中国东部气候带凋落物分解特征——气候和基质质量的综合影响

凋落物分解是陆地生态系统物质循环和能量转换的主要途径.凋落物分解主要受到基质质量和气候因素多因子的综合影响.目前国内尚缺乏关于凋落物分解同气候因子和基质质量关系的多元统计和综合分析.应用分解袋法,对亚热带8个主要树种的凋落叶沿中国东部气候带5个地点历时2a的分解试验研究表明,年均降水量是影响中国东部凋落叶分解速率的首要气候因子,其次是实际蒸散和年均温度.凋落叶的初始N含量是决定分解快慢的首要基质因子,其次是P含量和Lignin:N比和C:N比.     

长白山几种主要森林群落木本植物细根生物量及其动态

2005年在长白山北坡选择5种垂直植被带典型植物群落类型阔叶红松林、白桦林、山杨林、云冷杉林和岳桦林,利用钻取土芯法对细根分布及细根生物量进行了研究.研究结果表明,不同森林群落细根现存生物量存在一定的差异,其中白桦林最高,月平均细根现存生物量为5.1340 t/hm^2、其次为云冷杉林（5.0530 t/hm^2）、岳桦林（4.9255 t/hm^2）、阔叶红松林（4.4919 t/hm^2）和山杨林（3.9372 t/hm^2）;不同群落细根现存量月动态变化也有较大差异,月均最高最低相差阔叶红松林约为72﹪、白桦林近73﹪、山杨林26﹪、云冷杉林56﹪、岳桦林144﹪.在生长季节内不同群落细根发生和死亡也是不均匀的,春季所有群落都会产生大量的细根,一些群落在初秋（9月份）出现另一个较高的峰值,同时发现每次细根大量发生后,都随之产生大量细根的死亡,生长季末群落死亡细根生物量往往是最高的.调查群落72.9﹪以上的细根集中于土壤表层0～10cm的范围内,不同群落略有差别,在所研究的5种森林群落中,不同月份0～10cm土层中细根生物量几乎都表现出白桦林＞阔叶红松林＞云冷杉林＞岳桦林＞山杨林.     

基于IBIS模型的1960-2006年中国陆地生态系统碳收支格局研究

定量评估区域陆地生态系统碳收支是生态系统与全球变化科学研究的重要科学问题之一。利用集成生物圈模型（IBIS）对中国陆地生态系统历史时期（1960-2006年）气候及CO₂浓度变化条件下碳收支时空变异特征和发展趋势进行了模拟分析。结果表明,1960-2006年间,中国陆地生态系统净初级生产力（NPP）总量水平约为2.46 GtC/a,总体呈上升趋势,在东南及西南地区最高,其次是长白山及大小兴安岭地区,西北内陆地区的净初级生产力水平最低;1960-2006年间,中国陆地生态系统净生态系统生产力（NEP）总量水平约为0.11 GtC/a,总体呈上升趋势,绝大部分区域表现为碳汇效应,大兴安岭、小兴安岭、长白山、东南地区及西南部分地区碳汇效应较强,西北内陆区表现出弱碳源效应,温带湿润区、高原温带区和高原寒带区碳汇效应呈显著上升趋势;中国11个气候区,NPP与降水均为正相关,除了中温带湿润区、寒温带湿润区、高原温带和高原寒带外,降水是限制植被生长的主要因子。除了高原寒带外,NEP同样表现出与降水的更强相关性,与气温的相关性较弱。经验证,IBIS模型对于中国陆地生态系统碳收支的模拟结果合理,可以为科学预测生态系统的固碳潜力和制定区域碳管理政策提供科学依据。     

转座子PiggyBac在哺乳动物中的应用

DNA转座子作为一种遗传工程工具已广泛应用于多物种的转基因及产生插入突变等研究。目前,在哺乳动物中有转座活性的转座子可分为三类：1）hAT样转座子;2）Tcl样转座子包括Sleeping Beauty和FrogPrince;3）PiggyBac转座子家族。其中甘蓝蠖度尺蛾（Cabbage looper moth Trichoplusia ni）来源的PiggyBac转座子是目前在哺乳动物中活性最高的转座子,并且可以携带十几kb的外源基因转座而不影响其效率,使其在哺乳动物的转基因、癌基因的发现、基因治疗研究方面具有巨大的应用潜力。此外,PB的无痕迹转座对于无转基因、无遗传物质改变的诱导多潜能干细胞（iPS）研究也具有非常重要的意义。本文主要对针对PB在哺乳动物中的应用现状及前景作一介绍。     

不同接种量荧光素酶标记小鼠乳腺癌细胞4T1在小鼠体内生长及肺转移的比较

目的 采用活体成像技术比较四种剂量荧光素酶标记肿瘤细胞在小鼠体内生长及肺转移情况,为光学标记肿瘤模型的药物筛选或机制研究提供参考资料.方法 以荧光素酶作为报告基因导人小鼠乳腺癌细胞4T1中,经G418筛选获得稳定表达荧光素酶的细胞克隆并扩大培养.标记细胞稀释成1×107细胞/mL,2×107细胞/mL,5×107细胞/mL和1×108细胞/mL四种剂量,取0.1 mL接种子BALB/c小鼠右侧第二对乳腺脂肪垫内,制作小鼠原位乳腺癌模型,比较肿瘤细胞在小鼠体内生长及肺转移情况.结果获得稳定表达荧光素酶基因的细胞克隆,在致瘤性方面和亲代细胞无明显差别,四种剂量细胞接种BALB/c小鼠后,均有肿瘤生长,接种第28天时,四种剂量接种的原位移植瘤大小没有明显差别,但接种两个高剂量肿瘤细胞的小鼠组各有2只小鼠死亡;接种后31 d,发现四种剂量接种的原位移植瘤均发生不同程度的转移,随着观察天数的增加,转移程度逐渐严重,接种后42 d,小鼠陆续发生死亡.结论 根据转移和死亡情况,确定接种1×106个细胞/只不仅肺转移明显,而且存活时间一般超过45 d,比高剂量接种存活时间长,为最佳肺转移剂量.     

长白山落叶阔叶混交林的物种多样性、种群空间分布格局及种间关联性研究

根据在吉林省蛟河实验管理局1 hm²落叶阔叶混交林样地调查结果,对落叶阔叶混交林的群落结构、物种多样性、主要树种的空间分布格局以及树木种群的种间关联进行了研究.结果表明,树木种群优势程度不明显;乔木、灌木、草本的均匀度指数、生态优势度指数都较低.对5个主要乔木种群的空间格局均呈现聚集分布;15个主要树种之间有14个种对存在着显著的种间关联,一个种独立;树种之间正关联的种对少,关联强度低,而负关联多且较高,群落结构组成不稳定,处于软阔叶林向硬阔叶林直至红松阔叶林过渡的阶段.     

全球环境变化对森林凋落物分解的影响

全球环境变化将对森林生态系统凋落物的分解和养分循环产生直接和间接的多重影响.就全球环境变化如全球变暖、大气CO2浓度升高、UV-B辐射增强、氮沉降等对凋落物分解影响的研究进展进行了综合述评.影响凋落物分解的内部因素为凋落物基质质量,外部因素包括生物因素(微生物和动物)和非生物因素(温度、水分和土壤性质等).全球变暖对凋落物分解的非生物作用有正效应,也有负效应.全球变暖对凋落物化学组成虽然只有轻微的影响,但可以通过影响植被的物种组成来间接改变凋落物的产量、化学性质和分解.全球变暖对凋落物分解生物作用的主要影响是增强土壤微生物活性,从而加速凋落物的分解.CO2浓度上升将增加凋落物产量,并通过影响凋落物质量(提高C/N比、木质素/N比等)和生物环境(微生物的数量和活性)而影响分解过程.UV-B辐射和大气N沉降的增加亦对凋落物分解产生直接和间接的影响,但影响效果尚不很清楚,有待进一步的研究.总起来看,全球环境变化将通过影响凋落物的分解速率而对全球碳循环产生重要影响,但由于气候变化和凋落物分解响应的复杂性以及各因子之间的相互作用,气候变化对凋落物分解的总效应尚需更深入的研究来定量化.     

‘波叶金桂’对干旱和高温胁迫的生理生态响应

为了探讨植物对干旱、高温及协同胁迫的响应, 该研究以木犀(Osmanthus fragrans) ‘波叶金桂’为材料, 采用盆栽质量控水法模拟干旱胁迫(对照、轻度、中度和重度)和高温胁迫, 利用动态顶空气体循环吸附法和热脱附-气相色谱-质谱(TDS-GC-MS)联用技术对其挥发性有机化合物(VOCs)进行测定; 同时测定其非结构性碳(NSC)含量及次生代谢酶活性。结果表明: 干旱胁迫对‘波叶金桂’叶片NSC组分含量影响不显著; 可溶性糖和淀粉含量在高温胁迫下显著降低, 在协同胁迫后持续性下降, 重度协同胁迫下, 葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉分别比对照降低47.7%、46.4%、34.4%和38.2%。干旱胁迫和协同胁迫下3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶(HMGR)、1-脱氧木酮糖-5-磷酸还原酶(DXR)活性表现出先上升后下降, 而脂氧合酶(LOX)活性表现出持续性上升趋势; 高温胁迫后, HMGR、DXR和LOX活性显著高于对照。干旱胁迫下萜烯类VOCs释放量表现出先上升后下降趋势, 中度干旱胁迫和高温胁迫下分别比对照高37.9%和32.3%; 协同胁迫下萜烯类释放量逐渐降低, 干旱、高温和协同胁迫诱导醛类释放量明显增加。上述结果表明: 干旱胁迫条件下, ‘波叶金桂’通过NSC进行自我渗透调节, 同时合成大量萜烯类化合物来提高抗旱性; ‘波叶金桂’调控萜烯类化合物合成以及绿叶挥发物(GLVs)的释放抵御高温胁迫; 协同胁迫下萜烯类化合物的合成途径受阻, ‘波叶金桂’提高GLVs合成与释放量抵御协同胁迫; 中度和重度协同胁迫导致‘波叶金桂’细胞膜严重受损, 自我调节能力降低。     

热带尖峰岭和亚热带千岛湖六种凋落叶的分解特征

选取亚热带6个树种马尾松(Pinus massoniana)、毛竹(Phyllostachys heterocycla)、水杉(Metasequoia glyptostroboides)、木荷(Schima superba)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)和苏铁(Cycas revoluta)的凋落物,在亚热带的千岛湖和热带的尖峰岭进行凋落物分解实验,研究不同气候带下凋落物的分解特征。两样地的年均气温和降水为主要差异,年均温差达3.0℃。结果表明:两个样地凋落物的分解速率顺序为:毛竹﹥木荷﹥青冈﹥马尾松﹥水杉﹥苏铁,尖峰岭样地6个树种95%分解所需的时间集中在3.22-8.81a,千岛湖样地95%分解所需的时间为4.61-14.27a。6种凋落物叶的分解速率尖峰岭显著大于千岛湖(P0.05)。用尖峰岭的气候条件来模拟千岛湖气候变暖后的状况,凋落物分解的分解速率将提高43.08%-95.65%,凋落物的95%分解时间将缩短30.15%-48.85%。凋落物分解的表观Q10在3.30-9.35之间。在千岛湖样地凋落物的分解速率(k值)与初始氮含量呈显著正相关(P0.05),与木质素含量呈显著负相关(P0.05);在尖峰岭样地,凋落物的分解速率与凋落物基质质量的各因子相关性均不显著。氮含量和木质素含量在中亚热带地区是预测凋落物分解和失重的良好指标,在热带地区气候因子对凋落物分解的控制作用较强于凋落物初始基质质量的控制作用。     

转座子Sleeping Beauty和PiggyBac

近10年来,得益于转座子Sleeping Beauty(SB)和PiggyBac(PB)的发现和完善,转座子作为一种遗传工程工具在脊椎动物的基因遗传研究中得到广泛应用.SB和PB宿主范围极其广泛,从单细胞生物到哺乳动物都能够发挥作用.转座过程需要转座序列和转座酶的存在,类似于"剪切"、"粘贴"的方式.转座子载体系统转座时可携带一段外源DNA序列,利用这一特性可以用于实现目的基因的转移,现已广泛用于转基因动物、基因功能研究、基因治疗等领域.当转座系统与基因捕获技术相结合,不仅可研究插入突变基因的功能,还能通过所携带的报告基因获得捕获基因的表达图谱.作为非病毒载体的SB和PB转座系统,由于具有高容量、高效率和高安全性等优势,并且PB在转座后不留任何足迹,不会造成遗传物质的不可预测改变,在动物基因工程以及基因治疗方面具有诱人的前景.