养分异质条件下结缕草克隆分株生长及光合作用的生理整合

通过对连接和断开的分株进行不同养分处理,研究养分异质条件下结缕草克隆分株生长及光合作用的变化.结果表明:在养分异质条件下,处于中、高养分水平的母株可以提高与其相连子株的叶长、叶宽、根质量、叶质量、光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率,高养分条件下分别提高16.0%、8.3%、24.4%、58.1%、30.3%、54.0%、9.2%和21.9%,降低根冠比和胞间CO2浓度,在高养分下分别降低21.6%和31.5%;处于中、高养分水平的子株对与其相连母株的生长及光合特性没有显著影响.在养分异质条件下,结缕草母株对子株存在生理整合,养分梯度越大,整合强度越强.结缕草克隆子株可以从母株获益,但母株不能从子株获益,子株是生理整合单向获益者.     

不同光照条件下结缕草全株碳素生理整合格局及其生态效应

在4种光照处理条件下（处理I：对所有分株光照处理;处理Ⅱ：对所有分株遮光处理;处理Ⅲ：仅对引入^13CO2的复合节分株进行遮光处理;处理Ⅳ：仅对引入^13CO2的复合节分株进行光照处理）,分别从结缕草（Zoysia japonica Steud．）克隆植株的基部、中部和梢部（分别为第7、第17和第24复合节）分株引入^13CO2 ,对^13CO2在克隆植株不同器官内的分配格局及传输特征进行了研究。实验结果表明：从克隆植株的不同部位引入^13CO2,^13C的传输格局均表现出以引入点为起始点沿匍匐茎向基和向顶双向运输的趋势,但向顶传输的陡度值均小于向基传输的陡度值,向顶传输的距离则均大于向基传输的距离,说明”c的向顶传输更具优势。分株叶片、匍匐茎和复合节根中^13C的传输格局有一定差异;引入点分株叶中δ^13C值较高,其他分株叶中δ^13C值均迅速降低;匍匐茎内矿c值总体较低,但^13C传输范围广;当^13CO2引入点位于基部和中部时复合节根的δ^13C值高于匍匐茎,但当^13CO2引入点位于梢部时复合节根的δ^13C值低于匍匐茎。从^13C的传输范围及陡度值看,总体上分株叶中^13C的陡度值显著大于复合节根和匍匐茎;在匍匐茎中^13C呈现出平缓的传输格局但传输距离最远。此外,在4种光照处理条件下,处理Ⅳ的根及匍匐茎中13C向基或向顶传输的陡度值总体上均最高,且各器官^13C的传输距离均最远;但从基部、中部和梢部分株引入^13CO2后,分别在处理Ⅱ、处理Ⅲ和处理I的分株叶中^13C向基或向顶传输的陡度值均最高。根据实验结果,对不同光照条件下结缕草克隆植株不同器官内光合产物的分配格局及其生态效应进行了探讨。     

克隆植物的水分生理整合及其生态效应

水分生理整合是克隆植物生理整合过程中非常重要的一部分,是克隆植物生长发育和生态适应过程中的重要机制之一。本文主要从理论上对克隆植物水分生理整合的存在性、方向性、整合的程度、范围及其与克隆植物的功能分工、表型可塑性和觅养行为、风险分摊等行为表现的关系进行了深入分析,并对迄今有关克隆植物水分整合的最新研究进展和研究方法进行了系统总结和评述。提出克隆植物的水分生理整合包括水平和垂直两个方向,而水力提降为垂直方向的水分生理整合提供了一个重要途径。认为在今后,应加强对克隆植物水分生理整合的精确定量化研究,同时,应运用生态学、生理学、生物化学及分子生物学等方法,综合深入地研究克隆植物水分整合的机理。     

养分异质条件下结缕草克隆分株生长、碳水化合物及可溶性蛋白的生理整合

通过对连接和断开的结缕草分株进行不同的养分处理,研究了养分异质条件下结缕草克隆分株生长、碳水化合物及可溶性蛋白含量的变化.结果表明: 在养分异质条件下,处于中、高养分水平的母株可以显著提高与其相连子株的地上、地下及总生物量,高养分下分别提高32.5%、22.1%和24.8%,降低根冠比、可溶性糖及非结构性碳水化合物(NSC)含量,高养分下分别降低7.7%、15.2%和13.1%,但是对淀粉、纤维素、可溶性蛋白含量无显著影响.处于中、高养分水平的子株对与其相连的母株生长、碳水化合物及可溶性蛋白含量没有显著影响.养分异质条件下结缕草母株对子株生物量、根冠比、可溶性糖及NSC含量有明显的生理整合,其整合强度与养分梯度呈正比,而对淀粉、纤维素及可溶性蛋白含量没有显现显著的生理整合效应.子株对母株各项指标都没有显著的生理整合,结缕草母株和子株间是一种单向的生理整合.     

结缕草对重金属镉的生理响应

采用水培的方法研究了不同浓度的Cd²⁺对结缕草叶片枯黄程度的影响,结果表明5mg/L、10mg/L和30mg/L Cd²⁺处理对结缕草叶片的枯黄比例无显著影响;以10mg/L 的Cd²⁺处理结缕草植株,研究了结缕草对镉的生理响应。与对照相比,Cd²⁺处理30d时结缕草叶片的超氧阴离子自由基(O^-₂·)含量、丙二醛(MDA)含量和相对电导率(RC)显著升高,升高幅度分别为58.69%、38.52%和68.69%,表明Cd²⁺对结缕草叶片产生了氧化胁迫。与对照相比,Cd²⁺处理30d时最大量子产量(F_v/F_m)和实际量子产量(F_v'/F_m')分别显著下降3.90%和11.36%;处理20d时实际光化学效率(ΦPSⅡ)和相对电子传递速率(rETR)分别显著下降22.22%、22.66%,处理30d时分别显著上升12.5%、18.12%;处理20d时光化学猝灭系数(q^p)显著下降14.29%,非光化学猝灭系数(NPQ)则显著上升38.54%,表明结缕草叶片的光反应机构受到了伤害,而光保护能力得到了提高。与对照相比,Cd²⁺处理下超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性先升高后降低,而过氧化物酶(POD)活性先降低后升高;脯氨酸、可溶性糖含量升高,处理30d时可溶性糖含量显著上升63.35%;处理前20d时可溶性蛋白的含量高于对照,处理30d时却低于对照。随着Cd²⁺处理时间的增加,结缕草地下部Cd含量逐渐升高;地上部Cd含量先升高后降低,差异显著;处理20d时地上部镉含量最高,转运系数最高,达到45.84%;处理10d时镉在结缕草地上部的分布比例小于地下部,而处理20d、30d时地上部镉的分布比例占优势,表明结缕草具备修复植物的潜质。镉在结缕草地下部水溶态所占比例最大,其次是氯化钠和醋酸提取态;与地下部不同,结缕草地上部醋酸提取态镉的含量要高于氯化钠提取态。综上,结缕草对Cd²⁺具有一定的耐受性。     

辽东半岛结缕草群落分类及生态的研究

本文用群丛表法和群落数量分类法以东半岛的结缕草群落进行分析,把该地结缕草群系划分四个群丛,分别是：结缕草群丛,结缕草＋矮丛苔草群丛,结缕草＋矮丛苔草－花木蓝灌草丛和结缕草＋矮丛苔草＋多年生杂类草群丛,并讨论了这些群丛的种类和生活型组成,群落结构和生物量垂分布等订特征。用主分量分析法（ＰＣＡ）对５８个样地进行排序,经分析得出：群落草本层受光率和土壤有机质含量是决定群落类型主自然生态因子。相关分析的结     

结缕草属植物SSR反应体系的优化及其应用

以结缕草属植物DNA为模板,应用正交设计法对简单重复序列(simple sequence repeats,SSR)反应体系中的各个主要影响因子进行了优化筛选,并通过比较不同浓度的模板DNA对聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)的影响,确立了适合结缕革属植物SSR-PCR反应的最佳体系.结果表明,10μl的SSR反应体系中各组分的最适浓度分别为:10×PCR缓冲液,Mg2+ 2.5mmol/L,dNTP 200μmol/L,左右引物分别为0.6μmol/L,Taq DNA聚合酶0.5U,模板DNA的用量在30～90ng均可.利用该优化体系,通过30对SSR引物对包含结缕草属植物4个种的10份材料进行了种质鉴定,结果发现Xgwm系列SSR引物可以有效地用于结缕草属植物不同种源间的鉴定及遗传多样性研究.其中有3对引物Xgwm459-6A、Xgwm149-4B和Xgwm135-1A因具有特异性条带或条带的缺失可以很明显地将大穗结缕草Z010与其他材料区分开来,在抗寒性和青绿期两极端类型材料的研究中发现,引物Xgwm484-2D和Xgwm44-7D均在抗素性弱的部分材料和青绿期长的部分材料中扩增出一条抗寒性强和青绿期短的材料中没有的特异带,且两对引物中具有特异带的材料具有较高的一致性,初步认为这两标记可能与结缕革属植物的抗寒性或青绿期相关.     

结缕草生物技术研究进展

结缕草属植物具有耐干旱、耐盐和耐践踏等优良特性。最近的研究表明,基因转移与重组技术在结缕草遗传改良中具有巨大应用潜力;结缕草遗传连锁图谱构建取得重要进展;基因克隆和基因资源研究正在展开。结合当前有关结缕草生物技术研究现状,综述了结缕草基因工程和基因资源方面的研究进展,讨论了存在的问题并展望其前景。     

结缕草生物技术研究进展

结缕草属植物具有耐干旱、耐盐和耐践踏等优良特性。最近的研究表明,基因转移与重组技术在结缕草遗传改良中具有巨大应用潜力;结缕草遗传连锁图谱构建取得重要进展;基因克隆和基因资源研究正在展开。结合当前有关结缕草生物技术研究现状,综述了结缕草基因工程和基因资源方面的研究进展,讨论了存在的问题并展望其前景。     

结缕草（Zoysia japonica）耐盐性的遗传分析

选用结缕草属植物耐盐性两极端类型材料Z105(耐盐)和Z061(敏盐)进行杂交,获得F1分离群体,通过叶片枯黄率和枝叶修剪干重降低百分率对F1群体的耐盐性进行鉴定,并应用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型分析方法对F1群体耐盐性进行遗传分析.结果表明:(1)盐胁迫下F1群体的叶片枯黄率和枝叶修剪干重降低百分率的变异范围均较大,叶片枯黄率的变异范围为10.00％～98.33％,枝叶修剪干重降低百分率的变异范围为1.87％～91.40％,均远远超出了双亲的范围,双亲的叶片枯黄率为35.00％和95.00％,双亲的枝叶修剪干重降低百分率为42.10％和84.59％.(2)叶片枯黄率的最适遗传模型为A-2模型,即1对主基因的加性模型,主基因的加性效应(d)为23.59,主基因遗传率(h2mg)为66.83％.枝叶修剪干重降低百分率的最适遗传模型为B-1模型,即两对主基因,加性-显性-上位性模型,在该群体中加性效应(da和db)分别为29.70和3.23,显性效应(ha和hb)分别为15.03和2.28,上位性效应(i,jab,jba,l)分别为-3.23、-2.28、11.44和-12.82,主基因遗传率(h2mg)为84.37％.     

日本结缕草转录因子基因ZjDREB1.4的功能特征分析

DREB1(dehydration-responsive element binding protein1)是植物中广泛存在的转录因子,在应答非生物胁迫中起重要作用。该研究根据转录组测序数据,从暖季型植物日本结缕草‘Meyer’(Zoysia japonica Steud.)中克隆得到1个DREB1类转录因子基因,命名为ZjDREB1.4。结果表明:(1)该基因推测编码226个氨基酸,含有一个AP2结构域,其上下游具有DREB1组的典型特征序列。(2)半定量RT-PCR检测显示,在日本结缕草叶组织中,ZjDREB1.4基因在4℃低温、高盐和干旱胁迫下均上调表达,其中受低温诱导上调最显著。(3)亚细胞定位分析显示,ZjDREB1.4-GFP融合蛋白主要定位在细胞核中。(4)酵母单杂交结果显示,ZjDREB1.4蛋白具有强的转录激活功能,但与以ACCGAC为核心序列的DRE元件结合功能较弱。(5)与野生型拟南芥相比,超表达ZjDREB1.4的拟南芥植株的营养生长无明显改变,仅抽薹时间推迟3～8 d,但是对高温和冷冻低温胁迫的耐受能力明显增强。ZjDREB1.4基因具有抗逆功能,对植株生长发育的负效应又小,其在植物育种中的应用潜力值得进一步探究。     

叶面喷施甲醇和乙醇对万年青生理特性的影响

为了比较甲醇和乙醇对植物生理特性的影响,分别用5％(V/V)的甲醇和乙醇均匀喷洒于温室条件下盆栽培养的万年青叶片上,以喷施蒸馏水的植物为对照,每周喷施2次,喷施3周后分析这两种醇对万年青叶片生长、生理特性及相关光合基因表达的影响.结果表明,喷施甲醇和乙醇均增加了万年青叶片鲜重、可溶性总蛋白质含量、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度、净光合速率、叶绿素a、b及总叶绿素的含量,降低了过氧化氢的含量,提高了质膜H+ ATPase及H+泵活性,并且乙醇的作用效果比甲醇更加明显.RT-PCR分析结果表明,光合作用相关基因叶绿素a/b结合蛋白基因(Cab)和铁氧还蛋白-2编码的基因(2-FdO)在处理12h时被甲醇抑制但却被乙醇诱导,72 h时被甲醇诱导但却被乙醇抑制;两种醇均诱导光系统Ⅱ反应中心PsbP家族蛋白编码基因(PsbP)的表达.由此推测甲醇和乙醇可能在植物中作为信号分子起作用,且乙醇的刺激效果比甲醇更加显著.     

间隔子长度对美丽箬竹克隆分株水分生理整合效应的影响

克隆植物分株间隔子长度(即相邻分株间距离)可能对生理整合产生显著的影响,其抗氧化系统与光合色素的变化可能影响植物对水分异质性的响应能力。该研究以克隆植物美丽箬竹(Indocalamus decorus)为材料,设高[H,(90±5)%]、中[M,(60±5)%]和低[L,(30±5)%]3个基质相对含水率和2个水势梯度(H-L和M-L),测定了3种间隔子长度(10、25和40cm)根状茎相连克隆分株叶片抗氧化酶活性、相对电导率以及丙二醛(MDA)、可溶性蛋白质和光合色素含量,分析美丽箬竹水分生理整合的水分梯度效应、间隔子长度效应与时间效应。结果显示:(1)随处理时间的延长,分株叶片CAT活性、相对电导率及MDA含量均先升高后降低,而叶片SOD活性则与之相反;叶片POD活性和光合色素含量总体上呈"N"型变化,而可溶性蛋白质含量的变化趋势与POD活性呈倒"N"型。(2)水分梯度和间隔子长度均会对美丽箬竹分株间水分生理整合产生影响,随分株间隔子长度增大和水势梯度差减小,低水势受体分株叶片抗氧化酶活性、可溶性蛋白质含量和光合色素含量明显降低,而其相对电导率和丙二醛(MDA)含量明显升高;供体分株水势越高,分株间间隔子越长,供体分株叶片抗氧化酶活性、可溶性蛋白质和光合色素含量越高,而其相对电导率和MDA含量明显降低。研究表明,在异质水分环境下美丽箬竹克隆系统发生了从高水势向低水势分株的水分转移,分株间水势梯度差越大、间隔子长度越短,水分传输的整合强度越高,低水势受体分株获益越明显;随着处理时间的延长,分株间水分生理整合强度在处理前期增强,而在处理后期减弱,反映出供体分株与受体分株间损耗-受益在时间序列上是有变化的,且处理前期损耗-受益表现更为明显。     

干旱胁迫下红麻和大麻状罗布麻水分生理及光合作用特征研究

以中国红麻和美国大麻状罗布麻为材料,采用防雨棚内盆栽控水法研究了4种土壤水分条件下2种罗布麻的水分生理及光合作用日变化特性,探讨2种罗布麻对干旱胁迫的响应和适应能力,为美国大麻状罗布麻引种栽培提供理论依据。结果显示:(1)随干旱胁迫的加剧,2种罗布麻叶片的组织含水量、相对含水量均逐渐降低,但大麻状罗布麻的降幅较小;同一水分条件下,大麻状罗布麻的组织含水量、相对含水量均高于红麻,而水分饱和亏均低于红麻;不同水分条件下,大麻状罗布麻叶片相对含水量在离体2h后仍维持高位,降幅极显著低于红麻(P<0.01),离体8h后仍能维持较高水平。(2)在饱和供水(CK)、轻度胁迫(LS)和中度胁迫(MS)条件下,2种罗布麻叶片的Pn、Tr、Gs日变化均呈相似的"双峰"型曲线,而重度胁迫(SS)下却呈单峰曲线,各胁迫条件下Pn第二峰值比CK推迟2h左右;各处理Pn和WUE日均值在大麻状罗布麻中表现为LS>CK>MS>SS,而在红麻中则为CK>LS>MS>SS,且2种罗布麻除WUE指标在处理CK与T1间差异不显著外(P>0.05),其余处理间差异均达到显著水平以上(P<0.05);同一水分条件下,大麻状罗布麻的Pn和WUE值均显著高于红麻,如大麻状罗布麻在SS条件下的Pn和WUE日均值分别为2.28μmol·m-2.s-1和1.41μmol·mmol-1,而红麻的仅为0.29μmol·m-2.s-1和0.16μmol·mmol-1。研究表明,在土壤干旱胁迫条件下,大麻状罗布麻叶片在水分生理和光合生理方面均表现出明显优势,比当地红麻具有更强的保水及光合生产能力,耐旱性更强,可在宁夏地区引种栽培。     

金银花容器苗对干旱胁迫下接种根际促生细菌的生理响应

在盆栽试验条件下,以金银花容器苗为试材,研究了不同干旱强度下接种蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)L90对植物生理特征的影响。结果表明:随着干旱胁迫强度的增加,金银花容器苗的光合速率和气孔导度逐渐降低;而干旱环境下接种L90可显著提高气孔导度,缓解干旱胁迫对净光合速率的抑制;且干旱强度增加,缓解效果增强。接种B.cereus L90可显著抑制干旱胁迫下金银花容器苗PSⅡ最大光化学效率、实际光化学效率和光化学猝灭系数的降低,抑制非光化学猝灭系数的升高。虽然L90并没有提高对照处理中光合色素的绝对含量,但可显著抑制干旱环境下金银花叶片中光合色素的分解。干旱显著降低了金银花叶片中细胞分裂素含量,增加了脱落酸(ABA)的含量;在干旱胁迫下,接种L90可显著提高叶片中细胞分裂素的含量,并可促使根部产生的ABA运输到叶片中。干旱胁迫程度较轻时,L90对金银花容器苗的相对含水量和相对电导率影响不显著;而在重度干旱时,同对照相比,干旱及接种L90处理的相对含水量分别降低20.56%和10.21%,相对电导率分别提高31.42%和16.08%,接种L90处理的变化幅度明显较小。因此,干旱生境下接种B.cereus L90,可增加叶片中细胞分裂素含量,抑制光合色素的分解及光合能力的下降,提高金银花容器苗在干旱环境中的适应能力。     

山茶CjMYB1基因的克隆及表达分析

该研究通过序列比对分析,以野生红山茶和不同花色品种山茶为材料,采用PCR方法克隆CjMYB1基因,并通过生物信息学和表达分析对其进行初步研究,为深入研究山茶CjMYB1基因在花色形成和花发育过程的调控机理奠定理论基础。结果表明：(1)成功克隆获得山茶CjMYB1基因(GenBank登录号为OL347930),其开放阅读框长为879 bp,编码292个氨基酸,相对分子质量为33.17 kD;CjMYB1基因属于R2R3-MYB转录因子,且与拟南芥MYB基因家族的第7亚组处于同一分支。(2)荧光定量PCR分析发现,山茶CjMYB1基因在野生红山茶花芽中表达量最高,在萼片、花瓣、雄蕊和心皮中都有较高的表达量,推测其在山茶花器官发育中发挥着重要作用;在红色山茶品种中表达量较高,而在粉色、淡黄色、白色山茶品种中表达量较低,说明CjMYB1基因可能在红色山茶品种的花色苷合成途径中起到了关键作用。(3)亚细胞定位实验表明,CjMYB1蛋白定位在细胞核。     

曼地亚红豆杉对甲醛胁迫的生理响应

以一年生曼地亚红豆杉(Taxus media cv.hicksii)扦插苗为材料,采用密闭箱静态熏气法,研究不同甲醛（CH₂O）浓度(0、5、10、20和40 mg·m^-3)和熏气时间（1、3、5、7 d）对曼地亚红豆杉的生理响应。结果显示:（1）在5~20 mg·m^-3CH₂O浓度下,曼地亚红豆杉叶片均无受害症状,在40 mg·m^-3CH₂O熏气1 d时,叶片开始出现受害症状,并随时间的延长逐渐加重;（2）随着CH₂O浓度的增加和熏气时间的延长,叶片MDA、Pro含量和相对电导率皆呈增加趋势,SS含量表现为先升后降,但仍显著高于对照;（3）在5 mg·m^-3CH₂O处理下,叶片SOD、CAT、PPO和GR作为第一道防线共同作用以清除过多的活性氧,其中PPO最为敏感;在10、20 mg·m^-3CH₂O处理下,SOD、POD、CAT、PPO、APX和GR共同作用加快对活性氧的清理;在40 mg·m^-3CH₂O浓度下,各酶的活性均受到抑制,其中APX、PPO和GR活性显著低于对照,而SOD、POD和CAT活性仍显著高于对照。研究表明,在中低CH₂O浓度（5~20 mg·m^-3）处理下,曼地亚红豆杉主要通过合成渗透调节物质和活性氧自由基的酶促清除机制共同作用来适应逆境,在40 mg·m^-3CH₂O浓度下,APX、PPO、GR活性受到显著抑制,细胞膜过氧化程度加剧,植物叶片受到伤害;在CH₂O浓度低于20 mg·m^-3时,曼地亚红豆杉通过自身的应激保护系统来维持正常的生理活动,表现出较强的CH₂O耐受性。     

中国禾本科植物一新记录种——日本小丽草

报道中国禾本科(Gramineae)小丽草属一新记录种——日本小丽草(Coelachne japonica Hack.),该种原记载特产于日本本州和九州,现在浙江省苍南县莒溪和泰顺县黄桥发现有该种分布。同时,还描述了该种形态特征与生境,提供活植物照片和凭证标本,重新修订浙江有分布的小丽草属植物。     

氯化镁预处理对美人蕉根部质膜H+-ATPase活性与农田废水硝态氮吸收效率的影响

以湿地挺水植物七叶红色大花美人蕉(Cana generalis Bailey)幼苗为实验材料,在温室中用150μmol/L氯化镁溶液预处理12h,然后置于硝态氮(NO3--N)浓度为10mg/L的农田废水中处理,考察氯化镁预处理对美人蕉吸收农田废水中硝态氮效率的影响,以及处理期间根部质膜H+-ATPase活性、H+-泵活性、14-3-3蛋白与质膜H+-ATPase相互作用。结果显示:经过150μmol/L氯化镁溶液预处理12h后,美人蕉吸收农田废水中硝态氮的效率比对照增加11%;与没有预处理的植株相比,氯化镁预处理美人蕉根中质膜H+-ATPase和H+-泵的活性均显著提高,质膜H+-ATPase和14-3-3蛋白的相互作用显著增强。研究表明,氯化镁能够通过增强质膜H+-ATPase与14-3-3蛋白的相互作用来提高质膜H+-ATPase的活性,从而增加美人蕉对硝态氮的吸收效率。