H_2O_2预处理及高温胁迫下杜鹃叶片活性氧及抗氧化酶亚细胞定位分析

为明确H_2O_2在杜鹃耐热性形成中的作用机制以及高温胁迫下杜鹃活性氧清除系统的亚细胞分布,该研究以3个耐热性不同的杜鹃品种为实验材料,进行H_2O_2预处理后再进行高温胁迫,分析叶绿体、线粒体和细胞溶质等亚细胞组分中活性氧产生和清除系统的变化。结果表明:(1)‘胭脂蜜’、‘红月’、‘红珊瑚’分别为耐热、较耐热和热敏感品种。(2)高温胁迫下,3个杜鹃品种H_2O_2含量的亚细胞分布为细胞溶质叶绿体线粒体,各亚细胞组分中超氧阴离子自由基■产生速率差异不显著;3个杜鹃品种均以细胞溶质中的丙二醛(MDA)含量最高,且热敏感杜鹃‘红月’和‘红珊瑚’中MDA亚细胞分布与H_2O_2相一致,但‘胭脂蜜’线粒体中MDA含量高于叶绿体。(3)高温胁迫下,‘胭脂蜜’和‘红珊瑚’亚细胞组分超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性排序为细胞溶质叶绿体线粒体,‘红月’相应排序为细胞溶质线粒体叶绿体;过氧化氢酶(CAT)活性在‘胭脂蜜’和‘红月’亚细胞组分中的排序相同,线粒体中CAT活性高于细胞溶质和叶绿体,而在‘红珊瑚’中叶绿体CAT活性最高。(4)H_2O_2预处理可以通过增强耐热杜鹃的抗氧化防御能力,减轻杜鹃幼苗的过氧化损伤,尤其是对耐热性较差的杜鹃品种效果显著。研究发现,杜鹃叶片MDA、活性氧、抗氧化酶活性的亚细胞分布在高温胁迫下存在品种差异,MDA亚细胞分布与活性氧的分布并不完全一致,热敏感杜鹃‘红月’和‘红珊瑚’叶绿体所受的过氧化损伤程度高于耐热品种‘胭脂蜜’;高温胁迫下,H_2O_2预处理对不同杜鹃品种各亚细胞器的活性氧和抗氧化酶的影响程度也表现出品种间差异。     

培土栽培对麻竹笋品质的影响机理研究

为了评价不同栽培模式对麻竹笋品质影响,提高竹林经济效益,采用培土栽培和不培土栽培两种方式,通过研究麻竹笋外观形态、营养物质、呈味物质及氨基酸含量,分析了不同培土栽培对麻竹笋品质的影响。结果表明:(1)培土栽培的麻竹笋个体重量、基茎、长度及可食率较不培土栽培竹笋分别显著提高了28.09%、12.76%、19.61%、23.53%,箨壁厚度显著降低了46.43%。(2)培土栽培的麻竹笋灰分、蛋白质、脂肪及淀粉含量较不培土栽培竹笋分别显著下降了10.08%、12.77%、26.09%、48.84%,而还原糖、可溶性糖、水分及维生素C含量均不同程度增加。(3)培土栽培的麻竹笋单宁、草酸、纤维素、木质素含量较不培土栽培竹笋分别下降26.32%、20.26%、39.12%、25.47%。(4)培土栽培的麻竹笋氨基酸总量较不培土栽培竹笋显著增加了26.08%,其中的苦味、芳香类和鲜味氨基酸含量占比均下降,但甜味氨基酸占比则显著上升。研究发现,培土栽培可以改善麻竹笋外观形态,同时增加竹笋甜味、减少粗糙度和酸涩味,从而使竹笋品质得到明显提升。     

全球变化对森林土壤甲烷吸收的影响及其机制研究进展

大气CO₂浓度升高、降水格局改变、全球氮沉降增加和土地覆盖变化等全球变化不仅改变了森林土壤理化性质,而且影响了植物的生长和微生物活性,导致森林土壤碳、氮循环发生改变,进而影响土壤CH₄的吸收.本研究综述了森林土壤CH₄吸收的重要性,森林土壤CH₄吸收对大气CO₂浓度升高、降水格局改变、全球氮沉降增加和土地覆盖变化等全球变化的响应差异及驱动机制.大气CO₂浓度升高抑制土壤CH₄吸收;降水减少倾向于促进土壤CH₄吸收;外源氮输入抑制富氮森林土壤CH₄吸收,而对贫氮森林土壤CH₄吸收则表现为促进或不影响;森林转化为草地、农田或人工林会减少土壤CH₄的吸收量,而植树造林则会增加土壤CH₄的吸收量.今后的研究重点是探讨全球变化对森林土壤CH₄吸收产生长期影响和综合效应,并借助分子生物学方法进一步探究土壤CH₄吸收的微生物学机制.     

干旱荒漠区生态环境质量遥感动态监测——以古尔班通古特沙漠为例

利用遥感生态指数(RSEI)对区域生态变化进行评价,可以快速、高效、客观地获取研究区生态环境变化状况.本研究以两期Landsat数据为数据源,计算研究区绿度、湿度、热度、干度4个生态因子的遥感生态指数,并基于主成分分析法确定其权重,对古尔班通古特沙漠2006—2017年间的生态环境时空格局进行定性和定量评价.结果表明: 湿度和绿度对古尔班通古特沙漠生态环境质量起正面作用,而热度和干度对生态环境质量起负面作用,其中代表绿度指标的归一化植被指数(NDVI)的贡献最大.2006—2017年间,古尔班通古特沙漠的RSEI有所下降,其均值从0.294下降至0.243,降幅达20.1%,研究区的生态环境状况呈现整体变差的趋势.古尔班通古特沙漠中部生态环境较为稳定,东北部植被覆盖密集区及南缘灌溉区生态环境质量变好,沙漠南部及西北部区域生态环境质量变差.     

马铃薯硝态氮转运蛋白基因的克隆及表达分析

该研究以马铃薯双单倍体‘DM’为材料,克隆到高亲和性硝态氮转运蛋白基因StNRT2.1的全长cDNA(JGI登录号PGSC0003DMT400002924),并对其进行表达模式和生物信息学分析,为深入探索StNRT2.1基因的生物学功能以及提高马铃薯对氮素的利用效率奠定理论基础。结果表明:(1)通过同源克隆与PCR扩增获得StNRT2.1基因cDNA全长片段,并构建pCEGFP-StNRT2.1表达载体;测序结果显示其实际所编码的蛋白质序列与数据库中目的基因蛋白质序列完全一致,表明成功克隆到StNRT2.1基因且未出现错义突变。(2)StNRT2.1基因位于马铃薯第11号染色体,cDNA序列全长1 593 bp,编码530个氨基酸,预测蛋白相对分子质量约为57.60 kD,理论等电点为9.36。(3)生物信息学分析显示,StNRT2.1由20种氨基酸组成,其中甘氨酸(Gly)所占比例最多,达到10.8%,并且主要由228个α-螺旋、27个β-折叠、87个延伸链和188个无规则卷曲构成;StNRT2.1存在功能保守结构MFS_1(PF07690)和12个跨膜螺旋结构域,且N端和C端均位于细胞膜内; StNRT2.1位于质膜上且不具有信号肽,可能为非分泌型膜蛋白。(4)以氮充足(7.5 mmol/L)水平作为对照,马铃薯幼苗经无氮(0 mmol/L)和低氮(0.75 mmol/L)处理3周后呈现出叶片发黄及植株矮化等明显表型差异。(5)qRT-PCR结果显示,在无氮条件下,马铃薯根组织中StNRT2.1基因表达量升高3.98倍,说明StNRT2.1可能为诱导型高亲和转运蛋白。     

中国产桫椤类配子体在不同基质胁迫下的形态畸变多样性研究

为了明确土壤污染对中国产桫椤科植物的生殖影响,以探讨中国桫椤类乃至其他濒危蕨类濒危的内在原因。该研究以中国产9种桫椤植物为材料,采用各植物原产地地表土壤培养孢子至配子体成熟,全程比较观察配子体畸变类型,统计畸变率;并分别取3个属的代表种笔筒树、大叶黑桫椤和中华桫椤的孢子,以MS培养基为对照,分别用5mg·kg^-1Pb^2+和1mg·kg^-1Cd^2+单因素胁迫培养配子体,比较观察各组的配子体形态畸变类型,统计畸变率。结果表明:(1)中国产桫椤类9种植物配子体培养过程中共出现17种形态畸变类型,其中4种为分化畸变,7种为假根畸变,4种为细胞畸变,2种为性器畸变。(2)不同培养基——对照组(MS培养基)、原产地土壤、Cd^2+胁迫、Pb^2+胁迫对中国产桫椤科9种植物配子体的平均畸变比例分别是2.28%、12.61%、31.58%和33.58%。(3)9种桫椤的配子体畸变类型及其畸变率均与培养基的胁迫程度呈正相关关系,其配子体发育都受到了产地土壤污染的严重伤害。(4)3种桫椤属植物配子体对土壤环境胁迫的耐受力强弱为黑桫椤属>白桫椤属>桫椤属。(5)桫椤科配子体的形态畸变多样性与胁迫条件之间具有稳定的对应关系。     

黄壤稻田土壤微生物生物量碳磷对长期不同施肥的响应

本研究以进行了22年的黄壤稻田长期定位试验为依托,分析了不同施肥模式下土壤碳(C)、磷(P)与微生物生物量C(MBC)、P(MBP)的变化及其耦合特征,旨在探讨黄壤地区合理培肥模式以提高土壤磷素有效性.试验包括10个处理,分别为不施肥(CK)、单施氮肥(N)、磷钾配合(PK)、氮钾配合(NK)、氮磷配合(NP)、氮磷钾配合(NPK)、单施有机肥(M)、3种有机无机肥配施(1/4M+3/4NP、0.5MNP、MNPK).结果表明:与不施肥相比,N和NK处理土壤有机碳(TOC)、全磷(TP)、MBC、MBP均有不同程度的降低,施磷处理(PK、NP、NPK)则有不同程度的提升;与不施肥和施用无机肥相比,施用有机肥各处理TOC、MBC、MBP及MBP/TP均显著增加,其中M和MNPK处理增幅最大.MBC/MBP、TOC/MBP、MBC/TP以施用有机肥处理最低,N处理最高.土壤MBC、MBP及其耦合关系与土壤TOC和有效磷均呈极显著相关,TOC是影响MBC、MBP、MBP/TP的直接因素,而有效磷则是影响MBC/MBP、TOC/MBP、MBC/TP的直接因素.土壤MBP及碳、磷耦合关系各指标可以有效区分单施化肥和施用有机肥的不同施肥方式,可作为评价黄壤稻田磷素肥力的生物学指标.配施有机肥是增加黄壤稻田磷有效性、提高土壤供磷潜力和保持土壤生物健康的有效途径.