High-temperature stress in crops: male sterility,yield loss and potential remedy approaches

Global food security is one of the utmost essential challenges in the 21st century in providing enough food for the growing population while coping with the already stressed environment. High temperature (HT) is one of the main factors affecting plant growth, development and reproduction and causes male sterility in plants. In male reproductive tissues, metabolic changes induced by HT involve carbohydrates, lipids, hormones, epigenetics and reactive oxygen species, leading to male sterility and ultimately reducing yield. Understanding the mechanism and genes involved in these pathways during the HT stress response will provide a new path to improve crops by using molecular breeding and biotechnological approaches. Moreover, this review provides insight into male sterility and integrates this with suggested strategies to enhance crop tolerance under HT stress conditions at the reproductive stage.     

Eu3+-activated red phosphor Ca3YAl3B4O15 with low thermal quenching behaviour

This paper reports a sequence of a Ca₃YAl₃B₄O₁₅:xEu³⁺ red phosphor prepared using a high-temperature solid-state reaction. At the excitation of 396 nm, the samples emitted intense red emission centred at ~623 nm, which could be attributed to the ⁵D₀→⁷F₂ transition of the Eu³⁺ ion. The results showed that the optimum Eu³⁺ doping concentration of Ca₃YAl₃B₄O₁₅:Eu³⁺ phosphor was x = 80 mol%, and the concentration quenching mechanism of Ca₃YAl₃B₄O₁₅:Eu³⁺ red phosphor belonged to the exchange coupling between Eu³⁺ ions. The Commission Internationale de l'éclairage (CIE) coordinates and colour purity of Ca₃Y_0.2Al₃B₄O₁₅:0.8Eu³⁺ were calculated as (0.6375, 0.3476) and 95.5%, respectively. Moreover, the red emission of the obtained phosphor Ca₃YAl₃B₄O₁₅:0.8Eu³⁺ exhibited a low thermal quenching behaviour with an intensity retention rate of 92.85% at 150°C. The above results manifest that the Eu³⁺-activated Ca₃YAl₃B₄O₁₅ phosphor is predicted to be a promising red luminescent component for white light-emitting diodes.     

白兰瓜子叶衰老过程中蔗糖酶同工酶的分离及其活性变化

利用DEAE—纤维素柱层析对白兰瓜子叶蔗糖酶同工酶进行了分离。发现细胞质可溶性部分含有4种蔗糖酶同工酶,其中3种为酸性蔗糖酶(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ),其活性最适pH分别为5.40、4.30和4.73;另外一种为碱性蔗糖酶,其最适pH为7.40。细胞壁盐溶性部分仅含1种酸性蔗糖酶,其最适pH亦为4.73。在白兰瓜子叶生长后期(7～11d),定位于细胞质的酸性蔗糖酶Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的活性略有升高;衰老发生后(17～23d)其活性显著下降;衰老后期碱性蔗糖酶活性消失。在子叶生长和衰老期间细胞壁酸性蔗糖酶活性则一直下降。     

北部湾茅尾海无瓣海桑红树林地上生物量反演——基于XGBoost机器学习算法

无瓣海桑是广西从自治区外引进的外来红树林树种,采用定量化算法精确估算无瓣海桑地上生物量对红树林生态修复以及海洋蓝碳监测提供经验和方法。论文以广西茅尾海自然保护区无瓣海桑红树林为研究对象,以野外实测无瓣海桑红树林地上生物量数据和Sentinel-1/2卫星提取的后向散射数据、波段数据、植被指数数据和纹理指数数据为数据源,通过分析各遥感因子与实测红树林地上生物量之间的重要性关系,采用极端梯度提升(XGBoost)机器学习算法对比了不同的变量组合对模型精度的影响,最后基于优选的变量组合反演了无瓣海桑红树林的地上生物量。结果表明：(1)研究区无瓣海桑红树林实测树高范围为1.55—13.58m,平均值为8.37m,胸径范围为0.7—41cm,平均值为15.62cm;(2)通过XGBoost算法优选的21个特征变量组合模型拟合效果较好,其模型在测试阶段R²=0.7237,RMSE=21.70Mg/hm²。XGBoost算法反演研究区无瓣海桑地上生物量介于19.14—138.46Mg/hm²之间,平均值为51.92Mg/hm^...     

NO2胁迫下三角梅叶片形态解剖结构和最优光响应模型研究

植物的形态结构和光合作用能够反映植物对城市空气污染的响应特性。探究城市道路机动车尾气中的典型污染物NO₂气体,对植物叶片的生理光合响应特性。以二年生三角梅（Bougainvillea spectabilis）幼苗为对象,利用智能化人工熏气室模拟熏气（NO₂体积分数分别为0 μL/L （自然空气）、4 μL/L,8 μL/L,记作CK、T1、T2）,观察NO₂胁迫后三角梅的叶片形态、微观结构和光合特征。结果表明：（1）通过叶片形态观察发现,与CK相比,低浓度T1组叶片变化不明显,随着NO₂气体胁迫浓度的增加,高浓度T2组叶片逐渐出现失水、叶表面有明显的水渍状或烧灼状黄色斑点。（2）通过叶片微观结构解剖发现,高浓度NO₂胁迫后气孔皱缩程度增加,气孔开度减小;叶绿体结构变形,尤其是类囊体结构疏松,膨胀等变化。（3）叶片光合特性分析发现,T1和T2组的NO₂胁迫导致光饱和点（LSP）和最大净光合速率（P_nmax）下降、光补偿点（LCP）增加,表观量子效率（AQE）和暗呼吸速率（Rd）在4种光响应模型中变化规律存在一定的差异性。（4）4种光响应模型中,CK组决定系数（R²）越高,均方根误差（RMSE）越低,精度最高,尤以叶子飘等机理模型为最优,拟合效果最好,其次是直角双曲线模型。研究结果表明三角梅可通过自身的形态变化、调整光合特征参数,较好地适应不同浓度的NO₂,尤其是高浓度急性胁迫下,该研究结果有助于促进不同道路绿地三角梅的推广应用,对探究三角梅的景观效益和生态效益,揭示其对环境异质性的适应机制具有重要意义。     

大陈岛海域浮游动物群落季节变化及其影响因素

为探究大陈岛海域浮游动物群落的季节变化,于2020年9月（夏季）、11月（秋季）和2021年1月（冬季）、4月（春季）分别对大陈岛海域的浮游动物及环境因子进行了4个航次的调查。结果共鉴定浮游动物90种,包括浮游幼体15类,其中夏季种类数最多（68种）,冬季最少（20种）,常见的优势种有：百陶箭虫（Sagitta bedoti）、微刺哲水蚤（Canthocalanus pauper）、中华哲水蚤（Calanus sinicus）等12种（Y>0.02）。浮游动物的年平均丰度和生物量分别为（153.40±214.73）个/m³、（411.93±561.76） mg/m³,二者存在明显的季节变化,平均丰度为春季（380.17±296.14）个/m³>夏季（135.30±112.59）个/m³>秋季（67.88±90.52）个/m³>冬季（25.30±19.11）个/m³;平均生物量为夏季（895.01±802.54） mg/m³>春季（623.39±358.73） mg/m³>秋季（91.08±82.36） mg/m³>冬季（45.96±84.95） mg/m³。多样性指数（H''）和均匀度指数（J''）的年平均值分别为1.71±0.96和0.53±0.20,均表现出夏秋季较高、冬春季较低的特征。聚类分析结果表明调查海域的浮游动物可划分为夏季类群、秋季类群、冬季类群和春季类群4组类群。Pearson相关性分析和冗余分析（RDA）结果表明,海水温度、盐度、叶绿素a浓度是影响大陈岛海域浮游动物群落特征的重要环境因素。此外,夏季大陈岛海域水母类浮游动物暴发的现象值得关注。研究结果将为大陈岛海域的生物多样性保护及渔业资源可持续开发利用提供可参考的数据资料。     

辽宁蛙科一新种：无尾目

１９８６－１９８７年４月在辽宁省桓仁县采到２５只成蛙。其鉴别特征为,头宽大于头长;鼓膜约为眼径的１／２;背侧褶细而折曲;胫长于足;趾间全蹼,缺刻浅;雄性无声囊,无雄性线。此蛙与林蛙其它种均有明显区别,故定为新种,桓仁林蛙Ｒａｎａ ｈｕａｎｒｅｎｅｎｓｉｓ ｓｐ．ｎｏｖ．     

组织器官通讯对骨骼肌发育的作用及调控机制研究进展

骨骼肌是动物机体最重要的器官之一,研究骨骼肌发育调控机制对于肌肉相关疾病的诊断以及家畜肉质的改善都有着重要意义。骨骼肌发育调控是一个复杂的过程,受到大量肌肉分泌因子和信号通路的调节。此外,为了维持体内代谢稳态并最大限度地利用能量,机体协调多个组织器官形成了复杂而又精密的代谢调控网络,对于调控骨骼肌发育也发挥着重要的作用。随着组学技术的发展,人们对于组织器官通讯的潜在机制进行了深入研究。本文综述了脂肪组织、神经组织、肠道等组织器官通讯对于骨骼肌发育的影响,以期为靶向调控骨骼肌发育提供理论基础。     

聚苯乙烯纳米塑料-植物蛋白冠的形成与特征

为探究聚苯乙烯纳米塑料-植物蛋白冠的形成过程以及蛋白冠的形成对植物可能造成的影响,本研究选用3种平均粒径为200nm不同表面修饰的聚苯乙烯纳米塑料微球和新几内亚凤仙(Impatiens hawkeri)为对象,将3种聚苯乙烯纳米塑料分别与新几内亚凤仙的叶蛋白提取物进行反应,反应时间分别为2、4、8、16、24、36 h。利用扫描电镜(scanning electron microscopy, SEM)观察其形貌变化,原子力显微镜(atomic force microscopy, AFM)进行表面粗糙度测定,使用纳米粒度和zeta电位分析仪测定水合粒径及zeta电位,液相色谱-串联质谱(liquid chromatography-tandem mass spectrometry, LC-MS/MS)鉴定蛋白冠的蛋白成分。从生物学过程、细胞组分以及分子功能3个方面对蛋白进行分类,研究不同表面修饰的纳米塑料对蛋白的吸附选择,探究聚苯乙烯纳米塑料-植物蛋白冠的形成与特征,预测蛋白冠对植物造成的可能影响。结果表明：随着反应时间增加,纳米塑料的形貌变化越发明显,表现为尺寸和粗糙度的增加和稳定性的增...