植物铜转运蛋白的结构和功能

铜(Cu)是植物必需的微量营养元素, 参与植物生长发育过程中的许多生理生化反应。Cu缺乏或过量都会影响植物的正常新陈代谢过程。因此, 植物需要一系列Cu转运蛋白协同作用以保持体内Cu离子的稳态平衡。通常, Cu转运蛋白可分为两类, 即吸收型Cu转运蛋白(如COPT、ZIP和YSL蛋白家族)和排出型Cu转运蛋白(如HMA蛋白家族), 主要负责Cu离子的跨膜转运及调节Cu离子的吸收和排出。然而, 最近有研究表明, 有些Cu伴侣蛋白家族可能是从Cu转运蛋白家族进化而来, 且它们在维持植物细胞Cu离子稳态平衡中也具重要功能。该文对Cu转运蛋白和Cu伴侣蛋白的表达、结构、定位及功能等研究进展进行综述。     

水稻穗发育功能基因对穗期氮肥的响应

为探讨氮肥对水稻(Oryza sativa)穗发育的调控作用, 使用高通量测序技术检测氮肥处理前后水稻叶片和幼穗组织中转录组的变化, 并从中筛选到大量差异表达基因。这些基因的功能涉及转录调控、激素代谢和信号转导、物质代谢和转运、胁迫响应、信号转导(受体)和蛋白质降解等。同时对目前克隆得到的穗发育相关基因进行分析, 发现在氮素穗肥的作用下, 部分重要功能基因的表达量发生了明显变化, 其中一些基因还参与调控水稻株高、抽穗期、分蘖和结实率等性状。对这些差异表达基因的功能研究有助于揭示氮素穗肥调控水稻每穗颖花数的分子机制。     

山西庞泉沟银露梅群落物种多样性的海拔格局

采用样地调查的方法, 对山西庞泉沟银露梅(Potentilla glabra)群落的结构特征、物种多样性随海拔梯度的变化以及沿海拔梯度群落的相似性进行了研究, 并通过R语言对群落α多样性指数间的相关性进行了分析。结果表明: (1) 银露梅群落各层的α多样性指数除生态优势度指数(D)沿海拔梯度的变化不明显外, 其它各指数的变化基本一致。银露梅群落在海拔 1 700-1 900 m与2 100-2 300 m区间内, 灌木层和草本层的α多样性指数均较高, 在海拔1 900-2 000 m区间则较低。另外, 银露梅群落各α多样性指数间除J₂外均呈显著正相关。(2) 随着海拔间隔的增加, 灌木层和草本层的4个β多样性指数的变化均呈上升趋势, 并且草本层随海拔间隔的增加β多样性指数整体比灌木层高。(3) 银露梅群落Jaccard相似性指数随着海拔间隔的增大逐渐减小, 而当海拔达到2 300 m以上时, 群落间的相似性升高, 群落相对稳定。     

胡颓子属5种植物果实主要类胡萝卜素成分及含量

利用高效液相色谱法对华东地区常见的胡颓子属(Elaeagnus) 4种生态型的胡颓子(E. pungens)、2个变种的大叶胡颓子(E. macrophylla)、蔓胡颓子(E. glabra)、银果胡颓子(E. magna)和佘山胡颓子(E. argyi) 9个样品成熟果实所含主要类胡萝卜素成分及含量进行了检测。结果表明, 5种胡颓子属植物成熟果实中的主要类胡萝卜素成分为番茄红素, 且在不同种间含量差异显著, 含量最高的是浙江嵊州的胡颓子, 其值为(259.89±26.22) µg·g^-1FW, 最低的是佘山胡颓子, 其含量为(91.19±7.74) µg·g^-1FW; 其中4种生态型的胡颓子的番茄红素含量都较高。研究表明这5种胡颓子属植物果实富含番茄红素, 是一类珍贵的天然番茄红素资源, 具有较大的市场开发应用价值。研究结果为揭示果实高积累番茄红素的机理提供了理想的研究材料。     

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.     

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.     

山西省畜禽业发展及粪尿养分时空变异

随着国家经济的高速发展和人民饮食结构的改变,畜禽养殖业由传统粗放式向规模化、集约化快速转变,畜禽粪尿的循环利用及其对环境的风险评价值得关注.本文利用统计资料和文献数据,通过使用食物链养分流动模型(NUFER)与GIS相结合,深入分析了山西省畜禽养殖量的变化特征,模拟了畜禽粪尿的产生量及其氮、磷养分的资源量,并从时空维度评价了山西省畜禽粪尿资源量及其环境风险.结果表明： 1978-2012年,山西省畜禽粪尿的产生量由1.61×10⁷ t增加至2.75×10⁷ t,增幅达1.71倍,粪尿氮由7.74×10⁴ t增长至17.32×10⁴ t,粪尿磷则由1.09×10⁴ t增长至3.39×10⁴ t,增幅分别达到2.38和3.10倍.除养殖总量增加之外,养殖结构和养殖方式也发生了重大变化.从空间分布看,2012年山西省耕地畜禽粪尿氮、磷承载量呈现晋北、晋中和晋东南高,中北部和西南部低的分布特征,耕地畜禽粪尿养分资源承载量在空间上分布极不平衡,这是区域养殖专业化程度与农业政策共同作用的结果.因此,应通过优化生产布局和区域间养分协同管理等手段,来调控畜禽粪尿的排放与循环利用,减少污染及环境风险,以实现畜禽粪尿养分资源的高效与可持续利用.     

基于红外热像仪的棉花水分状况诊断方法

冠层温度信息是作物水分状况诊断信号之一,红外热像仪能实时准确地获取较大区域的温度分布.本文以棉花为研究对象,针对红外热像仪获取冠层温度的主要影响因素(方位、角度和距离)开展试验,研究了不同水分处理下不同方法获取的作物水分胁迫指数(CWSI)与土壤含水率(SWC)、叶水势(LWP)和气孔导度(g_s)之间的相互关系.结果表明： 逆太阳光与冠层45°夹角获取的CWSI与SWC、LWP和g_s具有较好的相关性,是观测冠层温度的适宜方法;随着距离的增大,冠层温度会表现出衰减的现象,远距离的拍摄需要进行必要的校准工作;通过分析干湿参考表面温度与冠层温度之间的关系,提出了适合华北地区棉花水分胁迫指数的简化计算模式.     

不同林地恢复模式下露天煤矿排土场土壤有机碳分布特征

研究露天煤矿排土场6种不同林地植被恢复模式和撂荒地0～100 cm土层土壤有机碳(SOC)含量和储量的分布特征,分析其差异性及其影响因素.结果表明：不同林地0～10 cm土层SOC含量比撂荒地(1.92 g·kg^-1)显著提高23.8%～53.2%,10～20 cm土层比撂荒地(1.39 g·kg^-1)显著提高5.8%～70.4%,20 cm土层以下与撂荒地相比差异不大;各土层SOC含量随土层深度增加而逐渐减小,表层(0～20 cm)减小幅度大于深层(20～100 cm).不同林地SOC储量在表层明显高于深层,随土层深度增加而逐渐减小.0～100 cm土层林地SOC储量比撂荒地(17.52 t·hm^-2)提高18.1%～42.4%,其中,紫穗槐林地SOC储量最高,达24.95 t·hm^-2,明显高于其他林地类型,灌木林地SOC储量比乔木高12.4%.林地凋落物、细根生物量和土壤水分都与排土场SOC呈显著正相关.综上所述,不同人工林地恢复模式显著提高了排土场0～100 cm土层SOC,尤其对表层SOC提高效果明显,但排土场SOC与原地貌相比差距仍较大.从提高排土场SOC角度优先推荐紫穗槐为主要林地植被.     

北方温带森林不同海拔梯度土壤碳矿化速率及酶动力学参数温度敏感性

采集长白山脉龙岗支脉老秃顶子南坡3个不同海拔梯度森林(岳桦林、针阔混交林、红松林)土壤,进行室内温度梯度培养试验,研究土壤碳矿化速率(C_min)和土壤β-1,4-葡萄糖苷酶(β_G)动力学参数及温度敏感性.结果表明： 海拔和温度对C_min均有显著影响,3种森林土壤C_min均随着培养温度升高而增加,且岳桦林土壤C_min最高.3种森林土壤碳矿化速率温度敏感性\[Q₁₀(C_min)\]大小为岳桦林>红松林>针阔混交林,但差异不显著.3种森林土壤β_G动力学参数最大反应速率(V_max)和米氏常数(K_m)均随培养温度升高而增加,V_max的温度敏感性\[Q₁₀(V_max)\]为1.78～1.90,K_m的温度敏感性\[Q₁₀(K_m)\]为1.79～2.00.岳桦林Q₁₀(V_max)/Q₁₀(K_m)值显著高于红松林和针阔混交林,表明高海拔岳桦林土壤有机碳水解酶动力学参数受温度升高影响最大.