纤维型植物南荻的生物学及其应用研究进展

南荻(Triarrhena lutarioriparia L.Liu)是我国特有高产纤维素型多年生草本植物,其独特的生态适应性、广泛的用途及其生产开发潜力已引起相关行业的高度关注。概述了南荻的资源分布、生物学特性、繁育栽培及应用的研究现状,并对其纤维素资源的应用进行了展望。     

EFFECTS OF LONG-TERM SUBMERGENCE ON SURVIVAL AND RECOVERY GROWTH OF FOUR RIPARIAN PLANT SPECIES IN THREE GORGES RESERVOIR REGION, CHINA

 地瓜藤(Ficus tikoua)、荻(Triarrhena sacchariflora)、牛鞭草(Hemarthria altissima)和狗牙根(Cynodon dactylon)是三峡库区常见的岸生植物, 自然分布于河岸带不同垂直高程的地段。为了明确它们在成库后“三峡库区消落区”长期完全水淹条件下的存活和生长情况, 实验设置对照(不进行水淹, 常规供水管理)和完全水淹两个处理, 30、60、90、120、150和180 d 6个水淹时间水平, 研究了4种植物在完全水淹条件下的存活、生物量变化和恢复生长。结果发现: 1) 4种植物在完全水淹条件下的存活率与其在河岸带上的垂直分布高程密切相关。分布于距江面高程较高的河岸段的地瓜藤植株, 在全淹30 d后就全部死亡; 分布在中高程河岸段的荻在全淹150和180 d后全部死亡; 可以分布于低高程河岸段的牛鞭草和狗牙根, 淹没180 d后存活率分别为90%和100%。2)全淹抑制了荻、牛鞭草和狗牙根的生长, 总生物量增量显著低于对照植株。与水淹0 d相比, 全淹处理植株的地上部分生物量显著降低, 荻在全淹60和120 d后, 地下部分生物量显著降低, 但牛鞭草和狗牙根的地下部分生物量与水淹0 d水平相比无显著差异。3)水淹处理结束后, 存活的荻、牛鞭草和狗牙根植株都能很好地恢复生长。在恢复生长过程中, 全淹30、60和90 d后, 荻、牛鞭草和狗牙根植株的总分枝长相对生长速率与对照植株无显著差异, 全淹120、150和180 d后, 牛鞭草和狗牙根植株的总分枝长相对生长速率显著高于对照植株。全淹处理的荻、牛鞭草和狗牙根植株的总叶片数相对生长速率始终显著高于对照植株。遭受长期完全水淹后, 植株在有限的营养储备条件下, 快速产生叶片以迅速积聚光合产物可能是植物更为优化的恢复生长方式。     

鄱阳湖湿地优势植物枯落物的分解速率及碳、氮、磷释放动态特征

植物枯落物分解对生态系统碳通量和养分循环有至关重要的作用,这一过程主要由3个相互作用的因素决定,即化学（枯落物理化特性）、物理（气候和环境）以及生物（参与枯落物分解的微生物和无脊椎动物）因素。在气候和立地环境条件相同的情况下,枯落物质量是制约分解的内在因素。在鄱阳湖湿地开展了野外定位观测实验,采用分解袋技术研究了鄱阳湖湿地优势植物芦苇（Phragmite）、南荻（Triarrhena lutarioriparia）和薹草（Carex.cinerascens Kükenth）枯落物分解速率及碳（C）、氮（N）、磷（P）元素释放动态特的征差异性。结果表明,在0-150 d内三种植物枯落物的干物质分解速率和残留率以及碳相对归还指数（CRRI）、氮相对归还指数（NRRI）、磷相对归还指数（PRRI）差异性都极其显著。在0-150 d内分解速率都是芦苇的最大,薹草的次之,南荻最小。分解进行150 d后,芦苇、南荻和薹草枯落物干物质残留率依次约为56.57%、67.99%和60.88%,CRRI依次约为57.44%、34.58%和41.75%,NRRI依次约为50.71%、-22.66%、和23.18%,PRRI依次约为88.91%、79.27%和85.63%。用Olson负指数衰减模型拟合方程预测芦苇、南荻、薹草枯落物分解完成50%所需的时间大约依次为184 d、249 d和210 d,分解完成95%所需的时间依次为795 d、1078 d和908 d。芦苇和薹草枯落物碳、氮和磷在分解过程中都表现出净释放模式,而南荻枯落物的碳和磷也一直表现为净释放模式,但是氮一直表现为净积累模式。芦苇分解过程中的营养释放作用最强,而南荻群落对氮的吸收和富集效应最强。研究表明植物种类及基质物质量对枯落物分解及其养分释放有很强的调控作用。今后的研究应考虑不同物种枯落物混合时的分解过程以及分解过程中的微生物因素,以便能揭示植物群落物种多样性及微生物活动在湿地生物地球化学循环中的调控作用机制,以期为鄱阳湖湿地碳、氮和磷的生物地球化学循环提供更新的认识,为鄱阳湖湿地的科学管理、保护与恢复提供科学依据。     

南荻纤维素合成的相关生理特性

为探明南获纤维素合成相关的生理特性,研究了盆栽条件下南荻生长过程中IAA、ABA含量和纤维素合成关键酶（蔗糖合成酶、β-1,3-葡聚糖酶）活性的变化及其与纤维素含量间的关系。结果显示,在整个生育期,叶片中IAA含量、蔗糖合成酶活性和β-1,3-葡聚糖酶活性变化趋势一致,均呈先升高后降低的单峰曲线变化;叶片中ABA含量与茎秆蔗糖含量均先降低后增加再降低;茎秆纤维素、半纤维素和木质素含量均随生育进程呈现升高趋势。生育前期为调控纤维素合成的关键时期,此时ABA／IAA比值下降,蔗糖合成酶和β-1,3-葡聚糖酶活性快速上升,有利于纤维素的快速积累。     

河豚鱼与人类基因组计划

河豚鱼与人类基因组计划周巍杨焕明刘国仰（中国医学科学院基础医学研究所;中国协和医科大学基础医学院,北京１００００５）ＰｕｆｅｒｆｉｓｈａｎｄＨｕｍａｎＧｅｎｏｍｅＰｒｏｊｅｃｔｓＺｈｏｕＷｅｉＹａｎｇＨｕａｎｍｉｎｇＬｉｕＧｕｏｙａｎｇ（Ｉｎｓｔｉｔ...     

南荻的组织培养与快速繁殖技术

以南荻幼穗为外植体,进行了组织培养与快速繁殖技术的研究。结果表明：最佳诱导培养基：MS＋2.0mg·L-12,4-D＋0.1mg·L-16-BA＋0.5g·L-1水解酪蛋白＋0.5g·L-1脯氨酸;最佳分化培养基：MS＋0.5mg·L-1NAA＋0.5mg·L-1KT＋0.5mg·L-1IAA＋2.0mg·L-16-BA＋0.5g·L-1水解酪蛋白＋0.5g·L-1脯氨酸;最佳生根培养基：MS＋1.0mg·L-1NAA＋0.25mg·L-1Met。炼苗后,移入营养土与珍珠岩（1：1）的基质中,移栽成活率高达100%。该体系的建立为南荻规模化生产及遗传改良提供了前提条件。     

南荻同源四倍体的研究

南荻变种“突节荻”的幼穗、下胚轴产生的带绿芽点愈伤组织,置于０．０５％秋水仙碱的ＭＳ无激素培养基上处理２４－４８ｈ,经培养而诱变成交异试管苗。细胞学鉴定确定其染色体数目为２ｎ＝４ｘ＝７６（ｘ＝１９）,花粉粒和气孔保卫细胞均增大,核仁数目增多。田间种植和测定,获得南荻同源四倍体新品系。该品系表现出生长势强,植株高大,茎粗、茎壁厚、节间长,产量高,而且纤维长,长宽比值大,是生产上能直接利用的一种优质高产的造纸新资源