基于DEMATEL的城市可持续发展障碍因素分析——以沈阳市为例

科学识别现阶段城市可持续发展面临的主要障碍因素,并分析各因素之间的关系,对促进城市可持续发展具有重要意义.通过文献查阅、实际调研以及结构式访谈等归纳总结出影响沈阳市可持续发展的21个障碍因素,基于问卷调研和统计分析筛选出12个主要因素,并通过DEMATEL方法对这些主要障碍因素进行影响关系分析.结果表明:影响沈阳市可持续发展的核心因素是领导不重视、偏重经济的政府考核体系、公众社会可持续发展意识不足、对区域生态环境承载力缺乏科学认识以及缺乏关键项目.建议政府要提高对可持续发展的重视程度,加大宣传力度,改革政府考核体系,建立可持续发展奖惩制度,建立严格有效的监督体制,强化各部门的执行力度;企业要投入资金研发关键支撑技术、引入关键项目;公众要提高可持续发展意识,积极参与可持续发展.     

海河低平原区农田重金属含量的空间变异性——以河北省肥乡县为例

随着工业和农业的快速发展,农田受到重金属污染的压力越来越大,其土壤环境质量的及时监测和掌握重金属在其空间的变异规律对农业生产具有十分重要的意义。利用地统计学和GIS技术对海河低平原区（肥乡县）农田土壤耕层（0—20Cm）8种重金属含量空间变异性进行了研究。结果表明：去除异常值后,8种重金属含量都符合正态分布,且其含量算术平均值未超过国家土壤环境质量二级标准。通过变异函数分析,Ph和Cr具有纯块金效应,Cu和Zn符合指数模型,Ni和Cd符合球状模型,地和As符合带基台值的线性模型。在该地区以2．0km为取样间距较大,以后调查时应该缩小间隔。Zn和Cd的空间变异性受人为因素影响较小,而Cu、Ni、Hg和As的空间变异性受人为因素影响较大,Ph和Cr在整个研究尺度上具有恒定的变异。Cu、Zn、Ni、Hg、As和Cd的变程差异较大,在2．5—13．7km之间。通过普通kriging法局部插值,Cu、Zn、Ni和As含量由西南部向东北部含量逐步升高,但是Hg却表现出相反的分布趋势。这将为当地正在开展的优势农产品区域布局规划提供理论依据。     

不同端元模型下湿地植被覆盖度的提取方法——以北京市野鸭湖湿地自然保护区为例

植被覆盖度作为反映湿地植物生长状况的重要生态学参数,在评估和检测湿地生态环境方面起着关键的作用.以华北内陆典型的淡水湿地——北京市野鸭湖湿地自然保护区为研究对象,中等分辨率的Landsat TM影像为数据源,基于线性光谱混合模型(LSMM)对研究区的植被覆盖度进行了估算.针对湿地植被类型丰富、土地利用类型多样化的特点,利用归一化植被指数(NDVI)在反映植物生长状况、覆盖程度以及区分地表覆盖类型方面的优势,通过对原始Landsat TM影像增加NDVI数据维对影像进行维度扩展,克服了传统研究中通常从Landsat TM影像上提取3-4种端元的局限,经最小噪声分离变换(MNF变换)、纯像元指数(PPI)计算以及人机交互端元选取等一系列运算,构建以陆生植物、水生植物、高反射率地物、低反射率地物、裸露土壤为组分的五端元模型来反映研究区的地物组成;同时,以原始Landsat TM影像为基础,构建植物、高反射率地物、低反射率地物、裸露土壤为组分的四端元模型.针对两种端元模型,采用全约束下的LSMM算法进行混合像元分解以获取研究区的植被覆盖度,其次辅以研究区的纯水体信息对其进行优化.精度检验采用相同时期的高分辨率WorldView-2多光谱影像来进行.研究表明:虽然四端元模型与五端元模型对植被覆盖度的估算结果在空间上具有基本一致的分布趋势,但是前者的估算结果在数值上要普遍低于后者,在研究区的水体及其附近,四端元模型难以体现水生植物的植被覆盖信息;另外,五端元模型的估算结果与检验数据的相关系数R达到0.9023,均方根误差(RMSE)为0.0939,明显优于四端元模型的R=0.8671和RMSE=0.1711.这反映了通过对影像进行维度扩展的方法来改进端元提取的数量是可行的,而由此构建的五端元模型可以更充分的反映研究区地物之间的光谱差异,从而获得更好的估算精度.     

基于水足迹的作物生产生态效率评价——以陕西省为例

传统生产函数很少考虑农业生产中自然资源的要素功能,也无法表达化肥、农药的使用对环境产生的损害。研究将绿水、蓝水和灰水足迹,分别代表降水资源、灌溉水资源和作物生产的环境影响,引入农业生产函数,采用随机前沿方法测算陕西省作物生产生态效率,并分析其影响因素。结果表明：1）1985-2018年间陕西省作物生产总水足迹呈上升趋势,作物生产单位面积用水强度不断增强。单位面积水足迹及蓝、绿、灰水占比与气候、种植结构,灌溉条件和农业污染相关。2）研究期内,陕西省作物生产生态效率以2003年为分界点呈现先降后升趋势,陕西省作物生产生态效率的U型波动对应政府对耕地资源保护和农业污染管控政策变化。3）作物生产生态效率低下的区域集中在生产落后的农业区和农业条件差的工业区,农业耕地质量差,灌溉条件匮乏,低效率（产值角度）的灌溉和化肥农药施用以及落后农业生产方式是导致作物生产生态效率低下的主要原因。4）研究期内,陕西省作物生产经历了从规模报酬递增,到规模报酬递减2个阶段,与耕地面积的变化基本对应。短期内,考虑各投入要素的产出弹性调整种植结构和化肥农药施用量是提高作物生产生态效率的有效措施,而促进农业产业升级和技术革新是推动作物生产生态效率提升的根本路径。     

(蜓)类旋壁超微构造的研究——以麦(蜓)型旋壁为例

光学显微镜下的观察表明(蜒)类的旋壁属于钙质微粒壳类型,对它们的电镜观察揭示了组成旋壁的晶粒的大小、形态和排列方式.对具有致密层和蜂巢层型两层式旋壁的Triticites的电镜研究表明:其致密层由近等轴晶无定向排列而成;蜂巢层由短柱状晶定向排列组成板状复合体,进而组合成管状孔,镶嵌在不定向排列的近等轴品基质中构成.Pseudofusulina的致密层也由近等轴晶不定向排列构成,蜂巢层由粗柱晶定向排列组成纤状复合体,进而形成管状孔,镶嵌在近等轴晶基质中.     

人类活动对植被退化/恢复影响的空间格局——以陕西省为例

基于陕西省1998～2005年SPOTVEG NDVI月数据和月降水序列的相关性分析,构建修正的归一化植被指数(C-NDVI)剔除降水量对NDVI的影响,探讨了人类活动对植被影响的空间格局.主要结论:①陕西省NDVI和降水量间存在显著的相关性,相关系数呈现出北高南低中间最低的空间格局,与所处气候带和土地利用状况的差异有关;② 1998～2005年人类活动对植被的影响表现出显著的空间差异性,北部地区以植被恢复为主,年增长率在2.1%～4.1%,其驱动力主要是退耕还林(草)、防沙治沙工程中对植被的保护和恢复性措施;中部平原区水浇地、城镇用地集中分布,表现出水浇地区人为活动对植被变化基本无影响,而城镇用地扩展区导致植被退化;中北部、南部林地分布区地形坡度大、降水量相对丰富,人类活动对植被的影响表现为植被退化,可能是经济林、用材林的周期性采伐所致.研究可为区域优化土地利用结构,合理规划和调整生态建设布局提供依据.     

耦合SOM-MCR模型的多特征生态安全格局构建——以武汉城市圈为例

面向"绿色城市圈"发展理念,构建武汉城市圈生态安全格局是实现区域经济、社会和生态协同发展的重要途径。传统研究采用的多指标叠加分析丢失了各因子蕴含的原始信息,仅可以识别同质化生态源地。将自组织映射神经网络模型（SOM）融入"重要性-敏感性-连通性"框架,依据生态系统服务组合划分生态功能区→识别多类型生态源地;综合自然因素与人类影响修正生态阻力面,并应用最小累积阻力模型（MCR）构建多特征生态安全格局。主要结论如下：武汉城市圈存在两类典型"高重要-低敏感-高连通"的生态源地,包括9756km²的粮食供给区（孝感市、天门市、潜江市和仙桃市）和6791km²的固碳释氧区（黄冈市东北和咸宁市东南）,应作为生态安全核心区;低连通粮产源地分布于武汉市近郊与鄂州市,低连通碳汇源地分布在黄石市东南,宜作为生态保护功能区;共识别39条生态廊道,按照两端源地属性可划分为粮产连通轴、碳汇连通轴和跨类连通轴;综合构建了"一环、三翼、多联通"的武汉城市圈多特征生态安全格局。该格局有机融入了生态功能区划理念,有助于城市圈"因地制宜"采取相应的保护与修复策略。     

基于光谱特征变量的湿地典型植物生态类型识别方法——以北京野鸭湖湿地为例

光谱特征变量的选择对于湿地植被识别的精度和效率有着直接的影响作用.以华北地区典型的淡水湿地——野鸭湖湿地为研究区,采用Field Spec 3野外高光谱辐射仪,获取了野鸭湖典型湿地植物的冠层光谱.以野外高光谱数据为基础,首先利用一阶导数与包络线去除的方法,分析和对比不同植物生态类型的光谱特征,选定了用于识别植物生态类型的光谱特征变量,选定的8个光谱特征变量为红边位置WP_r、红边幅值Dr、绿峰位置WP_g、绿峰幅值Rg、510 nm附近的吸收深度DEP-510和吸收面积AREA-510、675 nm附近的吸收深度DEP-675和吸收面积AREA-675.其中,7种植物生态类型的一阶导数光谱特征差异较小,吸收特征差异性相对较大.除WP_r和WP _g外,沉水植物Rg和Dr平均值最低,湿生植物的Rg平均值最高,达到0.164,栽培植物的Dr平均值最高,达到0.012.7种植物生态类型在675 nm附近的DEP-675和AREA-675均高于510 nm附近的DEP-510与AREA-510,除去栽培植物,随着水分梯度的变化,其他6种植物生态类型的吸收深度和吸收面积都表现出先升高后降低的趋势.然后利用单因素方差分析(One-way ANOVA)验证了所选光谱特征变量的区分度,在P≤0.01的置信水平下,选取的8个光谱特征变量都能够较好的区分7种植物生态类型,区分度的最小值为13,最大值为18,并且吸收特征参数的区分度优于一阶导数参数.最后应用非线性的反向传播人工神经网络(BP-ANN)与线性判别分析(FLDA)的类型识别方法,利用选定的8个光谱特征变量进行湿地植物生态类型识别,取得了较好的识别精度,两种方法的总分类精度分别达到85.5％和87.98％.单因素方差分析(One-way ANOVA)和不同分类器的分类精度表明,所选的8个光谱特征变量具有一定的普适性和可靠性.     

人工灌丛总初级生产力和蒸散对气候变化的响应模拟——以宁夏盐池县荒漠草原区为例

荒漠草原区人工灌丛生态系统的总初级生产力(GPP)和蒸散(ET)如何响应全球气候变化,不仅是全球变化生态学研究的核心问题,也关乎干旱半干旱风沙区生态建设的可持续性。利用参数优化后的生物群区生物地球化学循环(Biome-BGC)模型和气象环境驱动数据,考虑不同气候变化情景和未来趋势,模拟了盐池荒漠草原区人工灌丛生态系统GPP和ET对气候变化的响应。结果表明:(1)增温会显著抑制生态系统的GPP,大幅度的增温(3 ℃)会导致GPP急剧下降,但增温对ET的抑制作用非常微弱;(2)降水是限制ET变化的重要因素,相对于增温诱发干旱胁迫所引起的ET小幅下降,降水多寡则更直接地控制着生态系统的ET大小;(3)中国西北地区未来气候的"暖湿化"趋势和大气CO₂浓度升高会对荒漠草原区人工灌丛生态系统产生综合驱动效应,增强陆地和大气间的碳水交换通量。研究成果可为干旱半干旱区应对全球变化及指导地方政府制定生态保护修复政策提供科学依据。     

基于RSEI模型的生态质量评估及城镇化影响——以南京市为例

利用2000和2017年Landsat5/TM和Landsat8/OLI影像,基于遥感生态指数(RSEI)模型,结合2000—2017年南京市气象观测数据和社会经济数据,对南京及其特色生态区域的生态环境变化进行分析与评估,结果表明:2000—2017年,南京市RSEI平均值由0.626降至0.618;将RSEI值分成差、较差、一般、良和优5个等级,良好以上面积占比由61. 0%降至57.1%,较差以下等级面积占比略有上升;与2000年相比,2017年南京市生态质量变好的面积占比为34.5%,变差的为34.7%,30.8%的面积基本不变,其中,主城区的生态质量明显好转,生态质量好转的面积超过了变差的面积,而新城区和郊区生态质量明显恶化,生态质量变差的面积超过了好转的面积;在3个生态保护区中,紫金山生态质量明显好于老山和江心洲;城镇化率与RSEI呈极显著负相关关系,相关系数达-0.91。城市化进程总体上会对生态环境产生负面影响,但严格的保护和管理措施可以使良好的生态环境得以保持甚至改善。     

刈割与水淹对三峡库区消落带优势物种狗牙根存活及恢复生长的影响

三峡库区消落带蓄水期间植物腐烂分解释放的养分会增加库区的富营养化风险,水淹前刈割是消减水体污染风险的有效方式之一,但刈割对库区消落带适生植物恢复生长的影响尚不清楚。为探究三峡库区消落带适生植物对水淹和刈割胁迫的耐受情况,选取消落带适生植物狗牙根为研究对象,设置对照(CK)、浅淹(SF)、浅淹-对照(SFK)、全淹(TF)、全淹-对照(TFK)5种水淹处理和不刈割(NC)、留茬30 cm(S30)、留茬20 cm(S20)、留茬10 cm(S10)4个刈割强度,研究不同水淹和刈割处理对狗牙根存活、生长和光合特征的影响。结果表明：(1)狗牙根在不同水淹和刈割处理下整体可保持较高的存活率(≥83.3%)。(2)刈割和水淹处理对狗牙根的形态生长和生物量分配均存在显著影响。与对照相比,SF组狗牙根的根长、基径和生物量显著降低,TF组狗牙根的株高、基径、根长和生物量显著降低,但是SFK和TFK处理(脱离水淹胁迫)相比SF和TF组却显著增长。(3)刈割和水淹处理对狗牙根的光合速率影响显著,其中SF组狗牙根的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Ci)显著降低,TF处理叶片全部凋落无光合作用...     

外源激素处理对三峡消落带落羽杉扦插生根的影响

为优选落羽杉大龄母树插穗的扦插繁殖技术,以期培育大量的落羽杉良种壮苗满足三峡消落带植被修复的需要,采用正交试验设计,探究不同外源激素、浓度以及处理时间对三峡消落带落羽杉大龄母树插穗扦插生根的影响,运用隶属函数法对各处理生根情况进行综合评价。结果表明：（1）落羽杉插穗皮部和愈伤组织处均有不定根伸出,两处不定根数量分别占不定根总数的63.9%和36.1%;（2）4种外源激素中,吲哚丁酸（IBA）+萘乙酸（NAA）（等质量比）和IBA处理的插穗生根效果最好,NAA处理次之,生根粉（ABT）处理效果最差;（3）5种浓度（50 mg/L、100 mg/L、150 mg/L、200 mg/L和250 mg/L）之间的处理效果无显著差异;（4）4种处理时间（2 h、4 h、6 h和8 h）中,4 h处理的插穗生根效果最佳;（5）26个处理组合中,（IBA+NAA）×150 mg/L×4 h处理组合和NAA×250 mg/L×4 h处理组合的平均隶属函数值最高,分别为0.83和0.82,清水对照的平均隶属函数值最低,为0.05。研究初步验证了皮部生根是落羽杉大龄母树插穗的主要生根方式,筛选出三峡消落带原位适生落羽杉大龄母树插穗扦插的两种较佳处理组合为（IBA+NAA）×150 mg/L×4 h和NAA×250 mg/L×4 h。     

Three Gorges Dam and Its Impact on the Potential Transmission of Schistosomiasis in Regions along the Yangtze River

Large-scale hydroprojects have a propensity for incurring schistosomiasis epidemics by altering the environments of their vicinities. As the construction of the Three Gorges Dam, one of the world’s largest hydroprojects to date, draws near its conclusion, an assessment of the dam’s capacity in causing schistosomiasis becomes more urgent and pressing. This article reviews recent investigations into the possible effects of the dam on schistosomiasis in the Three Gorges region and areas along the Yangtze downstream from the dam. Data used in this article were extracted from peer-reviewed papers found in PubMed, Chinese Journal of Parasitology and Parasitic Diseases, and Chinese Journal of Schistosomiasis Control. Results indicate that the Three Gorges Dam is capable of inducing a wide variety of environmental and ecological changes both within the Three Gorges region and in downstream areas. These changes, however, carry ambivalent implications for the reproduction of Oncomelania snails and the spreading of schistosome infections. Furthermore, major changes in the demographics and agricultural practices of the Three Gorges and downstream Yangtze areas caused by the dam could also exert significant influence on the transmission of schistosomiasis in these regions. Major conclusions of this review include the need for further ecological simulations of the Three Gorges Dam and the need for deploying monitoring and intervention systems to provide successful prophylaxis of the Three Gorges Dam-associated schistosomiasis emergence.     

三峡库区消落带水位变化对落羽杉C、N、P 生态化学计量特征的影响

为了解落羽杉C、N、P生态化学计量特征对三峡库区消落带水位变化的响应,2016年9月测定重庆市忠县汝溪河消落带植被修复示范基地内种植于海拔165 m(重度水淹组)、170 m(中度水淹组)、175 m(对照组)的落羽杉根、枝条、叶片中碳(C)、氮(N)、磷(P)元素含量以及植株生长指标,分析水位变化对其生长和C、N、P生态化学计量特征的影响。结果表明:(1)三峡库区消落带落羽杉通过降低生长速率来适应水位变化,植株整体生长状态良好;(2)落羽杉各器官C含量分配比较均衡,N集中在叶片中,P主要贮存在根中,未见严重缺素现象;(3)重度水淹组植株叶片C含量受到水位变化显著提高;水位变化显著降低了中度水淹组植株根P含量却显著提高了其叶片P含量,导致中度水淹组植株叶片C∶P和N∶P显著降低,根C∶P显著升高。研究结果表明,三峡库区消落带落羽杉能保持器官之间合理的元素分配来保障其生长所需,表现出对三峡库区消落带水位变化的良好适应性。     

泥沙掩埋和干旱对三峡库区消落带狗牙根生长恢复的影响

三峡库区消落带植物恢复不仅面临长期淹水逆境,还面临泥沙、干旱等环境因素的胁迫。蓄水期后引种三峡库区消落带狗牙根,掩埋于不同粒径和埋深的沉降泥沙,探讨泥沙掩埋、干旱对反季节淹水后狗牙根出苗和生长恢复的影响。结果表明:在埋深≥8cm和粒径1.25 mm条件下消落带狗牙根萌发苗不能穿透覆盖层出苗。泥沙掩埋导致狗牙根出苗率显著降低,随着埋深增加狗牙根出苗率迅速下降;并且在埋深相同的条件下随着粒径减小狗牙根出苗速率呈增大趋势。随着埋深增加和粒径减小处理组株高、叶长的增长显著被抑制,处理组的株高、叶片数、叶长显著低于对照组。随着干旱、泥沙掩埋复合胁迫时间延长狗牙根分株株高、叶片数、叶长、叶宽的生长发育显著被抑制,且随着泥沙粒径减小和埋深增加其光合电子传递速率呈显著降低趋势,热耗散量显著增大。同时,干旱、泥沙掩埋复合胁迫导致处理组分株光合电子传递速率和热耗散能力显著低于对照组,光合作用能力显著降低,易受到夏季高光伤害。因此,三峡库区周年淹水导致狗牙根对泥沙掩埋以及干旱复合胁迫的耐受能力显著降低,在泥沙掩埋以及干旱复合胁迫下消落带狗牙根的生长恢复能力随粒径减小和埋深增加呈显著降低趋势,会导致库区消落带狗牙根种群衰退演替加快。     

Effects of experimental infection with Eimeria bovis on the balance of sodium, potassium and water in calves

Balance trials were performed to investigate the effects of experimental Eimeria bovis coccidiosis on the metabolism of water, sodium and potassium in calves. Non-infected pair-fed controls and controls fed according to plan were included in the study to allow differentiation between the effects due to infection and due to changes in feed intake. Primary infection with 5 × 10⁴ (group A) or 1 × 10⁵ (group B) oocysts caused mild diarrhoea in three out of four group A calves and mild to severe haemorrhagic diarrhoea in all five group B calves. Losses of sodium and potassium via faeces tended to increase in the infected calves during patency and apparent digestibility (AD) of these minerals was comparably low. In the urine of the infected calves the Na/K-ratio decreased due to a reduced urinary excretion of sodium. The retention (RT) of sodium was particularly high in the calves that had received the higher oocyst dose. Potassium RT did not underlie significant changes during the course of coccidiosis. In the infected calves the plasma level of sodium was reduced transiently while the level of potassium remained fairly stable. Infections with the higher oocyst dose caused a distinct reduction of fluid excretion via urine which compensated for the increased faecal water losses during severe diarrhoea. Reinfection of the group A calves with 1 × 10⁵ oocysts did not cause any significant metabolic impairment. The results of this study indicate that although acute sublethal bovine coccidiosis alters electrolyte and water metabolism the overall balance of electrolytes and water is largely maintained by physiologic adaptation.     

基于临界慢化模型和长时间序列叶面积指数的植被及其恢复力遥感监测研究——以三峡库区为例

基于临界慢化模型,利用长时间序列叶面积指数(GLASS LAI)数据,进行时间序列分解后,计算了LAI及其时间自相关指数作为指标,对三峡库区植被及其恢复力进行监测,通过案例模型对临界慢化模型精度进行了验证,分析了三峡库区植被及其植被恢复力的时空分布特征,探索基于临界慢化模型的植被恢复力遥感定量估算方法的适用性。结果表明：(1)2000—2018年三峡库区LAI平均值为3.4,重庆段LAI较低,湖北段LAI较高;三峡库区LAI整体呈上升趋势,重庆段LAI呈现降低趋势,显著下降区域占重庆段面积的21.75%,湖北段LAI呈现升高趋势,显著上升区域占湖北段面积的21.22%;(2)2000—2018年三峡库区重庆市北碚区、大渡口区、渝北区植被恢复力较低,宜昌市兴山县、夷陵区、点军区植被恢复力较高;(3)模型精度方面,在两个地质灾害扰动事件中案例模型结果与临界慢化模型结果呈现较高的一致性。本文对三峡库区2000—2018年的植被恢复力进行了定量估算,同时通过案例模型对临界慢化模型在恢复力监测上的有效性进行了验证,为三峡库区制定相应生态环境管理决策提供理论基础,为保障西南地区生态安全提供决策依据...     

Maize recombinant C4-pyruvate,orthophosphate dikinase: Expression in Escherichia coli, partial purification, and characterization of the phosphorylatable protein

The gene for C₄-pyruvate,orthophosphate dikinase (PPDK) from maize (Zea mays) was cloned into an Escherichia coli expression vector and recombinant PPDK produced in E. coli cells. Recombinant enzyme was found to be expressed in high amounts (5.3 U purified enzyme-activity liter^-1 of induced cells) as a predominantly soluble and active protein. Biochemical analysis of partially purified recombinant PPDK showed this enzyme to be equivalent to enzyme extracted from illuminated maize leaves with respect to (i) molecular mass, (ii) specific activity, (iii) substrate requirements, and (iv) phosphorylation/inactivation by its bifunctional regulatory protein.Abbreviations DTT- dithiothreitol - FPLC- fast-protein liquid chromatography - HAP- hydroxyapatite - IPTG- isopropyl--thiogalactoside - MOPS- 3-(N-morpholino)propanesulfonic acid - PCR- polymerase chain reaction - PEP- phosphoenolpyruvate - PMSF- phenylmethylsufonyl fluoride - PPDK- pyruvate,orthophosphate dikinase - RP- regulatory protein     

A model system to study the effect of SO2 on plant cells. III. Effects of sulfite on the ultrastructure of fern protonemal cells

The mechanism of the toxic effects on plant cells of sulfite, a product of the air pollutant sulfur dioxide, is not well understood. Therefore, changes in the fine structure and organization of microtubules and microfibrils induced by sulfite were studied by electron and light microscopy in the protonemata of the fernAdiantum capillusveneris L. Under red-light conditions, growing protonemata fumigated with 0.05 or 0.1 μ1/1 SO₂ for 1 to 4 days showed abnormalities, such as apical swelling, and they sometimes burst at the apex. The incidence of abnormalities seemed to be correlated with the concentration of the sulfite dissolved in the culture medium. At an appropriate concentration (3.3–6.6. mM) of sulfite (applied as K₂SO₃), cell swelling at the apical region of protonema was also induced. When the concentration of sulfite was as high as 6.6 mM, more than 60% of protonemata burst at the tip. During the apical swelling, no distinct changes were observed in the fine structure of organelles, such as the chloroplasts, mitochondria, microbodies, Golgi bodies and nucleus. However, the arrangement of cortical microtubules and that of the innermost layer of microfibrils around the subapical region of protonemata were changed from transverse to the cell axis (i.e., circular) to random and the cell wall was thickened. These observations suggest that sulfite may influence the mechanisms that maintain the transverse orientation of microtubules in the subapical region of a protonema and that the resultant random arrangement of microtubules induces the random arrangement of microfibrils and leads to apical swelling.     

Effects of temperature on the activity of phosphoenolpyruvate carboxylase and on the control of CO2 fixation in Bryophyllum fedtschenkoi

The phosphorylation state and the malate sensitivity of phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPCase, EC 4.1.1.31) in Bryophyllum fedtschenkoi Hamet et Perrier are altered by changes in the ambient temperature. These effects, in turn alter the in-vivo activity of the enzyme. Low temperature (3 °C or less), stabilizes the phosphorylated form of the enzyme, while high temperature (30 °C) promotes its dephosphorylation. The catalytic activity of the phosphorylated and dephosphorylated forms of PEPCase increases with temperature, but the apparent K _i values for malate of both forms of the enzyme decrease. Results of experiments with detached leaves maintained in darkness in normal air indicate that the changes in malate sensitivity and phosphorylation state of PEPCase with temperature are of physiological significance. When the phosphorylated form of PEPCase is stabilized by reducing the temperature of leaves 9 h after transfer to constant darkness at 15 °C, a prolonged period of CO₂ fixation follows. When leaves are maintained in constant darkness at 15 °C until CO₂ output reaches a low steady-state level and the PEPCase is dephosphorylated, reducing the temperature to 3 °C results in a further period of CO₂ fixation even though the phosphorylation state of PEPCase does not change.Abbreviations CAM Crassulacean acid metabolism - PEP phosphoenolpyruvate - PEPCase phosphoenolpyruvate carboxylase We thank the Agricultural and Food Research Council for financial support for this work.