干旱胁迫下四倍体刺槐幼苗水分利用效率及稳定碳同位素组成的研究

在模拟自然干旱的条件下,测定2个四倍体刺槐品种(K2、K3)和普通二倍体刺槐(K1)一年生组培苗的长期和瞬时水分利用效率(WUE)及其稳定碳同位素组成(δ13C),以探讨四倍体刺槐的抗旱机理.结果表明,K2、K3的长期水分利用效率(WUEL)在不同水分胁迫条件下都显著高于K1,它们在同等供水条件下比K1具有更大的生物量产出;3个材料叶片的瞬时水分利用效率(WUEI)均随干旱胁迫的加剧表现先升后降的趋势,且胁迫处理均高于适宜水分处理.随水分胁迫的加剧,各品种刺槐苗木叶片的δ13C显著升高;K2、K3的δ13C在各水分条件下均高于K1;各材料叶片的δ13C与其WUEL有良好的正相关性,可以作为筛选高WUE刺槐品种的指标.     

海拔梯度对长白山北坡岳桦水分利用效率的影响

以分布于长白山北坡海拔1800～2050 m的岳桦林为对象,以叶片碳稳定同位素(δ13C)值作为岳桦长期水分利用效率指示值,探讨海拔梯度对岳桦林水分利用效率的影响.结果表明:随海拔升高,岳桦林土壤体积含水量、比叶质量极显著增加,而叶片含水量和土壤温度显著降低;岳桦叶片δ13C值与海拔呈极显著正相关,增幅为1.013‰·(100 m)-1,与土壤体积含水量、比叶质量呈显著正相关,与生长季土壤平均温度、叶片含水量呈显著负相关.温度不是长白山林线的唯一限制性因子,海拔梯度上水热条件的差异及其交互作用可能造成岳桦生长期间的生理干旱.     

碳稳定同位素技术在植物水分胁迫研究中的应用

植物体的碳稳定同位素组成主要由植物本身的生物学特性决定 ,但环境胁迫对其影响也十分明显。综述了碳稳定同位素技术在研究植物水分利用效率、生物量高低及判断历史气候依据等研究领域的进展 ,阐明了植物体的 δ1 3C值对干旱、盐分及其它环境因素的变化所引起的水分胁迫的响应 ,并对碳稳定同位素对水分胁迫的响应机理进行了归纳和推断     

刺槐生长和内在水分利用效率对气候因子的响应

本研究调查了陕西安塞和山西吉县刺槐人工林生长状况,比较了刺槐年轮宽度、胸高断面积增量(BAI)、δ¹³C、内在水分利用效率(iWUE)和气孔调节方面的差异,量化了刺槐生长和内在水分利用效率对气候因子的响应。结果表明：随林龄增加,安塞和吉县刺槐年际轮宽均呈下降趋势,安塞刺槐BAI呈增加趋势,但吉县刺槐BAI达到峰值后下降。吉县刺槐δ¹³C和iWUE均高于安塞刺槐,安塞和吉县刺槐的iWUE实测值更偏向于恒定胞间CO₂浓度/大气CO₂浓度(C_i/C_a)情景,表明刺槐C_i随C_a增加而增加,气孔保持开放。Pearson相关性分析显示,安塞刺槐BAI与5月最高气温、6月相对湿度、8月降水、9月相对湿度和9、10月干旱指数(SPEI)呈显著正相关,与6月气温呈负相关;而吉县刺槐BAI与6、7月SPEI和10月最低气温呈显著正相关。安塞刺槐iWUE与6月相对湿度和降水呈显著正相关,与5月最低气温、6月相对湿度、7月气温、最高气温...     

基于稳定碳同位素分析宁夏典型林分土壤有机碳分布格局及影响因素

选择宁夏自北向南方向的贺兰山、罗山和六盘山(3座山的降水量呈现逐渐增加的趋势)共有的青海云杉林和油松林土壤作为研究对象,分析两种针叶林土壤有机碳特征[土壤有机碳(SOC)含量、稳定碳同位素组成(δ13C)和有机碳分解速率(β值)]的变化情况,并采用冗余分析法分析土壤化学指标对土壤有机碳特征的影响作用,探究干旱半干旱区土...     

长期垄作稻田腐殖质稳定碳同位素丰度(δ13C)分布特征

研究了四川盆地丘陵区连续16年垄(宽垄)作稻田土壤稳定碳库腐殖质组分的稳定碳同位素(δ13C)分布特征.结果表明:稻田土壤有机碳含量为宽垄作>垄作>水旱轮作.腐殖质碳以胡敏素为主,占土壤碳含量的21%～30%,提取碳以胡敏酸为主,分别占土壤有机碳和腐殖质的17%～21%和38%～65%.土壤有机碳的δ13C值介于-27.9‰～-25.6‰,20～40cm和0～5 cm土壤有机碳δ13C值之差约为1.9‰.土壤胡敏酸δ13C值比土壤有机碳低1‰～2‰,更接近于油菜和水稻秸秆及根系的δ13C值.土壤富里酸δ13C值分别较土壤有机碳和胡敏酸高2‰和4‰.耕作层和犁底层胡敏素δ13C值分别介于-23.7‰～-24.9‰和-22.6‰～-24.2‰,δ13C值的变化反映了耕层中腐殖质的新老混合现象.各有机组分δ13C值递减顺序为:胡敏素>富里酸>土壤有机碳>稻草(油菜)残体>胡敏酸.长期水稻种植有利于增加土壤有机碳含量,同时,耕作方式影响土壤腐殖质δ13C在耕作层和犁底层中的分布格局.     

滨海盐生植物叶片δ13C与主要养分元素化学计量的关系

高盐环境与土壤贫瘠成为限制滨海湿地植被生长的主要因素,盐分稀释(salt-dilution)与盐分抵御(salt-exclusion)为盐生植物普遍的两种适生策略,这些策略影响植物水分与养分利用效率的权衡过程。以江苏盐城滨海湿地常见稀盐盐生植物、拒盐盐生植物为研究对象,通过探讨滨海湿地不同盐生植物叶片δ¹³C(水分利用效率的直接反映参数),与主要养分元素(N、P、K)及化学计量特征的关系,以揭示不同盐生植物养分利用策略及养分利用效率与水分利用效率之间的权衡关系。研究结果表明:滨海湿地盐生植物叶片N/P为15.3,较全球陆生植物平均值低,表现出N、P共同限制特征。两种盐生植物叶片δ¹³C与N、P含量显著正相关,表明盐生植物采取N、P光合相关型策略适应不良环境。拒盐盐生植物叶片δ¹³C与K⁺正相关,采取K⁺渗透调节相关型策略,以减小细胞渗透势、增加水分吸收,减轻植物体内盐分毒害。两种不同耐盐型植物δ¹³C与C/N成反比,表明植物采取扩大水分利用效率以代偿减小的...     

亚热带地区马尾松树干呼吸碳同位素组成的时间变化特征及其控制因子

作为森林生态系统碳循环的重要组成部分,树干呼吸的时空变异性直接决定着全球碳库对气候变化的响应和反馈。然而,目前关于树干呼吸的时间变化特征,尤其是树干呼吸碳同位素组成(δ¹³C)变化的控制机理还存在很大的不确定性。为探明树干呼吸及其碳同位素的时间变化特征,采用气室法并利用基于光腔衰荡光谱(CRDS)技术组装的Picarro观测系统,于2018年8月—2019年10月对6棵马尾松进行树干呼吸及其同位素的监测,同时测定树干液流速率和树干温度。结果表明:(1)树干呼吸速率及其δ¹³C值均不存在明显的日变化模式,且与树干液流、树干温度相关性不显著;(2)树干呼吸速率季节变化趋势明显,变化范围为0.08～1.61μmol·m^-2·s^-1,且树干温度解释了树干呼吸速率季节变化的82%;(3)树干呼吸δ¹³C呈现先升高后下降的季节变化模式,非生长季的平均δ¹³C为-23.25‰±0.91‰,显著高于生长季的-27.93‰±0.25‰。研究表明,树干呼吸及其碳同位素组成在不...     

哀牢山湿性常绿阔叶林树干4种附生苔藓植物的水分变化对光合、荧光参数的影响

以云南哀牢山湿性常绿阔叶林中的附生苔藓植物为对象,研究林内4种树干附生苔藓植物阿萨羽苔(Plagiochila assamica Steph.)、西南树平藓(Homaliodendron montagneanum(Müll.Hal.)M.Fleisch.)、刀叶树平藓(H.scalpellifolium(Mitt.)M.Fleisch.)、大羽藓(Thuidium cymbifolium(Dozy et Molk.)Dozy et Molk.)的吸水力、失水特征和脱水耐性,稳定碳同位素(δ~(13)C)值,以及水分变化对苔藓净光合速率和荧光参数的影响。结果显示:(1)4种附生苔藓植物均具有较强的吸水能力和较低持水力,脱水耐性较强,脱水后均可迅速复水;(2)4种附生苔藓植物的δ~(13)C值较低,其水分利用效率小于其他维管束植物;除大羽藓外,其余3种附生苔藓雨季的δ~(13)C值与水分利用效率均高于干季;(3)4种附生苔藓植物的净光合速率(Pn)随着含水量的降低而降低,在含水量小于60%~80%时,其最大光化学效率(Fv/Fm)急剧下降,反映出这些附生苔藓植物的光合、荧光特性对水分变化非常敏感。     

气候变化对6种荒漠植物分布的潜在影响

分析气候变化对植物分布的影响,对保护生物多样性具有重要意义。利用CART(分类和回归树)模型及A2和B2情景,分析了气候变化对短叶假木贼(Anabasis brevifolia)、裸果木(Gymnocarpos przewalskii)、梭梭(Haloxylon ammoden-dron)、膜果麻黄(Ephedra przewalskii)、驼绒藜(Ceratoides latens)和喀什膜果麻黄(Ephedra przewalskii var.kaschgarica)分布范围及空间格局的影响。结果表明:气候变化下,这些植物目前适宜分布范围减小;从新适宜及总适宜分布范围而言,短叶假木贼和梭梭从1991-2020年到2051-2080年时段增加,之后减小,其它植物从1991-2020年到2081-2100年时段减小;喀什膜果麻黄和驼绒藜适宜分布范围减小并破碎化,其它植物向目前适宜分布的西部、西北部(或青海西南部)、昆仑山、阿尔金山和祁连山区扩展;除驼绒藜和喀什膜果麻黄与年均气温变化具显著相关性外,其它植物分布范围与年均气温和降水量变化的相关性较弱(P0.05),除驼绒藜、喀什膜果麻黄和裸果木目前分布范围与年均气温和降水量变化的回归关系较强外,其它植物分布范围与年均气温和年降水量变化多元线性回归关系较弱。上述研究结果表明,气候变化下,这些植物空间分布格局改变,目前分布范围减少,新适宜及总适宜分布范围近期增加,随着气候变化程度的增强,又逐渐减小。     

西北油松叶片δ13C特征与环境因子和叶片矿质元素的关系

选取甘肃、宁夏及内蒙古油松(Pinus tabulaeformis)10个天然种群, 通过测定油松叶片稳定碳同位素组成(δ¹³C)和元素含量等特征, 分析了油松叶片δ¹³C特征及其与环境气候因子和叶片矿质元素含量之间的关系。研究结果表明, 油松叶片δ¹³C的变化范围在-28.68‰ - -25.02‰之间, 平均值为-26.82‰; 油松叶片δ¹³C值与海拔、经度之间相关性不显著, 与纬度之间呈显著正相关, 与年降水量、年平均温度之间均呈显著负相关, 说明年平均温度和年降水量是决定油松¹³C分馏能力差别及生长的主要限制因子; 叶片元素N、P、K、Si、Ca、Fe含量与δ¹³C值有明显的相关性, 其中叶片N、P、K含量与δ¹³C值显著负相关, Si、Ca、Fe含量与δ¹³C值显著正相关, 可见不同种群间δ¹³C组成差异可反映植物营养元素含量的变化状况。不同生境条件下环境气候因子和矿质元素含量的这种响应模式在一定程度上反映和影响了以油松为建群种和优势种的生态系统的δ¹³C变化特性。     

椒样薄荷、薄荷和苏格兰留兰香精油与抗生素的协同抑菌功能

以开花期的椒样薄荷(Mentha × piperita)、薄荷(M. haplocalyx)和苏格兰留兰香(M. × gentilis)叶片部位提取的精油为研究对象, 通过GC-MS分析, 并采用纸片扩散法研究了3种精油单独使用及与抗生素联合使用时对金黄色葡萄球菌、蜡状芽孢杆菌、大肠杆菌、绿脓杆菌和肺炎克雷伯氏菌的抑制情况。结果表明, (1) 椒样薄荷与薄荷精油中含量最高的成分为薄荷醇、薄荷酮和异薄荷酮, 苏格兰留兰香精油的主要成分为香芹酮和柠檬烯。薄荷和苏格兰留兰香精油符合欧洲药典与ISO标准, 椒样薄荷需要继续改良以提高其精油品质与抑菌功能。(2) 精油单独使用时, Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442对椒样薄荷精油和薄荷精油敏感; P. aeruginosa ATCC 27853对薄荷精油和苏格兰留兰香精油敏感。精油与抗生素联合使用时抑菌范围和强度均有所改变: 绿脓杆菌的2个菌株对精油与抗生素的组合最为敏感, 其中, 椒样薄荷精油与头孢他啶的组合对P. aeruginosa ATCC 15442显示出最强的增效作用, 薄荷精油与头孢他啶混合之后对P. aeruginosa ATCC 27853出现拮抗作用。Staphylococcus aureus ATCC 25923对所有精油以及精油与抗生素混合物均有抗性。(3) 椒样薄荷、薄荷和苏格兰留兰香精油的不同成分及其含量差异不仅对精油品质有影响, 而且影响精油对测试菌种的抑制作用, 可考虑将其作为薄荷属植物品质育种的参考指标。     

连续多代UV-B照射对麦长管蚜保护酶活性的影响

【目的】为探明中波紫外线（UV-B）连续多代处理对麦长管蚜 Sitobion avenae (Fabricius ) 的作用机制,发现在UV-B环境压力下害虫进化动力。【方法】用强度为0.25 W/m²的UV-B对每代麦长管蚜进行6 h照射,以处理后成蚜当天产的仔蚜为继代饲养材料,连续饲养18代,提取第1,4,8,12,15和18代的对照组和处理组无翅孤雌成蚜的保护酶液,利用分光光度计测定其超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）3种保护酶活性。【结果】不同世代的对照组间3种保护酶活性均无差异（P>0.05）,处理组间有显著差异（P<0.05）。随着UV-B胁迫世代增加,SOD活性呈先升高后下降的趋势,活性高峰出现在第15 代。POD活性呈下降趋势,处理组活性均高于对照组,且在第1和4代处理组与对照组间差异极显著（P<0.01）。CAT活性先下降后升高,在第8, 12和15代处理组与对照组间无显著差异（P>0.05）,而至第18代处理组与对照组间差异又恢复为极显著（P<0.01）。【结论】麦长管蚜受到短期UV-B胁迫时,其体内SOD,POD和CAT 3种保护酶活性均升高,以抵御UV-B胁迫引起的自由基伤害;而经过到长期UV-B胁迫后,主要依靠SOD和CAT 2种保护酶清除活性氧自由基。     

小叶杨DREB同源基因内SSR的发现及群体结构分析

利用基因特异的PCR引物从小叶杨(Populus simonii)经干旱胁迫后构建的cDNA文库中扩增得到长度为671 bp的PsDREB cDNA克隆。该基因内部含有完整的且大小为543 bp的开放阅读框, 可编码181个氨基酸残基。在此基础上, 对36株小叶杨基因型个体的DREB基因进行了克隆和序列分析, 发现其内部存在以CAC为基本单位的4次(A)、5次(B)、7次(C)、8次(D)、9次(E)、10次(F)和11次(G)7种类型的简单重复序列(SSR)。以该重复序列为扩增对象设计引物, 对我国11个省16个群体528株小叶杨进行了群体遗传结构分析。结果表明, 在检测群体中各位点等位基因频率大小顺序依次为: D＞C＞F＞E＞A＞G＞B; 平均有效等位基因数为3.167 0, 平均观察和期望杂合度分别为0.468 5和0.531 5, 且在多数群体中存在一定程度的近交效应和显著偏离Hardy-Weinberg平衡; 而Ewens-Watterson中立性检验表明, 除山西宁武、辽宁朝阳和河南伊川外, 其它多数群体均属于中立性选择。研究结果将为利用候选基因内SSR标记来评价林木育种资源的遗传多样性以及保护和利用这些资源提供科学的理论依据。     

神农架海拔梯度上4种典型森林的土壤呼吸组分及其对温度的敏感性

量化森林土壤呼吸及其组分对温度的响应对准确评估未来气候变化背景下陆地生态系统的碳平衡极其重要。该文通过对神农架海拔梯度上常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、落叶阔叶林以及亚高山针叶林4种典型森林土壤呼吸的研究发现: 4种森林类型的年平均土壤呼吸速率和年平均异养呼吸速率分别为1.63、1.79、1.74、1.35 μmol CO₂·m^-2·s^-1和1.13、1.12、1.12、0.80 μmol CO₂·m^-2·s^-1。该地区的土壤呼吸及其组分呈现出明显的季节动态, 夏季最高, 冬季最低。4种森林类型中, 阔叶林的土壤呼吸显著高于针叶林, 但阔叶林之间的土壤呼吸差异不显著。土壤温度是影响土壤呼吸及其组分的主要因素, 二者呈显著的指数关系; 土壤含水量与土壤呼吸之间没有显著的相关关系。4种典型森林土壤呼吸的Q₁₀值分别为2.38、2.68、2.99和4.24, 随海拔的升高土壤呼吸对温度的敏感性增强, Q₁₀值随海拔的升高而增加。     

不同番茄种质叶表次生代谢物质

多毛番茄(Solanum habrochaites)为重要的番茄种质资源, 其叶表存在大量次生代谢物质, 对多种虫害具有趋避或/和毒害作用。利用气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术分析栽培番茄(S. lycopersicum ) 9706与3份多毛番茄(LA2329、LA1777和PI134417)材料叶表次生代谢物质。结果表明, 3份多毛番茄叶表可检测到的次生代谢物质种类和总含量均高于普通番茄, 同时多毛番茄亚种间次生代谢物质的种类和含量也存在差异。普通番茄叶表次生代谢物质为3种单萜和3种倍半萜类物质, 其中单萜和倍半萜类物质分别占次生代谢物质总量的60.3%和39.7%。多毛番茄LA2329和LA1777叶表倍半萜类物质的种类和含量较高, 有些萜类物质具有物种特异性。如LA2329中含量最高的α-姜烯, 其含量为2 409.1 μg·g^–1; LA1777中含量较高的γ-榄香烯和E-β-法尼烯, 含量分别为573.3 μg·g^–1和289.9 μg·g^–1, 在其它番茄材料中未检测到这3种倍半萜类物质。PI134417中含量最高的是月桂酸乙酯, 其含量为5 312.8 μg·g^–1, 在普通番茄中这一物质未见报道。PI134417中甲基酮类物质含量也较高, 其中2-十一烷酮和2-十三烷酮的含量分别为689.8 μg·g^–1和1 459.7 μg·g^–1。研究结果可为番茄种质资源利用和次生代谢物质开发提供理论依据。     

中国东部亚热带森林土壤呼吸的时空格局

土壤呼吸是陆地碳循环中仅次于全球总初级生产力的第二大碳通量途径, 揭示土壤呼吸的时空格局对整个陆地碳循环具有重要意义。该文在中国东部亚热带季风气候区, 按纬度梯度由南向北选取深圳梧桐山、杨东山十二度水保护区、宁波天童山3个区域作为研究对象, 于2009年8月至2010年10月测定了不同季节各个区域内代表性植被类型的土壤呼吸速率及地下5 cm处土壤温度, 旨在初步了解中国东部亚热带森林地区土壤呼吸的时空格局及其影响因素。结果显示: 3个区域的土壤呼吸速率均存在显著的季节变化, 其变幅为2.64-6.24 μmol CO₂·m ^-2·s^-1, 总体趋势和地下5 cm处土壤温度的季节变化一致, 均为夏季最高冬季最低; 土壤温度的变化可以解释不同样地土壤呼吸季节变化的58.3%-90.2%; 各样地全年的Q₁₀值从1.56到3.27; 通过离样地最近的气象站点的日平均气温与试验样地地下5 cm处土壤温度之间的线性正相关关系推算出日土壤温度的变化, 利用土壤呼吸速率和地下5 cm处土壤温度之间的指数关系, 估算出各样地全年的土壤CO₂通量为1 077-2 058 g C·m^-2·a^-1, 在全球所有生态系统类型中处于较高水平。     

祁连圆柏和圆柏色素含量及其花青苷合成酶活性的季节性变化

以祁连圆柏(Sabina przewalskii)和圆柏(S. chinensis)为材料, 测定2种植物花青苷、类黄酮、紫松果黄素、叶绿素和 类胡萝卜素的含量及花青苷合成过程中关键酶苯丙氨酸解氨酶(PAL)和类黄酮糖基转移酶(UFGT)的活性, 并分析了各值的季节性变化。结果表明, 祁连圆柏和圆柏叶片中PAL及UFGT的活性、花青苷、类黄酮﹑紫松果黄素以及类胡萝卜素的含量在低温季节均明显高于其它季节; 叶绿素含量在低温季节低于其它季节; 并且祁连圆柏中花青苷含量及其合成酶PAL和UFGT的活性以及类黄酮、紫松果黄素和叶绿素含量始终高于圆柏。结果说明花青苷是圆柏属植物中具有抗冻特性的重要次生代谢物,是抵御低温和辐射胁迫的一种重要保护物质; 紫松果黄素等色素对圆柏属植物抵抗低温诱导的光抑制起重要作用。     

转染从灰飞虱提取的Wolbachia对豆叶螨繁殖适合度和寿命的影响

【目的】Wolbachia是广泛存在于节肢动物体内的一类母系遗传的共生菌, 能够通过多种机制调节节肢动物的生殖。近年来, 为了更进一步地探究Wolbachia与寄主之间的互作机制, 许多研究者展开了Wolbachia的人工转染研究。【方法】我们在实验室条件下将灰飞虱Laodelphax striatellus (Fallén)感染的Wolbachia提取纯化后, 利用显微注射的方法导入豆叶螨Tetranychus phaselus Ehara体内。研究了注入从灰飞虱提取的Wolbachia和豆叶螨自然感染Wolbachia对豆叶螨繁殖适合度和寿命的影响, 并测定了两种Wolbachia的密度随豆叶螨日龄增长的变化情况。【结果】结果显示, 外源Wolbachia在豆叶螨体内的拷贝数极低, 仅为自然感染豆叶螨体内Wolbachia拷贝数的0.5%左右。与自然感染的Wolbachia不同, 外源Wolbachia在豆叶螨种群中不能引起胞质不亲和, 但能够显著降低雌螨的产卵量。【结论】本研究表明, 来自灰飞虱的Wolbachia具有抑制豆叶螨种群扩张的潜在能力, 对豆叶螨生物防治具有一定的应用价值。