木麻黄抗逆性研究进展

木麻黄(Casuarina equisetifolia)是热带、亚热带常绿乔木,天然生长于滨海疏松沙土中,为多用途速生树种.长期生长在恶劣的沿海气候和环境中使其具有较强的抗盐、抗风、耐瘠薄、抗涝能力.木麻黄已广泛种植于我国东南沿海,主要用于防风固沙、盐碱地改良和干旱地区绿化等,在防御沿海自然灾害、改善生态环境方面发挥了巨大作用.杂交和盐碱地露地育苗等技术使木麻黄的抗寒性也得到了较大提高.本文就近年来木麻黄抗非生物胁迫的研究进行了综述,旨在为合理开发和利用木麻黄资源提供参考依据.     

木麻黄根瘤内FRANKIA的分离培养与回接结瘤条件

木麻黄(Casuarina equisetifolia L.)属被子植物,是能结瘤固氮的非豆科树木。生长在我国南方沿海一带。我们于1982年10月从其根瘤中分得内生菌,经纯培养,形态特征观察,与Callaham等1978年从香蕨木(Comptonia peregrina)根瘤中分离的内生菌有相似的特点,符合报导的Frankio菌属的标准。1981年以来,由木麻黄根瘤中分离出Frankia内生菌,已先后有成功的报导。我们把所纯培养的Frankia sp.Cecl4菌株回接于宿主木麻黄根系上,侵染结瘤,获得成功。     

木麻黄小枝提取物的分离鉴定及其对幼苗的化感作用

木麻黄是我国华南沿海重要的防护林树种,易衰退．从化感作用角度探讨其衰退原因．结果表明,木麻黄小枝提取物显著地抑制其幼苗的生长,具有化感作用．利用色谱和波谱技术从提取物中分离鉴定了５种化感物质：Ａ．山奈黄素－３－α－鼠李糖苷;Ｂ．懈皮黄素－３－α－阿拉伯糖苷;Ｃ．樨草素－３＇,４＇－二甲氧基－７－β－鼠李糖苷;Ｄ．山奈黄素－３－β－双鼠李糖苷;Ｅ．懈皮黄素－３－β－葡萄糖苷,均为黄酮类化合物．用Ａ、Ｂ和Ｃ对木麻黄幼苗进行生物测定表明,３种化感物均显著地抑制木麻黄幼苗生长,尤其是抑制根生长．     

木麻黄对土壤重金属的生长响应及积累特征

为了考察沿海防护林重要树种木麻黄对土壤重金属的耐性及修复潜力,比较了5个较耐寒木麻黄无性系(S-13、S-44、S-48、S-60和S-80) 1年生扦插苗在重金属Cu、Cd、Pb和Mn复合污染土壤中的生长表现、重金属积累和分配特征。土壤重金属设置为对照组(CK)、低浓度组(T1)、中浓度组(T2)和高浓度组(T3)等4个水平。结果表明:5个木麻黄无性系在不同处理组均维持了正常生长,不同无性系的表现有差异,与CK相比,T1、T2和T3显著促进了木麻黄无性系S-13、S-44的生长,但对S-48、S-60和S-80的生长无显著影响; T3显著抑制了S-13和S-44根瘤数,而对S-80则无显著影响,说明5个木麻黄无性系对重金属复合污染表现出较高耐性;木麻黄对重金属的吸收量随着土壤重金属浓度升高而增大;木麻黄对重金属的分配因重金属种类而不同,如Mn的含量为叶状小枝(小枝)茎根,各处理的转运系数均大于1,表明木麻黄具有较强的Mn转运能力,能把较多Mn从根部转运到地上部,地上部的Mn超过总积累量86%; Cu、Cd和Pb的含量为根茎小枝,表明木麻黄能把较多的Cu、Cd和Pb固定在根部,但地上部的重金属积累量超过了总积累量的50%; T3处理下,5个木麻黄无性系的重金属综合生物富集指数(CBCI)无明显差异,表明5个木麻黄无性系对重金属积累能力接近;综合生物量和CBCI表现,木麻黄无性系S-13和S-44对污染土壤具有较强的重金属修复能力;木麻黄对重金属Cu、Cd、Pb和Mn具有较强的耐性和较为突出的积累能力,对于重金属污染土壤尤其是Mn污染土壤的植物修复具有较大应用潜力。     

不同属宿主来源的Frankia菌株形态特征的研究

利用光学显微镜和扫描电镜系统研究了从赤扬、香蕨木、扬梅、木麻黄、异木麻黄、沙棘、胡颓子等七个属中13个树种根瘤中分离出来的15株Frankia菌株。发现不同属、种来源的Frankia菌株除具有相似的形态特征外,在菌丝的粗细、菌丝体发育的稀疏、微密程度、孢子囊的大小,顶囊的形状、大小和顶囊柄的长短等均有着明显的差别。不同属来源的Frankia菌株在培养特征上有明显的差异。赤扬属不同种来源的Frankia菌株在以丙酸钠为碳源的Bap液体无氮培养基中均生长良好,但在以丙酮酸钠为碳源时,则不能生长,而木麻黄属、异木麻黄属来源的Frankia菌株,在丙酸钠或丙酮酸钠为碳源时均生长良好。沙棘属、胡颓子属来源的Frankia菌株在丙酸钠或丙酮酸钠为碳源时均生长良好并产生棕褐色色素。根据Frankia菌的形态和培养特征,可将七个属来源的Frankia菌株划分为三个类群:即赤扬香蕨木,扬梅类群;木麻黄、异木麻黄类群;沙棘和胡颓子类群。     

不同生境下木麻黄脯氨酸含量和质膜ATPase活性的研究

采集生长于恶劣环境和中生环境的普通木麻黄(Casuarina)小枝,超速离心提取粗质膜制剂后,用两相系统法纯化得到质膜微囊,研究不同生境下木麻黄的质膜ATPase活性,并测定木麻黄小枝的游离脯氨酸含量。实验结果表明:同一生境中的木麻黄ATPase活性相对一致,而同一树种木麻黄不同生境下质膜微囊H~+-ATPase、Ca~(2+)-ATPase、K~+-ATPase活性有显著差异,表现出以渗透胁迫为主的恶劣环境下的木麻黄质膜微囊ATPase活性和木麻黄细胞内游离脯氨酸明显高于中生环境下生长的木麻黄。说明普通木麻黄在干旱和盐胁迫下能调整生理生化过程来提高其质膜ATPase活性和增加细胞内脯氨酸含量提高渗透调节能力以保证其在恶劣环境的正常生长。     

沿海防护林四个树种根系分布对盐胁迫的响应

研究盐分胁迫下植物根系的分布及生长特性对沿海防护林树种的筛选具有重要意义。以8年生女贞(Ligustrum lucidum)、洋白蜡(Fraxinus pennsylvanica)、木麻黄(Casuarina equiestifolia)和墨西哥落羽杉(Taxodium mucronatum)等4个亚热带沿海防护林树种为对象,对其根系生长特性与土壤盐度关系、根系生物量分配格局、功能根的分布特征以及根系的比根长和根长密度进行了比较。结果表明:1)土壤盐分对植物根系垂直生长与分布具有强烈的制约作用,根系的水平伸展能力与树种根系垂直生长呈负相关;2)不同树种适应盐分胁迫能力不同,导致各自功能根的生物量分配格局差异;3)根径级越小,其吸收水分和营养物质的能力越强;根径级越大,固定和支持植株的能力越强;4)墨西哥落羽杉盐分阈值0.45%,根系垂直分布在0～95cm的土层中,具有良好的抗台风和耐盐土能力;木麻黄和洋白蜡2个树种的主根系长度分别为25cm和29cm,支撑根的比例分别为87.2%和56.3%,因此也具有一定的抗台风能力,可以栽植在盐度0.36%的沿海滩涂上;女贞盐分阈值0.21%,垂直根系为20cm,支撑根比例51.0%,不适合栽植于高盐分的台风分布地理区域。     

龙眼蚁舟蛾的生物学

龙眼蚁舟蛾Stauropus alternus Walker属鳞翅目舟蛾科。近年来,在海南岛文昌县沿海木麻黄林中猖獗为害。它是蚁舟蛾属中首次发现大发生的害虫。关于其为害及生物学特性方面的资料,国内外少见报道。为了及时防治,确保林木的正常生长,1976—1978年于海南岛国营岛东林场对它进行了研究,现将结果报道如下。     

不同生境下木麻黄脯氨酸含量和质膜ATPase活性的研究

采集生长于恶劣环境和中生环境的普通木麻黄(Casuarina)小枝,超速离心提取粗质膜制剂后,用两相系统法纯化得到质膜微囊,研究不同生境下木麻黄的质膜ATPase活性,并测定木麻黄小枝的游离脯氨酸含量。实验结果表明：同一生境中的木麻黄ATPase活性相对一致,而同一树种木麻黄不同生境下质膜微囊H^ -ATPase、Ca^2 ATPase、K^ -ATPase活性有显著差异,表现出以渗透胁迫为主的恶劣环境下的木麻黄质膜微囊ATPase活性和木麻黄细胞内游离脯氨酸明显高于中生环境下生长的木麻黄。说明普通木麻黄在干旱和盐胁迫下能调整生理生化过程来提高其质膜ATPase活性和增加细胞内脯氨酸含量提高渗透调节能力以保证其在恶劣环境的正常生长。     

厦门木麻黄种群交配系统及近交衰退

木麻黄耐沙生,盐碱,是沿海优良的防护林树种,从20世纪80年代开始,木麻黄林呈现出衰退现象。采用等位酶分析技术研究木麻黄种群的交配系统及近交衰退,木麻黄种群异交率为0．622,表明为混合酱类型,与其亲缘种比较来看,引种降低了木麻黄异交率,增加了近交,采用电是接估算的近交衰退程度很高。结果表明,引种过程中的建立者效应引起的近交及其后的近交衰退确定在木麻黄林衰退中起了重要作用,根据基因型有选择地引起木麻黄以减轻衰退。     

东北草地异质生境芦苇种群根茎芽年龄结构及输出规律

为明确异质生境条件下芦苇种群根茎芽年龄结构及输出规律,揭示芦苇种群的营养繁殖特性,采用单位土体挖掘取样,分别计数各龄级根茎芽的调查与统计方法,对东北草甸草原草甸土和盐碱土两个生境单优群落芦苇种群根茎芽动态进行比较分析。结果表明,两个生境芦苇种群根茎芽库主要均由6个龄级组成;草甸土生境在6—10月均为增长型年龄结构;盐碱土生境6—7月份为衰退型年龄结构,8月份为稳定型年龄结构,9—10月份为增长型年龄结构。根茎芽数量1—4a普遍以草甸土生境高于盐碱土生境,5—6a普遍以盐碱土生境高于草甸土生境,各龄级根茎芽数量与月份之间均符合y=a+bx直线关系(P0.05)。随着龄级的增加,休眠芽比率呈逐渐下降趋势,而萌发芽比率则呈逐渐上升趋势,5个生育期的休眠芽比率和萌发芽比率与龄级之间均符合y=a+bx直线关系(P0.01)。各龄级根茎的休眠芽具有一个相对稳定的萌发输出过程,草甸土生境根茎休眠芽按每年11%的比率萌发输出,而盐碱土生境根茎休眠芽按每年7%的比率萌发输出。虽然芦苇种群根茎芽年龄结构及年龄谱在异质生境中存在显著差异,但却有着相同的季节变化规律,均以不断形成新根茎的芽来维持着种群的营养繁殖更新。     

等距开槽结合施用石膏改良苏打盐碱土

采用田间小区试验,研究了等距开槽结合施用石膏对东北松嫩平原西部苏打盐碱土的改良效果。结果表明:等距开槽(20～40cm心土层开槽,槽间距1m)能有效降低开槽点的土壤紧实度,对槽间土壤紧实度也有一定的降低作用,且与对照(不开槽)紧实度的差异达到极显著水平;等距开槽必须结合石膏才能改善土壤的化学性质,加石膏与未加石膏处理的pH和碱化度达到差异显著水平,而电导率值在处理前后差异不显著,开槽松土处理对槽内土壤化学性质改善效果不明显;磷石膏与脱硫石膏在改土效果上差异不显著,石膏配合开槽能有效改善土壤理化性质和植物生长状况,且对槽间土壤改良和植物生长均有一定的促进作用。     

萌芽菊芋块茎对盐碱土壤胁迫的生理响应

土壤盐碱化是影响全球农业生产和生态环境的重要问题。在农田、轻度盐碱草地和重度盐碱草地设置样地以块茎种植菊芋,次年5月块茎萌发阶段取块茎样品测定丙二醛、游离脯氨酸、可溶性糖含量以及抗氧化酶活性并进行蛋白质组学分析,分析了萌芽菊芋块茎对盐碱土壤胁迫的生理响应。0—20 cm土层的电导率(表征土壤可溶盐含量)表明从农田到轻度、重度盐碱草地土壤盐碱胁迫逐渐增强,丙二醛含量变化反映出菊芋块茎受害程度逐渐增加,并且基于游离脯氨酸的渗透调节能力也在逐渐增强。蛋白质组学分析结果显示与遗传信息加工相关的差异蛋白数量最多(占28.75%)且多为表达上调,意味着DNA复制和转录、蛋白质合成和折叠的相关蛋白在响应盐碱胁迫中发挥关键作用。碳水化合物及多糖代谢(占15%)、氨基酸代谢(占11.25%)以及能量代谢(占7.5%)相关的差异蛋白数量也较多,说明调节物质代谢平衡在萌芽菊芋块茎应对盐碱土壤胁迫过程中有重要作用。这些结果为揭示萌芽菊芋块茎适应盐胁迫的生理机制奠定了基础。     

Effects of the endophyte Epichloë coenophiala on the root microbial community and growth performance of tall fescue in different saline-alkali soils

Soil salinization is detrimental to plant growth and yield in agroecosystems worldwide. Epichloë endophytes, a class of clavicipitaceous fungi, enhance the resistance of host plants to saline-alkali stress. This study explored the effects of the systemic fungal endophyte Epichloë coenophiala on the root microbial community and growth performance of tall fescue (Lolium arundinaceum) growing under different saline-alkali stress conditions. Structural equation modeling (SEM) was conducted to analyze the direct and indirect effects (mediated by root microbial community diversity and soil properties) of the endophyte on the growth of tall fescue under saline-alkali stress. The endophyte-infected plants produced higher shoot and root biomass compared to endophyte-free plants under saline-alkali stress (200 and 400 mM). Endophyte infection increased the fungal community diversity and altered its composition in the roots, decreasing the relative abundance of Ascomycota and increasing that of Glomeromycota. Furthermore, endophyte infection decreased the bacterial community diversity and the relative abundance of dominant Proteobacteria. SEM showed that endophyte infection increased the shoot and root biomass under saline-alkali stress (200 and 400 mM) by increasing the arbuscular mycorrhizal fungal diversity in the roots, and soil total nitrogen and phosphorus concentrations. Therefore, it is important to examine aboveground microbes as factors influencing plant growth in saline-alkali stress by affecting belowground microbes and soil chemical properties.     

活性焦对晋北盐碱地土壤性质和两种植物生长的影响

固废基改良剂是盐碱地改良的有效手段之一。活性焦作为一种多孔废弃物,应用于盐碱地预期可以起到改善土壤性质、减缓植物盐碱胁迫的作用。为了阐明活性焦对晋北盐碱地的改良效应,本研究设置不同用量活性焦(CK, 0 g·kg^-1;A₁₀, 10 g·kg^-1;A₂₀, 20 g·kg^-1;A₅₀, 50 g·kg^-1),分析其对盐碱地土壤性质和植物生长的影响。结果表明: 施用活性焦能显著提高土壤的水稳性团聚体含量,并降低土壤盐分含量、pH值和电导率。与CK相比,种植碱茅和玉米土壤的团聚体平均重量直径增加5.1%～32.2%,pH值降低0.4%～4.1%,钠吸附比(SAR)降低4.8%～18.7%,电导率降低7.4%～8.2%。施用适量活性焦能够降低植物细胞的质膜损伤,提高叶片叶绿素和Ca²⁺含量,从而有效促进植物生长,碱茅和玉米的生物量均在A₂₀处理达到最大。表明盐碱土施用20 g·kg^-1活性焦(A₂₀)可改善根际土壤环境,提高植物对Ca²⁺等的选择性吸收,从而降低盐分对植物细胞的损伤,促进盐碱生境中植物的生长。     

胞外多糖产生菌的筛选鉴定及其促生改土作用

【背景】一些微生物具有较强的产胞外多糖潜力,在改良盐碱土壤、促进作物生长方面潜力巨大。【目的】筛选耐盐碱且产胞外多糖的微生物,为开发具有盐碱土壤改良效果的菌剂提供菌种资源。【方法】从滨海盐碱植物根际土中筛选可在盐碱土壤中增殖、产胞外多糖、解有机磷和钾等能力的微生物菌株,并通过形态、生理生化、基于16S rRNA基因序列和gyrB基因的分子鉴定确定菌株类别,分析该菌株的生长、产胞外多糖特性受盐碱胁迫的影响,考察该菌对盐碱土壤不同粒径团聚体比例的影响,并结合盐碱土壤番茄种植试验考察对植物生长指标和土壤指标的影响。【结果】从727株滨海盐碱土壤菌株中筛选出一株产胞外多糖、具有较强盐碱土壤增殖能力且能解有机磷和钾的芽孢杆菌GBW HF-98,确定该菌为枯草芽孢杆菌沙漠亚种(Bacillus subtilis subsp. inaquosorum)。该菌可耐受pH值达10.0和NaCl浓度达110 g/L,在改善轻和中盐度土壤中不同粒径团聚体比例的效果较为显著。该菌的高剂量浓度T2组,在中度盐碱土壤的番茄种植试验中,与对照相比显著增加了壮苗指数、根干重、全株干重、茎粗和株高等指标,增幅分别为33.8%、59.3%、37.2%、12.3%和15.6% (P<0.05);显著降低pH、全盐含量和土壤容重,降幅分别为8.9%、27.9%和17.9%;显著提升土壤速效磷和速效钾指标,增幅分别为36.0%和17.4% (P<0.05)。【结论】GBW HF-98菌株具有较强的胞外多糖产生能力,在中度盐碱土壤中促进番茄生长和改良土壤的效果显著,可用于盐碱土壤改良菌剂的研制。     

塔里木盆地荒漠盐碱生境土壤放线菌的初步研究

采用常规方法研究了新疆塔里木盆地荒漠盐碱生境土壤放线菌区系、放线菌的耐盐、碱性及对植物病原真菌的拮抗性。结果表明:土壤放线菌区系较单一,仅分离到链霉菌属和拟诺卡氏菌属,其中以链霉菌属为主(98.57%),链霉菌可分10个类群,以白孢类群为优势类群。土壤含盐量愈高,链霉菌组成愈简单。放线菌的最适生长盐浓度多集中在6%~8%,最适生长pH集中在7~8。24株供试放线菌中,有4株中度嗜盐放线菌对供试靶标菌有拮抗性,占供试菌的16.67%。     

扎龙湿地芦苇分株生态可塑性及其对土壤因子的响应

扎龙湿地的芦苇既可形成大面积的单优群落,也可形成不同群落斑块。采用大样本抽样调查与统计分析方法,对湿地内水生生境、湿生生境、旱生生境和盐碱生境芦苇种群分株高度和生物量进行比较。结果表明,6—10月份,4个生境芦苇种群分株高度及生物量均以水生生境最高,盐碱生境最低,水生生境株高为盐碱生境的1.5—2.3倍,分株生物量为2.0—5.1倍,生境间的差异性以及差异序位均相对稳定。4个生境株高生境间变异系数(19.45%—31.56%)均高于生境内变异系数(8.07%—17.61%),分株高度在生境间的可塑性更大;分株生物量中水生生境、湿生生境和盐碱生境3个生境间的变异系数(33.43%—55.61%)均低于生境内变异系数(44.85%—79.82%),分株生物量在生境内的可塑性更大。不同生境条件下芦苇种群分株,在生长和生产上均存在较大的生态可塑性,表现出明显的环境效应,其中土壤含水量是该地区芦苇分株生态可塑性变异的主要驱动因子(R0.80),为正向驱动。     

从琅岐岛滨海沙丘朴树群落特征探讨福建沿海防护林更新与改造问题

本文对福州效区琅岐岛朴树群落进行了全面调查,并分析了朴树群落的种类组成、区系成分、群落结构和生活型组成等群特征。同时净琅岐岛朴树群落下土壤性质与平潭县芦洋农场木麻黄林下土壤性质做了比较分析。在此基础上,提出福建沿海防护林更新与改造的具体意见。研究认为：１）朴树在福建滨海风沙土上种植是可行的;２）朴树民木麻黄混交种植,半会减轻木麻黄的病虫害,提高木麻黄林下土壤有机质,减轻木麻黄下土壤酸化,改善土壤结