南海台风引发藻华的生物机制

海洋浮游植物的生长和小型浮游动物的摄食,与温度、光照和营养盐等因素密切相关。中国南海海盆是层化结构稳定的寡营养海,然而每年台风过后都有大量藻华的报道。为了探究台风引发藻华的生物形成机制,通过南海海域表层和次表层叶绿素最大层(DCM)中的小型浮游动物的摄食活动以及浮游植物对光照和营养响应的现场实验,探究小型浮游动物摄食、光照和营养对海洋浮游植物生长和群落结构的调控作用。实验表明:1)表层水体中的小型浮游动物摄食速率明显大于DCM层;小型浮游动物摄食在表层水体中以大粒级的浮游植物(5μm)为主,在DCM层中没有明显粒级选择;自然光中的紫外线能增加小型浮游动物的摄食;营养盐添加轻微降低小型浮游动物的摄食。2)营养盐和光照的增强显著促进DCM层浮游植物的生长,并增加大粒级浮游植物的占比;而光照和营养盐变化对表层浮游植物的生长和粒级结构的改变相对不明显。因此,相对表层,深层浮游植物面临较小的摄食压力,拥有更大的光照和营养盐需求潜能;当台风引发水体垂向混合后,获得营养盐补充的表层浮游植物并不能迅速生长,而获得充足光照的深层浮游植物能迅速生长,成为藻华爆发的优势种。     

青岛近海及其临近海域冬季微微型浮游植物的分布

微微型浮游植物（0.2～2.0 μm） 是海水中最小的自养浮游生物, 在世界各海域广泛分布, 并在海洋有机物质循环中起着非常重要的作用.利用荧光显微技术对青岛近海及其邻近海域冬季微微型浮游植物丰度进行了调查,研究了微微型浮游植物的空间变化和昼夜变化的特征, 并分析了微微型浮游植物丰度与环境因子的相关性. 结果显示, 冬季该海域以富含藻红素（Phycoerythrin-rich, PE）的聚球藻(Synechococcus, Syn)细胞占优势,微微型真核藻类（Picoeukaryote, Euk）次之,而富含藻蓝素（Phycocyanin-rich, PC）的聚球藻细胞数量很低, 未发现原绿球藻（Prochlorococcus, Pro）的存在.Syn 的变化范围为8.97×10³～1.95×10⁵ cells·ml^-1, 平均4.67×10⁴ cells·ml^-1; Euk的变化范围为1.95×10²～1.01×10⁴ cells·ml^-1, 平均2.39×10³ cells·ml^-1. Syn丰度在胶南以南海域出现高值区域, 在即墨海域和崂山东南海域出现低值区域. Euk丰度在日照海域出现高值区域; 崂山海域为低值区域; 各水层Syn和Euk丰度均无明显差异(P﹥0.05). 对胶州湾中部连续站4层水体的24 h昼夜连续变化进行观测发现, Syn、Euk丰度都有明显昼夜波动.相关性分析表明： Syn与温度、 电导率呈正相关, 与溶氧浓度呈显著负相关; Euk与盐度和溶氧浓度呈显著负相关. 微微型浮游植物对总浮游植物生物量的贡献约为20％.     

富营养化水体中N、P浓度对浮游植物生长繁殖速率和生物量的影响

在浮游植物生长繁殖的高峰期（7—10月份）对3个富营养化水体的总氮、总磷和浮游植物生物量进行调查,统计分析了生物量与氮和磷浓度的关系。利用3种水样和梯度稀释的东湖水样培养玫瑰拟衣藻（Chloromonas rosae）,研究了氮、磷浓度对生长繁殖速率的影响。结果表明磷是生长繁殖速率的限制因子,求出了生长繁殖速率与磷浓度的对数回归方程y=0．08061nx＋0．4658,当磷浓度小于0．05mg／L时,生长繁殖速率随着磷浓度的升高而直线上升,当磷浓度进一步升高,生长繁殖速率仍然随之增加,但增加的幅度越来越小,当磷浓度达到0．2mg／L时,生长繁殖速率基本不再随着磷浓度的增加而升高。计算出生长速率为零时磷的浓度是0．003mg／L,接近贫营养化湖泊磷浓度的下限,计算结果与坂本的调查统计结果相吻合,说明回归方程具有代表性。在凋查的3个富营养化水体中,浮游植物中的氮占全部氮元素的53％,磷占全部磷元素的85％,是氮、磷存在的主要形式,所以,评价水体的营养程度,必须同时考虑水中溶解的氮、磷和生物体内的氮、磷。统计分析表明,3个富营养化水体中浮游植物的生物量由氮（溶解氮＋胞内氮）和磷（溶解磷＋胞内磷）的浓度共同决定,生物量与氮浓度的直线回归方程y=10．687x-7．8304,生物量与磷浓度的直线回归方程y=122．11x-12．069。实验结果为根据氮、磷浓度以Redfield值判断浮游植物限制性营养元素的相对性和绝对性提供了例证。对3个富营养化水体的比较表明,防止水体富营养的唯一办法是维持水体氮、磷等主要营养元素收支平衡,治理富营养化的根本办法是从水体中移走过量的氮、磷等主要营养元素。     

北黄海獐子岛养殖海域营养水平与虾夷扇贝增殖渔获量评估

营养盐作为浮游植物生长的物质基础,对海洋生态系统的物质循环起着决定性作用。调查研究了獐子岛附近海域营养盐含量水平、空间分布及营养盐结构,并据此估算了现有营养水平可支持的潜在生物量,评估了该海域虾夷扇贝增殖渔获量。结果表明,獐子岛附近海域海水总体营养水平较低,底层水中的营养盐浓度是表层水的2—3倍,海水中的营养盐浓度基本高于浮游植物生长的最低阈值,且溶解无机氮与磷酸盐的比值(DIN/PO4-P)和硅酸盐与磷酸盐的比值(Si O3-Si/PO4-P)均22,全海域为磷营养限制。根据磷限制因子及食物链能流转移理论估算,该海域1000 km2现有的营养水平可支持一个生长周期内虾夷扇贝增殖的动态理论生产量为3.8—6.1万t,如人为增加5%—20%的水体磷,则虾夷扇贝增殖产量可增加0.25—1.00万t。     

光照、磷和AMF对白车轴草生长的影响

外来植物成功入侵受非生物因素与生物因素的共同调控。本研究以典型入侵植物白车轴草（Trifolium repens L.）为研究对象,通过三因素两水平正交实验,探究光照（L）、磷（P）和丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）及其交互作用对其生长的影响。结果显示：（1）高光照、高磷和接种AMF均显著提高白车轴草的生物量及生长速率,且接种AMF对生物量的促进作用随着光照的增加而增强,低磷条件下AMF对总生物量和相对生长速率的促进效应更明显;（2）高光照降低比叶面积;高磷和接种AMF显著增加叶片数和总叶面积,在高光强下尤为明显;（3）高光照可显著提高根表面积、根直径和根质量分数,但降低细根占比和比根长。高磷显著降低根质量分数。不接种AMF时,高磷增加根表面积与根直径,降低细根长占比;但接种AMF后,高磷则降低根表面积与根直径,增加细根长占比。AMF显著降低根质量分数和比根长。研究结果表明,三种因素对白车轴草的生长具有显著影响,且磷和AMF对其生长及地上性状的影响与光照强度相关,AMF对其地下性状的影响与磷浓度相关。     

营养盐因子对细基江蓠繁枝变种氮、磷吸收速率的影响

在实验室条件下,研究了营养盐因子对细基江蓠繁枝变种的氮、磷吸收速率的影响。分别进行了营养盐浓度与温度双因子试验,氮磷比与荧 浓度双因子试验肽不同化合态氮比例单因子试验。（1）氮、磷的吸收速率随营养盐浓度的升高而增大,氮的吸收速率在21℃,总氮浓度为100μmol/L时最大,达2.58μmol/(g.h);磷的吸收速率在31℃,总磷为6．3μmol/L时最大,达0.17μmol/(g.h),温度与营养盐浓度有显著的交互作用效应。（2）当氮浓度一定时,环境氮磷比对氮的吸收率无显著影响,但对磷的吸收速率有显著影响,藻中收的氮磷比随环境氮磷比的不同而变化,（3）对3种不同化合态氮的吸收速率与培养液中各种氮占总无机氮的比例呈正相关,当三比例相同时,对NH4^ -N、NO3^--N格NO2^-析吸收分别占总吸收氮的40．7％、28．5％和30．8％。     

南海北部浮游植物生长对营养盐的响应

2004年夏季作者在南海北部海域研究了浮游植物生长的营养动力学,结合物理-化学过程对浮游植物生物量分布的影响与机制进行了研究,阐明了水平对流和中尺度涡对营养盐分布的影响及浮游植物生长和现存生物量对其的响应。受西南季风和东向沿岸流作用所形成的Ekman输送的影响,南海北部海岸带表层海水作离岸运动,使深层富含营养盐的冷水爬坡涌升到表层来补充,激发浮游植物生物量迅速增长。海区反气旋涡使海水辐聚下沉,造成水体具高温、低盐、高溶解氧浓度、低营养盐浓度和低浮游植物生物量。同时通过现场营养盐加富试验,发现该海域营养盐是浮游植物生长的主要限制因子,而且是多种营养元素共同限制了浮游植物的生长,添加单一的营养盐并不能促进浮游植物的生长。在生物量出现增长的试验组中,营养盐添加不仅促使浮游植物生物量的增长,而且也改变了浮游植物的粒级结构和群落结构。例如,在站S1008,培养前叶绿素a浓度为0.28 mg.m-3,加富培养60 h后浮游植物生物量在NP和NPSi的试验组中有显著的增加,叶绿素a浓度分别达1.07 mg.m-3和1.19 mg.m-3;培养前粒度分级叶绿素a主要以Pico级份占优势,而加富试验结束后,在NP和NPSi的试验组以Nano级份占优势,其它试验组仍以Pico级份占优势;同时,在培养后生物量出现增长的试验组,浮游植物群落的优势类群从甲藻向硅藻演替。     

SUMMER DISTRIBUTION OF PICOPHYTOPLANKTON IN THE NORTH YELLOW SEA

 利用荧光显微技术(Epifluorescence microscopy, EFM)对2006年夏季北黄海水域80个站点的微微型浮游植物进行了检测, 并对其在平面和垂直分布上的变化以及昼夜变化情况进行了研究。检测到聚球藻(Synechococcus, Syn)和真核球藻(Picoeukaryotes, Euk)两类微微型浮游植物, 未检测到原绿球藻(Prochlorococcus, Pro), 其中Syn以富含藻红素的Syn细胞(PE细胞)为优势种类, 而富含藻蓝素的Syn细胞(PC细胞)数量较少。在荣城湾以东的水域, 各水层Syn和Euk的丰度都较其它水域的高。Syn在北黄海冷水团及附近水域下30 m深处和底层水体中出现明显的低值区, Euk丰度受冷水团影响不明显。在垂直分布上, 水表层和水下10 m深处Syn的丰度高于水下30 m深处和底层, 而Euk在垂直分布上无明显差异。在昼夜变化上, 各水层Syn、Euk丰度的白昼与夜间变化趋势无明显区别。     

南亚热带磷限制水库中浮游植物群落对氮磷比变化的响应

为了解P限制水体中浮游植物群落对N、P营养盐的响应,通过添加N、P营养盐设置N/P梯度,对广东省流溪河水库中的浮游植物群落进行了研究。结果表明,添加N、P显著促进浮游植物的生长,浮游植物群落受P盐的影响比N盐显著;藻类的种属特异性导致浮游植物群落对氮磷营养盐的响应不一致,浮游植物总丰度与N/P比值不相关,其中隐球藻(Aphanocapsa sp.)、拟柱胞藻(Cylindrospermopsis raciborskii)和假鱼腥藻(Pseudanabaena sp.)等蓝藻适合在高N高P条件下生长,双对栅藻(Scenedesmus bijuga)等绿藻优势种偏好中N高P环境,而曲壳藻(Achnanthes sp.)、小环藻(Cyclotella sp.)等硅藻在低N低P的环境下占据优势;P浓度为0.8～2.0μmol/L时存在诱导浮游植物碱性磷酸酶活性的阈值,当P浓度大于2.0μmol/L时则抑制酶活性; P浓度为2.0μmol/L可能是浮游植物维持生长的最适浓度,浮游植物N/P维持动态平衡;藻细胞N/P、C/P与水体P浓度、N/P呈显著正相关,而藻细胞C/N受N影响更明显(P0.05)。这为热带亚热带水库的水质管理提供了理论参考。     

灌河口邻近海域春季浮游植物的生态分布及其营养盐限制

2011年4月通过灌河口邻近海域的现场调查及营养加富培养实验,研究了春季灌河口邻近海域浮游植物生态分布特征以及硝酸盐、磷酸盐对浮游植物生长的限制作用,结果表明:共发现浮游植物68种,其中硅藻61种,优势度最高的为中肋骨条藻(Skeletonema costatum,Y=0.53),各个站位浮游植物的丰度介于0.84× 106-2.25×106个/L,均值为1.54×106个/L,种类范围为29-39种,均值为35种,叶绿素a浓度呈现近岸高外海低的特征,在2.66-6.67 μg/L变化,均值为3.89 μg/L,多样性指数介于2.60-3.79,均值为3.20,海域环境基本适宜浮游植物的生长;调查海域磷酸盐浓度的范围为0.35-0.90μmol/L,均值为0.58μmol/L,亚硝酸盐浓度范围为1.57-3.93 μmol/L,均值为3.08 μmol/L,两者分布均具有近岸高外海低的特征;铵盐浓度范围为3.145.43μmol/L,均值为3.95 μmol/L,其分布则是近岸低外海高;硝酸盐浓度严重偏高,在31.21-37.00μmol/L之间变化,均值为34.55 μmol/L,导致调查区域具有高N/P比(42-112),且浮游植物叶绿素a与磷酸盐浓度有显著的正相关(R2=0.80),而与无机氮线性关系不明显(R2=0.11);在P加富培养实验中,磷酸盐在3个培养组(对照,+P,++P)中的比吸收速率分别为0.36、0.43、0.51d-1,加P促进了P本身的吸收,硝酸盐和亚硝酸盐的吸收也得以促进,但没有磷酸盐那么显著,而铵盐浓度基本呈增加趋势,P的添加也促进了藻类的生长,培养结束后叶绿素a浓度最大值分别为77.24、90.57、96.49μg/L.在N加富培养实验中,硝酸盐的比吸收速率分别为0.39、0.049、0.025d-1,加N未促进硝酸盐本身的吸收,磷酸盐浓度在3个实验组变化曲线相似,其吸收也没有得到促进,亚硝酸盐在加N组中浓度是增加的,培养结速后加N组(+N,++N)叶绿素a浓度最大值分别为72.31、69.62μg/L,都小于对照组,N的添加也未促进藻类的生长.上述研究表明了春季灌河口邻近海域浮游植物的生长主要受到P的限制,而不是N限制.     

壳聚糖酶的克隆表达与壳寡糖的制备分析

目的:克隆壳聚糖酶基因于大肠杆菌中实现高表达,制备壳寡糖。方法:以枯草芽孢杆菌总DNA为模板扩增壳聚糖酶基因(CSN),克隆至载体pET23a(+)上,转化菌株BL21(DE3)。重组子经0.5 mmol/L IPTG诱导后,SDS-PAGE和质谱检测与鉴定重组酶。酶纯化后水解壳聚糖,薄层色谱分析其水解产物。结果:质谱证明壳聚糖酶(31.5kDa)成功表达,表达量占菌体总蛋白的45%左右。纯化后重组酶浓度为900 mg/L,纯度95%、回收率85%,酶活力为10 000 U/mg。壳聚糖降解产物为壳二糖至壳四糖。结论:原核表达载体pET23a(+)-CSN构建正确,壳聚糖酶表达量与活性高,适用于水解壳聚糖制备壳寡糖。     

国内外蝗害治理技术现状与展望

本文首先概述了国内外蝗虫发生与为害的态势,总结了现阶段我国蝗虫发生与为害的主要特点:即农田飞蝗暴发频繁而且严重,草原土蝗的发生时常造成严重的经济损失,而且侵入城市干扰市民生活,我国与周边国家之间蝗虫过境迁移频繁,使用化学农药污染环境和农产品;分析了国内外蝗虫防治对策与技术的发展现状,重点介绍了应急防治和可持续治理对策、...     

Kinetics and thermodynamics of peroxidase- and laccase-catalyzed oxidation of N-substituted phenothiazines and phenoxazines

N -substituted phenothiazines (PTs) and phenoxazines (POs) catalyzed by fungal Coprinus cinereus peroxidase and Polyporus pinsitus laccase were investigated at pH 4–10. In the case of peroxidase, an apparent bimolecular rate constant (expressed as k _cat/K _m) varied from 1 ×10⁷M⁻¹s⁻¹to 2.6×10⁸M⁻¹s⁻¹ at pH 7.0. The constants for PO oxidation were higher in comparison to PT. pH dependence revealed two or three ionizable groups with pK _a values of 4.9–5.7 and 7.7–9.7 that significantly affected the activity of peroxidase. Single-turnover experiments showed that the limiting step of PT oxidation was reduction of compound II and second-order rate constants were obtained which were consistent with the constants at steady-state conditions. Laccase-catalyzed PT and PO oxidation rates were lower; apparent bimolecular rate constants varied from 1.8×10⁵M⁻¹s⁻¹ to 2.0×10⁷M⁻¹s⁻¹ at pH 5.3. PO constants were higher in comparison to PT, as was the case with peroxidase. The dependence of the apparent bimolecular constants of compound II or copper type 1 reduction, in the case of peroxidase or laccase, respectively, was analyzed in the framework of the Marcus outer-sphere electron-transfer theory. Peroxidase-catalyzed reactions with PT, as well as PO, fitted the same hyperbolic dependence with a maximal oxidation rate of 1.6×10⁸M⁻¹s⁻¹ and a reorganization energy of 0.30 eV. The respective parameters for laccase were 5.0×10⁷M⁻¹s⁻¹ and 0.29 eV. Received: 20 September 1999 / Accepted: 24 February 2000     

Coiled-coil nanomechanics and uncoiling and unfolding of the superhelix and alpha-helices of myosin

The nanomechanical properties of the coiled-coils of myosin are fundamentally important in understanding muscle assembly and contraction. Force spectra of single molecules of double-headed myosin, single-headed myosin, and coiled-coil tail fragments were acquired with an atomic force microscope and displayed characteristic triphasic force-distance responses to stretch: a rise phase (R) and a plateau phase (P) and an exponential phase (E). The R and P phases arise mainly from the stretching of the coiled-coils, with the hinge region being the main contributor to the rise phase at low force. Only the E phase was analyzable by the worm-like chain model of polymer elasticity. Restrained molecular mechanics simulations on an existing x-ray structure of scallop S2 yielded force spectra with either two or three phases, depending on the mode of stretch. It revealed that coiled-coil chains separate completely near the end of the P phase and the stretching of the unfolded chains gives rise to the E phase. Extensive conformational searching yielded a P phase force near 40 pN that agreed well with the experimental value. We suggest that the flexible and elastic S2 region, particularly the hinge region, may undergo force-induced unfolding and extend reversibly during actomyosin powerstroke.     

Synthesis of hapten and conjugates of coumestrol and development of immunoassay

3-O-Carboxymethylcoumestrol was prepared as the hapten for immunoassay by a partial alkylation of coumestrol with ethyl chloroacetate in acetone alkalized with potassium carbonate. 3-O-Ethoxycarbonylmethylcoumestrol was separated by column chromatography and finally was hydrolyzed with formic acid. 1H and 13C NMR data (APT, COSY, HMQC, and HMBC) revealed that the reaction was regioselective, as 3-O-ethoxycarboxymethylcoumestrol was the only monosubstituted derivative. The hapten was then conjugated to bovine serum albumin and used for immunization of rabbits. A radioimmunoassay (RIA) system was established based on the polyclonal antiserum and a 125I-labeled hapten-tyrosine methyl ester conjugate as the radioligand. Parameters of the RIA: sensitivity: 12 pg per tube, 50% intercept: 140 pg per tube, working range: 20-4000 pg per tube. The cross-reactivity of a panel isoflavonoid and lignan phytoestrogens was either negligible (e.g. formononetin 0.07%; biochanin A 0.06%) or not detectable at all. The major immunoreactive peak in HPLC fractions from an alfalfa extract had the same retention time as coumestrol standard and represented 94.8% of the signal. The remaining 5.2% of immunoreactivity was distributed between five minor peaks. We conclude that after the validation for particular matrices, the method will be a useful tool for analysis of coumestrol, especially in low volume and low concentration samples.     

放牧对牧草光合作用、呼吸作用和氮、碳吸收与转运的影响

研究放牧对草地植物生理活动的影响,对于揭示草地放牧演替的生理机制有重要意义.大量研究表明,家畜放牧对牧草光合作用、呼吸作用以及C和N吸收与转运的影响,可以分为生理伤害和生理恢复2个阶段.放牧通过改变草地冠层结构影响牧草光合作用,净光合作用速率短期内迅速下降,随着叶面积指数增加又逐渐上升,呼吸作用有相似的变化趋势.牧草放牧后再生长所需的C和N最初主要来自根系和留茬中的贮藏物质,此后随着牧草生长恢复逐渐由同化作用供给,C代谢与土壤N水平负相关.放牧后牧草生理活动变化与牧草遗传特性、种间竞争、家畜放牧特征、非生物环境等因素密切相关.     

白术同源四倍体的诱导和鉴定及其与二倍体过氧化物酶的比较

以白术（Atractylodes macrooephala Koidz.）二倍体组培苗为材料,对其四倍体诱导方法进行研究,共获得45个白术同源四倍体株系,为优良株系的选育提供了材料。此外,还分析比较了其中8个白术四倍体株系与二倍体的过氧化物酶同工酶（POD）的酶谱差异,发现四倍体各株系过氧化物酶同工酶谱比二倍体的均多了Rf0.310的谱带,且总过氧化物酶比活力也发生了很大改变,对探讨白术四倍体优良株系的生理生化机理具有一定的参考价值。     

Effect of soil salinity and water stresses on growth and content of nitrogen,chloride and phosphate of wheat and triticale

Summary Three wheats and one triticale were grown, up to flowering stage, in pots on calcareous soil adjusted to a range of salinities (S₁=3.5, S₂=6, S₃=8.5, and S₄=11 mmhos/cm, 20°C, soilpaste extract) by adding solution consisting of 3∶2∶1 of Na-, Ca- and Mg chlorides in chemical equivalent amounts. Moisture in the pots was kept at 100% (W₁), 40% (W₂) and 20% (W₃) of the available water. The vegetative growth, nitrogen and phosphate were affected by S and W treatments, chloride was affected only by S. The interaction S×W affected only dry weight. Varietal effect was observed between wheat as a group and triticale. Multiple quadratic regression equations of these properties on salinity and water revealed that the higher the available water the wider the range of tolerable salinity. Triticale was relatively more tolerant to water stress. Salinity increases Cl and decreases N, whereas water stress enhances N accumulation to a certain extent. However, in triticale at S₃ and S₄ the effect of water stress on N was overshadowed by the excessive salinity. This did not occur for the wheat (Florence). P trends were described. R² for P was low (0.7435–0.3603) which made interpretations rather difficult.