%,水肥一体化处理则分别提高了7.1%和20.5%,水肥一体化的施肥效果更佳。(2)不同施肥方式并未显著改变楸树各器官中可溶性糖含量,但是水肥一体化施肥明显提高了根中淀粉和总NSC的积累;可溶性糖和总NSC在叶和粗根中分布较多,淀粉则在根中含量较高。(3)不同施肥方式并未显著改变楸树各生长时期可溶性糖含量,但水肥一体化施肥明显提高了生长初期和末期淀粉和总NSC含量。研究发现,在整个生长季中,楸树叶中可溶性糖和总NSC一直被消耗,枝中可溶性糖一部分被消耗用于支持叶片生长,一部分以淀粉的形式进行储存,而根系接受源自叶和枝的NSC后转化为淀粉储存起来帮助树木抵抗低温环境;楸树遵循“碳消耗(初期) 碳消耗(中期) 碳积累(末期)”的NSC分配策略;应用水肥一体化技术可显著提高楸树生物量和生产力,在今后林木施肥试验中值得优先考虑。     

纳米载药系统在肿瘤多药耐药中的应用

当今世界,肿瘤已经成为威胁人类健康的重大疾病。在肿瘤疾病中,化疗可控制肿瘤的生长和转移,增强放疗的疗效,是治疗肿瘤疾病的主要手段之一。而肿瘤多药耐药是影响化疗药物疗效、引起化疗失败的重要原因,影响肿瘤患者的治愈效果,降低生存率。如何提高化疗的疗效,延长肿瘤患者的寿命成为医学界的难题。纳米载药系统是生物医学领域研究的热点,相对于单一药物,纳米载药体现了许多优越性,具有良好的应用前景。纳米级颗粒更有利于药代动力学,这些纳米载药颗粒通过被动和主动的机制表现出在全身血液循环寿命延长,持续的药物释放动力,使其能更好的在肿瘤细胞中积累而发挥作用,提高化疗的疗效。本文综述了肿瘤多药耐药研究中主要的纳米载体以及它们在逆转多药耐药方面的应用,并展望载药系统的有更多更好的发展趋势。     

速生树种尾巨桉和竹柳幼苗耗水特性和水分利用效率

速生树种尾巨桉和竹柳因其水分消耗和利用问题引起了一些争议,因而受到了广泛的关注,由于尚缺乏科学的观测数据,而其中许多指责或支持也尚无定论,因此必须深入研究此2种树种耗水性能和水分利用效率,以期科学评价其水分消耗和利用性能。采用盆栽苗木称重法和Li-6400光合系统测定方法分别测定尾巨桉(Eucalyptus urophylla×Eucalyptus grandis)和竹柳(Salix sp.)苗木在不同土壤水分条件下耗水量、耗水速率和苗木不同生长期叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE),研究表明:(1)正常水分条件下,尾巨桉和竹柳日总耗水量和最大耗水速率分别为(182.05±12.74)g/d、(100.48±10.95)g/d和(66.31±9.91)g·m-2·h-1、(89.50±13.54)g·m-2·h-1,土壤水分条件下降时,2种苗木耗水量和耗水速率均呈显著下降趋势,严重干旱胁迫时尾巨桉降幅更大。(2)正常水分条件和轻度水分胁迫下2种苗木耗水速率日变化趋势均为明显"单峰"曲线,且峰值均出现在12:00—14:00,中度干旱胁迫时则其变化趋势呈"双峰"曲线,峰值分别在10:00—12:00和14:00—16:00出现,严重干旱胁迫时日变化规律不明显。(3)正常水分条件和轻度水分胁迫下2种苗木耗水速率与环境温度显著正相关,与相对湿度显著负相关,随着干旱胁迫的发展,环境因子对耗水速率的影响有所减弱。(4)叶片水平来看,与尾巨桉相比,竹柳具有高光合、低蒸腾、高水分利用效率的特点,2种苗木由生长初期进入生长旺期时,净光合速率和蒸腾速率均发生相同幅度增加,而水分利用效率基本保持不变。(5)从单株耗水量和耗水速率以及叶片水分利用效率综合来看,竹柳属节水性能较好速生树种,而尾巨桉虽然存在叶片水平高蒸腾和低水分利用效率的情况,但从单株苗木水平上来讲,其耗水速率甚至低于竹柳,特别在土壤水分严重亏缺情况下其白天平均耗水速率仅为(4.02±0.60)g·m-2·h-1,也表现出了一定的抗旱节水能力。     

水肥耦合效应对楸树苗木叶片δ~(13)C的影响

以楸树(Catalpa bungei)无性系004-1苗木为研究对象,采用三因素五水平二次回归通用旋转组合设计进行盆栽试验,通过测定6、7和8月份20个处理楸树苗木叶片碳同位素组成δ~(13)C、总氮含量和总磷含量,建立数学模型,分析土壤水分、施氮量和施磷量的主因子效应、单因素效应及其耦合效应对叶片δ~(13)C的影响,以及叶片碳同位素组成δ~(13)C与其总氮含量和总磷含量的关系。结果表明:(1)楸树苗木叶片δ~(13)C存在明显的月动态变化特征,总体上呈现出6月份高于7、8月份的趋势,20个处理苗木叶片δ~(13)C平均值(6~8月)变化范围介于-29.12‰~-26.60‰之间;(2)土壤水分对叶片δ~(13)C有显著负效应,施氮量对叶片δ~(13)C有显著正效应,并且施氮量主效应大于土壤水分主效应,但施磷量对叶片δ~(13)C无显著主效应;单因素效应分析表明,楸树苗木叶片δ~(13)C随土壤水分或施氮量的增加均呈先增加后减小的"抛物线型"关系;土壤水分×施N量对楸树苗木叶片δ~(13)C有显著耦合负效应,土壤水分和施氮量耦合效应图表明,叶片δ~(13)C随土壤水分降低、施氮量增加而逐渐增加;(3)6月、7月和8月份楸树苗木叶片δ~(13)C与其叶片总氮含量均呈显著正相关关系(P0.05;n=100),但叶片δ~(13)C与总磷含量无显著相关关系(P0.05;n=100)。研究认为,楸树苗木叶片碳同位素组成δ~(13)C随生长期表现出动态变化特征,它受到土壤水分、水氮耦合的显著负向影响,以及施氮量的显著正向影响,可以通过合理水肥配施措施大幅提高楸树苗木δ~(13)C。     

短期施肥对桉树人工林土壤真菌群落结构及功能类群的影响

为探索桉树人工林土壤真菌群落对短期施肥的响应特征,本研究利用Illumina高通量测序技术和FUNGuild平台,分析短期施肥和不施肥(control, CK)处理下土壤真菌的群落结构、功能类群及其影响因子。结果表明:桉树土壤真菌群落主要由担子菌门和子囊菌门主导,分别占48.61%—46.74%和39.31%—38.08%,短期施肥对真菌门水平的影响不显著。在目水平上,施肥处理中牛肝菌目(23.73%)和散囊菌目(19.95%)的相对丰度显著高于CK处理,分别为CK的7.65和1.72倍,而古根菌目、爪甲团囊菌目、银耳菌目等优势菌目的相对丰度则低于CK处理。短期施肥后土壤真菌α多样性和丰富度指数有所降低,主坐标分析表明,施肥组与CK组真菌群落结构差异显著。桉树土壤真菌的营养类型以腐生型为主,施肥处理中共生型真菌相对丰度显著增加,是CK的4.19倍,且增加以外生菌根马勃菌为主,而大多数其他营养类型真菌的相对丰度则显著减少。冗余分析表明,土壤有效养分含量、微生物碳、土壤有机碳、pH值和土壤含水量等土壤因子是影响群落的主要因子。短期施肥显著改变桉树人工林土壤真菌群落结构和功能类群,增加共生真菌比例,改善土壤质量。     

干旱胁迫下广东石漠化地区造林树种光合和耗水特性

石漠化地区土层稀薄、干旱贫瘠、植被破坏、生态恶化等问题较为突出,人工恢复森林植被是一项快速有效的生态恢复途径。采用盆栽苗木称重法和Li-6400光合系统测定方法分别测定3个常见石漠化造林树种浙江润楠(Machilus leptophylla),枫香(Liquidambar formosana)和亮叶含笑(Michelia fulgens Dandy)苗木在不同土壤水分条件下耗水特性和光合特性,为进一步筛选和评价石漠化地区造林树种抗旱特性提供理论依据。研究结果表明:(1)整个干旱胁迫期间,3种幼苗叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和胞间CO_2浓度(Ci)持续下降。重度干旱时,浙江润楠光合和水分利用效率分别是枫香的2.5倍、89.6倍和亮叶含笑的1.9倍、26.3倍。(2)干旱胁迫中期和后期,枫香和亮叶含笑净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)下降而胞间CO2浓度(Ci)升高,说明Pn下降的主要原因已经由气孔因素转变为非气孔因素的限制。(3)3个石漠化树种在不同干旱胁迫下日耗水总量和日平均耗水速率均存在显著性差异(P0.05),白天耗水量占总耗水量74%—92%之间。浙江润楠在重度干旱时期还对水分要求还比较大,维持一个相对较高的耗水速率,是枫香和亮叶含笑的3.7倍和2.2倍。(4)不同干旱胁迫下,3个石漠化树种耗水速率日变化均表现出单峰曲线,不同干旱胁迫下峰值点会发生变化。(5)综合来看,浙江润楠和枫香是相对高光合和高水分利用效率树种。隶属函数结果表明,在正常、轻度和重度干旱下抗旱能力均为枫香浙江润楠亮叶含笑,重度干旱下为浙江润楠枫香亮叶含笑。     

水肥耦合效应对楸树苗期叶片净光合速率和SPAD值的影响

以楸树无性系004-1苗木为研究对象,采用三因素五水平二次回归通用旋转组合设计,通过盆栽试验测定不同处理下楸树苗木叶片净光合速率(Pn)和SPAD值,并建立其与土壤水分(W)、施氮量(N)和施磷量(P)回归模型,分析土壤水分、施氮量和施磷量的主因子、单因素及耦合效应对楸树苗木叶片Pn和SPAD值的影响。研究结果表明:(1)W和N对楸树苗木叶片Pn和SPAD均有显著正效应,并且N主效应大于W,而施磷量主效应不显著;(2)单因素效应分析结果表明,楸树苗木叶片Pn和SPAD值随着N的增加均呈现出先增大后减小的变化趋势,与N类似,叶片Pn和SPAD值对W的响应曲线也呈现出类似的"抛物线式"变化趋势;(3)W×N对楸树苗木Pn和SPAD值均存在显著耦合正效应,但Pn和SPAD值与W×N的响应曲面关系图有所不同:随着土壤水分和施氮量的同时增加,叶片Pn逐渐增加,而叶片SPAD值呈现出先增加后减小的变化趋势;(4)楸树苗木叶片Pn与SPAD值呈现出极显著正相关关系(P0.0001)。总体而言,与土壤水分和施磷量相比,楸树生长更容易受土壤施氮量限制,此外,通过合理水肥配施措施,能一定程度提高楸树苗木的光合生产力和叶片SPAD值。     

西宁南山4种灌木根际和非根际土壤微生物、酶活性和养分特征

西宁南山区植被退化情况严重,人工造林植被恢复被看作是最有效的恢复手段,其中选择合适造林树种尤为关键。选择人工种植的唐古特白刺Nitraria tangutorum、柠条Caragana korshinskii、西北小蘗Berberis vernae和短叶锦鸡儿Caragana brevifolia共4种灌木树种造林试验区为研究对象,通过测定根际和非根际土壤微生物数量、酶活性及养分含量,综合比较种植4种灌木树种根际和非根际土壤肥力差异,科学评价其对土壤的改善效果。研究表明:(1)土壤微生物数量和酶活性总体呈现出根际高于非根际的规律,仅放线菌数量和脲酶活性出现了根际低于非根际现象。(2)土壤养分方面,4种灌木根际土壤和非根际土壤p H值、全N、全P、全K含量差异不显著,有机质、有效P、速效K含量均呈现出根际非根际,而碱解N则是根际非根际。(3)土壤酶活性与土壤微生物数量相关性不显著,土壤有机质含量与土壤细菌、真菌数量呈极显著正相关,有效P含量与土壤细菌、真菌和放线菌数量呈极显著正相关,速效K含量与过氧化氢酶、酸性磷酸酶活性呈显著正相关,全N、碱解N含量均与脲酶活性呈显著正相关。(4)从土壤肥力综合水平来看,根际非根际,其中根际土壤中西北小蘗柠条短叶锦鸡儿唐古特白刺,研究结果表明西北小蘗和柠条能大幅提高土壤肥力,改良土壤效果较好。     

干旱胁迫对青藏高原6种植物生理指标的影响

以青藏高原6种植物:红花岩黄芪(Hedysarum multijugum Maxim.)、西北沼委陵菜(Comarum salesovianum(Steph.)Asch.et Graebn.)、鲜黄小檗(Berberis diaphana Maxim.)、鲜卑花(Sibiraea laevigata(Linn.)Maxim.)、树锦鸡儿(Caragana arborescens(Amm.)Lam.)、砂生槐(Sophora moorcroftiana(Benth.)Baker)为试材进行干旱胁迫模拟盆栽试验,通过对比6种植物叶片中丙二醛(MDA)、脯氨酸、可溶性蛋白质、叶绿素、可溶性糖、淀粉含量的变化,对供选植物进行抗旱性能分析与评价,为在青藏高原地区筛选优良耐旱植物提供参考依据。设置土壤含水量占田间持水量80%以上为正常水平,50%—70%为轻度干旱,30%—50%为中度干旱,低于30%为重度干旱。研究表明,6种供试植物叶片MDA含量逐渐升高,当土壤含水量占田间持水量12%左右时达到最大值,树锦鸡儿的增幅较另5种苗木最小,而峰值最大。脯氨酸含量都呈增加趋势,其中砂生槐最高,为9981.67mg/g,峰值与对照值相比,砂生槐增加最多为37.43倍,鲜卑花最小为0.49倍。苗木叶片中可溶性蛋白质含量总体表现出现增大后减小的规律,且所有测定值都高于正常水分条件下的含量。6种苗木的叶绿素含量在干旱胁迫下总体呈现先降低再升高最后再降低的趋势,24 d时均低于对照值,下降最多的为西北沼委陵菜(15.43 mg/g)。由于干旱下苗木的光合产物转化受抑,以淀粉形式的累积量减少,所以6种苗木的可溶性糖含量呈上升趋势,而淀粉含量呈下降趋势,通过积累可溶性糖以提高细胞的渗透调节能力。砂生槐、树锦鸡儿的可溶性糖含量增幅与淀粉含量的减少明显高于其余苗木,使其在较低叶水势下仍保持较高的细胞膨压,以减缓水分胁迫的不利影响。主成分分析表明,6种苗木抗旱性由强到弱依次为:树锦鸡儿、红花岩黄芪、砂生槐、鲜黄小檗、鲜卑花、西北沼委陵菜。