作物生育期内光合碳在地下部的分配及转化

光合碳是"大气-植物-土壤"系统碳循环的重要组成部分,也是土壤有机碳的重要来源.在农田生态系统中,作物生长期内光合碳在地下部的去向及代谢机理易被忽视,此方面的研究对于全面认识植物-土壤-微生物间的互作关系、农田土壤质量变化及全球碳循环规律却是必不可少的.本文综述了作物生育期内光合碳在地下部的动态分配、其对土壤有机碳的贡献及微生物在光合碳转化中的作用,总结了碳示踪技术;提出应加强在典型土壤类型上的光合碳研究,明确其对不同土壤有机碳组分贡献;重点开展大豆、玉米等作物光合碳在地下部动态分配研究;探讨根系分泌含碳化合物与微生物利用的关系;强调气候条件和农艺措施等综合因素对碳分配的影响.     

C_3植物的C_4光合途径

人类主要的粮食作物小麦、水稻、大豆等均为C_3植物,由于C_4光合途径显著优于C_3途径,因此,优化C_3作物拥有C_4光合途径特征的研究一直在探究中。综述了C_3植物的C_4光舍碳途径的发现、运行机制、诱发因素等,总结了改造C_3植物光合效率的方法并做了简单展望。     

水稻光合碳在植物-土壤系统中的分配及其对CO2升高和施氮的响应

采用¹³C-CO₂进行连续标记,研究水稻分蘖期和孕穗期光合碳在植株-土壤系统中的分配及其对大气CO₂浓度升高(800 μL·L^-1)和施氮(100 mg·kg^-1)的响应.结果表明: CO₂浓度升高显著提高分蘖期根系生物量和孕穗期地上部生物量,并使生物量根冠比在分蘖期增加,而在孕穗期减小.CO₂浓度升高条件下,施氮使水稻地上部分生物量增加,却显著降低了孕穗期水稻根系生物量.CO₂浓度升高使光合¹³C在孕穗期向土壤的输入显著增加,然而施肥并没有促进由CO₂浓度升高驱动的光合¹³C在土壤中的积累,而且还降低了土壤中的光合¹³C的分配比例.综上,CO₂浓度升高显著提高了稻田土壤光合碳输入,促进稻田有机碳周转;施氮促进了水稻地上部的生长,却降低了光合碳向地下的分配比例.     

生态转换系统中土壤有机质变化的稳定碳同位素示踪研究进展

由于气候变异、人类活动等因素影响 ,全球各生态系统间短期内正经历着前所未有的区域性转变 ,由此导致的一系列生态环境问题如区域气候变迁、荒漠化、水土流失等广受关注[2 ] ,而其中土壤有机质的变化起着极为关键的作用。据估计 ,地表土壤层中有机碳的总量为大气的 2～ 4倍 ,土壤有机质的变化对大气ＣＯ2 浓度的影响甚大[15] ;同时 ,土壤有机质又是维护土壤结构 ,保持土壤肥力的重要组成部分。因此 ,生态系统的转变对土壤有机质产生的影响为各国科学家所重视。尽管稳定碳同位素是示踪有机质变化过程最有效的手段之一 ,并且Ｎｉｓ ｓｅｎｂ…     

干旱、半干旱区土壤蚯蚓稳定性碳同位素组成与轮作模式的关系

对10个不同耕地生境中蚯蚓(Lumbricus terrestris)的稳定性碳同位素进行了分析,研究了豫西洛阳干旱、半干旱地区土地轮作模式和耕作历史。结果表明,耕地表层土壤(0～30cm)中蚯蚓的δ13C介于-18.3‰和-25.6‰之间,变化幅度较大。经稳定性同位素质量平衡模式计算,10个生境中蚯蚓取食C3作物的比例在40.1%和99.4%之间波动,蚯蚓的取食生态受到土地上C3/C4作物轮作模式的影响。C4作物轮作频率与蚯蚓稳定性碳同位素比值之间呈正相关。土壤动物的稳定性碳同位素比值可较客观地反映出耕作制度和轮作模式。     

根际CO2浓度富集对番茄光合生理的影响

本文采用气雾法栽培方式,研究了60 d根际CO₂浓度富集处理对番茄光合生理的影响.结果表明： 2500 μL·L^–1及以上CO₂浓度处理下,番茄植株叶片叶绿素含量、叶面积显著降低,叶片Mg²⁺ ATPase、Ca²⁺ ATPase和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性显著减少,而根系PEPC活性显著增加,叶片净光合速率、气孔导度和胞间CO₂浓度均显著降低.表明根际高CO₂浓度条件下,根系PEPC活性增强、叶片固定CO₂的能力减弱、叶片Mg^2+ ATPase和Ca²⁺ ATPase活性显著降低,根际长期高CO₂浓度处理可能是导致植株光合生理指标下降的原因之一.
     

草地植物根系碳储量和碳流转对CO2浓度升高的响应

植物根系是陆地生态系统重要的碳汇和矿质养分库,也是土壤中碳及养分的主要来源,只有深入认识CO2浓度升高下根系的碳汇功能和根系周转对土壤碳库的影响,才能准确预测生态系统对全球变化的响应与反馈调节作用.介绍了CO2浓度升高对草地植物根系生物量、根系凋落物的数量和品质以及根系周转速率的影响,指出研究植物体内碳向根分配格局的变化趋势必须考虑CO2浓度升高的直接和间接两方面作用;在预测根系碳库储量的动态变化时,需要区分不同功能根系组分的生物量;为更准确估算根系周转速率,有必要确立草地植物根系直径与其寿命之间的关系;CO2浓度升高普遍提高根系凋落物的C/N,但以此判定其在土壤中的分解速率快慢并不可靠,需要进一步从机理上探究根系凋落物分解的控制因素.     

新的C4及CAM光合途径植物

以稳定性碳同位素比(δ~(13)C)鉴别禾本科、莎草科、苋科和萝摩科共46种植物的光合作用途径,发现了36种新的C_4植物(δ~(13)C-10.43到-13.66‰)和1种CAM植物(δ~(13)C-15.24‰)。根据Hattersley区分C_4植物三种亚类型的不同δ~(13)C值,提出在36种C_4中有8种具δ_(13)C值-10.4到-10.9‰者是NADP-ME型,6种具δ~(13)C值-13‰左右的是NAD-ME型,其余种类可能是NADP-ME或PCK型。     

华南丘陵区冬闲稻田二氧化碳、甲烷和氧化亚氮的排放特征

采用静态箱 气相色谱法对收获后冬闲稻田CO₂、CH₄和N₂O排放进行了田间原位测定,探讨了越冬稻田3种温室气体的排放规律.结果表明,残茬稻田和裸田的CO₂的排放峰值分别出现在18:00和16:00左右.日间CH₄排放为净值,夜间表现为弱吸收.残茬稻田和裸田N₂O夜间排放分别为日间平均的1.79和1.58倍.残茬稻田的昼夜CO₂平均排放通量显著高于裸田(P＜0.05).在测定期间,残茬稻田CO₂排放随温度升高而增高.相关分析表明,CO₂排放与土温、地表温度和气温均呈显著相关,表明温度是影响收获后稻田CO₂排放的主要因素.在11月10日至翌年1月18日测定期间,残茬稻田的CO₂和CH₄平均排放通量分别为(180.69±21.21) mg·m^-2·h^-1和(-0.04±0.01) mg·m^-2·h^-1,CO₂排放通量较裸田高13.06％,CH₄吸收增高50%.残茬稻田的N₂O排放通量为(21.26±19.31) μg·m^-2·h^-1,较裸田低60.75％.由此说明华南丘陵区冬闲稻田是大气CO₂和N₂O的源,CH₄的汇.     

C3和C4植物光合途径的适应性变化和进化

高等植物大多为C₃植物, C₄植物和景天酸代谢(Crassulacean acid metabolism, CAM)植物是由C₃植物进化而来的。C₄途径的多源进化表明, 光合途径由C₃途径向C₄途径的转变相对简单。该文分析研究了植物光合途径的进化前景, 指出C₄植物是从C₃植物进化而来的高光效种类, 且地质时期以来降低的大气CO₂浓度和升高的大气温度以及干旱和盐渍化是C₄途径进化的外部动力。C₃植物的C₄途径的发现说明植物的光合途径并非是一成不变的, C₃和C₄植物的光合特征具有极大的可塑性, 某些环境的变化会引起植物光合途径在C₃和C₄途径之间转变。C₃植物具有的C₄途径是环境调控的产物, 是对逆境的适应性进化结果, 因而光合途径的转变也适用于干旱地区植被的适应性生存机理研究。该文还利用国外最新的C₄光合进化模型介绍了植物在进化C₄途径中所经历的7个重要时期(从分子基础到形态基础、结构基础, 再到物质代谢水平、光合酶活水平, 直到C₃和C₄途径协调运转时期, 最后达到形态与功能最优化阶段), 并结合全球气候变化的特点对国内外相关领域的研究进行了分析, 总结了植物光合途径的适应性转变和进化的研究成果, 为今后的相关工作提出建议。     

生长光强对亚热带自然林两种木本植物稳定碳同位素比、细胞间CO2浓度和水分利用效率的影响

生长于１００％、４０％和１６％自然光下的荷木和黧蒴幼苗叶片稳定碳同位素比（δ１３Ｃ,－‰）,细胞间ＣＯ２浓度（Ｃｉ）和水分利用效率（ＷＵＥ）有一定的差别。１６％和４０％弱光下,δ１３Ｃ的负值增加－０．５４Ｊ‰到－０．８９‰。Ｃｉ增大８．１－１３．２μｉＬ－１,ＷＵＥ则下降６－２４％。结果表明,叶片的水分和气体交换特性受生长光强的调节,叶片的δ１３Ｃ值可反映其生长过程中受光的强弱状况。     

介质Ca~(2 )和La~(3 )对酿酒酵母生长的影响

采用正交实验研究了外加Ｃａ~(２＋)和Ｌａ~(３＋)对酿酒酵母生长的影响。结果表明：外加Ｃａ~(２＋)和Ｌａ~(３＋)对酿酒酵母的生长均有显著的影响,都呈现出低浓度时正效应和高浓度时负效应,当Ｃａ~(２＋)浓度为１ｍｍｏｌ／Ｌ及Ｌａ~(３＋)浓度为１５μｍｏｌ／Ｌ时酿酒酵母生长最好。     

Influences of different nitrogen sources on nitrogen- and water-use efficiency, and carbon isotope discrimination, in C3 Triticum aestivum L. and C4 Zea mays L. plants

The impacts of various nitrogen sources, i.e. NO⁻ ₃, NH₄ ⁺ or NH₄NO₃ in combination with gaseous NH₃, on nitrogen-, carbon- and water-use efficiency and ¹³C discrimination (δ¹³C) by plants of the C₃ species Triticum aestivum L. (wheat) and the C₄ species Zea mays L. (maize) were studied. Triticum aestivum and Z. mays were hydroponically grown with 2 mol · m⁻³ of N supplied as NO⁻ ₃, NH₄ ⁺ or NH₄NO₃ for 21 and 18 d, respectively, and thereafter exposed to gaseous NH₃ at 320 μg · m⁻³ or to ambient air for 7 d. In T. aestivum and Z. mays over a 7-d growth period, nitrogen-use efficiency (NUE) values were influenced by N-sources in the decreasing order NH₄NO₃-N > NO⁻ ₃-N > NH₄ ⁺-N and NO⁻ ₃-N > NH₄NO₃-N > NH₄ ⁺-N, respectively. Fumigation with NH₃ decreased the NUE values of plants grown with any of the N-forms. During 28- and 7-d growth periods, N-sources affected water-use efficiency (WUE) values in the decreasing order of NH₄ ⁺-N > NO⁻ ₃-N≈NH₄NO₃-N in non-fumigated T. aestivum, while fumigation with NH₃ increased the WUE of NO⁻ ₃-grown plants. There were insignificant effects of N-sources on WUE values of Z. mays over 25- and 7-d growth periods. Furthermore, δ¹³C values in plant tissues (leaves, stubble and roots) were higher (less negative) in NH₄ ⁺-grown plants of T. aestivum and Z. mays than in those supplied with NH₄NO₃ or NO⁻ ₃. Regardless of the N-form supplied to the roots of the plant species, exposure to NH₃ caused more-positive δ¹³C values in the plant tissues. These results indicate that the variations in N-source were associated with small but significant variations in δ¹³C values in plants of T. aestivum and Z. mays. These differences in δ¹³C values are in the direction expected from differences in WUE values over long or short growth periods and with differences in the extent of non-Rubisco (ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase-oxygenase, EC 4.1.1.39) carboxylate contribution to net C acquisition, as a function of N-source. Received: 12 September 1997 / Accepted: 13 January 1998     

我国现有的金鱼品种的分类及其系统发育的探讨1)

一、引言 金鱼是我国广大人民乐于饲养的一种家养观赏鱼类。它是由野生红黄色鲫鱼演变而来的。明朝李时珍在《本草纲目》中记载:金鱼“述异记载晋桓冲游庐山,见湖中有赤鳞鱼,即此也。”他还写道:“自宋始有畜者,今则处处家养玩矣。”因此可以认为金鱼起源于我国晋朝(公元265—420年间)。至今已有一千多年的历史了。 李璞(1959)报道了我国的金鱼品种已有二十余个。徐金声等(1980)报道有143个之多。耶么迄今为止我国的金鱼品种究竟有多少呢?为了弄清我国的金鱼品种资源,作者曾在北京等十七个省市的各大公园和花木公司所属鱼场作了调查。在调查过程中,我们     

幂指数异速生长机制模型综述

 个体大小对生物的各种生理属性有重要意义, 描述个体大小和生理属性关系的规律叫做异速生长。生物的异速生长通常以幂函数的形 式表示, 在众多的异速生长关系中, Kleiber定律所描述的新陈代谢率和个体大小的3/4幂指数关系最为重要和基本, 解释此有充分数据支持的 定律的机理也最具挑战性。围绕该著名的3/4幂指数异速生长关系, 该文回顾历史上主要的有关模型假说, 并重点介绍1990年代中期以来, 由 West等提出的分形分配网络模型和由其它研究人员建立的代表性模型: 最少载体网络模型、多因理论、最小总熵理论、构造理论、细胞优化生 长理论和能量消耗理论。     

入侵植物凤眼莲研究现状及存在的问题

 凤眼莲(Eichhornia crassipes)原产南美洲,被列为世界十大恶性杂草之一,现已入侵了非洲、亚洲、北美洲、大洋州、甚至欧洲等5个大洲,至少62个国家和地区都受到了凤眼莲入侵的危害。凤眼莲的入侵已经引起了一系列的生态、经济、社会问题：首先,它改变了当地水体生态系统的物理、化学环境,进而影响水体生态系统的生物多样性,破坏食物链、物质循环等生态过程的正常运行;其次,凤眼莲造成当地经济的重大损失,航运、渔业、水利等都受到了危害;再次,凤眼莲的入侵爆发也对当地居民饮水、健康等造成威胁。目前,对于凤眼莲的控制及其治理主要有物理的、化学的、以及生物的等3种方法。利用天敌、病菌、以及化感作用等的生物控制被许多专家和学者推崇,同时,利用生物控制凤眼莲入侵也日益成为研究的热点。但是,综合目前对于凤眼莲的认识和研究,仍然具有片面性,需要从生物特性、种群生态、生态系统等方面深入研究凤眼莲入侵机制。而利用生物控制凤眼莲的研究和技术尚不完善,需要进行种间竞争、捕食及遗传变异等方面的探讨和研究。通过总结控制凤眼莲各种方法的长处和不足,最后指出利用生物的方法,并结合污水治理、水系宏观调控及监测等方法,综合治理凤眼莲,是十分必要的,而且也是最具有前景的。     

A novel locus for body mass index on 5p15.2: a meta-analysis of two genome-wide association studies

Objective

Genetic factors play an important role in modulating the vulnerability to body mass index (BMI). The purpose of this study is to identify novel genetic variants for BMI using genome-wide association (GWA) meta-analysis.

Methods

PLINK software was used to perform meta-analysis of two GWA studies (the FUSION and Marshfield samples) of 5218 Caucasian individuals with BMI. A replication study was conducted using the SAGE sample with 762 individuals.

Results

Through meta-analysis we identified 33 SNPs associated with BMI with p < 10^− 4. The most significant association was observed with rs2967951 (p = 1.19 × 10^− 6) at 5p15.2 within ROPN1L gene. Two additional SNPs within ROPN1L and 5 SNPs within MARCH6 (the top SNP was rs2607292 with 4.27 × 10^− 6) further supported the association with BMI on 5p15.2 (p < 1.8 × 10^− 5). Conditional analysis on 5p15.2 could not distinguish the effects of ROPN1L and MARCH6. Several SNPs within MARCH6 and ROPN1L were replicated in the SAGE sample (p < 0.05).

Conclusion

We identified a novel locus for BMI. These findings offer the potential for new insights into the pathogenesis of BMI and obesity and will serve as a resource for replication in other populations to elucidate the potential role of these genetic variants in BMI and obesity.     

Biophysics of sphingolipids II. Glycosphingolipids: An assortment of multiple structural information transducers at the membrane surface

Glycosphingolipids are ubiquitous components of animal cell membranes. They are constituted by the basic structure of ceramide with its hydroxyl group linked to single carbohydrates or oligosaccharide chains of different complexity. The combination of the properties of their hydrocarbon moiety with those derived from the variety and complexity of their hydrophilic polar head groups confers to these lipids an extraordinary capacity for molecular-to-supramolecular transduction across the lateral/transverse planes in biomembranes and beyond. In our opinion, most of the advances made over the last decade on the biophysical behavior of glycosphingolipids can be organized into three related aspects of increasing structural complexity: (1) intrinsic codes: local molecular interactions of glycosphingolipids translated into structural self-organization. (2) Surface topography: projection of molecular shape and miscibility of glycosphingolipids into formation of coexisting membrane domains. (3) Beyond the membrane interface: glycosphingolipid as modulators of structural topology, bilayer recombination and surface biocatalysis.