土壤藻类及其生理生态

人类对土壤藻类的认识至少可以追溯到三千多年前的我国诗经时代。Prescott[1]引用Porterfield[2]的研究并阐述说:尽管藻类学作为一门科学是由西方文化中诞生的,但最早的文字记载出现在中国的古典著作中,在诗经中人们可以发现采集和食用念珠藻(Nostoc)的文献记录……。他们还提到,古希腊的贤哲对念珠藻也有过观察。     

2种黄芪幼苗对缺硫胁迫的生理响应机制

以药用植物膜荚黄芪(Astragalus membranaceus(Fisch.)Bge.)及其变种蒙古黄芪(Astragalus membranaceus Bge.var.mongholicus Hsiao)幼苗为材料,在水培条件下研究了两种黄芪幼苗在不同程度缺硫条件下的生物量积累、光合参数、次生代谢产物积累等的变化规律。结果显示:与供应Hoagland全营养液相比,低硫和无硫供应处理均显著抑制了两种黄芪幼苗根系和地上部的伸长生长以及生物量的累积,并且引起了植株叶片失绿变黄、根系褐变等一系列缺硫症状。此外,缺硫还导致了两种黄芪幼苗叶片叶绿素含量降低以及光合参数下降、全株各部位细胞膜脂过氧化程度增加。相对膜荚黄芪而言,不同程度缺硫对蒙古黄芪生长发育的影响较小。进一步研究发现,在低硫或无硫条件下,膜荚黄芪植株各部位总酚含量出现了明显下降,而蒙古黄芪根系和叶片总酚含量却因缺硫处理而显著升高。同时我们还发现,硫营养缺乏诱导了蒙古黄芪叶片非光化学能量耗散的升高以及植株各部位主要异黄酮物质的大量积累。我们推断,营养液中硫元素供应的减少引起了黄芪幼苗硫营养不良,影响了植株叶绿素合成,降低了植株的光合能力,并同时引起了全株的氧化胁迫,最终使得黄芪幼苗生长发育受到抑制;蒙古黄芪在缺硫胁迫下提高了光保护能力,合成了较多的异黄酮类物质,有效缓解了缺硫胁迫对其生长的影响,从而在面对缺硫胁迫时比膜荚黄芪表现出了更强的耐性。     

钙化藻类的钙化过程与大气中CO2浓度变化的关系

大气中CO2浓度升高后,CO2向海水的溶入增加,从而引起海水溶解无机碳各组分的浓度及其比例发生改变,导致海水酸化(pH下降)。此种环境的变化会影响钙化藻类的钙化过程。文章介绍钙化藻类的光合作用和钙化作用之间相互关系的研究进展。     

山西省辛安泉泉域三种泉溪大型藻类植物附生藻类的研究

对三种泉溪大型藻类(脆弱刚毛藻, 弧形串珠藻和普生轮藻)藻体上附生藻类的种类、分布及环境因子与寄主本身对其的影响进行了研究。2004 年7 月至2005 年4 月在山西省辛安泉泉域采集三种大型藻类植物(每个季节采集一次)。研究结果表明, 三种大型藻类藻体上的附生藻类种类数不同, 普生轮藻上的附生藻类有49 种, 脆弱刚毛藻上37 种, 弧形串珠藻上6 种, 其中硅藻门种类数最多。这说明寄主本身结构的复杂程度在一定意义上会影响附生藻类的种类数及多样性。就季节变化而言, 三种大型藻类藻体上的附生藻类也表现出了明显的季节性,大致趋势为: 春季>秋季>夏季>冬季, 同时, 灰关联分析结果也表明, 环境因子在一定程度上对附生藻类也有影响, 最关键的影响因子是流速、水深和电导。这说明影响大型藻类植物藻体上附生藻类的影响因素是多方面的, 不仅有寄主本身, 同时流速、水深和电导这三种环境因子也起到了很关键的作用。     

当前植物生理生态学研究的几个热点问题

简要介绍了最近国内外植物植物生理生态学的几个热点问题,这些问题主要围绕着人类活动影响造成的几大重要环境因子改变而可能导致的植物植物生理生态变化展开,包括CO2浓度升高、紫外辐射增加,温度变化,强光、盐生环境扩大化等;部分工作探讨已经存在的特殊生境下的植物生态适应。其中,围绕着陆地生态系统的碳平衡是最为热门的话题之一。虽然以CO2浓度升高主题展开对C3和C4植物的影响研究依然是众多刊物发表生理生态学原始论文的重要内容,一些特殊功能如CMA植物的响应引起了人们的兴趣,植物对于紫外辐射的生理生态响应有望成为新的研究热点,研究手段的完善以及实验材料的改进是最近植物植物生理生态学不断出新成果的重要原因之一,如稳定同位素技术的应用、野外FACE实验、叶绿素荧光技术等使一些机理性问题不断被揭示出来。     

美国黑核桃实生苗单叶片光合作用生理生态模型的建立与验证

在对叶片光合过程机理分析的基础上,结合数学分析方法,建立了模拟美国黑核桃单叶片光合作用的机理模型,该模型包含了叶片光合作用的限速的生化过程和气孔调节因素,对光合作用一气孔导度的耦合模型进行了简化,使之既便于应用,又能较准确地反映田间条件下的情况,并就光合作用对环境因子(太阳辐射、温度及CO2浓度等）变化的响应特征及响应的合理性进行了分析,使用整个生长季实测的叶片生理数据及生态环境数据对所建模型进行了验证,结果表明,模型可以较准确地模拟田间美国黑核桃叶片的光合速率;确定了美国东部黑核桃、北加州黑核桃等两种黑核桃单叶片光合作用与环境因子互作的数量美系。     

杨树生理生态指标与环境因子之间相关性分析

为了揭示杨树生理生态指标与环境因子间综合复杂的关系,找出重要指标,在适宜土壤水分、中度干旱和严重干旱3种土壤水分条件下研究水分胁迫对杨树生理生长变化的影响;在人工控制条件下,研究叶片净光合速率(Pn)、叶片气孔导度(Gs)随光合有效辐射(PAR)和CO2浓度变化的反应关系;在中度干旱条件下,通过直接相关和综合相关分析,揭示各指标间相互影响的复杂关系。结果分析表明,水分胁迫对杨树生理生长变化有显著影响,是主要因子。在中度干旱条件下,对杨树有重要影响的因子依次为:光合有效辐射(PAR)、CO2浓度、大气温度(Ta);能够反映杨树生理生态特性的重要指标依次为:耗水量、蒸腾速率(Tr)、呼吸速率(R)和净光合速率(Pn).由此获得基本结论:杨树的生理生长变化受土壤水分、光合有效辐射(PAR)、大气CO2浓度和大气温度等多个环境因子的综合影响极其显著,其生理生长变化特征也宜采用多个指标来反应。直接相关分析不足以反映它们间的复杂关系,综合分析优于直接相关分析,分析方法科学合理,值得研究推广。     

用灰关联法分析环境因子对辛安泉泉溪大型藻类的影响

研究了环境因子对辛安泉泉域泉溪大型藻类的影响。2009年7月~2010年4月对标本进行了4次采集（每个季节一次）,对每个采样点的环境因子水温,pH,电导,溶氧,流速,水体最大深度和宽度进行了监测和记录,同时对标本进行了显微观察和鉴定。经鉴定,该泉域共有大型藻类植物42种。采用灰关联分析法分析了以上环境因子对泉溪大型藻类植物种类数的影响。结果表明,影响的关键因子为水温和流速。分析结果与前人文献相一致。因此,表明将灰关联分析法应用于藻类生态环境研究方面是可行的。     

全球变化条件下植物个体的生理生态学模型

天气模型中应用随机模拟方法,产生以天或小时为时间间隔的气温、降水、相对湿度、云量、太阳辐射等天气要素的动态变化时间序列。利用北京地区近30年天气资料进行了模拟验证,模拟结果与实际的天气变化进程相符。生理生态模型描述了净光合速率、气孔传导度、蒸腾速率、水分利用效率的变化机理。结合开顶式CO_2浓度倍增大豆(Glycine max(L.)Merr.)生长实验,分析了这些生理生态特性在全球变化下的动态响应机制,并进行了模拟预测。结果表明:CO_2浓度倍增情况下,净光合速率提高45％,其中光量子效率显著增加,而CO_2传导系数略有下降;气孔传导度、蒸腾速率下降约30％;水分利用效率随CO_2浓度增加几乎呈线性增长,倍增后提高近一倍。     

天山西部野杏光合作用日变化特征与其生理生态因子的关系

在新疆天山西部伊犁野果林资源发展研究中心的野杏林选定野生成年杏树为样株,用Li-6400光合仪测定晴天和阴天两种天气状况下野杏的光合生理生态特性,并通过相关分析、通径分析、回归分析探讨其净光合速率与生理生态因子的关系。结果显示:(1)野杏的最大净光合速率(Pnmax)和光饱和点(LSP)分别为12.63和1 389.44μmol.m-2.s-1,属喜光的阳生树种。(2)晴天和多云天气下野杏的净光合速率(Pn)日变化最大值和日均值之间差异不显著,晴天Pn日变化为单峰型,而多云为双峰型,具典型的\"午休\"现象,而且是由非气孔限制因素造成,与叶温(Tl)的降低有关。(3)野杏气孔导度(Gs)与Pn和蒸腾速率(Tr)呈显著正相关;随着其Tl的增加,晴天Pn、Gs和Tr为单峰形;多云Pn和Tr呈线性增加,而Gs呈线性降低;Tl增加超过最适值后Gs的降低是晴天野杏产生严重光抑制的重要原因;气孔的快速关闭降低了Tr,造成Tl增加和Pn降低,在最大程度上控制了水分丢失。(4)晴天和多云天气下影响野杏叶片Pn日变化主导生理因子均为Gs,主要限制因子为胞间CO2浓度(Ci);主导生态因子为空气相对湿度(RH),限制因子为气温(Ta)。研究表明,野杏能够适应高光强环境条件,这是野杏主要分布在较为干旱阳坡上的重要原因之一;多云天气条件对野杏进行光合作用的抑制程度较弱,这为野杏种群天然更新环境条件的人工调节提供一定的理论依据。     

ENVIRONMENTAL CONTROL OF PITHOPHORA OEDOGONIA (CHLOROPHYCEAE) AKINETE GERMINATION1

Abundance of Pithophora oedogonia akinetes displayed seasonal changes, being greatest in winter and lowest in summer. Akinete abundance showed significant (P < 0.001) negative correlations with photoperiod(r = -0.53) and water temperature (r= -0.75) during the period February 1978 through June 1979. Experiments in which akinete germination was studied in response to manipulations of nutrients (NO₃-N and PO₄-P), photoperiod and temperature indicated that temperature was the primary factor regulating the timing of the vernal flush of akinete germination observed in Surrey Lake.     

社会性昆虫级型和行为分化机制研究进展

社会性的出现是生物演化过程中的重要革新, 理解社会性的演化和调控机制具有重要的理论和实际意义。社会性昆虫的个体间有着明显的级型分化和劳动分工, 这有利于它们适应复杂的环境变化。理解社会性昆虫如何产生不同的形态、行为和生活史特性, 一直是进化和发育生物学的重要目标。随着测序技术的不断更新及生物信息学的快速发展, 已经有众多关于社会性昆虫级型和行为分化机制的研究报道。本文通过整理社会性昆虫研究的已有成果, 从环境因素、生理调控和分子机制等方面对社会性昆虫级型和行为分化机制相关研究进展进行了综述, 并对未来的研究方向做出了展望。根据现有证据, 社会性昆虫所生活的生物环境(食物营养、信息素、表皮碳氢化合物)和非生物环境(温度、气候等)均能直接或间接影响社会性昆虫级型和行为的分化; 保幼激素、蜕皮激素、类胰岛素及生物胺等内分泌激素和神经激素对社会性昆虫的级型和行为分化也有重要的调控作用; 此外, 遗传因素、新基因等DNA序列或基因组结构上的变化以及表观遗传修饰、基因的差异表达等基因调控机制均能不同程度地影响社会性昆虫的行为分化。本文建议加强昆虫纲其他社会性类群如半翅目蚜虫和缨翅目蓟马等的社会性行为及其演化机制的研究, 以加深对社会性昆虫起源及其行为演化的理解和认识。     

北海区海洋生态灾害的主要类型及分布现状研究

本文将海洋生态灾害定义为局部海域一种或少数几种海洋生物数量过度增多引起的海洋生态异常现象,包括赤潮、绿潮、水母旺发和外来种入侵等,根据相关研究及调查资料,探讨了北海区赤潮、绿潮、水母、外来生物入侵等生态灾害发生特点及趋势。结果表明,北海区赤潮和绿潮灾害频发,影响面积较大,渤海北部秦皇岛附近海域赤潮灾害严重,黄海西部山东半岛近岸海域浒苔绿潮灾害严重;水母灾害呈上升趋势,对人体健康威胁较大,北海区滨海城市都曾发生过水母蛰伤致死案例;黄河三角洲区域米草和泥螺入侵扩展速度较快。面对这些海洋生态灾害巨大威胁,北海区亟需加强海洋生态灾害防控研究。     

Algal biochar: effects and applications

Algae represent a promising target for the generation of bioenergy through slow pyrolysis, leading to the production of biochar. This study reports experiments conducted on the production of freshwater and saltwater macroalgal biochar in pilot‐scale quantities, the physical and chemical characteristics of the biochars, and their impact on plant growth. The biochars are low in carbon (C) content, surface area and cation exchange capacity, while being high in ash and nutrients. Trace element analysis demonstrates that macroalgal biochar produced from unpolluted water does not contain toxic trace elements in excess of levels mandated for unrestricted use as a biosolids amendment to soils. Pot trials conducted using a C and nutrient‐poor soil, without and with additional fertilizer, demonstrate dramatic increases between 15 and 32 times, respectively, in plant growth rate for biochar treatments compared with the no biochar controls, with additional smaller increases when fertilizer was added. Pot trials conducted using a relatively fertile agricultural soil showed smaller but significant impacts of biochar amendment over the controls.     

植物种子寿命的生理及分子机制研究进展

种子寿命是衡量种子质量高低的关键指标之一,直接关系到种子萌发、萌发后幼苗的生长发育以及作物产量高低。种子寿命的调控是一个复杂的生物学过程,影响种子寿命的因素包括环境因素、种子自身的结构、营养成分组成及含量以及调控种子寿命相关的关键基因。研究储藏过程中种子生理生化指标的变化,以及相应关键基因的生物学功能,掌握调控种子寿命的生理及分子机制,对于减少种子内部能量消耗,进一步延长种子寿命具有重要意义。该文综述了近年来国内外有关调控种子寿命的生理及分子机制,重点阐述了调控种子寿命的相关关键基因的研究进展,并讨论了各种外部因素对种子寿命的调控机理。     

苎麻光合生理生态特性研究

以大田栽培的苎麻植株为材料,用TPS-2便携式光合作用测定系统测定自然条件下生长的苎麻叶片的光合气体交换参数,以及光响应曲线和CO2响应曲线,并通过回归和相关法分析探讨净光合速率与主要生理、生态因子间的关系.结果表明:(1)苎麻叶片的净光合速率(Pn)日变化曲线呈现双峰型,2个光合峰高度接近,其净光合速率具有典型的午休"现象;蒸腾速率(Tr)日变化曲线呈现单峰型,其走势与气孔导度(Gs)日变化一致.(2)苎麻叶片光合作用的光饱和点(LSP)为1 568.5μmol?m-2?s-1,光补偿点(LCP)为54.18μmol?m-2?s-1,表观量子效率(AQY)为0.025 8 mol?mol-1;而其CO2补偿点(CCP)、饱和点(CSP)和羧化效率(CE)分别为49.25、1 746.9μmol?mol-1和0.045;因此,苎麻属于喜光性阳生植物,且对强光有一定的耐受能力.(3)苎麻叶片Pn日变化的主要限制因子是胞间CO2浓度(Ci),主要决定生理因子是气孔导度(Gs).