一年生盐生植物耐盐机制研究进展

盐生植物是一类能够在盐土上完成生活史的天然植物, 在与盐土协同演化过程中形成了一系列适应盐生环境的特殊生存策略。其中一年生盐生植物因其生活史短、方便培养和观察、易于基因转化和后代繁殖, 已成为耐盐机制研究的主要对象。一年生盐生植物面临多变的生境胁迫, 具有更大的生存风险, 所以具有不同于多年生盐生植物的更稳妥的适应机制, 主要体现在种子的高盐休眠、复水速萌、形态和萌发的多态性、存在持久种子库及调节资源分配等方面。种子萌发后的生长、发育和繁殖等生活史的各阶段都要经受严峻的盐生胁迫环境。通常所说的耐盐机理是指成株对盐分的调控, 按照植物种类不同而分为稀盐、泌盐和拒盐3种耐盐形式。该文在对国内外相关文献进行分析归纳的基础上, 首先介绍了一年生盐生植物的常见类型, 然后分别从种子特征、形态结构、生理生化和生态习性等方面综述了一年生盐生植物的耐盐机制。     

植物耐盐基因工程研究进展

盐害是影响植物生长和作物产量的主要因素之一。用于提高植物耐盐性的基因工程方法很多,最常见的就是在植物中过量表达抗盐相关的功能基因,包括植物信号传导蛋白基因、植物离子通道蛋白基因和合成小分子渗透剂的酶基因等。归纳了近年来植物耐盐基因工程的研究进展,并展望了植物耐盐基因工程的研究前景。     

盐雾危害是南方滨海地区园林绿化的主要困难

南方滨海地区自然条件恶劣,植物长势差、存活困难,相当一部分绿化植物表现出一定程度的盐害症状。但这些植物的盐害症状不同于常规的土壤盐害,表现出幼芽幼叶首先受害、迎风面受害症状重于背风面等,推测植物受害原因并非土壤含盐量过高。本研究在植物长势评估的基础上结合土壤及气候分析,对中国南方滨海地区一线海岸24个县市开展了调研。结果表明: 一线海岸植物表现出较强的盐害症状,尤其是台湾海峡区域,但85.4%属脱盐土,且植物盐害等级与风速呈极显著相关,因此提出南方滨海地区绿化植物盐害主要原因是盐雾危害。绘制了首张南方滨海地区一线海岸植物盐害等级分布图,提出了一套植物盐雾危害的诊断方法,并就耐盐雾植物的筛选与配置、绿化工程措施及后期养护等提供了一系列建议,以期切实提高南方滨海地区园林绿化的整体景观效果和水平。     

藜科盐生植物的形态特征与耐盐分子机理研究进展

在非生物环境胁迫因子中,盐胁迫是造成农作物减产的主要因素之一.从藜科植物耐盐的形态生理学机制和分子生物学角度入手,讨论了藜科植物耐盐基因工程的新进展,探讨藜科盐生植物的盐胁迫机理,为利用基因工程手段培育耐盐植物奠定基础.     

植物耐盐相关基因克隆与转化研究进展

土地盐渍化是农作物产量降低的一个重要因素。从盐分对植物的伤害、植物耐盐的机理、耐盐相关基因的克隆及转耐盐基因植物等方面论述了植物的耐盐机理及转耐盐基因植物的研究现状,分析了耐盐性状的复杂性,并对前景进行了展望。     

黄河三角洲盐生植被与土壤盐分的相关性研究

 本文在主要盐生植被类型研究的基础上,通过植物、土壤、水样品的化学测试,对黄河三角洲盐生植被与土壤盐分的相关性进行了定量的研究。结果表明：盐生植被的类型、空间分布、植株所含的化学成分、生物累积强度和演替等方面与土壤含盐量的关系极为密切。     

植物耐盐研究的模式生物

从模式生物的优势、在植物耐盐研究中取得的主要成果以及存在的不足等方面介绍了植物耐盐研究中的常见模式生物.     

植物盐腺泌盐及发育研究进展

盐腺是泌盐盐生植物抵御盐胁迫的重要表皮结构，泌盐盐生植物可以通过盐腺将体内多余的盐离子排出体外，从而避免盐胁迫。盐腺作为泌盐盐生植物实现高效抗盐的重要结构，在逆境生理、发育和进化等领域都引起了关注和讨论，集中在盐腺的超微结构、生理功能、泌盐机制以及发育模式等不同层面已有广泛的研究报道。本文综述了盐腺结构、分泌机制、盐腺发育的研究进展，总结了盐腺泌盐的可能途径以及盐腺发育的调控方式和关键基因，对未来盐腺泌盐和发育的研究提出了相关见解，讨论了盐腺这一独特形态学结构对于植物耐盐性的作用，并对提高植物耐盐性、培育耐盐品种提出了理论依据和建议，有利于深入解析植物耐盐适应演化、培育抗盐作物和高效利用盐碱地。     

不同类型盐生植物适应盐胁迫的生理生长机制及Na+逆向转运研究进展

盐生植物是指能在离子浓度至少200 mmol/L以上的生境中生长并完成生活史的植物。盐生植物可分为稀盐盐生植物、泌盐盐生植物、拒盐盐生植物三类。本文从生长形态、生理和分子3个方面总结三类盐生植物响应盐胁迫的不同策略及研究进展,发现盐生植物在分子水平上主要通过Na⁺转运蛋白和为其提供能量的两类基因应对体内过高Na⁺,这可能是引起盐生植物生理和生长形态异于非盐生植物的重要因素。其中稀盐盐生植物主要通过液泡离子区隔化应对盐胁迫,并表现出肉质化生长形态;泌盐盐生植物通过将体内盐分排出体外应对盐胁迫,并进化出特有的生理结构——盐腺或盐囊泡;拒盐盐生植物通过将盐离子积累在皮层细胞液泡和根部木质部薄壁细胞中减少向上运输Na⁺,同时根部多栓质化减少Na⁺吸收。本综述旨在为今后研究盐生植物及其耐盐机制提供相关依据,为植物耐盐分子育种奠定基础。     

8种盐生植物种子萌发特征与NaCl盐度的关系

耐盐植物的选育是盐渍土地生物改良的关键。通过对13个NaCl盐度梯度下,真盐生植物囊果碱蓬、盐地碱蓬、高碱蓬、盐角草、盐爪爪,泌盐植物大叶补血草、耳叶补血草、黄花补血草8种盐生植物的萌发试验,测定其种子发芽率、发芽势、发芽指数和相对盐害率等指标,研究不同NaCl盐度胁迫对其萌发特性的影响。结果表明：低盐度（50 mmol/L）能促进8种盐生植物的萌发;随着盐度的上升,盐角草、盐地碱蓬、囊果碱蓬、高碱蓬表现出较强的萌发耐盐性,发芽势和发芽指数优于其他植物;盐角草的萌发耐盐性最佳,在1000 mmol/L盐度下萌发率仍能达到54.0%。进一步通过S型生长曲线和线性模型分析得出,8种植物为对抗逆境大致分为"快速型"和"缓慢型"两种萌发策略;随盐度的升高,初始萌发时间和萌发高峰时间均不同程度的向后推迟。盐度≤200 mmol/L时,囊果碱蓬的萌发占据优势,其萌发速率大于其他植物,且差异显著;中盐度400 mmol/L左右时,盐地碱蓬和盐角草萌发最快,二者无显著差异;盐度≥600 mmol/L时,盐角草萌发速率较快,相比其他植物差异显著。泌盐植物的萌发耐盐适宜浓度和耐盐极限浓度均低于真盐生植物。8种植物均有作为氯化物为主盐渍土地区生物改良材料的潜力。     

Response of reed community to the environment gradient water depth in the Yellow River Delta, China

We investigated and monitored a reed community in the fields.Data on the bio-ecologieal characteristics and β-diversity of reed communities in different environmental gradients (mainly based on water depth) of the Yellow River Delta were collected through multianalysis,extremum analysis and β-diversity index analysis.In accordance with the square sum of deviations (Ward)cluster analysis,10 sampling plots were divided into six types with the dominant plants in different plots varying according to the change in environmental gradients.The dominant plants in these plots varied from aquatic plants to xerophytes and salt tolerant plants as water depth decreased.The average height and diameter of the reeds at breast level were significantly correlated with the average water depth.The fitness curves of average density and coverage with average water depth were nonlinear.When the average water depth was 0.3 m,the average density and coverage of reeds reached the apex value,while the height and diameter of the reeds at breast level increased with the water depth.There were obvious changes to the environmental gradient in the Yellow River Delta.The transitional communities were also found to exist in the Yellow River Delta by β-diversity analysis.Vicarious species appeared with the change in water depth.The occurrence of substitute species is determined by the function of common species between adjacent belts.The different functions of common species led to differences in community structure and function and differences in dominant plants.The result reflects the variations of species present in different habitats and directly reflects environmental heterogeneity.The values of//-diversity indices of adjacent plots were higher than those of nonadjacent plots.There are transition zones between the xerophytes and aquatic plants in the Yellow River Delta.In an aquatic environment,the similarity of reed community is higher than that of xeromorphic plants.The β-diversity index can reflect plant succession trends caused by the change in environmental gradients in the Yellow River Delta.The β-diversity index reveals plant responses to changes in environmental gradient and is helpful in observing changes in patterns of species diversity in relation to environmental gradient change and evolving trends in the future,which in turn plays a prominent role when environmental water requirements of wetland are discussed.     

黄河三角洲滨海湿地碳储量及其对未来多情景的响应

黄河三角洲作为我国暖温带最年轻、保存最完整的滨海湿地生态系统,在全球气候变化以及区域人类活动加剧的背景下,海平面上升和地面沉降加剧使得地区生态安全受到严重威胁。基于1991-2020年8期土地利用/覆被数据,使用生态系统服务和权衡的综合评估模型(InVEST)碳储量模块系统评估黄河三角洲过去30年的土地利用/覆被和碳储量时空变化特征,并进一步耦合海水淹没模型和斑块生成土地利用变化模拟软件(PLUS)预测生态保护、自然发展和经济发展三种情景下黄河三角洲2035和2050年土地利用/覆被和碳储量格局。结果表明:1991-2020年间,碳储量累计减少107.94万t,降幅为8.12%,自然湿地和非湿地碳储量分别减少386.66和18.56万t,人工湿地碳储量增加297.27万t。2035和2050年,黄河三角洲分别约有4.47%-11.58%和6.20%-17.42%的陆地会被海水淹没,导致未来黄河三角洲多情景模拟中碳储量均减少,到2035年生态保护、自然发展和经济发展情景下碳储量分别减少了42.38万t、76.68万t和119.50万t,到2050年三种情景碳储量分别减少了59.30万t、119.02万t和187.01万t,同时期生态保护情景下碳储量减少速率最小。黄河三角洲应坚持可持续发展,加强高碳储量土地利用/覆被类型的生态保护,通过回填开采区等方式减少地面沉降速率,并在可能被淹没的区域建设沿海堤坝以预防海水淹没,从而减少黄河三角洲的碳储量损失。研究指出了海水淹没会导致巨大的碳储量损失,可为黄河三角洲未来提高固碳增汇作用提供数据支撑和理论基础。     

Response of reed community to the environment gradient-water depth in the Yellow River Delta, China

We investigated and monitored a reed community in the fields. Data on the bio-ecological characteristics and β-diversity of reed communities in different environmental gradients (mainly based on water depth) of the Yellow River Delta were collected through multianalysis, extremum analysis and β-diversity index analysis. In accordance with the square sum of deviations (Ward) cluster analysis, 10 sampling plots were divided into six types with the dominant plants in different plots varying according to the change in environmental gradients. The dominant plants in these plots varied from aquatic plants to xerophytes and salt tolerant plants as water depth decreased. The average height and diameter of the reeds at breast level were significantly correlated with the average water depth. The fitness curves of average density and coverage with average water depth were nonlinear. When the average water depth was 0.3 m, the average density and coverage of reeds reached the apex value, while the height and diameter of the reeds at breast level increased with the water depth. There were obvious changes to the environmental gradient in the Yellow River Delta. The transitional communities were also found to exist in the Yellow River Delta by β-diversity analysis. Vicarious species appeared with the change in water depth. The occurrence of substitute species is determined by the function of common species between adjacent belts. The different functions of common species led to differences in community structure and function and differences in dominant plants. The result reflects the variations of species present in different habitats and directly reflects environmental heterogeneity. The values of β-diversity indices of adjacent plots were higher than those of nonadjacent plots. There are transition zones between the xerophytes and aquatic plants in the Yellow River Delta. In an aquatic environment, the similarity of reed community is higher than that of xeromorphic plants. The β-diversity index can reflect plant succession trends caused by the change in environmental gradients in the Yellow River Delta. The β-diversity index reveals plant responses to changes in environmental gradient and is helpful in observing changes in patterns of species diversity in relation to environmental gradient change and evolving trends in the future, which in turn plays a prominent role when environmental water requirements of wetland are discussed. __________ Translated from Acta Ecologica Sinica, 2006, 26(5): 1533–1541 [译自: 生态学报]     

不同生境条件下滨海芦苇湿地C、N、P化学计量特征

为阐明不同生境对黄河三角洲滨海芦苇湿地土壤和植物碳(C)氮(N)磷(P)含量及生态化学计量特征的影响,选取新生湿地和退耕湿地两种湿地类型为研究对象,对土壤和植物体C、N、P含量及其化学计量特征进行研究。研究表明:1)退耕芦苇湿地土壤TC、TN的含量明显增加,TP的含量变化不大。2)新生湿地和退耕湿地土壤R_(C、N、P)分别为42.6:1.6:1、71.2:2.0:1,R_(NP)低于全球平均水平(13.1)和我国平均水平(5.2),土壤表现为N限制。新生湿地土壤剖面中,R_(CN)和R_(CP)变化剧烈;R_(NP)值随深度的增加而减小;退耕湿地土壤R_(C、N、P)值规律性较好,R_(CN)随深度的增加而变大,R_(CP)和R_(NP)值随深度的增加而减小。3)新生湿地和退耕湿地中芦苇整株R_(CN)、R_(CP)和R_(NP)平均值分别为78.2、1753、22.4;67.0、1539、23.0。开垦活动可以降低芦苇植物体R_(CN)和R_(CP)值,但由于芦苇植物体本身对R_(NP)的约束性较高,对R_(NP)值的影响不大,芦苇植株R_(NP)约为23。以上结论可以为黄河三角洲国家级自然保护区正在进行的湿地保护与恢复工作提供借鉴和参考。     

黄河三角洲原生演替中土壤微生物群落结构分析

[目的] 黄河三角洲区域具有重要的湿地生态系统。碱蓬、野大豆和芦苇是该地区典型的盐生植物。本研究针对碱蓬、野大豆和芦苇混生植物的根际土壤微生物群落组成和功能基因进行了分析比较。[方法] 对碱蓬,野大豆-芦苇混生植物的根际微生物菌群和光滩土壤菌群进行了宏基因组测序,使用COG和KEGG数据库对微生物菌群的功能进行了注释和比较。[结果] 本研究结果表明,变形菌门是3个取样点的主要菌门,其在碱蓬、野大豆-芦苇根际土壤中的相对含量比光滩土壤分别多28.8%和10.6%。此外,拟杆菌门、放线菌门和芽单胞菌门是3个取样点中的优势物种。中华根瘤菌属是野大豆-芦苇混生植物根际土壤的最主要的属。对功能基因进行分析表明,光滩土壤中的功能基因的数量多于碱蓬根际土壤和野大豆-芦苇混生植物根际土壤的功能基因数。在这3个位点中,氨基酸代谢、碳水化合物代谢和能量代谢,以及无机离子转运和代谢的基因最多。[结论] 本研究为发掘有价值的微生物资源和海岸带盐碱土壤修复提供了一定的理论基础。     

黄河三角洲滨海草甸与土壤因子的关系

黄河三角洲滨海草甸群落的分布和变化与土壤因子密切相关。于2010年6月对黄河三角洲的草甸植被进行了样方调查,并对土壤进行了取样分析。在所调查的67个草本样方中,共出现52种植物。利用典范对应分析(CCA)分析了9种土壤因子与草甸群落分布的关系,结果显示,前两轴总共解释了物种-环境关系方差的46.4%,土壤含水率和电导率对群落分布的影响最大。双向指示种分析(TWINSPAN)将67个样方分为7种群落类型,将其标示在CCA排序图上后,沿第一轴分成三大类群:盐地碱蓬群落→芦苇-盐地碱蓬群落→其他草甸群落,这反映了黄河三角洲滨海草甸群落在盐分梯度上的演替规律。相关分析显示,物种多样性指数与土壤电导率、速效钾和速效磷呈极显著负相关(P<0.01),与pH值呈显著正相关(P<0.05)。解释了黄河三角洲滨海草甸群落与土壤因子的关系和变化规律,对黄河三角洲植被保护和恢复有一定的指导意义。     

黄河三角洲湿地水生植物组成及生态位

通过大范围的野外调查和室内测定,运用Levins及Pianka公式,对近代黄河三角洲湿地水生植物的构成及主要物种的生态位进行了研究.结果表明:调查样方内共有水生植物34 种,隶属于16科26属;各调查区域间物种组成和群落类型具有一定的差异性.区域形成的年份越久,其物种数和群落类型就越丰富;挺水植物中以芦苇的生态位宽度最大,为0.905,藨草的最低,为0.127; 沉水植物中轮藻、穗花狐尾藻、川蔓藻及小茨藻的生态位宽度较大,分别为0.783、0.673、0.669和0.640,金鱼藻的最低,仅为0.100.龙须眼子菜、大茨藻和苦草间,马来眼子菜和菹草间生态位重叠值较大,说明这几种植物具有相似的环境适应能力.物种的生态位宽度与该物种的分布范围及耐盐区间的大小存在显著的相关性,由此可以断定土壤和水体盐度是导致黄河三角洲湿地水生植物生态位分化的关键因子.     

黄河三角洲刺槐群落土壤优先流及养分分布特征

黄河三角洲湿地面临严重的水资源短缺、湿地退化、土壤盐碱化等问题,湿地土壤干旱缺水,土壤收缩产生裂隙等优先流路径,在小尺度上改变湿地内部以及湿地板块之间水文连通性,小尺度水文效应往往制约大尺度水文连通性,基于当前社会对湿地修复的迫切需求,从小尺度对水文连通研究有必要加以重视。然而,目前的研究多集中在大尺度水文连通的阐述,为进一步明确黄河三角洲湿地小尺度水文连通和养分随优先流路径运移分布情况,以此区域典型刺槐群落为研究对象,基于室外染色示踪实验和室内图像处理技术,分析土壤优先流形态和分布特征,并探究优先流和土壤养分含量之间的关系。结果表明：（1）刺槐群落染色面积比随土壤深度变化主要包括2个阶段,第一阶段：优先流和基质流相互影响作用显著,第二阶段：优先流和基质流相互作用不显著,优先流强度逐渐增强,明显存在指流现象,极少部分管流现象。（2）刺槐群落染色面积比、基质流深度和百分之五十染色深度的数值较大,优先流区染色面积比较小,基质流深度发生在土壤深10-15 cm区间,该类型植被群落水流均匀入渗深度较大,优先流和基质流相互作用程度大,水文连通性较高。（3）优先流区土壤有机碳、有机质、全氮、全磷和有效磷含量值均高于基质流区;（4）土壤优先流区染色面积比与5种养分指标均呈负相关关系,有机碳、有机质和有效磷含量受优先流路径影响显著。（5）土壤中有机碳、有机质和有效磷含量在一定程度上可以衡量土壤优先流发育水平。研究结果可为黄河三角洲湿地生态系统保护和管理提供参考。     

再生水浇灌方式对芦苇地土壤水文生态特性的影响

为提高再生水资源在芦苇群落生态恢复中的高效利用,采用温室内模拟实验的方法,以未灌溉(CK)为对照,对再生水(FS)、再生水清水轮灌(QF)及清水灌溉(QS)等3种浇灌方式下的芦苇地盐碱含量及水文物理参数进行测定分析,以其阐明不同浇灌方式下芦苇地的土壤水文生态效应。结果表明:清水灌溉、清废轮灌降盐压碱效果显著(P0.001),而再生水灌溉后土壤含盐量增加12.8%。与未灌溉相比,3种浇灌方式均使土壤容重减小,孔隙度增大,改善土壤水文物理效果表现为清废轮灌清水灌溉再生水灌溉。Horton模型比较适合描述灌溉后芦苇地土壤水分入渗过程,清水灌溉、清废轮灌改善了土壤水分的渗透性能,初渗率和稳渗率均比未灌溉增加,而再生水灌溉后初渗率下降15.0%。3种浇灌方式均能增强芦苇地贮蓄和保持土壤水分的能力,清废轮灌、清水灌溉、再生水灌溉的饱和蓄水量分别比未灌溉增加11.5%、4.3%、2.4%,涵蓄降水和供植物生长有效水分贮存能力表现为清废轮灌最好,其次为清水灌溉,而再生水灌溉则较差。     

黄河流域微塑料污染现状及防治策略

微塑料污染(microplastics pollution)在全球范围内受到广泛关注。相比于海洋环境以及其他主要河流、湖泊的微塑料污染情况,黄河流域的相关数据较为贫乏。通过综述文献分析了黄河流域河道沉积物和表层水的微塑料污染丰度、类型以及空间分布特征,探讨了黄河流域重要城市和重点保护区的微塑料污染现状,并提出了相应的防控措施。结果表明：黄河流域沉积物和表层水中微塑料污染在空间分布上整体呈现自上游向下游增多的趋势,尤其在黄河三角洲湿地该趋势更加明显;黄河流域沉积物和表层水中微塑料类型存在明显差异,主要与微塑料的材质有关;与全国同类区域相比,黄河流域国家重点城市市域和国家湿地公园的微塑料污染水平处于中高程度,应引起重视;塑料通过多种暴露途径会对黄河滩区养殖业和人类健康造成严重影响。控制黄河流域水体微塑料污染,需要完善相关生产标准和法律法规,提高可降解微塑料产能和塑料废弃物的工程化降解能力。