华北平原玉米叶片光合及呼吸过程对实验增温的适应性

利用典型农田生态系统的原位实验增温平台,探讨我国华北平原重要农作物玉米叶片光合及呼吸过程对实验增温的适应性,并深入分析其产生适应性的原因和机理。研究结果显示,实验增温使玉米叶片净光合速率(A_n)显著升高(P0.001),同时增温也导致A_n的最适温度(T_(opt))升高1.56℃;相似地,实验增温也同样导致了光合作用过程中最大电子传递速率(J_(max))显著增加(P0.001),并且其最适温度(T_(opt))升高了1.45℃,但并没有对最大羧化反应速率(V_(cmax))及其温度敏感性(Q_(10))产生显著的影响(P0.05)。然而,实验增温却显著降低了玉米叶片的暗呼吸速率(R_d)及其Q_(10)值(P0.05)。另外,研究结果还显示实验增温没有对R_d/A_g和J_(max)/V_(cmax)产生显著的影响(P0.05)。此外,尽管实验增温显著提高了玉米叶片的蒸腾速率(T_r),但却并没有显著改变叶片的气孔导度(G_s)及水分利用效率(WUE)。研究结果表明,玉米可以通过调控叶片光合及呼吸等关键生理过程的最适温度对增温产生一定的适应性。然而,尽管玉米能够在叶片尺度上做出调整来适应增温环境,但这种适应能力却十分有限,以至于未来气候变暖仍可能会对华北平原玉米的生长发育过程和粮食产量造成一定的影响。     

A Lipoxygenase from Red Alga Pyropia haitanensis,a Unique Enzyme Catalyzing the Free Radical Reactions of Polyunsaturated Fatty Acids with Triple Ethylenic Bonds

Lipoxygenases (LOXs) are key enzymes to regulate the production of hormones and defensive metabolites in plants, animals and algae. In this research, a full length LOX gene has been cloned and expressed from the red alga Pyropia haitanensis (Bangiales, Rhodophyta) gametophyte (PhLOX2). Subsequent phylogenetic analysis showed that such LOX enzymes are separated at the early stage of evolution, establishing an independent branch. The LOX activity was investigated at the optimal pH of 8.0. It appears that PhLOX2 is a multifunctional enzyme featuring both lipoxygenase and hydroperoxidase activities. Additionally, PhLOX2 exhibits remarkable substrate and position flexibility, and it can catalyze an array of chemical reactions involving various polyunsaturated fatty acids, ranging from C18 to C22. As a matter of fact, mono-hydroperoxy, di-hydroperoxy and hydroxyl products have been obtained from such transformations, and eicosapentaenoic acid seem to be the most preferred substrate. It was found that at least triple ethylenic bonds are required for PhLOX2 to function as a LOX, and the resulting hydroxy products should be originated from the PhLOX2 mediated reduction of mono-hydroperoxides, in which the hydrogen abstraction occurs on the carbon atom between the second and third double bond. Most of the di-hydroperoxides observed seem to be missing their mono-position precursors. The substrate and position flexibility, as well as the function versatility of PhLOXs represent the ancient enzymatic pathway for organisms to control intracellular oxylipins.     

Cloning and characterization of a beta-glucosidase from marine microbial metagenome with excellent glucose tolerance

The demand for beta-glucosidases insensitive to product inhibition is increasing in modern biotechnology, for these enzymes would improve the process of saccharification of lignocellulosic materials. In this study, a beta-glucosidase gene which encodes a 442-amino-acid protein was isolated from a marine microbial metagenomic library by functional screening and named as bgl1A. The protein was identified to be a member of GH1 family, and was recombinantly expressed, purified and biochemically characterized. The recombinant beta-glucosidase, Bgl1A, exhibited high level of stability in the presence of various cations and high concentrations of NaCl. Interestingly, it was activated by glucose at concentrations lower than 400 mM. With glucose further increasing, the enzyme activity of Bgl1A was gradually inhibited, but remained 50% original value in even as high as 1,000 mM glucose. These findings indicate Bgl1A might be a potent candidate for industrial applications.     

中国海岸沙生植被研究进展(综述)

从海岸沙生植被的分布、生境、组成、演替、适应性和功能性等方面,综述了我国海岸沙生植被的研究现状,以引起人们对海岸植被尤其是海岸沙生植被的关注.     

高寒草地狼毒与阴山扁蓿豆种群的空间格局

不同的格局类型和空间关联性可以反映出干扰状态下天然草地植物种群的资源环境适应对策.采用草地群落学调查与点格局分析方法,分析了祁连山北坡高寒草地优势种群更替过程中狼毒和阴山扁蓿豆种群的空间格局及其种间关联关系.结果表明:随着草地退化程度加剧,狼毒种群地上生物量、密度、植株高度持续增加,空间分布类型由聚集分布转变为非聚集分布,阴山扁蓿豆种群高度逐渐降低,种群密度和地上生物量先增大后减小,空间分布类型由均匀或聚集分布转为随机分布;狼毒和阴山扁蓿豆的空间关联性由显著正关联区间不断增大转为关联性不显著.草地退化过程中群落上层禾草西北针茅种群的衰退以及狼毒和阴山扁蓿豆的植株高度差异,导致了植物对光资源的非对称性竞争,使二者的资源分配策略发生了调整,并影响了空间分布格局和种间关联性.     

樟子松固沙林林水关系研究进展及对营林实践的指导

中国有着世界上最大面积的人工林, 如何维持人工林的可持续性已成为气候变化背景下需要面对的重大挑战。樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)以其抗旱、抗寒、耐贫瘠等优良特性成为中国北方生态治理中最主要的常绿针叶树种之一, 近70年来发挥了巨大的防风固沙与生态固碳功能。然而, 随着林分的生长与气候变化, 樟子松人工固沙林正经历着越来越严峻的环境胁迫, 部分地区出现了林分“早衰”或死亡的现象, 引起了人们对樟子松固沙林适应与应对气候变化能力的担忧。该文在回溯樟子松基本生物学特征与引种推广历史, 系统总结近年来樟子松林林水关系研究新成果的基础上, 全面分析了樟子松固沙林林水关系存在的主要矛盾, 并提出了基于林水关系相协调的林分经营措施的调整: 由倡导防护功能为主的单一目标向包含林分稳定性、生态固碳功能、可持续发展等多目标平衡方向调整; 由以沙地森林景观培育为主向以良好土壤生境培育为主的方向调整; 由倡导天然更新为主向以人工造林与天然更新相结合的世代更新方向调整。在立足于北方沙地脆弱生境与气候变化客观现实的基础背景下, 应坚持樟子松在固沙林生态系统演化过程中的先锋种与建群种地位, 基于“以水定绿”原则, 采取“隔行带伐+再造林”等方式开展林分密度动态调控, 促进林分向异龄林结构演化, 促进樟子松固沙林生态服务的优质化和生态固碳功能的最大化。     

陕西天华山自然保护区蕨类植物区系研究

在调查天华山自然保护区植物组成的基础上,对该区的蕨类植物区系进行了分析。天华山自然保护区共有蕨类植物24科48属111种(包括种下类群),其区系的基本特征是:①种类丰富,种系密度大;②优势科明显,大部分科内属、种贫乏;③地理成分多样,区系联系广泛;④温带性质显著,与热带蕨类植物区系有一定的亲缘关系;⑤南北过渡性明显;⑥区系具有一定古老性;⑦特有化程度高,有51个中国特有种,以西南、华中和华北成分为主,并有1个中国特有属。另外,在中国特有种中有9个陕西(秦岭)特有种。     

休闲期深翻时间对旱地麦田土壤水分特性和小麦产量的影响

通过3个年度田间试验,研究了休闲期深翻时间对小麦播前0～200 cm土壤蓄水、生育期耗水及生长发育的影响.结果表明: 休闲期蓄水量受深翻时间、休闲期降雨量和降雨分布的影响.随休闲期深翻时间的推迟,0～200 cm土壤蓄水量先升高后降低,8月上中旬深翻蓄水效果好,较7月中旬深翻多蓄水23.9～45.8 mm;休闲期降雨多或集中在8—9月有利于增加土壤蓄水.休闲期适时深翻可增加土壤蓄水量,促进小麦对氮、磷的吸收,增加冬前茎数和成穗数,8月中上旬深翻较7月中旬深翻增产3.7%～18.2%.产量与休闲期0～200 cm土壤蓄水量、生育期各层土壤耗水量呈正相关,且受春季小麦生育关键期降雨影响较大,降雨多时相关性低,否则相关性高.深翻时间对生育期60～140 cm土层耗水量影响较大.当前耕作条件下,山西南部丘陵旱地在立秋(8月6日)前发挥留高茬和麦秸覆盖的保墒作用,立秋后至处暑(8月21日)期间深翻可提高土壤渗水特性,纳秋雨多蓄水,增加小麦冬前茎数和成穗数,使产量增加.     

秦岭南坡锐齿栎次生林空间结构特征分析

该研究采用坐标定位方法对秦岭南坡不同坡向锐齿栎次生林样地内胸径DBH≥5cm的乔木进行调查,记录树种名称、坐标、胸径、高度、冠幅、生长状况等因子,运用角尺度、大小比数和混交度3个指数分析不同坡向锐齿栎次生林的空间结构,探寻不同坡向锐齿栎林空间结构的形成和差异。结果显示:(1)调查样地内物种多样性丰富,锐齿栎重要值最大,长势良好,占据主要生态空间。(2)两种坡向中,角尺度取值为0.5的个体数均过半,表明随机分布是锐齿栎次生林的主要分布方式。(3)优势木、亚优势木、中庸木、劣态木和绝对劣态木所占比重均为20%左右,表明林木大小差异不明显,在空间结构单元中,林木较稳定,阳坡优势木个体数高于阴坡。(4)两种坡向中,混交度取值大于0.5林木个体分别为84%和73%,表明多数林木个体处于中度、强度和极强度混交状态。研究表明,秦岭南坡锐齿栎次生林聚集度不高、混交良好、分化程度较高,锐齿栎种群优势度明显,林分整体暂时处于相对稳定状态。