小叶锦鸡儿幼苗对沙埋的生态适应和生理响应

以中国半干旱地区固定、半固定沙地分布最广泛的灌木种之一小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)为对象,于2010～2011年在内蒙古科尔沁沙地测定了不同深度沙埋下其幼苗的存活率、株高、渗透调节物质含量、保护酶活性和膜透性变化,探讨小叶锦鸡儿对沙埋的生理响应特征。结果显示:(1)与对照相比,当沙埋深度为小叶锦鸡儿幼苗株高的25%～75%时,存活率差异不显著;当沙埋深度为50%～75%时其存活率增加,但株高明显下降,沙埋对其生长具有抑制作用;当沙埋达到其株高100%时幼苗全部死亡。(2)不同沙埋深度对小叶锦鸡儿幼苗叶片细胞膜透性无显著影响,对沙埋深度为其株高25%时,叶片含水量增加,MDA含量下降,POD活性增强,细胞膜未受到伤害;沙埋深度为其株高50%～75%时,叶片含水量下降,MDA含量增加,但SOD和POD对细胞膜起到了协同保护作用,细胞膜也未受到损伤;沙埋深度为株高25%～75%情况下,细胞膜未受到损伤,可溶性糖和脯氨酸含量变化不明显。研究认为:小叶锦鸡儿幼苗只能耐受部分沙埋,完全沙埋则会导致其幼苗全部死亡,沙埋胁迫下可溶性糖和脯氨酸等渗透调节物质含量反应迟缓可能是其耐沙埋能力较弱的主要生理原因之一。     

海岸单叶蔓荆沙埋胁迫下碳水化合物变化与其耐沙埋的关系

选择烟台海岸沙地抗沙埋强的单叶蔓荆(Vitex trifolia var.simplicifolia)为试材,在自然环境条件下根据单叶蔓荆匍匐茎长度进行了轻度(1/3茎长)、中度(2/3茎长)和重度半埋以及全埋处理。在沙埋20d后,测定了不同沙埋处理下匍匐茎各段上匍匐茎长度、枝条高度、不定根长度,以及可溶性糖、淀粉、纤维素含量,以探讨单叶蔓荆碳水化合物变化和转化在其耐沙埋中作用。结果显示,在轻度、中度半埋和全埋下单叶蔓荆匍匐茎长度均显著大于对照,被沙埋匍匐茎处有大量不定根生成;同时,可溶性糖和淀粉含量增高和纤维素含量下降,尤其是生长最快的匍匐茎顶部(如轻度半埋),茎中可溶性糖较低、淀粉增加最多,纤维素最低。但是被重度半埋和全埋的匍匐茎生长较少,茎中纤维素含量较多、淀粉含量较少。研究表明,沙埋是一种胁迫,它损伤叶片、扰乱碳水化合物代谢平衡。但它又是胁迫信号使植物产生适应性反应,它使未遭沙埋的匍匐茎顶端通过加速碳水化合物转化、分解纤维素、提高淀粉和可溶性糖含量,为顶端生长提供能量和营养,以加速匍匐茎快速生长摆脱沙埋。同时沙埋部位枝叶通过分解其纤维素,产生更多的可溶性糖和淀粉为匍匐茎不定根生长提供能量。因此,沙埋后匍匐茎内碳水化合物的转化是其快速生长和摆脱沙埋的能量来源而在其适应沙埋生长中起重要作用。单叶蔓荆对沙埋的适应性反应表现了其具有表型可塑性特性,该特性是其沙埋后维护匍匐茎顶部快速生长、不定根形成、碳水化合物转化以及具有较高抗沙埋能力的关键。     

沙埋对中间锦鸡儿幼苗生长发育的影响

在沙地环境中,沙埋是影响植物幼苗存活的一个重要因素。中间锦鸡儿(C arag ana interm ed ia)是浑善达克沙地和毛乌素沙地固定和半固定沙丘上常见的一种沙生灌木。为了研究沙埋对其幼苗存活以及生长的影响,对出土后生长了1个月的中间锦鸡儿实生苗进行沙埋实验,实验处理:TC为对照,T1为沙埋幼苗地上部的1/3,T2为沙埋幼苗地上部的1/2,T3为沙埋到幼苗的近顶端。实验持续4周,每周收获1次。结果表明:TC、T1和T2没有幼苗死亡,T3有20%的幼苗死亡;沙埋对中间锦鸡儿幼苗的生物量、根冠比、根生物量比和茎生物量比有显著影响,叶片生物量比各处理没有显著差异,沙埋对幼苗的叶面积没有显著影响,在第1周T2和T3的小叶片面积显著大于TC,在其余3周,TC与T1、T2的小叶片面积没有显著差异,与全埋则有显著差异;沙埋对幼苗的相对生长速率(RGR)和净同化速率(N AR)产生显著影响,实验结束时,T3处理幼苗的RGR和N AR显著地小于其它3个处理。上述结果表明,部分沙埋(T1、T2)对沙生灌木中间锦鸡儿幼苗的生长发育没有显著的影响,而全部沙埋(T3)对其幼苗的生长发育产生显著的抑制,中间锦鸡儿是一个比较耐沙埋的物种。     

沙埋和种子大小对柠条锦鸡儿种子萌发、出苗和幼苗生长的影响

研究了沙埋深度和种子大小对内蒙古毛乌素沙地植被群落中占优势的柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)种子萌发、出苗、幼苗存活和生长的影响.结果表明,沙埋深度显著影响柠条锦鸡儿的种子萌发率、休眠率、出苗率、幼苗存活率及生物量.在0.5-2cm的浅层沙埋下,种子萌发率、出苗率、幼苗存活率及生物量最高,休眠率最低;沙埋深度≥4 cm时,柠条锦鸡儿的种子萌发率、出苗率、幼苗存活率及生物量随着沙埋深度增加显著降低,而休眠率却显著升高;沙埋深度≥12 cm时,柠条锦鸡儿种子不能够出苗,幼苗也不能够存活.种子大小对柠条锦鸡儿种子萌发率没有显著影响,但对出苗率、幼苗存活率及生物量影响显著.在各个沙埋深度下,不同大小的柠条锦鸡儿种子间的萌发率没有显著差异.当沙埋深度≤6 cm时,不同大小的柠条锦鸡儿种子在同一沙埋深度下的出苗率间没有显著差异;但当沙埋深度≥8 cm时,在同一沙埋深度下,大种子的出苗率显著高于中种子和小种子的出苗率,而中种子和小种子出苗率间没有显著差异.0.5-10 cm的沙埋深度中,除6 cm和8 cm深度下中种子和小种子萌发幼苗的生物量间没有显著差异外,其余深度下,大种子萌发的幼苗的存活率及生物量显著高于同一沙埋深度下中种子萌发的幼苗的存活率及生物量,后者又显著高于小种子萌发的幼苗的存活率及生物量.可能正是种子萌发对沙埋环境的忍耐或响应能力以及种子的多态性提高了柠条锦鸡儿在毛乌素沙地的适合度,为其在流动或半流动沙丘环境中成功定居并形成优势群落奠定了基础.     

内蒙古高原小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)、中间锦鸡儿(C. davazamcii)和柠条锦鸡儿(C. korshinskii)的遗传多样性及遗传关系

采用RAPD技术对10个具较大地理跨度的小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿种群的遗传多样性和遗传关系进行了研究.共检测到678个位点,多态条带比率(PPB)为100%;特有位点41个,占6.05%.总体上3种锦鸡儿的遗传多样性表现出自东向西递减的趋势,分析表明其与生长地点年均气温呈显著负相关.AMOVA表明:3种锦鸡儿种间变异只占总体变异的6.08%,且显著性检验表明这种变异不显著;种内种群间的变异占总变异的11.90%;总变异的主要部分来自种群内部(82.02%). 3种锦鸡儿各种群总体分析结果表明:种群内变异比率Hpop/Hsp为0.8013,基因分化系数Gst为0.1603,种群每代迁移数Nm为2.6192,显示种群间存在一定强度的基因流,3种锦鸡儿间表现为异交性.3种锦鸡儿多样性高低及种群聚类分布格局都表现出一定的地理连续性.     

文心兰原球茎形态发生与可溶性物质及抗氧化酶的关系

以文心兰切花品种'南茜'无菌苗为材料,取其茎尖通过组织培养诱导形成原球茎和幼苗,观察并分析了原球茎各形态发生阶段的特征及其可溶性糖和蛋白质含量、抗氧化酶(POD、CAT和SOD)活性以及相关同功酶(POD、EST和SOD)的变化.结果显示:(1)文心兰原球茎形态发生可分为外植体期、外植体膨大期、愈伤组织期、原球茎形成期、原球茎成熟期、叶鞘伸展期、顶端腋芽发育期及幼苗期8个阶段.(2)可溶性糖和蛋白质含量均在叶鞘伸展期出现最大峰值;POD活性在外植体膨大期、CAT和SOD活性在愈伤组织期分别出现最大峰值.SOD同工酶的2条酶带在愈伤组织期到幼苗期交替出现;EST同工酶在原球茎形成期有2条特异酶带.研究表明,可溶性糖和蛋白质的含量以及POD、CAT、SOD活性的特异变化与文心兰茎尖脱分化及原球茎再分化的实现密切相关,不同类型的同工酶在原球茎同一发生阶段表现出较大差异,EST同工酶的2条特异酶带可作为原球茎形成的标志.     

甜瓜属远缘杂种回交自交群体的过氧化物酶同工酶分析

运用聚丙烯酰胺凝胶电泳 ,对甜瓜属远缘杂种 (Cucumis× hytivus Chen & Kirkbride)与栽培黄瓜的回交自交群体共 4 6份材料进行了同工酶分析 ,结果表明 :群体内各单株间过氧化物酶酶谱差异较大 ,根据酶带数目及位置的差异可归为 6个类型 ,反映了群体内的遗传多态性。将回交自交群体与普通栽培黄瓜酶谱相比较时发现 ,群体比黄瓜新增了 4条带 ;群体的平均酶带数目 (7.8)比普通栽培黄瓜 (5 .0 )高出 5 6 .0 %。与此同时 ,在酶的活性上群体内也存在很大变异。这说明通过远缘杂交获得的新种对扩大黄瓜的遗传变异 ,改良黄瓜资源具有巨大的潜力。     

兴隆山自然保护区驯养马麝的麝香分泌及与其种群动态和年龄结构的关系

马麝(Moschus sifanicus)分布于我国青藏高原及周边区域,雄麝可分泌麝香。因历史上的过度利用及生境丧失等原因,马麝已极度濒危。马麝驯养是保育野生马麝资源及可持续生产麝香的有效方式。我国于1990年在甘肃兴隆山保护区开始马麝驯养,并于1996年实现了可持续的活体取香。分析了兴隆山麝场1996—2006年间的麝香生产及与泌香雄麝种群增长和种群结构的关系,结果表明:兴隆山麝场11a间共取香430头次,麝香总产量达3846.6 g,年均麝香产量为(349.69±84.69)g(n=11)。泌香雄麝的种群数与麝香年产量存在极显著的相关(R=0.638,P0.01),增长模型y=e(6.4285-3.6578/t)(R2=0.735,df=9,F=24.94,P=0.0010.01)和y=e(4.2049-3.4523/t)(R2=0.700,df=9,F=21.02,P=0.0010.01)可分别模拟该麝场的麝香年产量及泌香雄麝种群的增长。泌香雄麝的平均泌香量为(8.93±0.56)g/头(n=68),各年度的雄麝平均泌香量与麝香年产量相关极显著(R=0.442,P0.01),其增长模式呈指数式增长(y=7.5126e0.0244t)(R2=0.373,df=9,F=5.36,P=0.0460.05)。各年龄组雄麝间的平均泌香量差异显著(ANOVA,F7,59=2.522,P=0.0240.05),1.5岁马麝的泌香(2.00±1.82)g,(n=10)显著高于其他各年龄组马麝(P0.05),其余年龄组间的平均泌香量无显著差异(P0.05)。雄麝的年龄组与麝香年产量呈极显著的负相关(R=-0.936,P=0.0010.01),1.5—6.5岁雄麝占种群比例91.16%,生产麝香(3560.1g)占总产量的92.55%。以麝香生产为主的麝场,其驯养雄麝种群配置应以6.5岁龄以下雄麝为主。     

新疆杨树干液流的径向变化及时滞特征

利用热扩散技术,对绿洲农田防护林新疆杨(Populus alba L.var.pyramidalis)大树边材5个深度处(1、2、3、5 cm和8 cm)的液流速率(Js)开展了连续两年的监测,结果表明:(1)以标准长度2 cm的探针测得的液流速率(Js-2)为参照,形成层下1、3、5、8 cm处的液流速率(Js-1,Js-3,Js-5,Js-8)与Js-2间具有显著的相关性,回归系数分别为0.24—0.27、1.18—1.61、0.81—1.64和0.38—0.75,液流速率最大的位点在形成层下3—5 cm处,液流速率最小的位点在最外侧(1 cm)或最内侧(8 cm)处,径向差异明显。边材不同深处的液流传输具有较一致的日变化过程。(2)在同步观测的5项气象要素中,大气水汽压亏缺(VPD)和太阳辐射(Ra)与Js的回归系数均较大,是驱动液流进程的主导气象要素。大气蒸发潜力(ET0)集合了多种气象要素的信息,具有与Ra一致的日变化进程(启动、峰值时刻相同),可作为分析液流昼、夜过程的综合气象变量。(3)新疆杨边材中五个深度处Js的峰值时刻基本相同(Js-1的峰值较其它层次提前4—123 min),均明显滞后于Ra(时滞)并提前于VPD,在7月份的晴天,ET0、Js和VPD峰值出现的时刻分别大致在12:30、14:00和15:00。新疆杨时滞的大小存在有规律的季节变化,从6到10月份,Js与ET0峰值的时滞(ΔJ-E)逐渐增加,变化在70—110 min(2011)、70—128 min(2012)之间,但VPD与Js峰值的时滞(ΔJ-V)逐渐降低,变化在73—20 min(2011)、63—8 min(2012)之间,这表明在生长季的早期,热量因子(Ra)对新疆杨液流变化的驱动较强,而在生长季的末期,大气水汽因子VPD的驱动效应更突出。     

mapZ基因缺失对变异链球菌生长分裂及氯己定作用下生物膜形成能力的影响

探究变异链球菌（Streptococcus mutans）分裂调控基因mapZ缺失对变异链球菌生长分裂、氯己定（Chlorhexidine, CHX）作用下生物膜形成能力的影响。针对前期课题组成功构建的变异链球菌的mapZ基因缺失突变株（ΔsmmapZ）,通过扫描电镜（SEM）观察细菌细胞生长形态及分裂隔膜的位置变化;通过实时定量PCR技术检测mapZ基因缺失对分裂基因ftsZ相对表达含量的影响;通过检测氯己定最小抑菌浓度（MIC）并在不同药物浓度下培养生物膜来探究mapZ基因缺失对变异链球菌生物膜形成能力的影响。结果表明：与野生株相比,ΔsmmapZ突变株形态发生改变（变为短圆球状）,分裂隔膜位置错乱;ΔsmmapZ突变株分裂基因ftsZ相对表达含量较UA159下降四分之一,具有统计学差异;ΔsmmapZ突变株MIC值为0.125 00 μg/mL,UA159野生株MIC值为0.250 00 μg/mL,且在药物浓度为0.125 00 μg/mL的氯已定作用下,野生株可以形成生物膜,而ΔsmmapZ则无生物膜形成。变异链球菌缺失mapZ基因影响细菌细胞的胞质分裂,降低分裂基因ftsZ的表达和氯己定下变异链球菌生物膜的形成能力。mapZ可作为潜在的抗菌药物研发靶点。     

不同厚度沙埋下植物光合特性变化与补偿性生长的关系

在自然条件下通过对海岸沙地不同株型单叶蔓荆(Vitextrifolia var.simplicifolia Cham)在不同厚度沙埋处理下土壤温度、湿度,沙上叶片鲜重(FW)和干重(DW)、叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)的测定以揭示沙埋后植物的快速生长与光合作用的关系以及植物补偿性生长在其耐沙埋中的作用。结果表明,不同厚度沙埋下,土壤表层含水量最低和温度最高(40℃),随着沙埋厚度增加,土壤含水量显著增加,而土壤温度(28℃)降低。轻度和中度沙埋5 d和10 d,幼株和成株沙上叶片鲜重(FW)和干重(DW)增加,单叶蔓荆成株沙上顶部叶片FW分别较对照增加27%和29%;DW较对照增加23%和27%,并与对照差异显著(P0.05)。幼株和成株单叶蔓荆对照和不同厚度沙埋下沙上叶片Pn、Tr、Gs日变化曲线均呈现"双峰型",且植株上部叶片Pn、Tr、Gs高于下部叶片。但在轻度和中度沙埋处理下,幼株和成株单叶蔓荆叶片Pn、Tr、Gs增加并高于对照,成株在光合第一个高峰期顶部叶片Pn分别较对照高13%和24%,Tr分别较对照增加33%和72%,Gs较对照分别增加了55%和27%。研究表明,沙埋下植株快速生长和叶片物质积累加速与光合作用增高呈正相关。沙埋胁迫激活植株补偿生长是引起植物Pn增加,干物质积累的主要原因。而沙埋使叶片损失导致植物能量代谢失衡是激活补偿生长的内因,沙埋使植物下部处于低温潮湿环境是补偿生长的外因。沙埋胁迫下植物补偿生长在其维持能量和物质代谢平衡和适应沙埋中起重要作用,是单叶蔓荆适应沙埋的重要生理调控策略。     

海滨沙地单叶蔓荆匍匐茎对沙埋适应的生长对策

单叶蔓荆(Vitex trifolia var.simplicifoli)是一种耐盐、耐旱固沙地被植物。依据海滨沙地自然沙埋特点对单叶蔓荆匍匐茎进行了不同厚度(半埋和全埋)和不同长度交叉沙埋处理,研究探讨了单叶蔓荆沙埋适应生长对策,为其开发利用、科学管理和海滨环境修复提供指导。结果表明,正常情况下,单叶蔓荆匍匐茎基部和中部生长缓慢,顶部生长快。轻度(沙埋匍匐茎基部)和中度(沙埋匍匐茎基部和中部)半埋和全埋使匍匐茎顶部生长加速,茎长增长量较对照高出1.5到3.1倍;但重度(沙埋整个匍匐茎)半埋和全埋使匍匐茎顶部净增长量减少12%和13%。在20d沙埋中,对照整个匍匐茎各段均无不定根长出,但不同程度半埋和全埋沙埋处理下沙下匍匐茎上均长出不定根,重度半埋使不定根生长受抑;同时匍匐茎上各段茎生物量上升,枝叶生物量下降,且随着沙埋程度的增加而增减幅度提高,在重度半埋和全埋达到最大。在轻度和中度半埋和全埋下,匍匐茎上未沙埋部位枝条生长加速。研究表明,在自然环境中,单叶蔓荆匍匐茎顶端是一个对环境变化反应敏感的部位,并与沙埋后单叶蔓荆茎延伸生长和植株能否生存密切相关。当匍匐茎顶部没被沙埋时,沙埋促进沙埋部位匍匐茎和枝叶中物质转移,加速匍匐茎顶部快速生长和物质积累以弥补沙埋带来的损伤维持物质和能量的代谢平衡。沙埋后,单叶蔓荆以茎顶端快速生长、形成不定根、枝条生长维持茎水分平衡和能量和物质代谢平衡,以快速生长摆脱沙埋影响的生长方式为其对沙埋环境的重要适应对策。因此,在海岸沙地单叶蔓荆种群管理和维护中,在强风移沙引起的重度沙埋后,及时剥离匍匐茎顶部沙子对维护单叶蔓荆种群的延续生存和扩散均有重要作用。     

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。     

海滨滨麦叶片和根对不同厚度沙埋的生理响应差异分析

以烟台海岸抗风沙植物滨麦为研究材料,通过对不同厚度沙埋下其叶片和根部抗氧化酶活力(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT))、丙二醛(MDA)含量和渗透调节物含量变化的分析,探讨了叶片和根部对沙埋生理响应的差异。试验按滨麦成株株高(约40 cm)对其进行了轻度沙埋(在株高1/4处)、中度沙埋(2/4处)和重度沙埋(3/4处)。在沙埋第6天,分别测定了不同厚度沙埋处理下,植株各段叶片和根抗氧化酶活力、MDA和渗透调节物含量。结果表明,轻度和中度沙埋均加速植株生长。与对照相比,经轻度、中度沙埋处理6 d,叶片平均MDA含量增加,在重度沙埋下降低。不同厚度沙埋6 d,叶片平均SOD活力和脯氨酸含量增加,而CAT活力、可溶性糖和可溶性蛋白质含量下降。但不同厚度沙埋均使沙上叶片MDA、脯氨酸、可溶性蛋白质含量和SOD和CAT活力增加,尤其是叶片顶部增加最为明显,使沙下叶片MDA、可溶性糖、可溶性蛋白质含量和CAT活力下降,导致同株沙上和沙下叶片MDA、脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白质含量和SOD和CAT活力差异显著(P0.05)。与叶片相比,根中MDA、可溶性蛋白质含量和SOD和CAT活力较低,而POD活力和可溶性糖含量较高并与叶片差异显著(P0.05)。不同厚度沙埋6 d,滨麦根中MDA和可溶性蛋白质含量变化较小,可溶性糖含量和CAT、POD、SOD活力略有降低。研究表明,滨麦根和叶片对不同厚度沙埋的生理响应不同。沙埋直接作用于叶片并诱发叶内氧自由基积累,但叶片通过快速激活的抗氧化酶保护系统(CAT、SOD)维持氧自由基代谢平衡,以及渗透调节物(脯氨酸、可溶性糖)的积累维护细胞水分代谢平衡,并满足能量的需求和快速生长。但在不同厚度沙埋下,由于根系不受沙埋直接影响而生理变化较小,并且还维持较低的膜脂过氧化水平,这可能是根能维持正常的吸水输水功能并在沙埋处理过程中和沙埋后地上叶片快速生长摆脱沙埋的重要物质基础。     

沙埋对干旱沙区真藓结皮层细菌群落结构和多样性的影响

作为干旱沙区常见干扰之一的沙埋显著影响着生物结皮的结构和功能,但其内在的生物学机理还不清楚。利用高通量测序技术,通过对0(对照)、0.5(浅层)、2和10mm(深层)沙埋处理后的腾格里沙漠东南缘沙坡头地区真藓(Bryum argenteum)结皮层细菌群落物种组成与丰度的测定,研究了沙埋对真藓结皮层细菌群落结构和多样性的影响。结果表明:(1)共检测到沙坡头地区真藓结皮层细菌38门106纲181属,以放线菌、变形菌、蓝藻、浮霉菌、拟杆菌和酸杆菌等为主(占细菌群落的78.4%—83.0%);(2)PCA分析表明沙埋导致该地区真藓结皮层细菌群落结构组成发生明显改变。无沙埋时,真藓结皮层细菌群落中相对丰度最高的是蓝藻(18.6%),随着沙埋厚度的增加,依次变为变形菌(21.5%,沙埋厚度0.5mm)、浮霉菌(21.5%,沙埋厚度2mm)和放线菌(23.3%,沙埋厚度10mm);浅层沙埋显著增加了真藓结皮层细菌群落中光合菌、固氮菌和产菌丝体细菌等关键功能菌的丰度,但深层沙埋降低了它们的丰度;(3)沙埋显著增加了真藓结皮层细菌群落多样性(P0.05)和物种丰富度(P0.05),0.5mm沙埋后的细菌群落丰富度指数最高,2mm沙埋后的结皮层细菌群落多样性指数最高。揭示了沙埋对干旱沙区真藓结皮层细菌群落结构与多样性的影响,为深入理解沙埋对沙区生物结皮结构和生态功能影响的生物学机制提供了一定的理论依据。     

沙埋与水分对科尔沁沙地主要固沙植物出苗的影响

蒿属半灌木乌丹蒿(Artemisia wudanica)、白沙蒿(A. sphaerocephala)、差不嘎蒿(A. halodendron)是科尔沁沙地的主要固沙植物。其中乌丹蒿和差不嘎蒿是科尔沁沙地的本土植物,白沙蒿为来自于库布齐沙漠、毛乌素沙地的飞播植物。设置了 5个沙埋深度(0.5、1.0、1.5、2.0和3.0 cm)和 4个水分梯度(86、171、257和 342 mL,分别模拟每月25、50、75和100 mm的降雨量),以探讨3种植物幼苗出土对沙埋和水分的响应。结果表明,沙埋与水分均显著影响着3种蒿属植物的幼苗出土(P < 0.001)。3种植物最适沙埋深度在0.5-1.5 cm范围内,萌发出土时适宜水量要高于当地种子萌发期的平均降水量(50 mm/月)。两种固沙先锋植物乌丹蒿和白沙蒿的种子出苗率均显著高于差不嘎蒿,乌丹蒿较白沙蒿也明显为高,尤其在水分缺乏时,表现出两种先锋植物种子出苗对干旱有更好的适应性。协方差分析表明,乌丹蒿幼苗死亡率显著高于白沙蒿和差不嘎蒿(P < 0.05),在达到75 mm/月降水量时,3种植物的出苗较好,但不能满足乌丹蒿幼苗生长对水分的需求,而实际种子萌发期的降水量平均只有50 mm/月。因而降水的缺乏导致乌丹蒿种群更新出现问题,加之飞播植物的竞争,使得近几年科尔沁沙地较多乌丹蒿种群出现衰退。     

钙素对彩叶玉簪光合作用和保护酶活性的影响

该文以彩叶玉簪为材料,研究了不同钙素水平对玉簪叶片光合作用和保护酶活性的影响。结果表明:随着钙素水平的提高,彩叶玉簪叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO_2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)和最大光化学效率(F_v/F_m)均呈单峰曲线,最高峰值出现在Ca~(2+)90 mg·L~(-1)时;电子传递速率(ETR)的变化也呈单峰曲线,峰值出现在Ca~(2+)50 mg·L~(-1)时;初始荧光(F_0)和最大荧光(F_m)值在0~360 mg·L~(-1)钙素水平下呈先升高后下降再升高的趋势,最大值均出现在90 mg·L~(-1)时;Pn和Gs值的变化与Ci值成正相关。同时叶片中过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的活性及丙二醛(MDA)、可溶性蛋白质(SP)含量均表现为单谷曲线,在Ca~(2+)90 mg·L~(-1)时达最小值。超氧化物歧化酶(SOD)活性呈现持续下降趋势。综上所述,彩叶玉簪Pn下降主要由气孔引起,叶面喷施90 mg·L~(-1)的Ca~(2+)可增强彩叶玉簪光合作用,降低保护酶活性。     

海滨沙地砂引草对沙埋的生长和生理适应对策

在2009和2010年春夏季通过对烟台海滨沙地自然生长的耐沙埋植物砂引草(Messerschmidia sibirica Linn)进行不同厚度(1/3株高-轻度沙埋、2/3株高-中度沙埋、3/3株高-重度沙埋)沙埋试验,并测定沙埋过程中土壤温度、土壤含水量、叶片鲜重(FW)、干重(DW)、植株相对高度(%)、叶片细胞膜透性、相对含水量、(丙二醛)MDA、抗氧化酶活力(过氧化物岐化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT))、脯氨酸、可溶性糖含量的变化以探讨砂引草抗沙埋的生长和生理调节策略,为未来砂引草的科学管理和应用提供理论指导。结果表明,在沙埋第5天、第10天,随着沙埋厚度的增加土壤温度下降,土壤含水量增加,植株相对高度和整株砂引草叶片FW和DW呈上升趋势,同一植株沙上叶片FW、DW不断增加,沙下叶片FW、DW则不断减少。在沙埋第5天,不同厚度沙埋处理的植株叶片细胞膜透性和MDA含量均较对照低,而整株植物叶片SOD、CAT活力和脯氨酸含量均较对照高。同一植株沙下叶片细胞膜透性、MDA、脯氨酸含量及SOD和CAT活力均低于沙上叶片。研究表明,轻度和中度沙埋使沙上叶片受到地面热辐射、干旱、高温胁迫影响,导致叶片内含水量下降,膜脂过氧化加强,膜受损。但同时叶片中快速激活的保护酶和积累的脯氨酸抑制膜脂过氧化可能是保护沙埋后沙上叶片能快速生长的重要生理调控机理。在重度全埋枝叶处于沙下时,沙下缺氧和黑暗抑制了叶片呼吸作用和光合作用,同时缺氧也抑制了叶片对营养物质的消耗使叶片成为茎尖生长的物质和能量供体,促使暗中茎顶端不断的延伸生长冲出沙土再生。砂引草耐全埋的再生能力进一步表明,砂引草在海岸沙丘固沙、保滩、护岸和植被恢复上将具有重要开发和应用前景。     

Responses of Hedysarum Laeve , a guerrilla clonal semi-shrub in the Mu Us sandland, to local sand burial

In arid and semi-arid inland deserts, one of the environmental stresses for plants is recurrent sand burial, which can influence the physical and biotic microenvironments of the plants and soil. Previous studies have shown that different levels of sand burial have different effects on plants. Slight sand burial could increase the height increment, leaf biomass and the number of new ramets of the plants while heavy sand burial could impair the growth of the plants and even decrease their chances of survival. In other words, below a certain threshold level of burial, the growth of plants is stimulated probably because of multiple factors. However, as the level of burial increases, the positive response starts to decline until it becomes a negative value. Arid and semi-arid inland deserts are frequently colonized and stabilized by many rhizomatous clonal plants. Clonal physiological integration often helps clonal plants buffer local environmental stress encountered by ramets. A rhizomatous clonal semishrub, Hedysarum laeve (H. laeve), is the dominant plant species and important for vegetation restoration in the Mu Us sandland. To investigate whether clonal integration can increase the threshold of sand burial and help rhizomatous H. laeve tolerate heavy sand burial, we conducted a field experiment. The results showed that slight sand burial could accelerate ramet growth and enhance leaf biomass, stem biomass and shoot biomass, while heavy sand burial reducesed the biomass of the plant and impairs survival and growth of the ramets. Clonal integration increased the threshold of sand burial. Under heavy sand burial, ramets connected to other ramets not buried in sand were more in terms of height increment, stem biomass, leaf biomass and shoot biomass compared to the ramets encountering sand burial but disconnected from other ramets. It suggested that clonal physiological integration could help H. laeve ramets tolerate relatively heavy sand burial. We also discussed that clonal integration plays a role in H. laeve presence in the Mu Us sandland. __________ Translated from Journal of Plant Ecology (formerly Acta Phytoecologica Sinica), 2006, 30(2): 278–285 [译自: 植物生态学报]