生物质炭与氮肥配施对红壤线虫群落的影响

利用生物质炭改良土壤近年来受到关注,但仍缺乏对土壤动物群落变化的认识.基于野外定位试验,研究了不同用量的生物质炭(0、10、20、30、40 t·hm^-2)与氮肥(60、90、120 kg N·hm^-2)配施对干旱期和湿润期红壤理化性质和线虫群落的影响.结果表明： 施用生物质炭在干旱期和湿润期均显著影响土壤含水量和pH.随生物质炭施用量的增加,土壤含水量先增加后降低,而土壤pH保持增加的趋势.土壤微生物生物量碳氮、碳氮比及基础呼吸均受到生物质炭和氮肥的显著影响,且低量生物质炭对微生物生物量碳氮、碳氮比及基础呼吸有刺激作用,而高量生物质炭则对其有抑制作用.如生物质炭施用量低于30 t·hm^-2时,在干旱期和湿润期均促进土壤微生物活性.此外,生物质炭的效果也依赖于不同采样时期.如在施用量高于30 t·hm^-2时,微生物生物量碳在干旱期显著高于对照,在湿润期与对照无显著差异;而微生物生物量氮则呈相反趋势.可溶性有机物和矿质氮在干旱期受到生物质炭和氮肥的显著影响,但是在湿润期仅受到氮肥的影响.生物质炭、氮肥及二者的交互作用在干旱期和湿润期均显著影响线虫数量及营养类群的结构.高量生物质炭和氮肥配施能够提高土壤线虫的数量.值得注意的是,生物质炭显著提高了干旱期食真菌线虫的比例,尤其在干旱期趋势明显,暗示在生物质炭作用下土壤食物网结构趋向于以真菌主导的能流通道.总之,生物质炭对红壤的效果呈现出复杂的影响趋势,不仅依赖于生物质炭的施用量及与氮肥的交互作用,而且与红壤的采样时期有关,表明今后生物质炭的研究应结合多种生态因子.     

亚热带天然阔叶林转换为杉木人工林对土壤呼吸的影响

采用静态箱-气相色谱法对浙江省临安市玲珑山风景区天然阔叶林和由天然阔叶林改造的杉木人工林的土壤呼吸进行1年的定位监测.结果表明：天然阔叶林和杉木人工林土壤CO₂排放速率均呈现一致的季节性变化规律即夏秋季高、冬春季低;天然阔叶林和杉木人工林土壤CO₂排放速率分别为20.0～111.3和4.1～118.6 mg C·m^-2·h^-1;天然阔叶林土壤CO₂年累积排放通量（16.46 t CO₂·hm^-2·a^-1）显著高于杉木人工林（11.99 t CO₂·hm^-2·a^-1）.天然阔叶林和杉木人工林土壤CO₂排放速率与土壤含水量均没有显著相关性,而与5 cm处土壤温度呈显著指数相关,Q₁₀值分别为1.44和2.97;天然阔叶林土壤CO₂排放速率与土壤水溶性碳（WSOC）含量无显著相关性,杉木人工林土壤CO₂排放速率与WSOC含量呈显著相关.天然阔叶林转换为杉木人工林显著降低了土壤CO₂排放,提高了土壤呼吸对环境因子的敏感性.
     

广西外来种子植物新记录

报道了广西外来种子植物新记录5种,即银花苋、圭亚那笔花豆、墨苜蓿、盖裂果和红毛草,其中笔花豆属、墨苜蓿属、盖裂果属和糖蜜草属为广西新记录属。这些新记录植物均采自广西北部湾沿海地区,为广西滨海植物多样性研究提供了新资料,而随着外来物种在滨海地区逐渐增多,外来物种对当地生物多样性的影响值得关注。     

荫蔽处理对不同耐荫性大豆GmPIF4s编码基因表达的影响

光敏色素互作因子(PIFs)是光信号响应的关键负调控因子,其中PIF4作为该家族核心成员在响应外界光温变化,整合多种激素合成和信号转导中起着关键性作用。为了明确大豆GmPIF4s ［phytochrome interaction factor 4s of Glycine max (L.) Merr.］ 的功能和编码基因对荫蔽诱导的表达响应,该研究以耐荫性大豆‘南豆25’(ND25)和不耐荫性大豆‘荣县冬豆’(RD)为材料,通过生物信息学和分子生物学等方法,比较分析了豆科植物PIF4s的生物信息学特点,并采用qRT PCR方法分析大豆不同组织(根、茎、叶、茎尖分生组织)、全光照和12 h/12 h光周期下不同荫蔽时间诱导叶片GmPIF4s及其不同耐荫性大豆材料间GmPIF4s的表达特征,为培育高产、耐荫的大豆品种提供理论依据。 结果表明：(1)在豆科植物中鉴定到53个同源PIF4s,其中大豆包含7个同源GmPIF4s,长度介于296~562氨基酸之间,分子量范围为41 491.9~62 228.39 Da,所有GmPIF4s均包含有bHLH结构域,无跨膜结构,为亲水性蛋白且定位于细胞核中;蛋白二级及三级结构预测显示,GmPIF4a、GmPIF4b与拟南芥AtPIF4结构最为相似。(2)qRT PCR分析表明,GmPIF4s基因表达具有组织特异性;在耐荫性大豆品种ND25中,GmPIF4a、GmPIF4b、GmPIF4d相对表达量在根、叶、茎和茎尖分生组织中表达最高,除GmPIF4a、GmPIF4e、GmPIF4f外,其余GmPIF4s在地上部各组织中表达量均相对较高;不耐荫性大豆品种RD中, GmPIF4a、GmPIF4b、GmPIF4c、GmPIF4d在叶中相对表量较高,除GmPIF4f和GmPIF4g外,其余GmPIF4s在地上部各组织中表达量均相对较高。(3)全光照下荫蔽处理时间延长,大豆GmPIF4a、GmPIF4b、GmPIF4c、GmPIF4d基因均受荫蔽的强烈诱导,表达量显著上调;12 h/12 h光周期条件下无论是正常光还是荫蔽条件下,随着处理时间的延长,白天GmPIF4s表达量呈现下调趋势,夜晚却呈现上调表达趋势,推测GmPIF4s受昼夜节律调控。(4)荫蔽条件下GmPIF4s在不同耐荫性大豆的表达显示,随着荫蔽时间的延长,耐荫性大豆品种ND25与不耐荫性大豆品种RD的GmPIF4a、GmPIF4b、GmPIF4c、GmPIF4d均上调表达,但在不耐荫性大豆品种RD中表达量相对更高,并于荫蔽处理8 h后两材料的GmPIF4s表达差异达到极显著水平。     

重组丙酮酸磷酸双激酶与荧光素酶偶联催化ATP-AMP循环反应

丙酮酸磷酸双激酶（pyruvate phosphate dikinase, PPDK; EC 2.7.9.1）能够可逆催化磷酸烯醇式丙酮酸（phosphoenolpyruvate, PEP）、单磷酸腺苷（adenosine monophosphate, AMP）和焦磷酸盐（pyrophosphate, PPi）生成三磷酸腺苷（adenosine triphosphate, ATP）、无机磷酸盐（orthophosphate, Pi）和丙酮酸（pyruvate）.以热玫瑰小双孢菌基因组DNA为模板,PCR扩增得到了编码PPDK的基因,将此基因片段插入表达载体pET24a (+),在大肠杆菌中表达C端融合His-Tag的重组PPDK.与我们先前表达的N端融合His-Tag的PPDK相比,酶的活性提高了20倍,提示该酶的N端对活性十分重要.重组PPDK单体分子量为98 kD.经过镍亲和层析和超滤后,重组PPDK基本达到电泳纯.重组PPDK与荧光素酶偶联能够形成1个ATP-AMP循环反应,在该循环反应中,荧光素酶催化ATP生成的AMP和PPi能够被PPDK重新转化成ATP,产生一个持续稳定的信号.     

核磁共振技术在土壤-植物-大气连续体研究中的应用

植物体内的水分状态与传输过程是土壤-植物-大气连续体(SPAC)水分传输理论的核心内容,也是研究植物水分利用与调控的基础.植物体内水分的传输过程受外界环境影响较大,植物需要通过对体内水分状态的适当调整来适应环境变化和维持自身的生长发育.由于蒸发通量、压力室、高压流速仪、热脉冲等传统检测方法往往会对植株造成破坏和损伤,因此难以准确反映和定量描述植物体内水分传输的真实过程.核磁共振技术(NMR)由于其无损、非侵入的特点,在植物水分分布和传输相关研究中日益得到关注.本文概述了NMR在检测植物体内水分分布、传输以及含量测定等方面的研究进展,还分析了目前NMR技术在SPAC系统研究中存在的问题及可能的解决方法,并指出NMR技术将来可能在植物水分生理、植物与环境互作以及水分代谢等相关研究领域的应用.NMR技术在SPAC系统研究中的应用在我国仍处于初级阶段,开发户外便携式、开放式检测仪器是NMR技术在SPAC研究领域进一步应用和推广的关键所在.     

不同草原类型针茅根部内生真菌群落结构

为了解我国北方不同草原类型中针茅根部内生真菌的群落结构及多样性变化,从新疆、甘肃、内蒙古3省(区)选择了6种不同草原类型(亚高山草甸、高山草甸、戈壁、荒漠草原、典型草原和草甸草原),进行针茅根部组织内生真菌的研究.共分离得到针茅根部内生真菌213株,根据序列的相似性(以97%为阈值),共获得51个真菌分类操作单元(OTUs),覆盖了4门7纲23科27属.在门的水平上子囊菌门真菌为绝对优势菌群,占分离真菌总数的93.4%,在各草原类型中均有分布;6种草原类型中针茅根部内生真菌的优势属差别较大,仅子囊菌门的镰孢菌属为各草原类型共有优势属,占分离真菌总数的41.3%,亚高山草甸的微结节霉属、高山草甸的Saccharicola和短梗霉属、戈壁的弯孢属和根霉属以及草甸草原的木霉属,为各草原类型中针茅根部内生真菌的优势属.高山草甸针茅根部内生真菌群落覆盖的门和属最多,Margalef丰富度指数和香农多样性指数最高,均匀度指数仅次于荒漠草原;而荒漠草原的Margalef丰富度指数最低,典型草原的多样性指数和均匀度指数最低.高山草甸和荒漠草原的内生真菌群落结构与其他草原类型之间的相似性系数都较低,分别为0.12～0.25和0.13～0.22,其他几种草原类型之间相似性相对较高,尤其是典型草原和草甸草原之间相似性系数为0.60.冗余分析(RDA)表明,海拔和纬度是影响6种草原类型中针茅根部内生真菌群落结构变化的主要环境因子.     

真菌对土壤N2O释放的贡献及其研究方法

N₂O是一种重要的温室气体,而土壤作为N₂O的重要来源之一,其N₂O主要产生于硝化和反硝化作用的生物过程.研究表明细菌和古菌是这些生物过程的主要参与者,然而在特定土壤生态系统中,真菌在N循环过程中起主要作用.但真菌对土壤N₂O释放贡献的研究报道甚少.本文阐述了土壤真菌N₂O产生机制的研究进展,介绍了自养硝化、异养硝化和反硝化过程的发生机理、关键微生物和功能基因.详细介绍了与真菌有关的N₂O产生过程,真菌的异养硝化作用和反硝化作用,并且比较了真菌和细菌反硝化系统的差异.此外,本文重点总结了研究土壤真菌N₂O产生的主要方法,包括选择抑制剂法、^15N标记、分离和纯培养以及免培养的分子生态学方法,对各种方法的优势和弊端进行了探讨,并对今后的研究工作提出了展望.     

烟台养马岛潮间带大型海藻分布特征及环境影响因素

2010年4月—2011年3月对烟台养马岛潮间带大型海藻进行了逐月调查.在养马岛潮间带共设置了A、B两个点,对大型海藻物种组成、生物量以及与环境变化的关系进行了研究.结果表明: 调查区域共有大型海藻35种,其中红藻24种,占总数的68.6%;绿藻6种,占总数的17.1%;褐藻5种,占总数的14.3%.夏季优势种以褐藻和绿藻为主,秋、冬、春季优势种以红藻和褐藻为主,鼠尾藻在各季节中均为优势种.大型海藻生物量呈现夏季高、冬季低的特点,生物量最高值出现在6月,A、B采样点大型海藻生物量最小值分别出现在1月和11月,具有温带海域藻类变化特点.温度、营养盐和pH对大型海藻生物量有显著影响.
     

青海祁连瑞香狼毒的光谱差异特征提取

瑞香狼毒是分布在青海省高寒草甸的主要毒害草之一,近年来其迅速蔓延对当地畜牧业危害严重并使草地生态系统日趋退化.在海北州祁连县选取狼毒分布的典型退化草甸,采用2012—2014年狼毒盛花期获取的实测光谱数据,分析狼毒与牧草的光谱差异性.结果表明： 在350~900 nm的可见光 近红外波段,狼毒顶花的光谱反射特征明显异于狼毒叶片和同期牧草等绿色背景,顶花与绿色背景的光谱反射率差异主要体现在红谷和蓝谷.随着盖度的增加,狼毒群落光谱反射率整体升高,在近红外反射峰处狼毒群落与牧草群落光谱反射率具有最大差值,且不同盖度狼毒群落之间的差异性最明显.顶花与绿色背景以及狼毒群落与牧草群落的一阶导数光谱差异均体现在黄边幅值和蓝边幅值.狼毒群落盖度与光谱特征参量的线性回归分析表明,红谷与狼毒群落盖度的相关性最好(R²=0.94),反演狼毒群落盖度的精度最高.盛花期区分狼毒与牧草的主要光谱特征参量为红谷、蓝谷与近红外反射峰,其对应的红、蓝及近红外波段的组合可用于构建狼毒提取的敏感指数.