不同树龄杨树人工林的根系呼吸季节动态

根系呼吸是准确评估森林生态系统土壤碳收支的一个重要依据。基于LI-COR-6400-09土壤呼吸系统连续2a测定的3个生长阶段杨树人工林的根系呼吸数据,分析了根系呼吸的季节变化规律及树龄、土壤水热因子和细根生物量对它的影响。结果表明:3个不同树龄人工林的根系呼吸速率均呈明显的季节变化,最大值出现在夏初,最小值出现在秋末,基本上与表层土壤温度的季节变化相一致。根系呼吸的峰值早于土壤温度和细根生物量的峰值,说明林木根系的季节生长节律、地下碳分配模式都可能影响根系呼吸的季节变化。2年生人工林的根系呼吸速率最高,平均为3.78μmolCO2m-2s-1,并随树龄增长呈下降趋势。3个树龄人工林根系呼吸占土壤呼吸的比例介于38.6%-58.0%之间,且2年生人工林最大。不同林龄之间根系呼吸的差异主要与根系的生长周转速率及代谢活性随生长阶段的变化有关。总的来说,表层土壤温度和细根生物量的协同作用可解释根系呼吸速率变化的76%。此外在评估一个轮伐期内的根系呼吸强度时,应考虑不同生长阶段对它的影响。     

不同供水下白羊草(Bothriochloa ischaemum)离体根呼吸特征——基于稳定碳同位素示踪技术

植物根呼吸是土壤呼吸的主要组成,研究根呼吸对生态系统碳收支及碳平衡有重要意义。采用~(13)C脉冲标记技术,在3种供水条件下,对比不同根离体时间(标记后0,6,24,48,216,360 h)的白羊草离体根呼吸速率和根呼吸释放的δ~(13)C同位素比值变化,分析根参数与离体根呼吸相关性。结果表明:1)不同离体时间的离体根呼吸速率变化趋势一致,3种供水条件下无显著差异,均在0—20 min急剧下降,下降范围为32%—39%。2)测定离体根呼吸释放的δ~(13)C在不同离体时间的变化,为实时监测转移到白羊草根系的~(13)CO_2在根部释放的过程提供了新思路;不同离体时间,3种供水条件下根呼吸释放的δ~(13)C在2 h内均值大小呈:供水充分轻度胁迫重度胁迫。随离体时间(0—360 h)推移根呼吸释放的δ~(13)C均值先增大后减小,在216 h达到峰值31.46‰;3)离体根呼吸速率和根呼吸释放的δ~(13)C受根系根面积、比根面积、N含量、C/N及根组织δ~(13)C的影响显著。4)轻度水分胁迫可促使根系生长(C固定)和根呼吸(C代谢)同时增加。     

淹水胁迫对不结球白菜根系生长与呼吸酶活性的影响

采用双套盆法,以不结球白菜‘新矮青’和‘新夏青2号’品种为材料,研究了不同时间(1、3、5、恢复7d后)和不同程度淹水处理(根淹、半淹)后不结球白菜根系生长及呼吸代谢的变化规律。结果显示:(1)与对照相比,淹水胁迫下,不结球白菜幼苗根系鲜重、根系长度、根系活力显著下降,且半淹处理的下降幅度大于根淹处理。(2)淹水胁迫下,乳酸脱氢酶(LDH)、乙醇脱氢酶(ADH)活性较对照显著升高,而苹果脱氢酶(MDH)、琥珀酸脱氢酶(SDH)活性显著降低,且半淹处理的降幅大于根淹,淹水5d后与淹水1d后有显著性差异。(3)淹水胁迫下,‘新矮青’乳酸发酵途径弱于‘新夏青2号’,乙醇发酵则相反,导致后者根系中乳酸积累多于前者,细胞质酸化较严重,降低了对淹水胁迫的耐性。研究表明,不结球白菜幼苗期受到淹水胁迫时,其有氧呼吸明显受阻,无氧呼吸代谢被促进,而且随着淹水时间的延长及淹水深度的加深,根系呼吸代谢受到的抑制程度越严重,最终导致根系生长受到抑制。     

大鼠视交叉上核与松果体中Clock基因转录的昼夜节律性及不同光反应性

本研究旨在观察和比较视交叉上核（suprachiasmatic nucleus,SCN）与松果体（pineal gland,pG）中Clock基因内源性昼夜转录变化规律以及光照对其的影响。Sprague-Dawley大鼠在持续黑暗（constant darkness,DD）和12h光照：12h黑暗交替（12hourlight：12hour-darkcycle,LD）光制下分别被饲养8周（n=36）和4周n=36）后,在一昼夜内每隔4h采集一组SCN和PG组织（n=6）,提取总RNA,用竞争性定量RT-PCR测定不同昼夜时点（circadian times．CT or zeitgeber times．ZT）各样品中Clock基因的mRNA相对表达量,通过余弦法和ClockLab软件获取节律参数,并经振幅检验是否存在昼夜节律性转录变化。结果如下：（1）SCN中Clock基因mRNA的转录在DD光制下呈现昼低夜高节律性振荡变化（P〈0．05）,PG中Clock基因的转录也显示相似的内源性节律外观,即峰值出现于主观夜晚（SCN为CTl5,PG为CT18）,谷值位于主观白天（SCN为CT3,PG为CT6）（P〉0．05）。（2）LD光制下SCN中Clock基因的转录也具有昼夜节律性振荡（P〈0．05）,但与其DD光制下节律外观相比,呈现反时相节律变化（P〈0．05）,且其表达的振幅及峰值的mRNA水平均增加（P〈0．05）,而PG中Clock基因在LD光制下转录的相应节律参数变化却恰恰相反（P〈0．05）。（3）在LD光制下,光照使PG中Clock基因转录的节律外观反时相于SCN（P〈0．05）,即在SCN和PG的峰值分别出现于光照期ZT10和黑暗期ZT17,谷值分别位于黑暗期ZT22和光照期ZT5。结果表明,Clock基因的昼夜转录在SCN和PG中存在同步的内源性节律本质,而光导引在这两个中枢核团调节Clock基因昼夜节律性转录方面有着不同的作用。     

根际低氧逆境对网纹甜瓜幼苗生长及根系呼吸代谢途径的影响

以耐低氧性具有明显差异的两个网纹甜瓜(Cucumis melo var. raticulalus)品种为试材,研究了根际低氧胁迫下幼苗生长、根系活力及根系呼吸关键酶活性的变化。结果表明,根际低氧胁迫下,两品种幼苗生长均受到明显抑制,而根系活力升高;根系PDC活性两品种均显著提高,品种间无显著差异; MDH活性两品种均显著降低,且耐低氧性弱的‘西域一号’下降幅度较大;根系ADH和LDH活性两品种均显著提高,耐低氧性强的‘东方星光’ADH活性增加的幅度显著高于耐低氧性弱的‘西域一号’,而‘西域一号’LDH活性增加幅度显著高于‘东方星光’。说明‘东方星光’在低氧胁迫下能保持较高的有氧呼吸水平,无氧呼吸的主要途径为乙醇发酵,而‘西域一号’在低氧胁迫下无氧呼吸的主要途径为乳酸发酵。     

杨品种‘84K’光合生理的不同过程对干旱和复水的响应

以杨品种‘84K’(Populus alba×P. glandulosa)为材料,对其干旱胁迫及复水后光合生理特性的变化进行了研究。结果显示,在干旱胁迫及复水过程中,杨品种‘84K’光合作用相关的主要反应对此过程响应不同步。在干旱胁迫过程中,‘84K’的羧化反应速度、气孔导度(Gs)、叶肉导度(Gm)均显著下降,但前者下降幅度小于后两者,此时的光合作用主要受Gs和Gm制约。复水之后,Gm很快得到恢复,而光化学淬灭过程、羧化反应速度均没有恢复到对照水平,此时是光化学淬灭和(或)羧化反应制约了‘84K’的碳固定及光合作用。     

川西亚高山草甸土壤呼吸的昼夜变化及其季节动态

采用LI-8100A土壤碳通量自动测量系统,于2011年4—11月对川西亚高山草甸的土壤呼吸进行了测定,分析了水热因子对草甸昼、夜间土壤呼吸特征及其季节动态变化的影响。结果表明:1)川西亚高山草甸昼、夜间土壤呼吸的变化格局不同,昼间呈双峰型,夜间呈抛物线型;整个观测期(4—11月)内,夜间土壤呼吸占总土壤呼吸的46.79%,其中草盛期(6—9月)的昼、夜土壤呼吸占有较大比例。2)8次夜间土壤呼吸测定的变化趋势基本相同,最低值均在06:30—07:00左右;昼、夜间土壤呼吸季节变化的主要影响因素为土壤5 cm温度,Van’t Hoff指数模型和Lloyd和Taylor方程均适合预测整个的土壤呼吸通量。3)返青期(4—5月)和枯黄期(10—11月)的昼、夜间土壤呼吸差异不显著,均低于草盛期;整个观测期,草甸昼、夜间土壤呼吸与土壤温度均有显著的指数相关,而与土壤水分含量存在显著线性相关则表现在草返青期夜间及枯黄期昼、夜间。4)整个观测期昼、夜间的Q10值分别为3.90和3.74;对Q10值的分析表明,返青期昼土壤呼吸的Q10值最大(4.14),草盛期夜间的Q10值最小(1.40)。研究结果说明,采用昼、夜间土壤呼吸的瞬时值来推算土壤呼吸的季节通量和年通量时,不仅需要加大观测期间夜间土壤呼吸的测定,还需要考虑昼、夜间土壤温度和土壤含水量及其它生物因子的影响。     

同步遥测分析大鼠棕色脂肪产热与体温昼夜节律变化的时间关系

目的：同步遥测棕色脂肪组织（BAT）产热与体核温度昼夜律变化的时间曲线,分析二者昼夜节律变化的时间关系。方法：实验用成年雄性SD大鼠,在22℃环境温度下,明暗时间各12h,昼光时间为06：00h-18：00h,同步无线遥测体核温度（TC）、BAT温度（T队T）、腋窝温度（Tax）和动物活动的昼夜节律变化。结果：①在昼光中,TBAT较TC低0．67％,而在暗光中二者则相似。大鼠从昼光进入暗光时,TBAT升高的速率较TC升高速率快,开始上升的时间较TC提前8min;而从暗光进入昼光时,TBAT开始下降的时间则较TC提前4min。②Tax的昼夜节律幅度与TC相似,但无论动物在明光期或暗光期中,Tax均低于同步测量的TC。③从昼光期转入暗光期时,动物的行为活动出现增加反应先于TBAT和TC开始上升的时间。结论：实验结果证明,在暗光期中大鼠TC升高与BAT产热增加有关,说明BAT昼夜节律性产热的变化在维持体温昼夜生理节律中有重要的作用。     

D-精氨酸对低氧胁迫下黄瓜幼苗根系多胺含量和无氧呼吸代谢的影响

采用营养液水培法,研究了根际低氧胁迫下D-精氨酸（D-Arg）对两个抗低氧能力不同的黄瓜品种根系中多胺含量和无氧呼吸代谢的影响.结果表明,低氧处理下,黄瓜幼苗根系中多胺含量显著增加,无氧呼吸代谢能力提高;与抗低氧能力弱的‘中农八号’相比,抗低氧能力强的‘绿霸春四号’根系中乙醇发酵活性较高,乳酸发酵活性较低;低氧胁迫下,D-精氨酸能显著降低黄瓜幼苗根系中腐胺、亚精胺和精胺含量,根系中乙醇脱氢酶（ADH）和乳酸脱氢酶（LDH）活性增加,乙醇和乳酸含量升高,植株生长受到抑制,而外源腐胺能缓解D-精氨酸的这种作用.说明黄瓜幼苗根系中较高的多胺含量可能有利于缓解低氧胁迫对植株造成的伤害.     

烟草NTHK1基因提高杨树根系的耐盐性

以受体杨树‘107号’和转入NTHK1（Nicotiana tabacum histidine kinase-1）基因的‘18-1’及‘18-4’的水培苗为材料,不同浓度的NaCl胁迫12d后,发现‘18-1’及‘18-4’的根长和根重显著大于‘107号’。以离体根段为材料,在400mmol·L-1NaCl溶液中胁迫60min后,‘107号’的K＋外渗量比‘18-1’和‘18-4’分别高49.34%和19.68%;在400mmol·L-1KCl或NaCl胁迫30min,‘107号’的电解质外渗率（REL）显著大于‘18-1’和‘18-4’;等渗的30%PEG对离体根段的REL影响很小。在400mmol·L-1NaCl溶液中添加200～400mmol·L-1的KNO3或KCl能显著增加离体根段的REL,并使不同基因型的REL差异更大。这表明,测定离体根段的K＋外渗量和REL可以快速鉴定不同基因型杨树的耐盐潜力。     

光周期对棕色田鼠和昆明小鼠昼夜节律及活动的影响

光周期对动物昼夜节律的维持具有重要的影响,地下鼠的生活方式导致其昼夜活动节律产生变化,分化出随机活动和节律型两种模式.本文采用录像观察记录的方法,测定了棕色田鼠(Lasioposomys mandarinus)和昆明小鼠(Mus musculus)在不同光暗周期下的昼夜节律变化.结果表明:28 d的光周期变化对棕色田鼠...     

外源亚精胺对低氧胁迫下黄瓜根系多胺含量和呼吸代谢酶活性的影响

采用营养液水培,研究了根际低氧胁迫下外源亚精胺对2个抗低氧能力不同的黄瓜品种(‘中农八号’和‘绿霸春四号’)根系中多胺含量和呼吸代谢相关酶活性的影响.结果表明,单纯低氧处理下,黄瓜幼苗根系中腐胺、亚精胺和精胺含量显著提高,异柠檬酸脱氢酶(IDH)和琥珀酸脱氢酶(SDH)活性显著降低,乳酸脱氢酶(LDH)、乙醇脱氢酶(ADH)和丙酮酸脱羧酶(PDC)活性显著提高.同时,与抗低氧能力弱的‘中农八号’相比,抗低氧能力强的‘绿霸春四号’根系LDH活性增加幅度较低,ADH活性增加幅度较高,IDH和SDH活性降幅也较小;外源亚精胺能显著提高低氧胁迫下黄瓜幼苗根系中亚精胺和精胺含量,降低腐胺含量;根系中LDH、ADH和PDC活性降低,IDH和SDH活性升高,说明黄瓜幼苗根系中较高的亚精胺、精胺含量可能有利于提高根系有氧呼吸能力,缓解低氧胁迫对植株的伤害.     

大鼠松果体Clock基因和芳烷脘N-乙酰基转移酶基因的昼夜节律性表达及光照影响

探讨12h光照、12h黑暗交替(12h-light：12h-dark cycle,LD)及持续黑暗(constant darkness,DD)光制下松果体Clock基因和芳烷脘N-乙酰基转移酶基因(arylalkylamine N-acetyltransferase gene,NAT)是否存在昼夜节律性表达及其光反应变化。Sprague-Dawley大鼠在LD和DD光制下分别被饲养4周(n=36)和8周(n=36)后,在一昼夜内每隔4h采集一组松果体组织(n=6),提取总RNA,用竞争性定量RT-PCR测定不同昼夜时点样品中Clock及NAT基因的mRNA相对表达量,通过余弦法和ClockLab软件获取节律参数,并经振幅检验是否存在昼夜节律。结果如下：(1)在DD或LD光制下,松果体Clock和NAT基因mRNA的表达均呈现夜高昼低的节律性振荡(P＜0．05)。(2)与DD光制下比较,LD光制下松果体Clock和NAT基因的表达振幅及峰值相的mRNA水平均降低(P＜0．05)。(3)在DD或LD光制下,Clock和NAT基因之间显示相似的节律性表达(P＞0．05)。结果表明,Clock和NAT基因在松果体中存在同步的内源性昼夜节律表达,光照作用可使其表达下调。     

生物对时间的反应

应激性是生物的基本特征之一。生物不但能对具体的刺激作出反应,而且对一些抽象的刺激如时间也能作出相应的反应。地球由于本身的运动规律,有明显的时间上的交替变化过程。生命活动的最终能源太阳能和光照也有周期节律性变化。生物对这些节律性变化能作出种种时间上的反应。生物的这种反应可以用节律性来说明。节律性可分成昼夜节律、季节节律和年节律等多种类型。昼夜节律:动物的昼夜活动行为特别明显。根据动物的这种习性可以把动物分为昼行性、晨昏性和夜行性等几个类型。属于夜行性的动物有兽类中的虎豹,飞行的哺乳小兽——蝙蝠,爬行类中的蛇、鸟类中的猫头鹰、昆虫中的蛾类等。这些夜行动物由于适应夜间活动,在外形结构和生理习性各方面发生了相应的多种变化。虎     

南方根结线虫侵染对2个不同抗性番茄砧木幼苗苯丙烷类代谢的影响

为明确不同抗性番茄(Lycopersicon esculentum)砧木幼苗苯丙烷类代谢与抗南方根结线虫(Meloidogyne incognita)的关系,以高感砧木‘Ls-89’和高抗砧木‘坂砧2号’为试材,采用盆栽人工接种二龄幼虫的方法,研究番茄砧木幼苗苯丙烷类代谢的变化。结果表明,未接种根结线虫时,‘坂砧2号’的根系PAL活性与‘Ls-89’无显著差异,而根系PPO活性及叶片PAL、PPO活性和总酚、类黄酮、木质素含量却显著高于‘Ls-89’。接种根结线虫后,两砧木根系与叶片的PAL、PPO活性与总酚、类黄酮含量均呈周期性升高,木质素含量也逐渐升高,但‘坂砧2号’的升幅均显著高于‘Ls-89’。在一个侵染周期内,‘坂砧2号’根系PAL、PPO活性与总酚、类黄酮含量的峰值分别比‘Ls-89’高28.45%、71.47%、54.24%、91.71%,而叶片的分别高47.29%、64.00%、23.33%、52.61%。这说明南方根结线虫侵染使砧木幼苗苯丙烷类代谢活性显著增强,且‘坂砧2号’显著高于‘Ls-89’,表明番茄砧木幼苗苯丙烷类代谢与抗南方根结线虫水平密切相关。     

植物根系呼吸代谢及影响根系呼吸的环境因子研究进展

根系呼吸是植物通过活根向环境释放CO2的过程。根系的呼吸作用集物质代谢与能量代谢为一体,构成了地下部代谢的中心。根系呼吸进行顺利与否是衡量植物根系功能和逆境胁迫的重要指标之一,相关代谢研究已成为目前植物生理、生化和生态学等领域的热点。该文对植物根系呼吸途径、呼吸代谢关键酶和中间产物、影响根系呼吸代谢的根域环境因子以及研究进展进行了综述,并对其研究前景进行展望。     

高原鼠兔似昼夜活动节律的研究

本文对高原鼠兔活动节律的季节变化,不同光强对高原鼠兔似昼夜活动节律的影响,以及温度效应,饥俄效应等问题进行了研究。同时对昼夜节律研究中长期存在的理论问题,内源性和外源性观点提出探讨。     

摘叶造成的碳限制对刺槐碳素分配和水力学特性的影响

以3年生刺槐（Robinia pseudoacacia Linn.）为研究对象,通过对其进行连续3次摘叶造成严重碳限制,检测摘叶后刺槐的生物量分配、叶片形态和不同部位的非结构性碳（NSC）浓度,同时检测其根压和根系导水率、枝条水势和导水率损失值（PLC）及茎的抗栓塞能力,研究摘叶造成的碳限制对刺槐碳素分配和水力学特性的影响。结果显示,摘叶显著降低了刺槐不同部位的生物量,其中细根生物量降低程度最大;摘叶还造成了刺槐不同部位NSC浓度显著降低,茎韧皮部、茎木质部、根韧皮部和根木质部的NSC浓度分别为对照的29.6%、20.2%、10.2%和8.7%,且根部NSC的降低程度显著高于茎;碳限制显著降低了刺槐苗木的根压和根系导水率,增加了枝条凌晨和正午的PLC,降低了其抗栓塞能力。研究结果表明摘叶造成的碳限制改变了刺槐的碳素分配模式,限制了碳素向根的分配,抑制细根的发生,进而限制根的水分吸收能力,加重枝条栓塞程度,同时还会导致枝条抗栓塞能力下降,从而降低植物水分输导的安全性。     

不同耐盐性小麦根Na~+和K~+的吸收特性

以耐盐小麦品种‘德抗961’和盐敏感小麦品种‘鲁麦15’为材料,研究小麦根Na+、K+吸收特性及其与耐盐性关系。结果表明,2个小麦品种根K+吸收动力学曲线均符合Michaelis-Menten方程,即V=Vmax×[S]/([S]+Km)+k×[S]。低浓度(低于25mmol·L-1)NaCl处理对根高亲和K+吸收系统转运K+具有促进作用,对耐盐品种‘德抗961’的促进作用更大。小麦根高亲和K+吸收系统是通过K+/H+同向转运,而不是K+/Na+同向转运。NaCl处理对根低亲和K+吸收系统有抑制作用,对盐敏感品种‘鲁麦15’的抑制作用更大。NaCl处理导致2个小麦品种根和叶片中的K+含量显著下降,Na+含量显著升高,但‘德抗961’根和叶片中的K+含量均显著高于‘鲁麦15’,‘德抗961’根中Na+含量显著高于‘鲁麦15’,而其叶片中Na+含量显著低于‘鲁麦15’,从而保证NaCl胁迫下其叶片较高的K+/Na+比。非选择性阳离子通道是小麦根Na+吸收的主要途径,K+通道是Na+吸收的一条重要途径。这些结果表明小麦部分通过调节根系K+吸收系统而维持叶片较高的K+/Na+比,从而提高其耐盐性。     

格氏栲天然林与人工林根系呼吸季节动态及影响因素

通过用挖壕沟 静态碱吸收法对福建三明格氏栲天然林及33年生格氏栲和杉木人工林的根系呼吸进行为期2a定位研究。不同森林根系呼吸速率季节变化均呈单峰曲线,最大值出现在春末或夏初,最小值出现在冬季。1年中格氏栲天然林、格氏栲人工林和杉木人工林根系呼吸速率变化范围分别在157.76~480.40mgCO2/(m2·h)、53.03~339.45mgCO2/(m2·h)和16.66~228.02mgCO2/(m2·h)之间。在近似正常气候状况的2002年,不同森林根系呼吸主要受土壤温度影响(R2=0.52~0.72);而土壤温度和土壤湿度共同则可解释根系呼吸速率季节变化的81%~90%。在极端干旱的2003年,根系呼吸受土壤温度或湿度的影响较小,土壤温度和土壤湿度共同仅能解释根系呼吸变化的24%~60%,这与根系在持续干旱期间长期处于近休眠状态有关。根系呼吸对土壤温度和土壤湿度的敏感性大小顺序均为杉木人工林>格氏栲人工林>格氏栲天然林。格氏栲天然林根系呼吸占土壤呼吸比例(47.6%)均高于格氏栲和杉木人工林的(42.5%和40.2%),不同森林根系呼吸占土壤呼吸比例均以冬季最低,而以5月或6月最高。格氏栲天然林、格氏栲人工林和杉木人工林根系呼吸年通量分别为6.537、4.013和1.828tC/(m2·h)。