白及蔗糖合成酶基因的克隆及表达分析

为揭示白及蔗糖合成酶基因与生长发育的关系,该研究以白及为材料,利用RT-PCR技术同源克隆白及蔗糖合成酶的关键基因SuSy,对SuSy基因的生物学特性及表达特征进行了分析,并利用实时荧光定量PCR检测SuSy基因在不同组织中的表达规律。结果表明:(1)白及SuSy基因长度为2 215 bp,编码737个氨基酸,与铁皮石斛、文心兰和蝴蝶兰的蛋白质氨基酸序列的相似性分别为97%、92%和95%。(2)生物信息学分析表明,SuSy蛋白质序列具有较高的亲水性,与拟南芥SuSy蛋白质氨基酸三级结构一致性为75.2%;系统进化树分析发现,白及SuSy蛋白与铁皮石斛处于同一个分支上。(3) qRT-PCR结果表明,SuSy基因在叶片中的表达量最高,块茎中的表达量最低;成熟叶片的表达量高于未成熟叶片的表达量;数据差异性分析显示,SuSy基因在根、块茎中表达量具有极显著性差异,但在一年生叶和二年生叶中的表达量无显著性差异,幼苗叶和一、二年生叶中表达量具有极显著性差异。由此推测,SuSy基因可能受生长发育的诱导,是调控白及生长发育关键基因。     

小叶锦鸡儿天然居群叶形态性状变异研究

为揭示小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)天然居群叶形态性状的变异规律及其生态适应性特征,该研究以10个小叶锦鸡儿天然居群为对象,通过多重比较、巢式方差分析、相关性分析、聚类分析和主成分分析等方法,对7个叶形态性状进行分析。结果表明：(1)小叶锦鸡儿叶形态性状在居群内和居群间均存在极显著差异(P < 0.01),平均变异系数为10.13%,不同性状的变异幅度为6.23%~12.78%;平均叶形态性状的表型分化系数为43.62%,居群内变异(30.09%)大于居群间变异(24.91%),说明居群内是其叶形态性状变异的主要来源。(2)相关性分析表明,环境因子对小叶锦鸡儿的叶形态性状变异有很大的影响,在地理空间上主要呈现出沿海拔梯度的变异模式;主成分分析的结果显示,小叶宽、叶柄宽和叶柄长对小叶锦鸡儿叶形态变异起主导作用;利用欧式距离对小叶锦鸡儿居群进行UPGMA聚类分析结果显示,基于叶形态性状和环境因子可分别将小叶锦鸡儿10个居群分为3类和2类,Mantel检验结果表明,小叶锦鸡儿的叶形态性状变异不存在地理连续性。研究结果为小叶锦鸡儿的适应性进化和开发利用提供了理论依据。     

水分驱动下茵陈蒿(Artemisia capillaris Thunb.)地上生物量模型与异速生长特征

构建生物量预估模型,探究生物量在各器官中的分配策略和异速生长关系及其对环境因子的响应,对理解植物群落结构、功能、碳储存和分配机制具有重要意义。本研究以内蒙古荒漠草原常见种茵陈蒿(Artemisia capillaris Thunb.)为对象,在不同水分处理下,利用易测指标,如株高、基径、分枝数、冠幅和生物量等参数建立生物量模型,采用标准化主轴分析法分析其异速生长关系。结果表明:在不同水分处理下,茵陈蒿的最佳生物量预估模型的变量选择不同;不同水分处理下茵陈蒿各器官间、各器官与地上生物量间的异速生长关系不同,但相对于自然降水量,增水和减水50%下均为等速生长,这说明在不同水分条件下茵陈蒿对各器官间的资源配置存在权衡策略,符合最优分配假说;而在极端气候条件下,各器官对资源的竞争会变弱;在荒漠草原中,对草本植物进行生物量模拟,选择预测变量和方程模型时,应考虑生长季降水量。本研究可为荒漠草原草本植物生物量预估模型的建立和异速生长关系对环境因子适应的理解等提供方法支持及理论依据。     

基于稳定氧同位素确定植物水分来源不同方法的比较

利用稳定同位素技术确定植物水分来源,对提高生态水文过程的认识和对干旱半干旱区的生态管理至关重要。目前基于稳定同位素技术确定植物水分来源的方法众多,但不同方法之间对比的研究较少。本研究基于原位样品采集,室内实验测试,利用直接对比法、多元线性混合模型(IsoSource)、贝叶斯混合模型(MixSIR、MixSIAR)和吸水深度模型分析植物水分来源,并对比各方法的优缺点。结果表明:相对于多元线性混合模型(IsoSource)而言,贝叶斯混合模型(MixSIR、MixSIAR)具有更好的水源区分性能,但对数据要求较高,且植物木质部水和潜在水源同位素组成的标准差越小,模型运行结果的可信度更高。本研究中贝叶斯混合模型(MixSIR)为最优解。在利用稳定氢氧同位素技术确定植物水分来源时,可先通过直接对比法定性判断植物可能利用的潜在水源,然后再用多元线性混合模型(IsoSource)、贝叶斯混合模型(MixSIR、MixSIAR)计算出各潜在水源对植物的贡献率和贡献范围,必要时可评估模型性能,选择出最优模型,定量分析植物的水分来源。若植物主要吸收利用不同土层深度的土壤水,可结合吸水深度模型计算出植物吸收土壤水的平均深度。本研究为干旱半干旱地区利用同位素技术确定植物水分来源方法的选择提供了理论依据。     

氮添加与降雨变化对红砂幼苗非结构性碳水化合物的影响

非结构性碳水化合物(NSC)在植物体内的含量及分配对植物生长和存活至关重要。开展氮沉降和降雨变化对幼苗NSC影响的研究,为揭示干旱导致幼苗死亡机理及预测气候变化背景下幼苗自然更新及培育提供依据。本研究以1年生红砂幼苗为对象,测定了不同降雨(降雨减少(W-)、自然降水(W)和降雨增多(W+))和氮添加(N0(0 g N·m^-2·a^-1)、N1(4.6 g N·m^-2·a^-1)、N2(9.2 g N·m^-2·a^-1)、N3(13.8 g N·m^-2·a^-1))条件下红砂幼苗各器官NSC及其组分含量。结果表明:红砂幼苗各器官NSC含量为28.8~71.8mg·g-1,叶片含量最高,茎含量最低。氮添加和降雨变化对红砂幼苗叶片和根系淀粉及总NSC含量有显著影响,而对茎无显著影响。各降雨条件下,氮添加均促进了红砂幼苗叶片淀粉和总NSC累积,在降雨增加30%的条件下氮的促进效应更显著,中高氮(N2和N3)叶片淀粉与总NSC含量显著高于低氮水平(N1和N0);在低氮降雨减少30%(N1W-)处理下,红砂叶片淀粉和NSC含量最小,而根系淀粉和NSC含量最大,即低氮干旱胁迫下红砂可通过NSC在不同器官的重新分配来适应胁迫环境。在自然降雨和降雨增加30%情况下,根系淀粉和NSC的含量随氮添加的增加而减小,且中高氮处理(N2和N3)显著低于对照(N0)。可见,叶片是红砂NSC的源,氮添加会促进红砂幼苗叶片NSC的累积,且这种促进效应与水分紧密相关,在降水增加情况下其效应更显著;而过量的氮添加会抑制根系NSC含量的积累,在低氮干旱胁迫下红砂也可通过叶片NSC向根系转移来适应逆境胁迫。     

甲状腺素对动脉瘤性蛛网膜下腔出血大鼠脑缺氧诱导因子-1α表达的影响及其机制*

目的:探讨甲状腺素(T4)对动脉瘤性蛛网膜下腔出血后大鼠脑缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)表达的调节及其机制。方法:72只雄性成年SD大鼠随机分为以下4组:蛛网膜下腔出血模型组(SAH)(n=18)、蛛网膜下腔出血+甲状腺素组(SAH+T4)(n=18)、蛛网膜下腔出血+溶剂组(SAH+溶剂组)(n=18)、假手术组(n=18)。颈内动脉穿刺法建立蛛网膜下腔出血的模型,术后行颅脑CT平扫,建模后立即开始给药,按3 μg/100 g腹腔注射,每隔24 h一次,连续3 d,SAH+T4组予甲状腺素干预,SAH+溶剂组予等体积溶剂干预,均在建模后72 h处死;各组6只大鼠经多聚甲醛灌注处死后石蜡包埋切片行免疫组化染色检测HIF-1α及p-Akt蛋白、6只用TUNEL法检测凋亡,6只用干湿重法做脑水肿含量检测。结果:建模成功后SAH组及SAH+T4组、SAH+溶剂组大鼠的脑组织肿胀明显,蛛网膜下腔可见暗红色血凝块。SAH组神经行为学评分、脑含水量、凋亡率、HIF-1α蛋白、p-Akt蛋白均较假手术组明显增高(P＜0.05);SAH+T4组神经行为学评分、HIF-1α蛋白、p-Akt蛋白均较SAH组明显增高,其脑含水量、凋亡均较SAH组明显减少(P＜0.05)。结论:使用T4替代治疗可以上调动脉瘤性蛛网膜下腔出血后大鼠脑HIF-1α蛋白表达水平,可能是通过激活三磷酸肌醇激酶／蛋白激酶B(PI3K/Akt)信号通路,使凋亡率减小,最终大鼠行为学得以改善,对大鼠脑产生保护作用。     

基于整树称重法的Granier经验公式对毛白杨树干液流测定的适用性

为了评估Granier经验公式在树干液流测定中的适用性,以毛白杨为对象,利用热扩散式探针法(TDP)测定树木的液流速率,以整树称重法进行同步测定,对比分析Granier经验公式在毛白杨树干液流测定中是否存在误差,并对整树称重法测定的蒸腾速率与热扩散法测定的温差系数K进行幂指数回归拟合,建立校正的Granier公式。结果表明:与整树称重法测定的蒸腾速率相比,通过Granier经验公式计算的液流速率低估了67.7%;建立了毛白杨的Granier校正公式F_d=0.0135K^0.6952(R²=0.77),校正后Granier公式的计算结果与整树称重法测定的蒸腾速率相比仅降低了3.4%,具有较好的一致性。因此,采用Granier经验公式计算毛白杨树干液流速率需进行校正。     

板栗“燕山早丰”幼苗光合与碳氮代谢对干旱胁迫的响应

干旱是影响燕山地区板栗树生长和产量的主要因子。为了在整株水平上研究板栗幼苗对干旱胁迫的响应,本试验以盆栽“燕山早丰”板栗幼苗为研究对象,通过模拟自然干旱处理22 d,测定叶片光合特性,根、茎、叶生物量、脯氨酸、丙二醛、碳、氮等生理指标变化。结果表明: 与正常浇水相比,干旱胁迫下幼苗根、茎、叶含水量分别显著下降18.3%、29.0%和62.8%,脯氨酸(355.0%～1586.7%)和丙二醛(41.1%～81.3%)含量显著上升(茎中丙二醛除外),但叶部非光化学淬灭系数和净光合速率分别显著下降49.4%和77.4%;同时,茎和叶中非结构碳水化合物含量分别显著增加21.4%和69.5%,根中增加幅度未达显著差异水平;根和叶中硝态氮含量分别显著增加28.9%和26.8%,茎中增加幅度未达显著差异水平;根、茎、叶中铵态氮含量分别增加了16.2%、12.9%、217.6%,但仅在叶部差异显著。综上,干旱胁迫对燕山早丰板栗幼苗产生了较严重的伤害,显著抑制了其光合性能,但能够通过增强体内碳氮代谢来提高其适应干旱环境的能力。本研究结果可为当地板栗抗旱性资源选育和栽培提供参考。     

大兴安岭北部不同海拔天然林土壤胞外酶化学计量特征及其季节动态

研究了大兴安岭北部奥克里堆山不同海拔(750～1420 m)天然林土壤胞外酶活性(EEA)和酶计量比的变化特征及影响机制。结果表明: 海拔、季节及其交互作用对β-葡萄糖苷酶(BG)、N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和酸性磷酸酶(AP)活性均存在显著影响。5月,BG和NAG活性随海拔升高呈逐渐增大趋势,AP活性随海拔升高呈先升高后降低的趋势。7月,NAG活性随海拔升高而增大,AP活性则先升高后降低。9月,不同海拔上NAG活性变化幅度较大,在1420 m处活性最高,为124.22 nmol·h^-1·g^-1。随着海拔的升高,酶化学计量比ln(BG)∶ln(NAG+LAP)呈降低的趋势。除海拔830 m外,7月化学计量比值最高。土壤C、N、P转化酶活性对数转换后的比值为1∶1.25∶0.82。海拔和土壤温度是影响土壤胞外酶的主要因素,土壤温度与BG、NAG和AP呈显著正相关。ln(BG)∶ln(NAG+LAP)和ln(NAG+LAP)∶ln(AP)与pH分别呈显著正相关和负相关,与DOC分别呈显著负相关和正相关,而ln(BG)∶ln(AP)受土壤容重的影响较大。     

有机类肥料对土壤养分含量的影响

绿色、可持续是我国发展现代农业的必然要求,肥料投入是关键之一。基于有机肥培肥土壤、生态友好的优势,发展和推广有机肥已经成为我国农业生产的一项基本国策。我国有机肥来源广泛、种类繁多,农业生产条件千差万别。本文分析了我国有机肥产品种类及标准现状、理化性质差异、碳氮矿化特性差异及影响因素,评述了施用有机肥对提高耕地基础地力的作用。因来源、制作工艺不同,不同有机肥的有机碳组分含量、全氮和活性氮含量、碳氮比等基本性质差异明显,这四者是影响有机肥碳氮矿化率、碳氮矿化量、碱解氮释放量等碳氮供应特性的主要内在因素;加之土壤环境等外界因素的影响,不同有机肥表现出不同的养分供应特性。总体上,有机肥一方面对提高土壤有机质含量,尤其是活性有机质含量和碳库管理指数效果明显,另一方面可增加土壤氮磷钾养分容量,减少作物生长消耗带来的土壤养分亏损,促进土壤质量良性发展。今后,应加强有机肥在耕地培肥中的应用,并加强有机肥肥效理论的基础研究和安全高效有机肥新产品的开发,促进有机肥资源的高效循环利用,使其成为重要的农业资源。