板栗“燕山早丰”幼苗光合与碳氮代谢对干旱胁迫的响应

干旱是影响燕山地区板栗树生长和产量的主要因子。为了在整株水平上研究板栗幼苗对干旱胁迫的响应,本试验以盆栽“燕山早丰”板栗幼苗为研究对象,通过模拟自然干旱处理22 d,测定叶片光合特性,根、茎、叶生物量、脯氨酸、丙二醛、碳、氮等生理指标变化。结果表明: 与正常浇水相比,干旱胁迫下幼苗根、茎、叶含水量分别显著下降18.3%、29.0%和62.8%,脯氨酸(355.0%～1586.7%)和丙二醛(41.1%～81.3%)含量显著上升(茎中丙二醛除外),但叶部非光化学淬灭系数和净光合速率分别显著下降49.4%和77.4%;同时,茎和叶中非结构碳水化合物含量分别显著增加21.4%和69.5%,根中增加幅度未达显著差异水平;根和叶中硝态氮含量分别显著增加28.9%和26.8%,茎中增加幅度未达显著差异水平;根、茎、叶中铵态氮含量分别增加了16.2%、12.9%、217.6%,但仅在叶部差异显著。综上,干旱胁迫对燕山早丰板栗幼苗产生了较严重的伤害,显著抑制了其光合性能,但能够通过增强体内碳氮代谢来提高其适应干旱环境的能力。本研究结果可为当地板栗抗旱性资源选育和栽培提供参考。     

树木非结构性碳水化合物含量多时空尺度变化特征及其影响因素研究进展

非结构性碳水化合物(NSC)是树木生长和代谢的重要物质,对树木适应环境变化等具有重要作用。从时间尺度来看,受树木自身生长和碳储存策略影响,其NSC含量在年际尺度上变化不大。各个气候区树木NSC含量主控因素不同,其在季节尺度上差异明显。从空间尺度来看,在全球或大陆尺度上,受水热梯度影响,树木NSC含量随纬度降低总体下降,但变化不显著。而在地区尺度上,因水热梯度减小,采样频率低,树木NSC含量随纬度降低呈相反趋势。受树种特性及区域微生境影响,树木NSC含量随海拔升高的变化更加复杂。树木NSC含量在不同时空尺度的波动受多个生物和非生物因素影响。光合产物合成、呼吸作用消耗以及生长之间的权衡,决定了树木NSC含量的变化动态。不同研究方法各异,使得树木NSC含量在多时空尺度结论存在很大的不确定性。未来需要统一样品采集与分析标准,提高研究结果的可比性,并从整株入手,对不同树种及各个龄级的树木NSC含量在多时空尺度上进行测定,探讨NSC储存、转化与分配在树木生长和存活过程中的重要作用及其意义。     

石墨烯对植物的生理毒性效应研究进展

石墨烯是当前研究最热的碳纳米材料,具有独特的理化特性,在各领域广泛应用。随着石墨烯生产和使用量的不断增大,其不可避免地进入到环境中,给生态环境和人类健康带来风险。阐明石墨烯的潜在毒性效应及其作用机制对于客观评价石墨烯的生态环境健康风险具有重要意义。迄今为止,已有诸多研究报道了石墨烯的植物生理毒理效应。研究表明,石墨烯对植物的生理学响应及其生理变化过程存在影响,涉及萌芽、幼苗生长、氧化应激、光合特性、植物激素和代谢过程等,且多呈浓度效应。今后亟需构建一套被广泛认可的植物石墨烯毒性评价体系,为石墨烯的安全生产和使用提供指导。     

基于氢氧稳定同位素的黄河兰州段河岸植物水分来源

多枝柽柳和旱柳是北方地区河岸生态修复的良好树种,具有护河防洪、调节区域气候的作用和营造河岸地带植被景观的功能。本研究选取黄河兰州段沿岸2处样点,采集了多枝柽柳和旱柳木质部以及各潜在水源的样品,利用氧同位素直接对比法、贝叶斯混合模型MixSIAR和相似性比例指数(PS指数),分析了多枝柽柳和旱柳对各潜在水源的利用率以及两者之间的水分利用关系。结果表明: 在整个生长季,浅层土壤水(0～30 cm)是多枝柽柳和旱柳的主要水分来源,利用率分别为28.3%和24.4%,多枝柽柳对河水的利用率最小(16.6%),旱柳对地下水的利用率最小(17.9%);在土壤含水量较低的月份,植物会增加对河水和地下水的利用比例,样点S₁和S₂的PS指数分别为91.0%和87.7%,两个样点均在5月的PS指数最大,不同月份的水分利用关系存在一定的差异;处于河漫滩这一特殊地理位置,多枝柽柳和旱柳对各潜在水源的利用比较平均,最大程度地获取各潜在水源的水分,是一种最优的吸水模式。本研究可为开展黄河兰州段河岸休闲旅游活动和黄河流域生态环境保护中植物水分管理提供一定的理论基础。     

丛枝菌根真菌促进南美蟛蜞菊生长及对难溶磷的吸收

为了解2种丛枝菌根真菌(AMF)摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae, FM)和地表球囊霉(Glomus versiforme, GV)对入侵植物南美蟛蜞菊(Wedelia trilobata)的生长和对难溶性磷酸盐利用的影响,采用沙培盆栽方式,研究了南美蟛蜞菊在接种AMF与添加难溶性磷酸盐的生长和磷含量的变化。结果表明,在磷限制环境下FM对南美蟛蜞菊的侵染率达55%～69%,GV的侵染率达到63%～80%。添加难溶性磷酸盐后,2种AMF均促进了南美蟛蜞菊茎的伸长(FM:+46%; GV:+65%)、总生物量的增加(FM:+27.2%; GV:+40%)和磷含量的增加(FM:+36.6%; GV:+40.7%)。对比FM,GV对植物利用难溶性磷有更显著的促进作用。因此,南美蟛蜞菊与2种AMF形成的共生体系可以促进植物生长和对营养资源的利用,提高对难溶性磷的吸收效率可能使得南美蟛蜞菊在营养贫乏的环境中更好地建立种群。     

基于茎流-蒸渗仪法的荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征

中国西北地区通过大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)进行生态治理, 在荒漠草原带上形成人工灌丛景观, 改变了生态系统的结构和功能, 影响到地-气水汽循环过程, 研究该人工灌丛群落的蒸散特征, 对揭示其生态水文效应和指导地方生态治理实践具有重要意义。该文以宁夏盐池荒漠草原带上的人工灌丛群落为例, 利用茎流-蒸渗仪法测定了2018年5-8月的灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析了环境因子对人工灌丛群落蒸散的影响。结果表明: (1)茎流-蒸渗仪法所测的群落蒸散与水量平衡法、涡度相关法得到的群落蒸散有较好的一致性, 茎流-蒸渗仪法能适用于荒漠草原带人工灌丛群落蒸散及其组分结构的测定; (2)观测期内晴天的灌木蒸腾速率和丛下蒸散速率日变化趋势相近, 均为单峰曲线, 群落蒸散主要发生在日间, 但灌丛最大蒸腾速率的出现时间比丛下蒸散最大速率的出现时间晚1 h; (3) 5-8月间灌木累积蒸腾为83.6 mm, 日平均蒸腾量为0.7 mm·d^-1, 季节变化呈抛物线状; 同期丛下累积蒸散为182.5 mm, 日平均蒸散量为1.5 mm·d^-1; 丛下蒸散明显大于灌木蒸腾; (4)观测期间人工灌丛群落累积蒸散266.1 mm, 而同期的降水量为222.6 mm, 陆面水分收支处于亏缺状态; (5)净辐射是影响蒸散最主要、最直接的驱动因素, 且能够影响其他因子进而对人工灌丛群落蒸散产生作用。综上, 人工灌丛引发荒漠草原地带陆面水分收支亏缺的现象, 在生态恢复与重建中须引起注意。     

生境梯度影响下的天然红松种群空间格局与种内关联

为理清生境梯度下天然红松种群空间分布规律,以黑龙江省凉水国家级自然保护区内自坡底至坡顶的四种生境(生境Ⅰ,谷地平坡潮湿生境;生境Ⅱ,坡下缓坡潮湿生境;生境Ⅲ,坡上斜坡半湿润生境;生境Ⅳ,坡顶陡坡半干旱生境)类型中建群种红松种群为研究对象。分析不同林层(主林层、亚林层、演替层、更新层)红松种群的数量特征,并基于O-ring函数,在重复采样条件下评价了红松种群空间分布格局。结果表明:(1)下坡位生境(生境Ⅰ、Ⅱ)红松更新层种群数量显著大于上坡位(生境Ⅲ、Ⅳ)(P0.05),演替层中差异不显著;自坡底至坡顶的生境梯度上,主林层和亚林层中红松株数比例增加,红松种群年龄结构结构由倒J型向J型转变。(2)下坡位原始红松林更新层和演替层中红松种群聚集规模与聚集强度均高于上坡位,坡顶(生境Ⅳ)原始红松林更新层中红松种群聚集规模与聚集强度高于坡上(生境Ⅲ)。(3)四类生境的原始红松林中主林层与更新层中红松种群总体表现为空间独立,在个别尺度上表现出微弱的空间正关联或负关联;在0—5 m尺度上,下坡位红松林原始林内演替层与主林层红松种群表现为空间负关联,而上坡位生境林分对应林层间空间关系则为空间正关联;四类生境中,亚林层与主林层中红松种群在全部研究尺度上均表现为空间独立。可以认为,造成上坡位生境的原始红松林中幼树、幼苗聚集规模与强度弱于下坡位的原因是上坡位更新与演替层中种群数量较少;而随坡位上升,更现层、演替层与主林层中红松种群间的空间关系由空间负关联向空间正关联转变是生物与非生物因子共同作用的结果。研究结果为阔叶红松林的经营管理与生态修复提供了理论依据。     

L,D-转肽酶LdtMt2-厄他培南加合物的新状态Ⅰ-plus结构

具有多重耐药性和广泛耐药性的结核分枝杆菌菌株正在全球范围内传播,因此,迫切需要新的抗结核药物。结核分枝杆菌的L,D-转肽酶LdtMt2直接参与肽聚糖的形成,细菌毒性和β-内酰胺抗性。该酶是潜在的抗结核靶标,可以被碳青霉烯类抗生素抑制,碳青霉烯类抗生素是FDA批准的用于治疗肺结核的药物。据报道,LdtMt2与碳青霉烯类抗生素（如厄他培南,亚胺培南和美洛培南）相互作用时,存在两种不同的中间状态,即状态I和II。状态I被认为是初始加合物形成状态,而状态II被认为是稳定的蛋白质-配体相互作用状态,并伴有碳青霉烯类抗生素和蛋白质的局部构象排列。本文中,我们报告了一个LdMt2-ertapenem新中间状态I-plus,具有与状态II相同的碳青霉烯类抗生素构象和与状态I相似的局部蛋白质构象。该新状态是从状态I转变为状态II的中间状态,构象变化发生在厄他培南分子而不是蛋白质。我们的工作有助于阐明碳青霉烯类抗生素对LdtMt2的作用后发生的变化,并与其他报道的中间状态一起揭示L,D-转肽酶如何与碳青霉烯类抗生素相互作用。     

小麦TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因的克隆与表达分析

为了探究小麦(Triticum aestivum L.)WRKY基因的功能,采用同源克隆的方法,从小麦品种‘科农199’中克隆得到2个WRKY基因,分别命名为TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2,并对其进行生物信息学分析和不同逆境胁迫下的表达分析。生物信息学分析显示,TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因都含有2个内含子和3个外显子,分别编码206和138个氨基酸,编码蛋白都属于亲水性不稳定非分泌型的核蛋白。系统进化分析表明,TaWRKYⅢ-A37蛋白与其两个同源拷贝的亲缘关系最近,而TaWRKYⅡc-D2蛋白与粗山羊草亲缘关系最近。qRT-PCR结果表明,TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因在小麦根、茎和叶中均有表达,前者在根中表达量最高,后者在叶中表达量最高,二者均在茎中低表达;在苗期TaWRKYⅢ-A37基因受到PEG、H_2O_2和ABA胁迫后表达上调,NaCl处理后4～8 h内表达下调且低于对照表达水平,而且在灌浆期受到PEG、NaCl、H_2O_2和ABA胁迫后表达均上调;苗期TaWRKYⅡc-D2基因在NaCl、H_2O_2和ABA胁迫后表达下调,PEG处理2 h时表达上调且高于对照表达水平,并且在灌浆期经PEG和NaCl胁迫后表达下调,受H_2O_2和ABA胁迫后表达上调。该研究结果为深入探究TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因的抗逆功能奠定了理论基础。     

洞庭湖区外来入侵植物调查分析及防治对策

[目的] 了解洞庭湖区入侵植物分布规律及其危害,对洞庭湖区入侵植物区系、种类组成、类型、生活型和原产地进行较为深入的研究。[方法] 通过实地调查、采集标本、查阅资料进行统计分析。[结果] 洞庭湖区外来入侵植物共有86种,隶属于24科64属,原产于美洲的有51种,占总数的58.6%,双子叶植物有21科53属73种,单子叶植物仅有5科12属13种,草本植物共84种,占97.6%,洞庭湖区入侵植物科的区系类型主要为世界广布;入侵植物属的区系类型以泛热带分布和世界广布为主。[结论] 洞庭湖区入侵植物种类较多、适应性强、繁殖速度快、繁殖能力强、传播途径多样、区系成分复杂且危害严重,应根据入侵现状对洞庭湖区外来入侵植物采取相应的的防治措施。