Nitrogen fertilizers promote plant growth and assist in manganese (Mn) accumulation by Polygonum pubescens Blume cultured in Mn tailings soil

Abstract

This study examined how different nitrogen (N) forms and application levels promote plant growth and assist in manganese (Mn) remediation of Polygonum pubescens Blume (P. pubescens) cultured in soil with a high Mn level. The effects of ammonium chloride (a) and urea (u), at three application levels (10, 20, and 30?mg L^?1 N) and control (no N addition, CK) on the growth, Mn accumulation, and enzymatic anti-oxidative defenses of P. pubescens were examined. In general, both ammonium-N and urea-N promoted the plant mass and height of P. pubescens. The total Mn amount of roots, stems, and leaves in N treatments were higher (p?<?0.05) than that of CK. The ammonium-N treatments showed greater plant biomass and Mn accumulation compared to the urea-N ones. In general, the accumulations of Mn, Cr, Zn, and Cu were significantly lower (p?<?0.05) in the N fertilizer treatment than those in the control; while the accumulations of Pb were higher (p?<?0.05) in P. pubescens across all N fertilizer treatments than those in the control. The N addition decreased the contents of O₂^? and H₂O₂ in the leaves of P. pubescens, while increasing the activities of enzymatic anti-oxidative defenses.     

华北低丘山区栓皮栎生态系统氧同位素日变化及蒸散定量区分

利用稳定同位素技术对华北低丘山区栓皮栎生态系统氧同位素日变化及蒸散定量区分进行研究,为华北低丘山区森林生态系统水汽交换研究提供基础。试验采用离轴积分腔输出光谱技术(OA-ICOS)连续测定生态系统不同高度水汽浓度和δ18O值,同时采用真空提取和液态水同位素分析仪测定枝条和土壤的δ18O值。结果显示,4个晴天中大气水汽浓度日变化复杂,变化趋势差异大,而δ18O日变化均成高-低-高的"V"型变化,最小值出现在12:00—18:00。Keeling方程在10:00—12:00的相关系数R2均大于0.71,方程达到极显著水平,表明此时段蒸腾速率较高,满足植物蒸腾的同位素稳定态假设。利用Keeling方程估算的栓皮栎生态系统δET值有相似的低-高-低日变化,与大气的δv值变化趋势相反。同位素分割结果显示栓皮栎生态系统中蒸腾占蒸散比例日变化呈现低-高-低的趋势,10:00—14:00蒸腾占蒸散比例达到90%以上,尽管6:00—10:00和14:00—18:00的蒸腾占蒸散比例下降,但平均值仍高达69.38%,表明华北低丘山区栓皮栎生态系统的蒸散主要来源于植物蒸腾。     

超富集植物短毛蓼对锰的富集特征

通过野外调查和营养液培养试验,研究了锰在短毛蓼体内的富集特征和对其生长的影响.在锰含量高达2.5×105mg/kg的锰矿废弃地上短毛蓼生长良好,叶锰含量高达1.66×104mg/kg.营养液培养条件下,随着生长介质中Mn浓度的升高,短毛蓼根、茎、叶中的Mn含量逐渐增加,当锰供应水平为1.000mmol/L时,叶锰含量超过10000mg/kg;当锰供应水平为20 000mmol/L时,短毛蓼仍能生长,根、茎和叶3部分的锰含量均达到最大值,分别为9923,18112mg/kg和55750mg/kg.在所有锰供应水平下,短毛蓼茎和叶中的锰含量都比根部的高.结果表明,短毛蓼是一种锰超富集植物,这一发现为锰污染土壤的植物修复和探讨锰在植物体内的超富集机理提供了一种新的种质资源.     

湖北野生天麻的遗传分化及栽培天麻种质评价

采用7条ISSR引物对天麻(Gastrodiaelata)8个自然居群和6个人工栽培居群共483个样本的居群遗传多样性进行了初步检测,共检测出清晰、重复性好的DNA带77条,其中64条为多态性带,总多态位点百分比PPB=83.12%。遗传多样性分析结果表明:天麻自然居群的遗传多样性参数分别为:多态位点百分比PPB=59.09%,有效等位基因数Ae=1.29,Nei’s遗传多样度H=0.176,Shannon’s多态信息指数I=0.270,明显高于人工栽培居群(PPB=35.71%,Ae=1.16,H=0.100,I=0.155),揭示出栽培居群存在明显的遗传基础狭窄和遗传均质性问题。UPGMA聚类分析表明,自然居群与栽培居群存在明显的分化而分别聚为两大类群。自然居群间基因分化系数GST=0.2558,与AMOVA分析所揭示的居群间遗传变异量占总变异的27.25%的结果相近,说明天麻自然居群间亦存在一定程度的遗传分化;居群间基因流(Nm)为1.4547,相对较弱,可能对自然居群的遗传分化有一定影响。自然居群聚类结果显示出一定程度的地理区域聚类趋势,但Mantel检验表明自然居群间遗传距离与地理距离并不存在显著相关(r=0.1669,P=0.2110),揭示出天麻自然居群的分化现状可能是其生活史特性、地理隔离与人为破坏综合作用的结果。栽培居群的遗传均质化趋势,揭示了引种驯化的瓶颈效应和长期无性繁育所导致的遗传多样性丧失,也反映出栽培天麻种质的遗传基础狭窄。而栽培居群与自然居群间存在着明显的遗传分化,反映天麻栽培居群与自然居群间可能存在基因流的阻断。     

天麻AFLP分析技术体系的建立

目的:建立一个适于天麻研究用的AFLP分析技术体系。方法:以11份天麻种质资源为试材,构建供试天麻的AFLP指纹图谱,同时对AFLP分析过程中DNA提取、酶切、连接、预扩增、引物筛选、选择性扩增、电泳和银染等多种因素进行分析。结果:AFLP分析体系要求DNA模板质量高,酶切连接可同时进行,37℃、9h效果较好,预扩增要求高质量DNA聚合酶,产物15倍稀释作为选择性扩增模板效果好,制胶前玻璃板的处理和银染时间的掌控对获得较好结果非常关键。P-GGA/M-GT引物构建的指纹图谱拥有可清晰辨认的扩增条带45条。结论:AFLP指纹技术具有稳定性高、重复性好等优点,可用于天麻DNA分析。     

天麻的营养繁殖茎及其抑菌功能

天麻9Gastrodia elata Bl.）与蜜环菌（Armillaria mellea (Vahl.ex Fr.)Quel.)营共生生活,在正常情况下蜜环菌只侵染种麻及分化生长出的营养繁殖茎的表皮、皮层及大型细胞层。种麻的大型细胞层及营养繁殖茎隔离区的空腔细胞层和木栓细胞层,都是种麻与新生麻的防御结构,它们保护新生麻不遭蜜环菌病理侵染而正常生长。冬季,天麻进入冬期,隔离区的木栓细胞层形成断裂层,此层细胞是新生麻能够安全越冬的最后一道防御结构。     

天麻种子萌发过程与开唇兰小菇的相互作用*

实验表明开唇兰小菇Mycena anoectochila可与天麻Gastrodia elata种子共生促进其萌发形成原球茎。 菌丝自胚柄端的柄状细胞侵入天麻种子原胚,进一步在皮层细胞中扩展,在外皮层细胞中形成发育良好的菌丝结,菌丝完整而有活力; 在内皮层细胞中则被消化,菌丝衰败、扁化。菌丝在原球茎细胞内的分布被限制在原球茎基部的柄状细胞、外皮层细胞和内皮层细胞,菌丝均被电子透明物质包围, 外围环绕有原球茎细胞质膜, 该界面使侵入的菌丝与原球茎细胞质相隔离,也是两共生生物间进行物质交换的所在。上述菌丝侵入至被消化的过程在整个原球茎发育过程中可反复进行。     

天麻抗真菌蛋白基因的克隆及其启动子活性

通过构建和筛选天麻（Gastrodia elata Bl)基因组文库,克隆了一个天麻抗真菌蛋白基因组DNA。该基因组DNA含有一个516碱基组成的编码区。没有内含子结构。其启动子区含有保守的TATA盒及CAAT盒。为研究启动子活性。构建了-1157bp启动子区与GUS基因的融合表达载体。并将其用农杆菌（Agrobacterium tumefaciens)介导的遗传转化方法导入烟草（Nicotiana tabacum)中,获得了稳定转化的烟草。利用荧光检测及组织化学染色法对GUS表达进行了分析。结果表明,该启动子能够启动GUS基因在转基因烟草中组织特异性地表达。GUS基因在根中的表达水平最高。茎中次之,叶中只有低水平表达,而且该启动子具有诱导表达活性。可被真菌及水杨酸,茉莉酸强烈诱导表达。     

丛枝菌根真菌与高羊茅协同修复镉污染土壤

本研究采用温室盆栽试验,利用丛枝菌根（AM）真菌摩西管柄囊霉Funneliformis mosseae进行接种试验,研究了在Cd胁迫下（0、5、15和30mg/kg）接种AM真菌对高羊茅Festuca elata ‘Crossfire II’的生物量、防御酶活性、磷和镉（Cd）含量的影响。结果表明,随着Cd浓度的增加,高羊茅的菌根侵染率和菌根相对依赖性有所增加。接种AM真菌改善了磷从植株根系向地上部的转运,有助于植株在地上部积累更多的磷。此外,AM真菌和Cd胁迫对高羊茅植株抗氧化酶活性都有显著影响,在镉胁迫下,与未接种植株相比,接种AM真菌显著提高了植株的过氧化氢酶活性,而显著降低了植株的丙二醛含量。与未接种植株相比,接种摩西管柄囊霉显著提高了寄主植物对Cd的富集能力,有利于重金属在根部的积累,同时降低了地上部的Cd含量。本研究表明,高羊茅-丛枝菌根共生体在Cd污染土壤的修复中具有潜在应用价值。     

天麻球茎中一种抗真菌蛋白的分离和部分特性

白天麻(Gastrodia elata)顶生球茎中分离并纯化了一种抗真菌蛋白(Gastrodia Antifungal Protein),简称GAFP。在马铃薯葡糖琼脂培养基上,4μg GAFP滴加在直径0.6 cm圆纸片上可明显抑制木霉(Trichoderma reesei)菌丝生长。从每千克鲜球茎中可分离得GAFP约20 mg。用SDS-PAGE和凝胶过滤层析测得该蛋白为单多肽链,分子量14.0kD;用离子交换结合法测得电点为8.1;富含Asn,Ala,Gly和Leu,但无Met,Cys和Pro。未经热变性或SDS处理的GAFP与考马氏亮蓝试剂不发生显色反应。GAFP不具有几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性。球茎外层组织富含这种蛋白,内层薄壁组织无此蛋白。认为GAFP在阻止真菌侵染当年生顶生和侧生球茎的防卫机制中起重要作用。