特定化合物同位素分析技术在树木非结构性碳水化合物研究中的应用

特定化合物同位素分析(CSIA)可以实现对复杂基质中特定化合物稳定碳同位素组成(δ¹³C)的精确测定。应用此方法测定树木非结构性碳水化合物(NSC)中特定成分(如糖类、有机酸和糖醇)的δ¹³C,不仅能够追踪新同化的光合产物在树木中的运移及与外界的碳交换,还能够更敏感地指示树木生理状况对环境变化的响应。本文首先系统介绍了CSIA从样品采集、处理到δ¹³C测定的方法,然后综述了树木NSC中各成分之间及各成分在不同器官之间的δ¹³C差异,阐述了树木NSC的δ¹³C时间动态变化特征及内在机制,最后分析了NSC作为主要呼吸底物,其δ¹³C与树木呼吸释放CO₂的δ¹³C(δ¹³C_R)之间的联系,并针对CSIA分析技术在后光合分馏、树木逆境生理和年轮δ¹³C形成机制等研究的应用前景提出了展望。     

北方农牧交错带温性盐碱化草地土壤呼吸对不同形态氮添加和刈割的响应

农牧交错带草地生态系统兼受农业和牧业的影响, 属于脆弱生态系统, 尤其是养分贫瘠的盐碱化草地, 其生态系统结构和功能对外界干扰的响应更加强烈。位于晋西北地区的农牧交错带盐碱化草地, 地理位置独特, 区别于天然牧区草地生态系统。由于毗邻农田, 农业氮肥的过量使用促进了活性氮气体排放, 同时使得农牧交错带草地土壤碳氮循环发生改变。刈割是北方农牧交错草地生态系统的主要管理方式, 为了深入探究氮添加和刈割管理方式对农牧交错带草地碳循环的影响, 进一步厘清该区域草地生态系统的碳动态问题, 该研究设置了一个不同形态氮添加和刈割的裂区实验, 测定土壤呼吸对不同形态氮肥添加和刈割的响应, 为进一步科学管理该区域草地提供可靠的依据。实验样地位于山西省右玉县境内的“山西农业大学农牧交错带草地生态系统野外观测研究站”, 于2017年设置不同形态氮添加和刈割处理, 实验处理包括对照(不刈割和刈割)、尿素添加、缓释尿素添加、刈割+尿素添加、刈割+缓释尿素添加, 每种处理6个重复, 共36个小区。在不同处理条件下测定土壤呼吸速率、土壤温度、土壤水分、土壤微生物生物量、土壤无机氮含量、植物地上和地下生物量, 并计算土壤累积碳排放量及CO₂通量。研究结果表明: (1)短期(2017-2018年)尿素和缓释尿素的添加显著提高了该地区土壤呼吸速率和土壤累积碳排放量。与添加缓释尿素相比, 添加尿素处理下的土壤呼吸速率和累积碳排放量更高; (2)刈割显著降低土壤呼吸速率和累积碳排放量; (3)短期氮添加和刈割的交互作用对土壤呼吸速率没有显著影响。因此, 短期氮添加促进了北方农牧交错带盐碱化草地土壤碳释放, 刈割抑制土壤呼吸, 降低了累积碳排放量, 这可能是由于刈割移除地上植物, 减少了凋落物的输入, 底物减少导致土壤微生物活性降低。但是随着处理时间的延长, 氮添加和刈割对该农牧交错带盐碱化草地土壤碳动态的影响还有待进一步探究和发现。     

降水变化与氮添加对晋北盐碱化草地土壤净氮矿化的影响

于2018年在晋北典型农牧交错带盐碱化草地设置增减降水和氮添加处理试验, 2019年生长季(5—9月)采用原位顶盖PVC埋管法测定不同水、氮处理下土壤净氮矿化速率,研究盐碱化草地土壤净氮矿化速率对降水格局变化和氮沉降的响应。结果表明: 土壤净氮矿化速率表现出明显的季节动态。单独增减降水(±50%)和氮添加(10 g·m^-2·a^-1)以及氮添加+增加50%降水处理对土壤净氮矿化速率影响不显著,氮添加+减少50%降水处理显著提高土壤净硝化速率和净氮矿化速率,分别提高10.8和8.6倍。土壤净氮矿化速率与土壤含水量呈显著正相关,与土壤pH值呈显著负相关。氮添加在不同降水条件下对晋北盐碱化草地土壤氮矿化速率的影响存在差异,土壤含水量与pH值是晋北盐碱化草地土壤净氮矿化速率的主要影响因素。因此,全面评估草地土壤氮矿化过程对全球变化的响应模式,需要考虑降水格局变化与氮沉降增加的交互作用,以及盐碱化草地土壤理化性质的特殊性。     

不同青花椒品种挥发油成分的对比分析

青花椒产业近年来在南方地区发展迅速,而与品质相关的基础研究却较为滞后。本研究以市场上主要的八个青花椒品种为研究对象,采用水蒸气蒸馏法提取青花椒中的挥发油,结合气相色谱-质谱联用技术(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)分析挥发油成分并进行聚类分析。结果显示,八个青花椒品种挥发油含量差异较大,在八种青花椒中共鉴别出60种成分,占挥发油相对含量的99.76%～99.66%,其中有29种共有成分,占挥发油含量的96.64%～98.95%。这些共有成分主要为醇类和烯类,含量较高的为芳樟醇和柠檬烯。八个青花椒品种挥发油的主要挥发性成分相似但含量相差较大,多数非共有挥发性成分含量少于1%,根据共有挥发性成分含量的差异,将八个青花椒品种分为了两类。对不同青花椒品种挥发油成分及含量的分析,可为青花椒的品质评价、品种选育及开发利用提供参考。     

Biomass accumulation and partitioning, photosynthesis, and photosynthetic induction in field-grown maize (Zea mays L.) under low- and high-nitrogen conditions

The objectives of this comparative study were to investigate the responses of biomass accumulation and partitioning to nitrogen supply and to examine the effect of low-nitrogen supply on the photosynthetic responses of maize leaves to steady-state and dynamic light. While the difference in leaf number and stem diameter was not statistically significant, there was a significant difference in plant height between the low-nitrogen and high-nitrogen maize plants. During grain-filling period, the ear leaf of the low-nitrogen maize plants possessed lower values of maximum photosynthetic rate, maximum stomatal conductance, maximum transpiration rate, apparent quantum yield, light compensate point, and carboxylation efficiency than did that of the high-nitrogen maize plants. Contrarily, lower values of intercellular CO₂ concentration and dark respiration rate were observed in the high-nitrogen maize plants. In addition, a slower response to simulated sunflecks was found in the ear leaf of the low-nitrogen maize plants; however, stomatal limitations did not operate in the ear leaf of the high-nitrogen or low-nitrogen maize plants during the photosynthetic induction. As compared to the high-nitrogen maize plants, the low-nitrogen maize plants accumulated much less plant biomass but allocated a greater proportion of biomass to belowground parts. In conclusion, our results suggested that steady-state photosynthetic capacity is restricted by both biochemical and stomatal limitation and the photosynthetic induction is constrained by biochemical limitation alone in low-nitrogen maize plants, and that maize crops respond to low-nitrogen supply in a manner by which more biomass was allocated preferentially to root tissues.     

化学修饰的重组腺相关病毒载体

重组腺相关病毒(Recombinant adenovirus-associated virus,rAAV)载体源于腺相关病毒(Adeno-associated virus,AAV),以其无致病性、低免疫原性、可定点整合及在宿主细胞内长期表达等优势,广泛应用于肿瘤和遗传疾病等基因治疗研究,被视为最有前途的基因治疗载体之一。但是人体内广泛存在AAV中和抗体,以及rAAV对体内特定组织或细胞的靶向性欠理想,限制了其在临床上的应用。经化学修饰的rAAV可以抵御血清中和抗体,提高转导靶向性,还可实现rAAV体内动态监测,这为解决当前rAAV载体的问题提供了新的思路和方法。本文对化学修饰的rAAV展开系统阐述,并对其未来发展趋势作出展望。     

新疆野苹果(Malus sieversii(Ledeb.) M.Roem.)植物学性状遗传多样性及相关性分析

为加强野苹果种质资源利用与研究,促进野苹果研究工作,以3年来调查收集的新疆野苹果(赛威士苹果)的129个单株资源为材料,对单果重、果实纵横经、叶片大小等12个数量性状和叶片颜色、叶尖类型等5个质量性状进行遗传多样性及相关性分析。分析结果表明:叶片颜色、叶尖类型、叶姿、叶缘、叶面状态5个质量性状分布频率较集中;单果重、果实纵横经、叶柄长、叶片长宽、可溶性固形物、干周、树高均存在较大变异,变异系数幅度为16%~51%。各性状多样性指数也较大,均值为1.9264,叶片长的多样性指数最小为1.7359;果梗长的多样性指数最大为2.0525。新疆野苹果资源拥有丰富的遗传多样性,在于果实相关性状的多样性指数高,且变异幅度大,表明丰富的遗传多样性是新疆野苹果资源的重要特征。     

蚯蚓Sox2基因的克隆及其在再生进程中的表达

为了解Sox2基因在赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)再生进程中的作用,本研究采用c DNA末端快速扩增(RACE)方法成功克隆并得到了完整的赤子爱胜蚓Sox2基因序列(Gen Bank登录号:KP637161),其c DNA序列全长2 354 bp,其中包括367 bp的5′端非翻译区,844 bp的3′端非翻译区和编码380个氨基酸残基的1 143 bp开放阅读框。通过实时荧光定量PCR检测了Sox2基因在发育成熟的赤子爱胜蚓不同体段(头部、环带和尾部)以及在尾部体段再生进程中的表达特征。结果显示:Sox2在不同体段中(头部、环带、尾部)的表达差异不显著。在尾部断肢后再生进程中,随着时间推移,Sox2的表达量明显上调,其中,截断后12 h,Sox2基因表达量达到峰值,是截断初期(0 h)的22倍。研究结果表明,Sox2基因可能与蚯蚓的再生进程有关。     

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.