模拟氮沉降和降雨变化对贝加尔针茅草原土壤细菌群落结构的影响

研究氮沉降和降雨变化对土壤细菌群落结构的影响,对未来预测多个气候变化因子对草地生态系统影响的交互作用具有重要意义。以施氮和灌溉分别模拟氮沉降和降雨增加,采用高通量测序技术,研究8个氮添加水平(0、15、30、50、100、150、200、300kg N hm-2a-1)和2个水分添加水平(不灌溉、模拟夏季增雨100 mm灌溉)对土壤细菌群落结构的影响。结果表明,氮素和水分输入增加后,土壤细菌群落组成、丰度均显著变化(P0.05)。在群落中占主导的细菌门类有疣微菌门Verrucomicrobia(30.61%—48.51%)、变形菌门Proteobacteria(21.37%—29.97%)、酸杆菌门Acidobacteria(9.54%—20.67%)和拟杆菌门Bacteroidetes(4.96%—9.74%)。在常规降雨和水分添加两种条件下,随着氮添加水平的增加,占主导的细菌门类(相对丰度1%)表现出不同的变化趋势。疣微菌门相对丰度在常规降雨N100—N300条件下显著降低,但在氮素和水分同时添加条件下随氮添加水平升高而逐渐升高,在N200—N300时显著升高。变形菌门和拟杆菌门相对丰度在常规降雨高氮添加条件下呈升高趋势,但在水分添加时却无明显变化。酸杆菌门相对丰度在常规降雨高氮添加条件下升高,但在水分添加后呈明显下降趋势。放线菌门Actinobacteria相对丰度在常规降雨N100—N300条件下显著升高,但在水分添加后高氮添加时显著降低。厚壁菌门Firmicutes相对丰度在常规降雨条件下无显著变化,但在水分和高氮添加条件下降低。浮霉菌门Planctomycetes相对丰度在两种不同的水分添加条件下均呈先升高后降低的趋势。氮素和水分添加对土壤细菌群落结构的变化存在明显的互作效应(P0.0001)。在不同氮素和水分输入条件下共有19个土壤细菌门类相对丰度有显著差异。土壤细菌群落结构的变化主要来自于疣微菌门和酸杆菌门的相对丰度变化,两者可作为土壤细菌群落结构变化的指示种。综上,氮素和水分添加显著改变了土壤细菌群落结构,氮素和水分对土壤细菌不同门类相对丰度变化存在明显的互作效应。     

青藏高原栽培大麦千粒重空间分布格局及其与环境因子的关系

千粒重是大麦产量的重要构成因素之一。青藏高原强辐射、低温、干旱的生态环境孕育了现代农业所急需的大麦种质资源,但是迄今为止尚未见到有关青藏高原栽培大麦WTS与环境因子关系的系统性研究报道。为了揭示青藏高原栽培大麦千粒重的空间分布规律,探明不同环境因子对青藏高原栽培大麦千粒重(WTS)积累的影响程度,利用83个样点的地理、气候、土壤因子数据,研究了青藏高原栽培大麦WTS的分布特征。结果表明:(1)在地理水平方向上,青藏高原栽培大麦WTS总体呈现出斑块状交错分布的格局,形成了以西藏曲水、堆龙德庆、白朗、乃东、日喀则、扎囊、贡嘎、加查、达孜、谢通门、拉孜、定日为中心的青藏高原西南部和青海海晏、门源、刚察为中心的青藏高原东北部等2个栽培大麦WTS高值区;(2)在地理垂直方向上,栽培大麦WTS的变化呈现出"N"型分布格局,即在海拔3600.0—3900.0m和4500.0m以上形成2个WTS高值区,这2个海拔区间栽培大麦WTS分别为(49.6815±10.0764)g和(47.9500±0.1732)g;(3)影响栽培大麦WTS的环境因子从大到小的顺序是抽穗-成熟期降水量土壤速效钾含量分蘖-拔节期日照时数抽穗-成熟其平均气温抽穗-成熟期日照时数拔节-抽穗平均气温日较差地理经度。     

基于暴露度-恢复力-敏感度的城市适应气候变化能力评估与特征分析

城市是人口和社会经济活动最密集的地方,随着城市化进程和气候变化的发展,城市地区面临的气候风险和影响日益凸显。提升城市适应气候变化能力已成为城市应对气候变化挑战最重要的任务和途径。通过梳理和评价我国城市适应气候变化能力及其关键要素,以期为区域适应政策的制定和实施提供科学依据。基于IPCC适应能力评价框架,构建了基于暴露度-敏感度-恢复力的城市适应气候变化能力评估框架,进而筛选了19项指标,将指标划分为适应气候变化能力对应的5个等级,以熵权法赋权重;采用集对分析方法,评估我国286个地级市的适应气候变化能力水平,并分析了主要限制因素。结果显示,我国东部的适应能力整体高于西部地区,适应能力较低的区域主要集中在西北的甘肃陕西部分城市、华中的两湖和江西等城市以及西南的广西云南等城市;城市适应能力的各项限制要素主要表现为,适应能力高主要为暴露度-恢复力-敏感度的(低-高-低)的组合;适应能力低则分别包括暴露度-恢复力-敏感度(高-高-高)、(低-低-低)和(高-低-低)3种组合。提高城市适应气候变化能力,对西部西北的甘肃-陕西等城市,重点在于提升应对气候变化的恢复力,例如建立良好的灾后恢复与应急系统等;对于华中、西南等城市则以提高气候风险的防御能力为主。     

广西北仑河口红树植物种群结构与动态特征

以广西北仑河口国家级自然保护区4种红树植物秋茄(Kandelia obovata)、桐花树(Aegiceras corniculatum)、白骨壤(Avicennia marina)和木榄(Bruguiera gymnorrhiza)为研究对象,在野外样地调查的基础上,采用高度级和大小级结构、静态生命表、存活曲线、时间序列分析和7种聚集强度指数等方法对4种红树植物的种群结构和动态进行了分析和预测,旨在阐明红树植物种群与群落的结构特征和动态变化规律以及潜在的驱动机制,为广西红树林生态系统的保护与恢复提供基础资料和科学依据。研究结果表明:木榄和秋茄种群更新良好,桐花树更新受到一定阻力,种群相对稳定,白骨壤种群更新不良,呈现明显的衰退趋势;4种红树植物种群不同龄级的存活量差别较大,存活量和生命期望一般随龄级的增加逐渐减少;白骨壤种群的存活曲线属于DeeveyⅠ型,其种群个体均能达到其平均生理寿命,木榄和秋茄种群属DeeveyⅡ型,各龄级个体具有相对一致的死亡率,而桐花树种群介于DeeveyⅠ型和DeeveyⅡ型之间,其幼龄期死亡率偏高,中龄期后死亡率逐渐接近;时间序列分析同样表明,白骨壤未来种群数量将明显降低,种群逐步衰退,桐花树未来种群数量将表现为稳中有降,而木榄和秋茄未来种群数量将趋于增加。4种红树植物不同龄级种群多呈现聚集分布,聚集强度往往随种群龄级的增加而趋于降低。上述结果表明,北仑河口4种红树植物的种群动态与群落所处演替阶段息息相关,先锋植物白骨壤种群处于较快衰退阶段,演替前中期的桐花树种群稳中有降,而演替中后期的秋茄和木榄种群出现不同程度的增长,反映出本次调查的红树林群落正处于演替的中期阶段,白骨壤和白骨壤+桐花树群丛将逐步演替为以木榄为优势种的群丛。此外,红树植物的种群动态受到自身繁殖特性、生境条件、种内和种间竞争、虫害等多种因素的调控。     

用单性结实基因2A11-iaaM转化罗汉果的研究

为了实现罗汉果生产中免除人工授粉和果实无籽化,该研究利用pBI121-Gus构建果实特异启动子2A11与生长素合成相关基因iaaM的嵌合基因(2A11-iaaM)过量表达载体,以罗汉果雌株叶盘为材料,采用农杆菌介导法建立罗汉果高效遗传转化体系,转化和创制单性结实罗汉果种质,通过基因特异引物对的PCR扩增,初步检测出转基因阳性植株,将之移栽大田,观察转基因植株的单性结实性的表现。结果表明:构建罗汉果单性结实性相关的pBAI-Gus植物双元表达载体获得成功;建立了农杆菌介导的罗汉果叶盘遗传转化优化体系,即农杆菌菌液OD_(600)值为0.3～0.5,侵染10 min,最优选择培养基为MS+TDZ 0.7 mg·L~(-1)+IBA 0.5 mg·L~(-1)+Kan 5 mg·L~(-1)+Cef 300 mg·L~(-1);经PCR鉴定共获得4株转基因阳性雌株;将阳性植株扩繁后移栽田间,经田间调查发现,24株阳性扩繁植株中有5株正常开花,占总植株数的20.8%,且其子房未经人工授粉发育成幼果,表现单性结实性。在载体构建和农杆菌介导的罗汉果遗传转化体系优化的基础上,将外源单性结实相关嵌合基因整合进罗汉果基因组并得到表达,为后续研究单性结实罗汉果的遗传生理,创制转基因罗汉果单性结实新种质,以及克服其产业化中需要人工授粉和无籽化提供了理论和应用基础。     

长苞刺蕊草,印度刺蕊草属(唇形科)植物一新记录种

报道了印度唇形科刺蕊草属一新记录种:长苞刺蕊草,该种在印度产于阿萨姆邦,凭证标本保存于英国皇家植物园爱丁堡植物园标本馆(E)。在形态特征上,该种与中国特有的北刺蕊草相似,但其茎叶被糙硬毛、花萼呈近管状等特征与之相异。     

鄂西及湘西武陵山区金腰属植物新记录

报道了鄂西湘西武陵山区区域内虎耳草科金腰属植物新记录种7种,其中湖北省新记录种有3种,分别为:天胡荽金腰(Chrysosplenium hydrocotylifolium Levl.et Vaniot.)、陕甘金腰(Chrysosplenium qinlingense Jien ex J.T.Pan)、毛金腰(Chrysosplenium pilosum Maxim.);湖南省新记录种4种,分别为:微子金腰(Chrysosplenium microspermum Franch)、中华金腰(Chrysosplenium sinicum Maxim)、山溪金腰(Chrysospleniumnepalense D.Don.)和绵毛金腰(Chr ysos plenium lanu gino-sum Hook.f.et Thoms.).上述金腰属植物均提供了经纬度、海拔及植物照片,引证标本存放于中南民族大学植物标本馆(HSN).     

粳稻生育后期剑叶光合日变化和光合色素对大气CO2浓度和温度升高的响应——FACE研究

为研究水稻叶片光合色素和光合日变化对大气CO₂浓度和气温升高的响应,我们采用在开放空气中控制升高CO₂浓度和温度的方法,以常规粳稻南粳9108为试验材料,设置了环境CO₂和高大气CO₂浓度(增加200 μmol·mol^-1)、环境温度和增温(增加1～2 ℃)交互的4个处理,测定了灌浆中期和后期水稻剑叶的光合日变化特征和光合色素含量.结果表明: 水稻剑叶净光合速率(P_n)为双峰曲线,发生了光合“午休”现象;大气CO₂浓度升高提高了剑叶P_n,灌浆中期和后期平均分别增加了47.6%和39.1%;高温有降低P_n的趋势,但相关性未达到显著水平.大气CO₂浓度和温度升高导致水稻剑叶生育后期气孔导度(g_s)平均分别降低了17.0%和11.8%.高CO₂浓度水稻剑叶生育后期蒸腾速率(T_r)、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、总叶绿素和叶绿素a/b值显著降低,平均降幅分别为5.9%、50.4%、21.3%、41.4%、39.4%和21.4%,明显增加了剑叶水分利用率(WUE),平均增幅达47.9%.与之相反,生育后期增温使水稻剑叶T_r增加了10.2%,使WUE平均降低了20.4%.综上所述,大气CO₂浓度升高对粳稻生育后期剑叶P_n、g_s和光合色素含量的影响明显大于增温效应.因此,应重视大气CO₂浓度和温度对水稻光合作用和光合色素的综合效应,减弱增温的负效应.     

Klotho attenuates isoproterenol-induced hypertrophic response in H9C2 cells by activating Na<Superscript>+</Superscript>/K<Superscript>+</Superscript>-ATPase and inhibiting the reverse mode of Na<Superscript>+</Superscript>/Ca<Superscript>2+</Superscript>-exchanger

Cardiac hypertrophy plays a major role in heart failure and is related to patient morbidity and mortality. Calcium overloading is a main risk for cardiac hypertrophy, and Na⁺/K⁺-ATPase (NKA) has been found that it could not only regulate intracellular Na⁺ levels but also control the intracellular Ca²⁺ ([Ca²⁺]_i) level through Na⁺/Ca²⁺-exchanger (NCX). Recent studies have reported that klotho could affect [Ca²⁺]_i level. In this study, we aimed at exploring the role of klotho in improving isoproterenol-induced hypertrophic response of H9C2 cells. The H9C2 cells were randomly divided into control and isoproterenol (ISO) (10 μM) groups. Klotho protein (10 μg/ml) or NKAα2 siRNA was used to determine the changes in isoproterenol-induced hypertrophic response. The alterations of [Ca²⁺]_i level were measured by spectrofluorometry. Our results showed that H9C2 cells which were treated with isoproterenol presented a higher level of [Ca²⁺]_i and hypertrophic gene expression at 24 and 48 h compared with the control group. Moreover, the expressions of NKAα1 and NKAα2 were both increased in control and ISO groups after treating with klotho protein; meanwhile, the NKA activity was increased and NCX activity was decreased after treatment. Consistently, the [Ca²⁺]_i level and hypertrophic gene expression were decreased in ISO group after klotho protein treatment. However, these effects were both prevented by transfecting with NKAα2 siRNA. In conclusion, these findings demonstrated that klotho inhibits isoproterenol-induced hypertrophic response in H9C2 cells by activating NKA and inhibiting the reverse mode of NCX and this effect may be associated with the upregulation of NKAα2 expression.