三种灌木杜鹃花瓣和叶片的栓塞脆弱性分析

气候变化引发的干旱频度和强度严重影响植物生长发育,在全球气候变化背景下,量化植物木质部抗栓塞的能力对评估植物耐旱性尤为重要。为评价杜鹃品种间的耐旱性及筛选强抗旱性品种,该文以锦绣杜鹃‘紫鹤’(Rhododendron×pulchrum‘zihe’)、西洋杜鹃‘杨梅红’(Rhododendron×hybridum‘yangmeihong’)、映山红(R.simsii)3种灌木杜鹃为材料,利用光学技术构建花瓣和叶片栓塞脆弱性曲线,测定花瓣和叶片解剖结构性状,并分析木质部水力功能和解剖结构性状的相关性。结果表明：(1)锦绣杜鹃‘紫鹤’、西洋杜鹃‘杨梅红’、映山红3种杜鹃花瓣的P₁₂、P₅₀和P₈₈值(分别发生12%、50%和88%栓塞时对应的水势值)大于叶片。(2)3种杜鹃的花瓣和叶片栓塞脆弱性存在一定的变异,花瓣和叶片发生栓塞的快慢不一致,这种变异可能是杂交园艺花卉植物的重要特征。(3)P₅₀值与其形态特征相关性分析显示,叶片P₅₀值与叶片栅栏组织厚度呈负相关,花瓣P_50...     

桂西南喀斯特季雨林木本植物的水力安全

桂西南喀斯特地区生物多样性丰富、特有种多, 同时也是石漠化问题较为严重的区域。由于该喀斯特地区土层浅薄、岩石裸露、表层储水能力差, 植物在干旱季节经常会受到水分胁迫。植物水力学特征不仅是探讨喀斯特地区植物的生理生态适应性的关键, 还能够为石漠化地区的植被恢复提供重要参考。该研究测定了桂西南喀斯特季雨林17种代表性木本植物(包括不同生活型、叶片习性和生境)的木质部脆弱性曲线、最低水势、叶片膨压丧失点和边材密度等水力性状, 结果发现: (1)喀斯特植物木质部导水率丧失50%时的水势值(P₅₀)的种间差异较大(-0.51- -2.51 MPa), 其中常绿种的抗栓塞能力比落叶种强; (2)喀斯特植物的木质部水力安全边界值(最低水势与P₅₀之间的差值)的均值为0.36 MPa, 说明喀斯特森林植物在自然最低水势状况下木质部发生栓塞的程度较高; 但是不同植物种间存在显著差异, 这可能与喀斯特峰丛洼地生境的复杂性以及物种不同的抗旱策略有关; (3)由于喀斯特植物水分适应机制的多样化, 导致木质部水力安全边界与叶片膨压丧失点、边材密度的相关性并不显著。在区域气候干热化的背景下, 结合喀斯特植物的栓塞脆弱性和长期水势监测(尤其极端干旱事件)分析它们的水力安全, 对预测未来喀斯特森林物种分布和群落动态具有重要的指示作用。     

桂西南喀斯特季雨林木本植物的水力安全

桂西南喀斯特地区生物多样性丰富、特有种多,同时也是石漠化问题较为严重的区域。由于该喀斯特地区土层浅薄、岩石裸露、表层储水能力差,植物在干旱季节经常会受到水分胁迫。植物水力学特征不仅是探讨喀斯特地区植物的生理生态适应性的关键,还能够为石漠化地区的植被恢复提供重要参考。该研究测定了桂西南喀斯特季雨林17种代表性木本植物(包括不同生活型、叶片习性和生境)的木质部脆弱性曲线、最低水势、叶片膨压丧失点和边材密度等水力性状,结果发现:(1)喀斯特植物木质部导水率丧失50%时的水势值(P50)的种间差异较大(–0.51––2.51MPa),其中常绿种的抗栓塞能力比落叶种强;(2)喀斯特植物的木质部水力安全边界值(最低水势与P50之间的差值)的均值为0.36 MPa,说明喀斯特森林植物在自然最低水势状况下木质部发生栓塞的程度较高;但是不同植物种间存在显著差异,这可能与喀斯特峰丛洼地生境的复杂性以及物种不同的抗旱策略有关;(3)由于喀斯特植物水分适应机制的多样化,导致木质部水力安全边界与叶片膨压丧失点、边材密度的相关性并不显著。在区域气候干热化的背景下,结合喀斯特植物的栓塞脆弱性和长期水势监测(尤其极端干旱事件)分析它们的水力安全,对预测未来喀斯特森林物种分布和群落动态具有重要的指示作用。     

成都地区10种园林灌木叶片结构与抗旱性关系研究

利用石蜡切片法和指甲油印迹法,对成都地区10种常见园林灌木叶片解剖结构的13个指标:主脉厚度、叶片厚度、上下表皮角质层厚度、上下表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、下表皮气孔密度、气孔长度、气孔宽度、叶片结构紧密度、栅栏组织与海绵组织厚度比(栅海比)进行测定和分析,再用方差分析和主成分分析法选取有代表性的指标,结合隶属函数法对物种间的抗旱性进行综合评价。结果显示,13个指标的变异系数为17.40%～68.20%,在10种园林灌木间差异极显著。10种植物都属于异面叶,组织结构易于辨识(三角梅的下表皮角质层太薄,无法测出数据)。叶片结构紧密度、栅海比、气孔密度、气孔长、气孔宽、栅栏组织厚度可作为评价这10种园林灌木抗旱性的重要指标。抗旱性由强到弱依次为:红花继木、鸭脚木、红叶石楠、栀子、西洋杜鹃、海桐、山茶、雀舌黄杨、三角梅和金边大叶黄杨。其中红花继木、鸭脚木、红叶石楠和栀子属于强抗旱品种,可用于屋顶、边坡等区域种植。     

赤皮青冈幼苗叶片解剖结构对干旱胁迫的响应

以浙江庆元、湖南洞口和湖南靖州3个种源的赤皮青冈1年生幼苗为材料,采用盆栽称量法控制土壤水分含量,设置土壤相对含水量分别为75%～80%(对照)、55%～60%(轻度干旱胁迫)、45%～50%(中度干旱胁迫)和30%～35%(重度干旱胁迫),研究不同程度干旱胁迫对赤皮青冈幼苗叶片解剖结构和蒸腾作用的影响.结果表明: 干旱胁迫下,3个种源赤皮青冈幼苗叶片的总厚度、上下表皮厚度和栅栏组织厚度均显著降低.栅栏组织厚度与海绵组织厚度比(栅海比)、气孔长度和宽度随干旱程度的增强而显著减小,而气孔密度随干旱胁迫程度的增强而显著增加.干旱处理对叶片主脉厚度无显著影响,木质部厚度的变化因种源而异.叶片结构的变化引起生理功能改变,随着胁迫程度的加强,赤皮青冈幼苗的蒸腾速率显著降低.对照和各干旱处理湖南洞口种源幼苗叶片的下表皮厚度、栅海比、气孔密度显著大于其他2个种源,蒸腾速率显著小于其他2个种源,表明湖南洞口赤皮青冈对干旱胁迫的适应性较强.     

外源ABA、NO和H2O2对葱莲花瓣及叶片表皮气孔开闭的影响

以葱莲(Zephyranthes candida)为材料,研究不同浓度外源脱落酸、硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)及过氧化氢对花瓣和叶片表皮气孔开闭的影响,以期为三者在切花保鲜中的应用提供新的依据。实验结果表明,10~1000 μmol/L脱落酸和硝普钠均能不同程度地引起花瓣和叶片表皮气孔关闭,且花瓣气孔较叶片气孔有更高的敏感性。过氧化氢对叶片表皮气孔开闭的影响大于对花瓣气孔的影响,花瓣表皮的气孔孔径仅在1000 μmol/L处理时变化显著。这说明在外源信号物质延缓切花衰老的过程中,花瓣表皮气孔的运动也可能起到了一定的作用。适当外源信号物质处理能诱导花瓣表皮气孔关闭,从而使花瓣的蒸腾作用减小,维持植物体内水势,延缓切花衰老。     

基于叶片水势的内蒙古典型草原植物水分适应特征研究

水分是限制草原生态系统植物生存、繁殖和扩散最重要的生态因子,植物通过多样的水分适应策略适应干旱环境。为了解典型草原植物水势特征及其影响因素,在2017年和2018年的生长季对内蒙古典型草原71种植物的叶片黎明水势、午后水势、叶片和根系功能性状进行了测定与分析。结果表明:测定的71种植物叶片的黎明水势分布于-2.67—-0.63 MPa,午后水势分布于-4.67—-1.01 MPa;一年生植物的叶片具有最高的黎明水势、午后水势和最小的水势日差值(叶片的黎明水势与午后水势的差值),多年生禾草的叶片具有最低的黎明水势、午后水势和最大的水势日差值;71种植物对水分的适应策略可分为高水势保持型、低水势忍耐型和变水势波动型;叶片午后水势与叶片干物质含量和根系深度呈极显著的负相关关系(P<0.01),但与比叶面积呈极显著的正相关关系(P<0.01)。本研究有助于从植物生理学的角度上准确认识典型草原植物的水分适应性及水分生态特征。     

锐齿栎水力结构和生长对降雨减少的响应

为探究气候变化背景下降雨减少对森林的影响,2013年在宝天曼锐齿栎天然次生林原位建立了3块降水减少(截雨)样地,研究降雨减少对锐齿栎水碳关系和生长的影响。结果表明:降雨减少后锐齿栎枝条水势显著低于对照,最低水势为(-1.36±0.11)MPa,但锐齿栎木质部栓塞88%的水势值为-3.19MPa,叶片气孔关闭时的水势值为-2.5MPa,故降雨减少在这一地区没有对锐齿栎水力结构造成严重的干扰。降雨减少后,锐齿栎的叶片、韧皮部和木质部的总非结构性碳浓度与对照没有显著差异。木质部导管密度和叶片气孔密度变大,而导管直径和气孔长度变小。在天气较为干旱时,降雨减少处理的锐齿栎气孔导度日变化呈"双峰"曲线,而在湿润天气时呈"单峰"曲线且中午峰值显著大于对照。降雨减少处理的锐齿栎木材密度、Huber值、比叶面积和胸径生长与对照没有显著差异。降雨减少后锐齿栎树木没有遭受水力失衡或碳饥饿的危害,生长也没有受到显著影响,但是水力输导系统发生了适应性调节。     

酸枣叶片结构可塑性对自然梯度干旱生境的适应特征

叶片是植物体暴露于环境中面积最大的器官,其最易感知环境变化而发生形态和结构上的改变。为探究植株叶片结构对不同生境的适应机理,研究以生长在烟台-石家庄-宁夏-新疆不同地域气候条件形成的自然梯度干旱环境中的酸枣为试验材料,应用植物显微技术研究酸枣叶片的结构的可塑性对不同自然梯度干旱环境的适应特征。结果表明:酸枣叶表皮着生有表皮毛,表皮细胞外覆有角质层与蜡质。叶肉为全栅型,栅栏组织发达,海绵组织退化,叶肉中有晶体及大量的分泌细胞。从烟台至新疆随生境梯度干旱加剧,酸枣叶片叶面积逐渐变小,叶片厚度依次增加,叶表皮角质层加厚,且上角质层厚度大于下角质层厚度;叶片上下表皮细胞长径及短径先增后降,栅栏组织总厚度和密度依次增大、层数减少,各层栅栏组织细胞的长径逐渐增加。叶脉薄壁细胞相对厚度逐渐减小,导管管径增大,晶体(草酸钙晶体)数增多。在梯度干旱环境中酸枣植株通过减小叶面积、提高栅栏组织密度、增加叶片及角质层厚度降低蒸腾作用,减少水分散失;通过增大导管管径提高水分利用率;通过增加晶体数量提高叶片机械性能,改变细胞的渗透势、提高吸水和保水能力。上述叶片结构的变化是酸枣植株长期对不同自然梯度干旱生境的适应特征。由此可知,叶片形态结构中叶面积、叶片厚度、角质层及叶肉组织(栅栏组织)随环境变化的可塑性较大。     

青藏高原高寒草地和内蒙古高原温带草地主要双子叶植物叶片解剖特征的比较研究

青藏高原高寒草地和内蒙古高原温带草地同属中国地带性的草地类型.然而,主导它们的环境因子有所不同.前者主要受生长季低温的影响,后者主要受干旱的影响.发育在这两类草地上的植物,在解剖特征上有何共性和差异,目前少有报道,但却是理解植物适应环境的关键所在.本文通过对青藏高原高寒草地和内蒙古高原温带草地71个样地65种双子叶植物叶片解剖特征的研究,对比分析了不同科、属及不同生活型植物叶片对干旱环境以及高寒环境的适应特征,探讨了叶片总厚度、上表皮和下表皮厚度、叶肉组织厚度、叶肉细胞密度、叶肉细胞表面积和体积等多个解剖特征之间的关系以及气候因子(生长季温度、降水)对它们的影响.结果表明:(1)总体上看,青藏高原与内蒙古高原草地植物的叶片解剖特征存在显著差异,除叶肉细胞密度外,青藏高原高寒草地植物的叶片各组成部分厚度、叶肉细胞表面积和体积均大于内蒙古高原温带草地植物;(2)同一科属植物的叶片解剖特征在两地存在显著差异,并显示出与所有物种总体分析一致的规律;(3)在调查范围内,两地草本植物除叶肉细胞密度外,叶片各组成部分厚度以及叶肉细胞表面积、体积均显著大于木本植物;(4)叶片的各解剖指标间存在显著的协同变化:叶片总厚度,上、下表皮厚度,叶肉细胞厚度,叶肉细胞表面积和体积之间均呈显著正相关,而叶肉细胞密度与这些指标显著负相关;(5)总体上看,青藏高原和内蒙古高原草地植物叶片的解剖特征与生长季温度的关系比与生长季降水密切.因此,尽管青藏高原高寒草地和内蒙古高原温带草地在外貌上有趋同性,但叶片解剖结构有着显著差异,这可能是由于植物对环境的适应进化及(或)环境的筛选作用共同作用的结果.     

Ester production in E. coli and C. acetobutylicum

Genetic engineering has improved the product yield of a variety of compounds by overexpressing, inactivating, or introducing new genes in microbial systems. The production of flavor-enhancing ester compounds is an emerging area of heterologous gene expression for desired product yield in Escherichia coli. Isoamyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, and butyl butyrate are reported here to be produced by expressing Saccharomyces cerevisiae genes ATF1 or ATF2 and the strawberry gene SAAT in E. coli when the appropriate substrates are provided. Increasing the concentration of alcohol added to the reaction generally resulted in increased ester production. ATF1 expression was found to produce more isoamyl acetate and butyl acetate than ATF2 expression or SAAT expression in the strains and culture conditions examined. Additionally, SAAT expression resulted in greater isoamyl acetate and butyl acetate production than ATF2 expression. Butyl butyrate is produced by cell-free extracts of E. coli harboring SAAT but not ATF1 or ATF2.     

Chemical composition, in situ ruminal degradability and post-ruminal disappearance of dry matter and crude protein from the halophytic plants Kochia scoparia, Atriplex dimorphostegia, Suaeda arcuata and Gamanthus gamacarpus

Samples of Kochia (K. scoparia), Atriplex (A. dimorphostegia), Suaeda (S. arcuata) and Gamanthus (G. gamacarpus) were collected and analyzed for chemical composition including crude protein (CP), ether extract (EE), ash, neutral detergent fiber (NDFom), acid detergent fiber (ADFom), non-protein N (NPN), Ca, P, Na, K, Cl, Mg, Fe, Cu and Se. In addition, in situ ruminal degradability and post-ruminal disappearance of dry matter (DM) and CP of the samples using a mobile bag technique were determined. Results indicate that the chemical composition of Kochia and Atriplex was notably different from those of Suaeda and Gamanthus. All of these halophytic plants had high concentrations of Na, K, Cl, Cu and Se, and low levels of Ca, P and Mg. The rapidly degradable fractions of DM and CP (g/g) of Kochia (0.31 and 0.35, respectively) and Atriplex (0.39 and 0.50, respectively) were lower than for Suaeda (0.53 and 0.55, respectively) and Gamanthus (0.56 and 0.66, respectively). Ruminal DM and CP disappearance of Kochia (444 and 517 g/kg, respectively) and Atriplex (472 and 529 g/kg, respectively) were lower (P<0.05) than those of Suaeda (553 and 577 g/kg, respectively) and Gamanthus (663 and 677 g/kg, respectively) (P<0.05) using the mobile bag technique. Suaeda had the lowest (P<0.05) NDFom and ADFom disappearance (214 and 232 g/kg, respectively) in the rumen. Kochia scoparia and Atriplex dimorphostegia have more beneficial chemical nutritive components and digestible values versus Suaeda arcuata and Gamanthus gamacarpus.     

Flavonoids of Astilbe and Rodgersia compared to Aruncus

The flavonoid profiles of Astilbe (four taxa studied) and Rodgersia (two taxa studied) are based on simple flavonol glycosides. Astilbe has 3-O-mono-, 3-O-di-, and 3-O-triglycosides of kaempferol, quercetin, and myricetin, while Rodgersia has only mono- and diglycosides of kaempferol and quercetin. Astilbe×arendsii was also shown to accumulate dihydrochalcone glycosides. The flavonoid profile of Rodgersia is the simplest recorded so far in the herbaceous Saxifragaceae. The flavonoids of two species of Aruncus were shown to be based upon kaempferol and quercetin 3-O-mono- and 3-O-diglycosides. One of the species also exhibited an eriodictyol glycoside. The triglycoside differences were not considered important, but the differences in myricetin occurrences were taken as evidence against derivation of Saxifragaceae from an Aruncus-like ancestor. Should such an event be proposed, however, serious consideration would have to be given to the current pattern of myricetin occurrence in the two families.     

Multiple invasions of Gypsy and Micropia retroelements in genus Zaprionus and melanogaster subgroup of the genus Drosophila

Background  

The Zaprionus genus shares evolutionary features with the melanogaster subgroup, such as space and time of origin. Although little information about the transposable element content in the Zaprionus genus had been accumulated, some of their elements appear to be more closely related with those of the melanogaster subgroup, indicating that these two groups of species were involved in horizontal transfer events during their evolution. Among these elements, the Gypsy and the Micropia retroelements were chosen for screening in seven species of the two Zaprionus subgenera, Anaprionus and Zaprionus.     

百合LbCAT和LbGPX基因的克隆与表达分析

以切花百合(Lilium brownii var. viridulum)‘卡瓦纳’cDNA为模板,克隆了过氧化氢酶(LbCAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(LbGPX)基因。序列分析表明,这2个基因分别包含1 479 bp和519 bp的开放阅读框(ORF),编码492个和172个氨基酸。进化分析结果表明,LbCAT蛋白与岷江百合CAT蛋白的氨基酸序列相似性最高(99.19%),且亲缘关系最近;LbGPX蛋白与油棕GPX蛋白的氨基酸序列相似性最高(78.61%),亲缘关系最近。qRT PCR结果显示,LbCAT和LbGPX在百合根、鳞茎、叶和花中都有表达。LbCAT在叶中表达量最高,LbGPX在花中表达量最高。这2个基因在百合花蕾的生长发育过程中均有表达,且表达量逐渐增加;在PEG处理后2个基因的转录水平升高,但独角金内酯(SLs)处理却显著降低了这2个基因的转录水平;该结果为百合抗逆性机理研究以及抗逆育种奠定了基础。     

Cloning and characterization of femA and femB from Staphylococcus epidermidis

A DNA fragment was identified and cloned from Staphylococcus epidermidis (Se) using femA from S. aureus (Sa) as a heterologous hybridization probe. DNA sequence analysis of a portion of this clone revealed two complete ORFs highly related to femA and femB of Sa. The genomic arrangement of the Se femA/B complex was nearly identical to that observed in Sa. Intra- and interspecies relatedness of these genes and conservation of genomic organization were consistent with gene duplication of one of these genes in an ancestral organism. Recombinant FEMA, produced in Escherichia coli (Ec), was purified to near homogeneity. Identity of the purified protein was verified by N-terminal amino acid (aa) sequence analysis.     

水椰八角铁甲和椰心叶甲对椰子和银海枣的寄主选择性

【目的】水椰八角铁甲和椰心叶甲均为棕榈科植物的重要入侵害虫,两者的外部形态、取食部位和危害特征相似。研究它们的寄主选择性有助于了解这2种害虫的扩散和成灾机制。【方法】在室内用椰子和银海枣2种寄主植物分别饲养水椰八角铁甲和椰心叶甲,研究在不同寄主植物上水椰八角铁甲和椰心叶甲的存活率、产卵率、发育历期等以及这2种害虫对不同寄主植物的选择性。【结果】水椰八角铁甲在2种寄主上的存活率差异显著,除了卵期和蛹期之外,幼虫期各虫态在银海枣上的存活率明显比在椰子上的存活率高;椰心叶甲在椰子上的存活率高于银海枣,各虫态平均存活率分别为95%和86%。取食银海枣的水椰八角铁甲达标准卵量概率为0.23,取食椰子不产卵,无法完成整个世代;取食椰子的椰心叶甲达标准卵量概率为0.86,取食银海枣不产卵,也无法完成整个世代;水椰八角铁甲取食银海枣完成世代的实验种群趋势指数为12.55,椰心叶甲取食椰子完成世代的实验种群趋势指数为66.55。【结论】水椰八角铁甲和椰心叶甲分别对银海枣和椰子这2种寄主植物具有明显的选择性。在海南椰子树的数量远远超过银海枣,该实验结果在一定程度上解释了椰心叶甲在海南岛广泛分布而水椰八角铁甲只是零星发生的原因。