土壤氮磷添加下豆科草本植物生物固氮与磷获取策略的权衡机制

豆科草本植物固氮是陆地生态系统重要的自然氮输入方式, 影响着草地生产的经济性和可持续性。为探讨氮磷交互作用影响豆科草本植物生物固氮率的潜在生理生态机制, 该研究选取8种豆科草本植物分别种植在对照、氮肥添加、磷肥添加和氮磷耦合添加处理的土壤中, 进行野外盆栽实验。测定了初花期植物生物量和营养含量、根部碳水化合物含量、根际pH、根际柠檬酸含量、根际有效磷含量、植物根瘤生物量、磷含量及其生物固氮率。主要结果: 依赖于豆科物种, 氮添加显著促进了豆科草本植物根际磷的活化, 降低了根生物量分配以及根系非结构性碳水化合物含量。在两种磷添加处理下, 氮添加导致8种豆科草本植物根瘤生物量平均下降27%-36%, 生物固氮率平均下降20%-33%。磷添加降低了根际的磷活化, 但促进了豆科草本植物根系发育和非结构性碳水化合物的积累。在施氮和不施氮条件下, 磷添加分别使8种豆科草本植物的生物固氮率提高了45%-69%和0-47%。氮添加降低豆科草本植物生物固氮率, 其原因是氮添加提高了植物磷需求, 为活化更多磷, 豆科草本植物降低根系生物量和根系非结构性碳水化合物的含量, 导致根瘤发育受到限制。在氮添加的同时进行磷添加, 能够改善土壤氮磷平衡, 促进根系生长和非结构性碳水化合物积累, 缓解了增氮对生物固氮的抑制作用。     

草地土壤有机质不同组分氮库对长期氮添加的响应

土壤氮库对生态系统的养分循环至关重要。目前多数研究主要关注氮沉降对土壤总氮的影响, 而对土壤不同有机质组分的氮库对氮沉降响应的研究较为缺乏。该研究基于内蒙古典型草地的长期多水平施氮(0、8、32、64 g·m^-2·a^-1)实验平台, 利用土壤密度分级方法, 探究氮添加处理13年后典型草地中两种土壤有机质组分(颗粒态有机质(POM), 矿质结合态有机质(MAOM))氮含量的变化及调控机制。结果显示: 土壤总碳含量、POM和MAOM的碳含量在施氮处理间均没有显著差异。土壤总氮含量则随着施氮水平增加呈显著增加的趋势, 同时施氮处理下POM的氮含量显著上升, 而MAOM的氮含量没有变化。进一步分析发现, 施氮促进植物地上生物量积累, 增加了凋落物量及其氮含量, 从而导致POM的氮含量增加。由于MAOM主要通过黏土矿物等吸附土壤中小分子有机质形成, 其氮含量受土壤中黏粒与粉粒含量影响, 而与氮添加水平无显著相关关系。该研究结果表明长期氮添加促进土壤氮库积累, 但增加的氮主要分布在稳定性较低的POM中, 受干扰后容易从生态系统中流失。为了更准确地评估和预测氮沉降对陆地生态系统的氮循环过程的影响, 应考虑土壤中不同有机质组分的差异响应。     

草地利用方式对温性典型草原优势种植物功能性状的影响

当外界环境发生变化后植物能够改变自身功能性状及时调整适应策略, 因此植物功能性状能够有效地反映植物对草地利用变化的响应, 然而在内蒙古草原从植物功能性状角度开展草地利用方式影响的研究略少。该研究以内蒙古典型草原大针茅(Stipa grandis)、羊草(Leymus chinensis)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)和冷蒿(Artemisia frigida) 4种主要优势种为研究对象, 探讨在长期自由放牧、割草、短期围封和长期无干扰的影响下优势种植物功能性状的差异, 以期从功能性状视角, 揭示植物在受到外界干扰后的适应策略, 旨为天然草地的可持续管理提供基础数据支持和科学依据。结果表明: 1)除糙隐子草外, 在长期放牧后内蒙古典型草原优势植物植株高度、根长和植物碳氮含量降低, 这些性状的变化能够使植物个体小型化, 适口性降低, 表明植物通过逃避放牧的策略适应长期自由放牧的干扰; 在割草管理方式下, 优势种的高度和比叶面积有增加的趋势, 其中冷蒿的氮含量对割草响应最敏感, 其根、茎、叶中的氮含量均在割草样地最低; 围封和长期无干扰处理下植物的碳氮含量增加, 表明在干扰强度降低后, 植物通过功能性状的改变从资源获取策略向资源储藏策略转变。2)对优势种功能性状集合分析表明, 糙隐子草具有较低的植株高度和较高的比叶面积, 冷蒿具有较高的木质素含量和氮含量, 这些性状能够使两种植物被家畜采食量减少, 并保证其具有较强的再生能力, 这可能是糙隐子草和冷蒿耐牧的原因; 大针茅具有最高的植株高度、最大的叶片干物质含量, 以及最高的茎、叶纤维素含量, 说明大针茅是非常典型的竞争物种, 在干扰较低的条件下, 大针茅采取竞争策略对其他物种产生较大的竞争压力可能是其占优势的重要原因。     

酵母PMT1和TED1基因在细胞壁应激反应中的作用

实验室前期研究表明,蛋白质O-甘露糖转移酶1 (Protein O-mannosyltransferase 1,Pmt1p) 和Ted1p（Traffcking of Emp24p/Erv25p-dependent cargo disrupted）在细胞寿命和内质网应激反应方面存在相互调控关系。进一步研究酵母Pmt1p和Ted1p在细胞壁应激反应中（诱导剂为荧光增白剂或刚果红）的作用。观察PMT1基因缺失（pmt1Δ）酵母菌株和TED1基因缺失（ted1Δ）酵母菌株,以及PMT1和TED1双基因缺失（pmt1Δ ted1Δ）酵母菌株在细胞壁应激反应条件下的克隆形成能力和细胞分裂增殖活性;qRT-PCR检测细胞壁应激反应通路中Slt2p、Ssd1p和Mpt5p等效应蛋白的转录水平。结果表明,在细胞壁应激反应条件下,与对照菌株的生长状态比较,pmt1Δ菌株生长缓慢,ted1Δ菌株生长较快;进一步缺失PMT1基因使得ted1Δ菌株生长缓慢。与对照菌株中效应蛋白的转录水平比较,pmt1Δ菌株和pmt1Δted1Δ菌株中SLT2、SSD1和MPT5基因的转录水平明显上调,ted1Δ菌株中的无明显变化;与pmt1Δ菌株比较,pmt1Δted1Δ菌株中SLT2和MPT5表达明显下调,SSD1表达无明显变化。缺失TED1基因增强酵母细胞对细胞壁应激反应的抵抗性;进一步缺失PMT1基因增强ted1Δ菌株对应激反应的敏感性,上调细胞壁应激反应通路中效应蛋白的转录表达水平。     

油茶花芽分化形态结构及内源激素变化

以普通油茶(Camellia oleifera) 4个无性系为材料,结合油茶成花的动态观察和花芽分化过程的石蜡切片形态观察,采用酶联免疫吸附分析法测定花芽中玉米素核苷(ZR)、脱落酸(ABA)、生长素(IAA)、赤霉素(GA) 4种内源激素含量,探讨油茶花芽分化与内源激素的关系。油茶花芽分化过程可分为6个时期：前分化期(10 d)、萼片形成期(20 d)、花瓣形成期(30 d)、雌雄蕊形成期(20 d)、子房与花药形成期(10 d)和雌雄蕊成熟期(20 d),历时3～4个月。油茶不同无性系的花芽分化时间略有不同。油茶花芽中ZR含量相对较低(5.102～16.412 ng·g–1 FW),ABA含量相对较高(76.815～137.648 ng·g–1 FW)。其中,粤华5号和湘林8号的ZR、ABA含量变化趋势一致,岑软3号和岑软2号含量变化趋势一致。油茶花芽中IAA含量相对较高,为49.072～135.622 ng·g–1 FW,随着花芽分化进程,IAA含量均呈先升后降再升的变化趋势。GA含量相对较低,为5.616～13.720 ng·g–1 FW,随时间变化,呈现出不断降低的趋势。其中,不同无性系的IAA、GA含量变化趋势一致,而ZR、ABA含量变化趋势有所差异。ZR有利于花器官形成;高浓度IAA促进油茶花芽分化,低浓度IAA有利于开花;花芽中IAA与ABA存在明显的颉颃作用;GA抑制花芽分化。     

广东省种子植物分布新资料(二)

报道广东省种子植物分布新记录5种——竹茎兰(Tropidia nipponica Masam.)、二色鸭跖草(Commelina bicolor D. Q. Wang & M. E. Cheng)、猫爪草(Ranunculus ternatus Thunb.)、繁缕景天(Sedum stellariifolium Franch.)和福参(Angelica morii Hayata),均发现于广东丹霞山国家级自然保护区。新记录不仅丰富了广东省的种质资源,对于丹霞山的区系发生研究也具有一定指示意义。     

苦丁茶中绿原酸及其异构体的提取变化分析

以富含绿原酸类成分的苦丁茶(Ilex kaushue)为材料,使用溶剂甲醇、乙醇、丙酮和水,结合超声波提取、水浴提取、回流提取等方法对绿原酸及其异构体的提取效率及提取后各异构体的变化进行分析。应用超高效液相色谱法可使苦丁茶的6种绿原酸类成分及咖啡酸在6 min内实现分离。提取结果表明,丙酮作为提取溶剂,在采用超声波和水浴提取时能获得较高的提取效率,易获得较多总量的绿原酸类成分和高含量异绿原酸A。而最常用的溶剂乙醇并未达到理想的提取效果。在不同溶剂的回流提取中,虽然提取的绿原酸类成分总量接近,但异绿原酸A和异绿原酸C含量有较大差异。醇溶液特别是乙醇溶液的回流提取使异绿原酸C的量大幅增加,而相应的异绿原酸A的量大幅减少,表明在醇加热条件下,异绿原酸A转化为异绿原酸C,这为获得抗氧化性更强的异绿原酸C提供了新思路。     

香茅精油的抑菌和抗氧化活性研究

选用产自福建厦门的香茅(Cymbopogon nardus),测定香茅精油对白色粘性沙雷氏菌、红色粘性沙雷氏菌、大肠杆菌、金黄葡萄球菌、铜绿假单胞菌和紫色杆菌等6种菌的抑菌活性,并利用ABTS^.+自由基清除法以及超氧阴离子清除法研究香茅精油的抗氧化活性。结果表明,新鲜香茅精油的平均提取率为0.29,对6种供试菌种都有较高的抑制作用,其中对紫色杆菌的抑制活性最强,且香茅精油有极高的清除ABTS^.+自由基以及超氧阴离子自由基的能力,证明香茅精油具有广谱抑菌活性及强抗氧化活性。     

顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用法分析香花秋海棠及其变种花香气成分

利用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术对盛花期的香花秋海棠(Begonia handelii)雄花及其变种铺地秋海棠(B. handelii var. prostrata)雌花和红毛香花秋海棠(B. handelii var. rubropilosa)雄花的挥发性香气成分进行分析。结果表明,从铺地秋海棠花中鉴定出香气成分32 种,其中醇类物质含量最高,占总成分50.10,其次分别为碳氢类、醛类和酸类物质,分别占总成分25.39、13.87、4.34;从香花秋海棠花中鉴定出香气成分为21种,醛类物质含量最高,占总成分57.12,其次是醇类、碳氢类、杂环类物质,分别占总成分17.37、15.31、4.88;从红毛香花秋海棠花中鉴定出香气成分44 种,醇类物质含量最高,占总成分38.22,其次是碳氢类、醛类和醚类物质,分别占总成分34.36、16.83、6.91。铺地秋海棠和红毛香花秋海棠香气成分较接近,富含具有清香、甘甜气息的芳樟醇氧化物等物质;香花秋海棠花中醛类物质含量最高,具有淡焦甜香气。     

bFGF Promotes the Proliferation of Rat Peripheral Blood Mesenchymal Stem Cells Through β-Catenin Signaling

bFGF (basic fibroblast growth factor, bFGF) could promote the proliferation of bone marrow and cord blood mesenchymal stem cells. However, the effect of bFGF on the proliferation of peripheral blood mesenchymal stem cells (PBMSCs) needs further research. This study aimed to investigate the role of bFGF on the culture and expansion of PBMSCs in vitro. Firstly, arterial blood was collected from rats abdominal aorta. After mononuclear cells (MNCs) were separated with Ficoll separation fluid, MNCs were cultured in the DMEM medium without bFGF (served as control group) or with bFGF (10, 20 ng/mL, served as 10 or 20 ng/mL bFGF group). PBMSCs were obtained by adherent culture method. The third passage of PBMSCs was detected for the MSC surface markers and the effect of bFGF on the cell cycle of PBMSCs using flow cytometry. The effects of bFGF on colony formation, cell growth, and the expressions of cyclin D1, cyclin E, p21 and β-catenin were evaluated. PBMSCs showed no difference in morphology among the three groups. PBMSC clonies appeared 14 days after cultivation. Compared with the control group, the cell growth confluence of PBMSCs was obviously increased by 40% and 80% in groups treated with 10 ng/mL bFGF or 20 ng/mL bFGF respectively after culture of 21 days (all P<0.05). Compared with the group treated with 10 ng/mL bFGF, the confluence of PBMSCs in 20 ng/mL group was further increased by 28% (P<0.05). Cells of the third passage were positively stained for CD29 and CD90, while were negative for CD45. These results were consistent with the phenotypic characteristics of MSCs. Compared with the control group, the colony number of PBMSCs in the 10 ng/mL and 20 ng/mL bFGF groups was increased by 51% (P<0.05) and 92% (P<0.05), respectively. Compared with the 10 ng/mL group, the colony number of PBMSCs was further increased in 20 ng/mL group by 14% (P<0.05). The growth curve of PBMSCs showed that after 7 days of culture, the number of PBMSCs in 10 ng/mL bFGF group and 20 ng/mL bFGF group was increased by 41% (P<0.05) and 61% (P<0.05), respectively. Moreover, the cell number had a statistically significant difference between these two groups (P<0.05). Results from flow cytometry cell cycle showed that the numbers of PBMSCs in the G1 phase of experimental groups were significantly decreased as the concentration of bFGF increased when compared with the control group (P<0.05), whereas the number of PBMSCs in the S phase was significantly increased (P<0.05). Immunofluorescence experiments showed that, compared with the control group, bFGF significantly promoted the nuclear translocation and expression of β-catenin in PBMSCs. Compared with the 10 ng/mL group, the PBMSCs in 20 ng/mL bFGF group showed stronger nuclear translocation and expression of β-catenin. Western blot experiments showed that the levels of β-catenin and its target proteins cyclinD1 and cyclinE were significantly increased (all P<0.05), whereas expression of p21 was significantly decreased in PBMSCs in the bFGF groups in a concentration dependent pattern when compared with control group (P<0.05). The study firstly confirms that bFGF promotes the proliferation of PBMSCs by regulating the β-catenin signaling pathway, which may facilitate the aquisition of larger number of PBMSCs for stem cell engineering in vitro.