Soil water use strategy of dominant species in typical natural and planted shrubs in loess hilly region

Aims Artemisia gmelinii is a dominant specie naturally established after abandonment of cultivated lands in the Loess Plateau, and Caragana korshinskii is one of the main planted shrub species to control soil erosion. Improved understanding of water use strategies of these two species is of great significance to evaluate the sustainable development of the Loess Plateau under the trend of climate warming and increasing drought events.
Methods Stable oxygen-18 isotope was used to determine seasonal variations in the water sources of native A. gmelinii communities established after abandonment of cultivated lands for 7 and 30 years and planted C. korshinskii after 30 years. The contributions of soil water from different depths to water uptake were estimated by the MixSIR Bayesian mixing model. The geometric mean regression method was used to fit the line of precipitation to get the local meteoric water line (LWML).
Important findings The stable hydrogen isotope rate (δD) and stable oxygen isotope rate (δ¹⁸O) of soil water and xylem water plotted to the right side of the LWML, indicating that the isotopic compositions of soil water were enriched due to evaporation. The native A. gmelinii communities established after abandonment of cultivated lands for 7 years and planted C. korshinskii after 30 years showed plasticity in switching water sources from different soil layers, extracting water from shallow soil (0-40 cm) when soil water was available, but deeper soil (40-80 cm) when shallow soil water was dry. In contrast, A. gmelinii growing in site after cultivation abandonment for 30 years mainly relied on water from the surface soil (0-10 cm) throughout the growing season. Our results suggest that the ability of A. gmelinii to compete for soil water reduces with aging of the community while the planted C. korshinskii will have competitive advantage under the condition of increasing frequency of drought events in the future.     

柠条锦鸡儿籽油体外抗真菌作用及其机制研究(英文)

参照美国临床实验室标准化委员会(NCCLS)推荐的《产孢丝状真菌的液基稀释法抗真菌药物敏感性试验方案》(M38-A),测定超临界CO2萃取的柠条锦鸡儿籽油对3种(每种15株)临床常见的皮肤癣菌的最低抑菌浓度(MIC);高效液相色谱法研究柠条锦鸡儿籽油对真菌细胞膜麦角甾醇生物合成的影响以探讨其作用机制。结果表明柠条锦鸡儿籽油对犬小孢子菌、须癣毛癣菌、红色毛癣菌的MIC范围分别为64～512μg/mL、32～512μg/mL、64～1024μg/mL;高效液相色谱法检测显示,与其生长对照菌相比,籽油作用的皮肤癣菌细胞膜上麦角甾醇含量明显降低,且具有剂量依赖性。柠条锦鸡儿籽油主要是通过影响真菌细胞膜上麦角甾醇的合成而发挥抗真菌作用。     

小叶锦鸡儿和狭叶锦鸡儿的生态和水分调节特性比较研究

对锦鸡儿属羽状叶类群的代表植物——小叶锦鸡儿和假掌状叶类群的代表植物——狭叶锦鸡儿的地理分布、生长发育、形态结构、渗透调节和水分代谢进行了比较研究。小叶锦鸡儿在内蒙古高原分布于东起呼伦贝尔 (1 2 4 .0 0°E)西至达茂旗(1 1 0 .4 3°E)的半湿润至半干旱地区 ,生长发育最适地区是锡林浩特 ;狭叶锦鸡儿在内蒙古高原分布于东起锡林浩特 (1 1 6 .0 7°E)西至阿拉善 (98°E)的半干旱至极干旱地区 ,生长发育最适地区是阿拉善。这种分布格局和生长发育适应性说明 ,狭叶锦鸡儿比小叶锦鸡儿更适宜干旱环境。小叶锦鸡儿叶片平展、被绿色柔毛 ,有时上面近无毛 ,狭叶锦鸡儿叶片呈瓦状、被粉白色柔毛 ;狭叶锦鸡儿叶片厚度 /面积比值和长 /宽比值大于小叶锦鸡儿 ,叶片生物量小于小叶锦鸡儿。这些特性使狭叶锦鸡儿比小叶锦鸡儿保水能力强。由于狭叶锦鸡儿的渗透调节物质浓度大于小叶锦鸡儿 ,导致细胞渗透势低于小叶锦鸡儿 ;狭叶锦鸡儿叶含水量低于小叶锦鸡儿 ,束缚水 /自由水比值大于小叶锦鸡儿 ;狭叶锦鸡儿叶水势低于小叶锦鸡儿。这些特性表明狭叶锦鸡儿比小叶锦鸡儿渗透调节能力强。狭叶锦鸡儿的蒸腾速率和日蒸腾积累值均小于小叶锦鸡儿 ,水分利用效率高于小叶锦鸡儿。由于叶形态变异、良好的渗透调节功     

柠条锦鸡儿CkLEA1基因克隆及表达分析

植物受到逆境胁迫后,大量逆境响应基因会被诱导表达,LEA蛋白编码基因就是与植物抗旱、抗冷等非生物胁迫密切相关的一类基因.从已构建的柠条锦鸡儿干旱胁迫抑制性削减杂交文库中筛选到了一条LEA蛋白编码基因并进行了克隆.序列比对与系统进化分析显示该基因属于LEA3基因家族成员,命名为CkLEA1(GenBank登录号是KC309408).克隆得到该基因gDNA长469bp,包含两个外显子和一个内含子;cDNA长357bp,包含300bp的开放阅读框,推导编码99个氨基酸的蛋白质.利用荧光定量PCR技术对CkLEA1基因在各种逆境胁迫条件的表达情况进行初步研究表明,CkLEA1受干旱、ABA、冷、热、盐和碱等处理不同程度地诱导,推测其与柠条锦鸡儿响应逆境胁迫的机制有关.     

宁夏云雾山典型草原灌丛化过程中植被和土壤演变特征

干旱半干旱区灌木、半灌木等木本植物的分布面积持续增加(灌丛化)显著改变了原有植被景观及生态过程,但缺乏对长期封育过程中灌木物种取代草本物种进而影响草地群落组成、结构和功能的研究。为揭示长期封育措施下典型草原灌丛化特征及地上/地下植物群落的响应规律,研究通过对宁夏云雾山典型草原同一封育草地不同时间(2010年、2016年、2021年)植物群落(物种重要值、丰富度、多样性和生物量)和土壤特性(土壤容重、土壤水分及储水量、养分、pH)的定点观测,探讨了长期封育过程中灌木物种矮脚锦鸡儿(Caragana brachypoda)驱动的植被和土壤特性变化。结果表明,(1)灌木矮脚锦鸡儿已经取代草本植物成为封育草地的优势种,群落中灌木生物量、总生物量以及盖度、高度显著增加,但对植物密度的影响较小;(2)灌丛化过程中草地群落Patrick丰富度指数、Simpson优势度指数和Shannon-Wiener多样性指数显著降低,而Pielou均匀度指数显著增加;(3)灌丛化引起土壤深层(60-100 cm)容重显著增大,土层储水量随土层深度的增加呈先减少后增加的趋势;(4)灌丛化使得土壤有机碳含量在浅层(0...     

柠条锦鸡儿肉桂酰辅酶A还原酶基因克隆和分析

肉桂酰辅酶A还原酶(cinnamoyl-CoA reductase,CCR)是木质素特异合成途径中的关键酶。根据已报道的植物CCR基因序列设计简并引物,利用RACE技术,首次从柠条锦鸡儿(Caragana korshinkii Kom.)中克隆得到CCR基因全长cDNA序列,命名为CkCCR,GenBank登录号为HQ829859。该序列长1 270bp,具备长度为1 014bp的完整开放阅读框(ORF)。推导该基因编码的蛋白质有434个氨基酸,预测等电点6.69,分子量36.76kDa。序列分析发现,柠条锦鸡儿CCR基因推导的氨基酸序列与其它植物来源的CCR序列高度相似,并且具有植物CCR共有的氨基酸序列"KNWYCYGKA"以及NADPH的结合序列。系统进化分析显示,柠条锦鸡儿CCR与拟南芥CCR2处于同一分支,与同属豆科的银合欢CCR亲缘关系最近。利用荧光定量PCR技术对柠条锦鸡儿一个月龄幼苗基因转录水平进行检测,结果显示CkCCR基因在根、茎、叶中广泛表达,并且干旱处理初期表达量有所下降,处理后期又恢复到未处理时的表达水平。     

两种互逆资源梯度影响下刺叶锦鸡儿的种子选择性败育格局

种子的选择性败育在被子植物中普遍存在,开展结籽格局及其影响因素的研究有助于深入了解种子的形成机制及多样化的生殖对策。以刺叶锦鸡儿Caragana acanthophylla为材料,通过传粉过程、胚珠发育动态和资源分配状况的研究,以探讨种子的选择性败育格局及相关影响因素。结果显示：(1)刺叶锦鸡儿具高度自交不亲和性,为泛化的传粉系统,蜂类是主要的传粉者。自然状态的结实率为(86.00±4.96)%,不存在传粉限制,但受精具明显的时间效应。(2)刺叶锦鸡儿单花期4—5d,每朵花有(14.00±0.14)粒胚珠。胚珠的发育从荚果顶部开始,其中,开花后第3天荚果顶部胚珠开始膨大;第11天绝大多数胚珠出现了膨大,此时,在荚果基部的胚珠开始败育,随后荚果顶端受精后的胚珠也出现败育,最终仅荚果中部形成2—3粒种子。其结籽格局为成熟荚果中部胚珠,而败育荚果顶部和基部胚珠的选择性败育类型。(3)受微地形影响,居群内开花植株具斑块分布,对较少开花植株通过添加水肥进行资源调控后,结籽率显著提高,说明在种子形成过程中存在资源限制。综上所述,受精顺序和资源限制两个互逆的资源梯度决定了刺叶锦鸡儿的结籽格局。其中,...     

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。