荒漠河岸胡杨林生态系统能量分配及蒸散发

生态输水工程使得黑河下游地区荒漠河岸林的面积得到了恢复,为进一步巩固生态恢复的成果,非常有必要深入研究胡杨林生态系统的水热交换过程及其对环境因子和人类活动的响应机理。基于涡度相关技术,对2013-2016年荒漠河岸胡杨林生态系统的水热交换过程进行了研究,得出的主要结论如下：（1）生长季生态系统的能量消耗以潜热通量为主,波文比为0.21;非生长季则以感热通量为主,波文比为3.61;春季和秋季的灌水过程,使得胡杨生长前期和后期的潜热通量值较高,直接影响着胡杨林生态系统的能量分配。（2）灌水的时间改变了潜热通量和蒸散发的季节变化过程,而灌水的量决定着春季和秋季潜热通量和蒸散量的年际差异。（3）2014-2016年,生态系统的年蒸散量和生长季蒸散量平均分别为1092 mm和932 mm。荒漠河岸胡杨林生态系统的蒸散量主要受系统水分状况（灌水量）及植物生长状况的影响。     

防风体细胞胚发生和发育的组织学研究

采用石蜡切片和半薄切片法研究组织培养中防风体细胞胚发生和发育的形态和结构特征,以了解体细胞再生形成胚胎结构的细胞分化和形态发生特征。结果表明:(1)胚性细胞内含有丰富的淀粉体,随细胞分裂和分化逐渐减少;(2)体细胞胚的发生发育经历了类似合子胚的各阶段;(3)多细胞原胚形成的分裂方式以平周分裂为主,并由此表现出有序生长;(4)在体细胞胚迅速发育过程中,不同阶段的体细胞胚始终与周围细胞存在明显界限;(5)胚柄发育不明显;(6)畸形胚常见,其中连体胚是胚性细胞发生密度过高造成的,而次生胚则在原来胚的基础上又产生新的胚的发生中心。     

氨基酸和霉菌水提物对深层发酵桦褐孔菌菌丝体黄酮积累及其抗氧化活性的影响

黄酮类化合物是桦褐孔菌菌丝体中多酚类化合物的重要组成部分,也是该菌治疗众多疾病的有效成分之一。然而人工培养桦褐孔菌黄酮等酚类化合物积累甚少,导致药理活性的明显下降。为此,我们研究了3种氨基酸和4种霉菌水提物对深层发酵桦褐孔菌黄酮的积累及其抗氧化能力的影响。在所试验的3种氨基酸和4种霉菌水提物中,L-酪氨酸,黄曲霉和毛霉水提物能有效地增加该菌黄酮的积累。人工培养菌体中的黄酮至少由4种黄酮苷组成,苷元分别是槲皮素、柚皮素、山奈酚和异鼠李素。深层发酵菌丝体具有一定的抗氧化能力,并与总黄酮的含量呈正相关。由L-酪氨酸,黄曲霉和毛霉水提物调控生长的桦褐孔菌菌丝体,能有效地清除超氧阴离子、羟基自由基和DPPH自由基。     

西藏色季拉山垂直植被带土壤细菌群落组成及功能潜势

研究青藏高原土壤微生物群落组成和功能的空间分布特征有助于深入理解典型高寒生态系统中土壤微生物的重要生态功能.本研究采用16S rDNA高通量测序方法,分析了西藏色季拉山4个不同海拔土壤细菌群落物种组成和功能潜势的变化特征及其驱动因子.结果 表明:随着海拔的升高,土壤细菌的丰富度和Shannon多样性指数显著降低;酸杆菌...     

紫金牛叶杆菌RC6b及其诱变菌株对二苯砷酸的降解特征

【目的】阐明紫金牛叶杆菌Phyllobacterium myrsinacearum RC6b及其诱变菌株对二苯砷酸(Diphenylarsinic acid,DPAA)的降解特征与代谢产物。【方法】以紫金牛叶杆菌RC6b为出发菌株,分别以蔗糖、葡萄糖和乙酸钠为外加碳源,优化共代谢降解条件;采用亚硝基胍(N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine,NTG)对出发菌株进行化学诱变,比较诱变前后菌株对DPAA降解能力的变化,鉴定诱变菌株对DPAA的降解代谢产物。【结果】以DPAA为唯一碳源时,培养28 d后RC6b菌株对DPAA的降解率低于2%;分别添加蔗糖、葡萄糖和乙酸钠为外加碳源培养28 d后,DPAA的降解率显著提高,分别达到14.08%、15.21%和15.05%;采用250μg/m L的NTG诱变后获得3株诱变菌,在以DPAA为唯一碳源培养28 d后,3株诱变菌对DPAA的降解率与出发菌株相比均显著提高,其中N-RC6b2对DPAA的降解率最高,达36.71%;代谢产物鉴定结果表明,诱变菌株N-RC6b2对DPAA的代谢产物中有单羟基化DPAA的生成。【结论】RC6b出发菌株难以直接利用DPAA为唯一碳源生长,外加蔗糖、葡萄糖和乙酸钠等共代谢碳源可显著提高菌株RC6b对DPAA的降解率;NTG化学诱变可进一步提高RC6b菌株对DPAA的降解效果,代谢产物为单羟基化DPAA。     

基于功能性状评价5种植物对热带珊瑚岛环境的适应性

植被新建是保护和改善热带珊瑚岛生态系统的关键环节,热带珊瑚岛极端干旱生境是影响植物存活和定居的主要限制因子之一,因此选取适生植物对热带珊瑚岛植被新建至关重要。通过测定在海南省文昌市苗圃和热带珊瑚岛上的草海桐(Scaevola taccada)、厚藤(Ipomoea pescaprae)、木麻黄(Casuarina equisetifolia)、花生(Arachis hypogaea)、椰子(Cocos nucifera)5种植物的光合/水力相关功能性状,探讨植物对热带珊瑚岛生境的适应性。研究发现:与对照(文昌苗圃)相比,热带珊瑚岛上的草海桐、厚藤、木麻黄最大光合速率(A_(max))均显著升高;除椰子外,其余4种植物的比叶面积(SLA)降低,长期水分利用效率升高(其中木麻黄和花生升高显著);5种植物的叶片碳含量(LC)均有不同程度降低。此外,厚藤、木麻黄、椰子的叶片导水率(K_(leaf))显著升高;厚藤和花生的叶片膨压丧失点(Ψ_(tlp))显著降低;厚藤和木麻黄的气孔导度(g_s)显著升高。研究结果表明草海桐、椰子、花生主要通过非气孔调节方式(提高K_(leaf),降低Ψ_(tlp)、SLA等)适应热带珊瑚岛干旱环境;而厚藤和木麻黄同时通过气孔调节(降低g_s)及非气孔调节(提高K_(leaf),降低Ψ_(tlp)、SLA等)两种方式促进植物碳同化和水分利用。综上所述,草海桐、厚藤、木麻黄具有更高的光合能力和水分利用效率,能有效协调碳同化和水分利用,表现出良好的适应能力,适合用于热带珊瑚岛的植被新建。     

利用系统作图(Systems mapping)研究大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌的互作遗传机制

【背景】物种间相互作用是物种进化的重要推动力,然而如何将基因型和表型关联以及确定在物种相互作用过程中起重要作用的基因均面临挑战。【目的】通过系统作图(Systems mapping)得到两种微生物在相互作用过程中起重要作用的SNPs (Single nucleotide polymorphism),以及随着时间的变化,这些SNPs是如何相互联系进而影响大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌的相互作用。【方法】分别对45株大肠埃希菌、45株金黄色葡萄球菌进行单独培养和混合共培养,通过实时荧光定量PCR(Real-time quantitative PCR,qPCR)进行绝对定量,得到一定时间内各个菌株的生长量,比较相同菌株在不同培养条件下生长情况,以各个菌株重测序结果为基础,结合系统作图得到在相互作用过程中起重要作用的显著SNPs及其相互联系。【结果】通过系统作图分析,获得具有54对显著SNPs组合的三维曼哈顿图,这些组合中41个显著SNPs来自大肠埃希菌,12个显著SNPs来自金黄色葡萄球菌。在上述SNPs中已有6个SNPs所在的候选基因都可以直接或者间接影响微生物的生长量变化,从而影响两种微生物相互作用方式。它们分别是nhaR(E19056)参与生物膜的形成,rhlE(E832164)与核糖体的组装有关,csiD (E2789300)的表达可以使细胞面对恶劣环境,alk B (E2309274)可以参与DNA的损伤修复,sucA(E759230)和yjjW(E4614704)都参与细胞的代谢过程。【结论】系统作图可以检测到物种在相互作用过程中显著SNPs;物种相互作用过程中不同SNPs遗传效应随着时间变化;细菌的相互作用过程是直接遗传效应、间接遗传效应和上位性效应共同产生的结果。     

植物核DNA含量在全球尺度上的纬度变异式样及其气候适应意义——以菊科植物为例

核DNA含量是重要的生物学概念,涉及DNA C-值和基因组大小。前人有关植物核DNA含量在纬度梯度上的变异规律存在着矛盾的报道,而且多数将核DNA含量与纬度、海拔、气候等因素之间的关系描述成线性关系。核DNA含量是否具有环境适应上的意义,也还存在争议。先前有关核DNA含量与环境因素间关系的矛盾性报道可能与取样过小、地理范围过窄、研究对象遗传背景差异过大有关。如果对一个遗传背景相近的类群在全球范围内进行取样,核DNA含量会呈现有规律的纬度梯度变化,可能与大的气候因素之间存在非线性关系。菊科(Asteraceae)是被子植物的最大科,是一个广泛认可的自然分类群。为揭示全球空间尺度上植物核DNA含量在纬度梯度上的变异规律,以及这种变异是否具有环境适应意义,以菊科为对象开展了核DNA含量与纬度、生物气候因素关系的统计分析。从"植物DNA C-值数据库"检索到822种菊科植物的核DNA含量数据;在全球范围内,沿经度方向上设立10条样带,每条样带横跨15个经度,每条样带又均分成22个样块,每个样块纵跨7.5个纬度;其次,从"世界气候数据网站"下载1950—2000年时间段14个生物气候因子数据,应用Arc GIS 9.3获得每个样块14个生物气候因子的平均值;根据"全球生物多样性信息网站"记录,计算每个样块菊科植物平均的核DNA含量数据。为避免气候变量之间的多重共线性对数据分析的影响,应用主成分分析对数据进行了降维,发现最冷季度平均温度、最干季度雨量分别是第一、二主成分上荷载最大的因子,去除与它们相关性在-0.7至+0.7之间的其他气候因子后获得了最冷季度平均温度、最干季度雨量和最湿月份雨量三个变量用于进一步数据分析。结果发现,菊科植物在全球10个样带上的核DNA含量与纬度关系密切,与最冷季度平均温度、最干季度雨量和最湿月份雨量呈现极显著的单峰型的非线性关系,可以用二项式进行拟合。因此,全球空间尺度上植物核DNA含量沿着纬度梯度有规律性的非线性变化,这种变化具有很强的气候适应意义。     

DDT降解菌株Chryseobacterium sp. PYR2对小麦的促生作用及其机理

【背景】前期结果表明,DDT降解菌株Chryseobacterium sp. PYR2可高效去除土壤中的DDT等污染物,具有潜在的应用价值,但该菌对植物的影响尚不清楚。【目的】探讨菌株Chryseobacterium sp. PYR2对植物的促生作用及其机理,为后续开发DDT降解及植物促生双效功能菌剂提供理论依据。【方法】配制该菌株的不同梯度稀释菌悬液,用纸卷发芽法和盆栽法研究菌悬液对小麦种子萌发和植株生长的影响;Salkowski法测定PYR2合成吲哚-3-乙酸(Indole-3-acetic acid,IAA)量;单因素实验研究不同培养条件对菌株生长及IAA合成的影响;液相色谱-串联质谱-多反应监测(LC-MS/MS-MRM)方法分析IAA在PYR2菌体内的生物合成途径。【结果】PYR2菌悬液可明显提高小麦种子萌发率并促进小麦植株的生长,小麦的侧根数、株高、鲜重、干重等指标均明显提高。该作用是由于菌株PYR2可以合成植物生长激素IAA。最适IAA合成条件:温度30°C,pH 7.0-8.0,盐浓度0.5%,L-色氨酸50mg/L。代谢液中检测到色醇、色胺和吲哚-3-乙酰胺3种中间代谢产物,推测PYR2体内存在3条IAA合成途径,分别为吲哚-3-丙酮酸(IPy A)、TAM和IAM途径。【结论】菌株PYR2对小麦具有明显的促生效果,是由于其具有多条高效合成IAA的代谢途径,表明其在农药污染土壤的生物修复及作物种植中具有潜在的应用前景。     

叶角、光呼吸和热耗散协同作用减轻大豆幼叶光抑制

研究了大豆叶片逐步展开过程中的色素组成、气体交换、荧光动力学以及叶片角度等特性。随着叶片展开程度的增加 ,叶绿素含量和叶绿素 a/ b比值增加 ;光合速率 (Pn)也增加 ,揭示叶片展开过程中光合机构是逐步完善的。自然状态下 ,不同展开程度的叶片均未发生明显的光抑制 ;但将叶片平展并暴露在 12 0 0μmol/ (m2 · s)光下时幼叶发生严重的光抑制 ,伴随叶面积的增加光抑制程度减轻。强光下 ,尽管幼叶光呼吸 (Pr)的测定值较低 ,但幼叶光呼吸与总光合之比 (Pr/ Pm)较高。将叶片平展置于强光下时 ,幼叶的实际光化学效率 (ΦPSII)明显下调 ,非光化学猝灭 (NPQ)大幅增加 ;幼叶叶黄素库较大 ,光下积累较多的脱环氧化组分 ,揭示幼叶依赖叶黄素循环的热耗散增强。自然条件下测量叶片角度 ,观察到在叶片展开过程中叶柄夹角逐渐增加 ;日动态过程中幼叶的悬挂角随光强增加而明显减小 ,完全展开叶的悬挂角变化幅度很小。叶片角度的变化使实际照射到幼叶叶表的光强减少。推测较强的光呼吸、依赖叶黄素循环的热耗散以及较大的叶角变化可能是自然状态下幼叶未发生严重光抑制的原因