水位和氮浓度对三江藨草幼苗生长和生物量分配的影响

以莫莫格国家级自然保护区常见植物三江藨草(Scirpus nipponicus)为研究对象,设置低(5 cm)、中(35 cm)、高(65 cm) 3个水位和低(4 mmol·L-1)、中(8 mmol·L-1)、高(12mmol·L-1) 3个氮浓度交互的室内控制实验,探究不同水位和氮浓度对湿地植物三江藨草幼苗生长及生物量分配的影响。结果表明:水位对三江藨草幼苗生长、生物量及其分配均产生显著影响(P<0.05),随着水位的升高,三江藨草株高增加,分株数、球茎数及根生物量降低,根茎、球茎、地下、地上和总生物量均呈先增加后降低的趋势;植株地上生物量分配增加,地下(包括根和球茎)生物量分配降低;氮浓度仅对植株株高、球茎数以及地下与地上部分的生物量分配有显著影响(P<0.05),对分株数及生物量的累积均无显著影响(P>0.05);综合三江藨草幼苗的生长特征和生物量累积,认为其生长的最适宜水位为35 cm;且低水位有利于植株对氮的吸收,高水位和高氮浓度限制植株的生长。     

海三棱藨草及互花米草对模拟盐胁迫的响应及其耐盐阈值

盐度作为滨海湿地的关键环境因子之一,影响盐沼植物的存活、生长及分布。未来海平面上升引起的盐水入侵,将导致滨海湿地的盐沼植物面临高盐胁迫的挑战,进而影响滨海湿地生态系统的结构和功能。本研究选择长江口中低潮滩的主要先锋植物海三棱藨草(Scirpus mariqueter)和互花米草(Spartina alterniflora)为对象,通过人工控制实验,比较不同盐度处理下两种盐沼植物存活、营养生长及繁殖的响应,并确定两种盐沼植物存活的耐盐阈值,从而比较未来盐水入侵背景下,本地物种海三棱藨草及外来物种互花米草对盐胁迫的响应和适应性。结果表明:(1)海三棱藨草和互花米草的存活率随着盐度的增加均呈下降趋势,相同盐度处理下互花米草的存活率显著高于海三棱藨草的存活率(P0.05);(2)盐胁迫明显影响了海三棱藨草和互花米草的生长,随着盐度的增加,海三棱藨草株高、地上生物量及地下生物量均呈逐渐下降的趋势,而互花米草株高、地上生物量及地下生物量呈先增加后下降的趋势,均在盐度为10‰时最高;(3)海三棱藨草和互花米草的分蘖数及结穗率均随着盐度增加呈下降趋势,盐胁迫在一定程度上抑制了两种植物的繁殖能力;(4)互花米草存活的耐盐阈值为43‰,高于海三棱藨草存活的耐盐阈值(21‰);(5)外来物种互花米草比本地物种海三棱藨草具有更强的耐盐性,未来海平面上升引起的盐水入侵将对本地物种海三棱藨草产生更加严重的影响。     

长江口九段沙湿地海三棱藨草生物量分配特征及其影响因子

海三棱藨草(Scirpus mariqueter)为长江河口盐沼湿地先锋植物。以长江口九段沙湿地为主要研究区域,在江亚南沙、上沙、中下沙等不同区域设置固定站点,进行植被和环境因子的取样调研,分析研究了海三棱藨草的生物量分配特征及其主要影响因子,以期为海三棱藨草的培育与恢复、盐沼湿地生态系统的保护与利用提供科学依据。结果表明:(1)不同站点海三棱藨草的茎基高度、球茎生物量占比、根茎与球茎之比均不存在显著差异(P0.05),而植株密度、植株高度、根茎生物量占比、果实生物量占比、茎叶生物量占比、须根生物量占比、果实与根茎之比、果实与球茎之比在不同站点间存在显著差异(P0.05);(2)不同站点的沉积物电导率、盐度、容积密度(5—10、25—30 cm土层)、总碳含量(10—15、20—25、25—30 cm土层)、总氮含量(5—10 cm土层)存在显著差异(P0.05);(3)海三棱藨草的果实与根茎的生物量之比和沉积物5—10、25—30 cm总碳含量,0—5、5—10 cm总氮含量,0—5 cm容积密度,茎基高度6种因子的组合存在极显著相关(P0.01);而其他生物量分配指标与本文涉及到的环境因子、植物表形参数均不存在显著相关性(P0.05)。海三棱藨草生物量分配特征是其自身生长特征与环境因子综合作用的结果。在今后的研究中需拓展生境因子涵盖范围,深入分析多因子综合作用对海三棱藨草生物量分配特征的影响。     

盐度及种间相互作用对海三棱藨草、互花米草萌发及生长的影响

盐度和种间作用是影响湿地植物群落构建的关键因子。然而,已有研究主要集中于植物成体阶段,我们对生活史早期更新阶段的种间相互作用了解十分有限。崇明东滩国家级自然保护区是位于长江口的重要湿地,外来入侵植物互花米草对优势土著物种海三棱藨草的竞争排斥对当地生态系统造成了严重的负面影响。通过受控实验探讨了盐度及种间作用对海三棱藨草和互花米草种子萌发及生长的影响,以深入了解更新过程在盐沼湿地植物群落构建中的作用。结果表明,在培养皿中盐度对海三棱藨草的萌发有显著抑制作用,互花米草的萌发率受盐度影响不显著但萌发进程被延迟。混种处理对两者的萌发存在一定促进效应,且其作用强度受到盐度的调控。海三棱藨草与互花米草种子在萌发阶段的相互促进并非是通过化感作用实现的,可能是由于萌发过程对盐分的吸收减弱了盐胁迫的影响。盆栽条件下,两物种混种时的萌发及生长表现（高度、地上生物量）较单种时有所下降,但差异不显著。种间竞争受环境胁迫程度及生活史阶段的影响,竞争作用在胁迫较弱的淡水环境及生活史后期更强。盐沼湿地植物群落在形成早期受到盐度等环境因子的影响较大,不同植物对盐胁迫的响应是影响种群建成的主导因素,后期种间竞争的重要性不断增加,最终决定了植物群落的整体格局。     

Effect of nitrate supply on the facilitation between two salt-marsh plants (Suaeda salsa and Scirpus planiculmis)

在河口盐沼中,硝酸盐浓度和土壤盐分是两个主要的环境驱动因素,它们同时影响着植物物种之间的相互作用。然而,迄今为止,它们的交互作用对盐沼植物种间相互作用的影响还没有得到针对性的研究。在被漂洗过的河沙中种植盐地碱蓬(Suaeda salsa L.)和扁秆藨草(Scirpus planiculmis Fr.)的幼株,实验中设置三种处理：种间相互作用处理(混合培养或者单独培养)、三个盐度水平处理(1、50和100 mmol L^-1) 以及三个硝酸盐水平处理(0.5、5和10 mmol L^-1)。首先测量了所有植物植株的高度和生物量,然后分析了这两个物种的生长数据、种间相对关系指数和竞争重要性指数。在三个盐度处理中,盐地碱蓬和扁秆藨草的种间相互作用为种间促进。高浓度的硝酸盐促进了盐地碱蓬的生长,但并没有增强该物种的种间促进作用效果,特别是在低盐度处理中。然而,在高盐度处理中,高浓度的硝酸盐显著地将扁秆藨草的种间相互作用从促进转变为竞争。我们的结果表明,过量施用硝酸盐会在盐度梯度中改变胁迫梯度假说的预测,从而导致在盐沼中这两个物种共存的崩溃。这些发现有助于人们理解盐地碱蓬和扁秆藨草以及盐沼植物群落如何响应由人类活动导致的河口营养水平的改变。     

崇明东滩鸟类栖息地优化区海三棱藨草野外恢复实践

中国滨海盐沼湿地受损严重，人工修复策略已成为保护滨海生境的主要措施之一。本研究探讨了在长江口上海崇明东滩鸟类国家级自然保护区，互花米草控制和鸟类栖息地优化工程项目内空白生境的本土盐沼植物高效恢复技术。通过野外小试和中试试验，分析了长江口盐沼湿地建群种海三棱藨草恢复过程中繁殖体种类和移植方式对恢复效率的影响，并评估了不同恢复策略的恢复成本和效率。结果表明：1)海三棱藨草球茎苗耐淹性较强，适用于环境异质性较高的优化区；2)在4种恢复海三棱藨草群落的处理中，最经济高效的处理为无泥低密度球茎苗的移植方式，其每公顷的投入成本约为10100元。相较之下，无泥高密度、带泥低密度及带泥高密度的处理每公顷所需成本分别为41100、30000和120100元；3)经过近5年的努力，海三棱藨草群落在崇明东滩优化区C3区域覆盖度已超过60%,是相对成功的大规模野外恢复示范。本研究可为大规模滨海盐沼植物的恢复工程提供依据及支撑。     

崇明东滩湿地不同盐沼植物群落土壤碳储量分布

海岸带盐沼植被的高生产力对湿地土壤碳库的形成具有重要意义.本文研究了长江口崇明东滩湿地3种主要盐沼植物(芦苇、互花米草和海三棱藨草)群落生物量差异、土壤碳储量时空动态和垂向分布特征.结果表明： 湿地盐沼植被总生物量表现为互花米草群落(5750.7 g·m^-2)>芦苇群落(4655.1 g·m^-2)>海三棱藨草群落(812.7 g·m^-2),且地上生物量在夏、秋季最高,地下生物量在冬季最高.湿地土壤碳储量(0～50 cm)在春季最低,随后逐渐增加,至冬季达到最大值.土壤碳储量年增量从高潮滩向低潮滩递减,表现为芦苇群落(711.8 g·m^-2)>互花米草群落(646.2 g·m^-2)>海三棱藨草群落(185.3 g·m^-2)>光滩(65.6 g·m^-2).光滩土壤碳储量在25～30 cm处最高,海三棱藨草、互花米草和芦苇群落土壤碳储量分别在10～15、30～35和30～40 cm处达到最大值,且不同群落土壤碳储量与植被地下生物量具有显著的线性关系.     

互花米草与海三棱藨草的生长特征和相对竞争能力

外来物种互花米草(Spartinaalterniflora)已对我国特有种海三棱藨草 (Scirpusmariqueter)发生了竞争取代。作者通过在长江口崇明东滩湿地取样和盆栽竞争实验,比较了二者的主要生长特征和种间相对竞争能力。结果表明:无论是先锋种群还是成熟种群,互花米草的高度、盖度、地上生物量、地下生物量和平均每花序种子数都显著大于海三棱藨草;海三棱藨草的密度和单位面积结实枝条数显著大于互花米草。两种植物成熟种群的单位面积种子产量和种子的萌发率没有显著差异。种内竞争和种间竞争显著降低了两种植物的平均每株产生的无性小株数、结实株数、地上生物量和地下球茎数(海三棱藨草产生球茎),互花米草的种间竞争能力 (相对邻里效应指数 )显著大于海三棱藨草。互花米草在生长上的优势可能导致其在种间竞争上的优势,从而使互花米草能够在海三棱藨草群落中成功入侵。     

盐度和淹水对长江口潮滩盐沼植物碳储量的影响

盐生植物是盐沼有机碳储存的"临时库",也是土壤有机碳累积的主要来源,其碳储量大小对盐沼生态系统"碳汇"功能的发挥十分重要。以长江口潮滩本地种芦苇(Phragmites australis)和海三棱藨草(Scirpus mariqueter),及入侵种互花米草(Spartina alterniflora)为研究对象,采用单因素盆栽实验,模拟分析淹水盐度(0、5、10、15、25和35)、淹水深度(0、10、20、40、60cm和80cm)和淹水频率(每天、每3天、每7天、每10天和每15天)变化对各盐生植物地上、地下和总体碳储量大小的影响。研究结果表明,随着淹水盐度增加,芦苇、互花米草和海三棱藨草地上部分与总体碳储量均显著降低。土壤盐度可分别解释其地上部分碳储量变异的47.2%、66.5%和72.7%,与总体碳储量变异的34.7%、45.0%和62.0%。随着淹水深度增加,芦苇地上部分、总体碳储量和海三棱藨草地上部分碳储量均显著降低,其变异的68.6%、28.5%和71.1%可由淹水深度变化(10—80cm)解释。互花米草在80cm淹水深度下仍有较高的地上部分碳储量和总体碳储量。3种盐生植物碳储量对淹水频率变化的响应差异均不显著,所有处理地下部分碳储量差异也未达到显著水平。总体而言,互花米草对水盐胁迫的耐受性要强于本地种芦苇和海三棱藨草。尽管互花米草和芦苇具有相对较高的碳储量,但水盐胁迫对其碳储量的显著抑制作用不容忽视。海三棱藨草碳储量本就不高,输入土壤的有机碳量较为有限,海平面上升及盐水入侵等逆境胁迫会使其对盐沼"碳汇"贡献更加微弱。     

白鹤中途停歇地主要食物藨草球茎密度的空间插值方法研究

扁杆藨草(Scirpus planiculmis)和三江藨草(S.nipponicus)的球茎是迁徙白鹤(Grus leucogeranus)在莫莫格中途停歇地的主要食物。2010年9月15～25日,对莫莫格白鹤集中停歇地鹅头泡湿地的20条样线上100 m等间隔470个取样点进行了地下0～20 cm的藨草球茎的取样工作。基于此,采用反距离权重、4种径向基函数和普通克里格共6种空间插值方法模拟了该区域藨草球茎密度。交叉验证和插值结果的空间分布图对比,径向基函数中的张力样条插值效果最佳,是最适于该区域挺水植物藨草球茎密度的空间插值方法。张力样条插值结果表明:研究区内藨草球茎密度均值为(46.0±44.3)个/m2。其中,<25个/m2的面积占研究区的41.7%,25～100个/m2的面积占45.9%,而>100个/m2的面积仅占12.4%。研究结果为下一步分析白鹤迁徙种群与环境因子的生态关系、预测该地区白鹤的环境容纳量提供十分重要的基础数据。     

壳聚糖酶的克隆表达与壳寡糖的制备分析

目的:克隆壳聚糖酶基因于大肠杆菌中实现高表达,制备壳寡糖。方法:以枯草芽孢杆菌总DNA为模板扩增壳聚糖酶基因(CSN),克隆至载体pET23a(+)上,转化菌株BL21(DE3)。重组子经0.5 mmol/L IPTG诱导后,SDS-PAGE和质谱检测与鉴定重组酶。酶纯化后水解壳聚糖,薄层色谱分析其水解产物。结果:质谱证明壳聚糖酶(31.5kDa)成功表达,表达量占菌体总蛋白的45%左右。纯化后重组酶浓度为900 mg/L,纯度95%、回收率85%,酶活力为10 000 U/mg。壳聚糖降解产物为壳二糖至壳四糖。结论:原核表达载体pET23a(+)-CSN构建正确,壳聚糖酶表达量与活性高,适用于水解壳聚糖制备壳寡糖。     

国内外蝗害治理技术现状与展望

本文首先概述了国内外蝗虫发生与为害的态势,总结了现阶段我国蝗虫发生与为害的主要特点:即农田飞蝗暴发频繁而且严重,草原土蝗的发生时常造成严重的经济损失,而且侵入城市干扰市民生活,我国与周边国家之间蝗虫过境迁移频繁,使用化学农药污染环境和农产品;分析了国内外蝗虫防治对策与技术的发展现状,重点介绍了应急防治和可持续治理对策、...     

Kinetics and thermodynamics of peroxidase- and laccase-catalyzed oxidation of N-substituted phenothiazines and phenoxazines

N -substituted phenothiazines (PTs) and phenoxazines (POs) catalyzed by fungal Coprinus cinereus peroxidase and Polyporus pinsitus laccase were investigated at pH 4–10. In the case of peroxidase, an apparent bimolecular rate constant (expressed as k _cat/K _m) varied from 1 ×10⁷M⁻¹s⁻¹to 2.6×10⁸M⁻¹s⁻¹ at pH 7.0. The constants for PO oxidation were higher in comparison to PT. pH dependence revealed two or three ionizable groups with pK _a values of 4.9–5.7 and 7.7–9.7 that significantly affected the activity of peroxidase. Single-turnover experiments showed that the limiting step of PT oxidation was reduction of compound II and second-order rate constants were obtained which were consistent with the constants at steady-state conditions. Laccase-catalyzed PT and PO oxidation rates were lower; apparent bimolecular rate constants varied from 1.8×10⁵M⁻¹s⁻¹ to 2.0×10⁷M⁻¹s⁻¹ at pH 5.3. PO constants were higher in comparison to PT, as was the case with peroxidase. The dependence of the apparent bimolecular constants of compound II or copper type 1 reduction, in the case of peroxidase or laccase, respectively, was analyzed in the framework of the Marcus outer-sphere electron-transfer theory. Peroxidase-catalyzed reactions with PT, as well as PO, fitted the same hyperbolic dependence with a maximal oxidation rate of 1.6×10⁸M⁻¹s⁻¹ and a reorganization energy of 0.30 eV. The respective parameters for laccase were 5.0×10⁷M⁻¹s⁻¹ and 0.29 eV. Received: 20 September 1999 / Accepted: 24 February 2000     

Coiled-coil nanomechanics and uncoiling and unfolding of the superhelix and alpha-helices of myosin

The nanomechanical properties of the coiled-coils of myosin are fundamentally important in understanding muscle assembly and contraction. Force spectra of single molecules of double-headed myosin, single-headed myosin, and coiled-coil tail fragments were acquired with an atomic force microscope and displayed characteristic triphasic force-distance responses to stretch: a rise phase (R) and a plateau phase (P) and an exponential phase (E). The R and P phases arise mainly from the stretching of the coiled-coils, with the hinge region being the main contributor to the rise phase at low force. Only the E phase was analyzable by the worm-like chain model of polymer elasticity. Restrained molecular mechanics simulations on an existing x-ray structure of scallop S2 yielded force spectra with either two or three phases, depending on the mode of stretch. It revealed that coiled-coil chains separate completely near the end of the P phase and the stretching of the unfolded chains gives rise to the E phase. Extensive conformational searching yielded a P phase force near 40 pN that agreed well with the experimental value. We suggest that the flexible and elastic S2 region, particularly the hinge region, may undergo force-induced unfolding and extend reversibly during actomyosin powerstroke.     

Synthesis of hapten and conjugates of coumestrol and development of immunoassay

3-O-Carboxymethylcoumestrol was prepared as the hapten for immunoassay by a partial alkylation of coumestrol with ethyl chloroacetate in acetone alkalized with potassium carbonate. 3-O-Ethoxycarbonylmethylcoumestrol was separated by column chromatography and finally was hydrolyzed with formic acid. 1H and 13C NMR data (APT, COSY, HMQC, and HMBC) revealed that the reaction was regioselective, as 3-O-ethoxycarboxymethylcoumestrol was the only monosubstituted derivative. The hapten was then conjugated to bovine serum albumin and used for immunization of rabbits. A radioimmunoassay (RIA) system was established based on the polyclonal antiserum and a 125I-labeled hapten-tyrosine methyl ester conjugate as the radioligand. Parameters of the RIA: sensitivity: 12 pg per tube, 50% intercept: 140 pg per tube, working range: 20-4000 pg per tube. The cross-reactivity of a panel isoflavonoid and lignan phytoestrogens was either negligible (e.g. formononetin 0.07%; biochanin A 0.06%) or not detectable at all. The major immunoreactive peak in HPLC fractions from an alfalfa extract had the same retention time as coumestrol standard and represented 94.8% of the signal. The remaining 5.2% of immunoreactivity was distributed between five minor peaks. We conclude that after the validation for particular matrices, the method will be a useful tool for analysis of coumestrol, especially in low volume and low concentration samples.     

白术同源四倍体的诱导和鉴定及其与二倍体过氧化物酶的比较

以白术（Atractylodes macrooephala Koidz.）二倍体组培苗为材料,对其四倍体诱导方法进行研究,共获得45个白术同源四倍体株系,为优良株系的选育提供了材料。此外,还分析比较了其中8个白术四倍体株系与二倍体的过氧化物酶同工酶（POD）的酶谱差异,发现四倍体各株系过氧化物酶同工酶谱比二倍体的均多了Rf0.310的谱带,且总过氧化物酶比活力也发生了很大改变,对探讨白术四倍体优良株系的生理生化机理具有一定的参考价值。     

Effect of soil salinity and water stresses on growth and content of nitrogen,chloride and phosphate of wheat and triticale

Summary Three wheats and one triticale were grown, up to flowering stage, in pots on calcareous soil adjusted to a range of salinities (S₁=3.5, S₂=6, S₃=8.5, and S₄=11 mmhos/cm, 20°C, soilpaste extract) by adding solution consisting of 3∶2∶1 of Na-, Ca- and Mg chlorides in chemical equivalent amounts. Moisture in the pots was kept at 100% (W₁), 40% (W₂) and 20% (W₃) of the available water. The vegetative growth, nitrogen and phosphate were affected by S and W treatments, chloride was affected only by S. The interaction S×W affected only dry weight. Varietal effect was observed between wheat as a group and triticale. Multiple quadratic regression equations of these properties on salinity and water revealed that the higher the available water the wider the range of tolerable salinity. Triticale was relatively more tolerant to water stress. Salinity increases Cl and decreases N, whereas water stress enhances N accumulation to a certain extent. However, in triticale at S₃ and S₄ the effect of water stress on N was overshadowed by the excessive salinity. This did not occur for the wheat (Florence). P trends were described. R² for P was low (0.7435–0.3603) which made interpretations rather difficult.     

放牧对牧草光合作用、呼吸作用和氮、碳吸收与转运的影响

研究放牧对草地植物生理活动的影响,对于揭示草地放牧演替的生理机制有重要意义.大量研究表明,家畜放牧对牧草光合作用、呼吸作用以及C和N吸收与转运的影响,可以分为生理伤害和生理恢复2个阶段.放牧通过改变草地冠层结构影响牧草光合作用,净光合作用速率短期内迅速下降,随着叶面积指数增加又逐渐上升,呼吸作用有相似的变化趋势.牧草放牧后再生长所需的C和N最初主要来自根系和留茬中的贮藏物质,此后随着牧草生长恢复逐渐由同化作用供给,C代谢与土壤N水平负相关.放牧后牧草生理活动变化与牧草遗传特性、种间竞争、家畜放牧特征、非生物环境等因素密切相关.