Effects of Temperature Acclimation Pretreatment on the Ultrastructure of Mesophyll Cells in Young Grape Plants （Vitis vinifera L. cv. Jingxiu） Under Cross-Temperature Stresses

Leaves from annual young grape plants （Vitis vinifera L. cv. Jingxiu） were used as experimental materials. The ultrastructural characteristics of mesophyll cells in chilling-treated plants after heat acclimation （HA） and in heat-treated plants after cold acclimation （CA） were observed and compared using transmission electron microscopy. The results showed that slight injury appeared in the ultrastructure of mesophyll cells after either HA （38℃ for 10 h） or CA （8℃ for 2.5 d）, but the tolerance to subsequent extreme temperature stress was remarkably improved by HA or CA pretreatment. The increases in membrane permeability and malondialdehyde concentration under chilling （0℃） or heat （45℃） stress were markedly inhibited by HA or CA pretreatment. The mesophyll cells of plants not pretreated with HA were markedly damaged following chilling stress. The chloroplasts appeared irregular in shape, the arrangement of the stroma lamellae was disordered, and no starch granules were present. The cristae of the mitochondria were disrupted and became empty. The nucleus became irregular in shape and the nuclear membrane was digested. In contrast, the mesophyll cells of HA-pretreated plants maintained an intact ultrastructure under chilling stress. The mesophyll cells of control plants were also severely damaged under heat stress. The chloroplast became round in shape, the stroma lamellae became swollen, and the contents of vacuoles formed clumps. In the case of mitochondria of control plants subjected to heat stress, the outer envelope was digested and the cristae were disrupted and became many small vesicles. Compared with cellular organelles in control plants, those in CA plant cells always maintained an integrated state during whole heat stress, except for the chloroplasts, which became round in shape after 10 h heat stress. From these data, we suggest that the stability of mesophyll cells under chilling stress can be increased by HA pretreatment. Similarly, CA pretreatment can protect chloroplasts, mitochondria, and the nucleus against subsequent heat stress; thus, the thermoresistance of grape seedlings was improved. The results obtained in the present study are the first, to our knowledge, to offered cytological evidence of cross-adaptation to temperature stresses in grape plants.     

环青海湖地区天然草地时序光谱特征参量分析

获取了环青海湖地区4类主要天然草地2003年5~10月共16个时相的地面高分辨率光谱数据,并利用植被指数技术、导数光谱技术、植被光谱维特征提取模型及包络线归一化技术提取了多个光谱特征参量,通过对各参量在生育期内分布规律的分析,给出了能较好地表征草地生长发育规律时序特征参量的具体分布;最后计算了4类天然草地各时序特征参量的平均散度,结果表明黄边位置λY、红边位置λV、红边斜率SV、绿峰半高宽wλG、红谷半高宽wλR、去包络红谷净面积AR'和归一化植被指数NDV I对于天然草地分类更有效。     

牛背梁自然保护区食肉目和偶蹄目动物的区系特征与生态分布

牛背梁自然保护区(108°45′~109°04′E,33°47′~33°56′N)位于秦岭山脉东段,地跨秦岭南北坡。采用样线调查法和访问调查法,于2003年5月~2004年8月,对该保护区食肉动物及偶蹄动物的区系特征和生态分布进行了研究。该保护区共有18种食肉动物及偶蹄动物,其中属我国级、级重点保护动物的兽类分别有2种和7种。分析表明,保护区的有蹄类动物物种丰富,秦岭分布的有蹄类在该区域均有分布,但食肉动物种数仅占整个秦岭地区的45.5%。这些兽类中,属于东洋界的兽类有12种,占66.7%;属古北界的仅1种,占5.5%;其余5种为广布种,占27.8%。牛背梁保护区在动物地理区划上应属古北界和东洋界物种交汇的区域,且为东洋界逐渐向古北界过渡的区域。分析该区域食肉动物及偶蹄动物的生态分布发现,这些物种的垂直分布幅度有很大的差异。垂直分布幅度在海拔高差1300m以上、1000m左右、450~700m之间的物种各占1/3。结果还表明,区内这些兽类物种的丰富度随海拔的升高具有先升后降的垂直变化规律。不论是秦岭南坡还是北坡,分布在海拔1800~2200m区域的兽类物种最多,所占比例大于80%;而在海拔2600m以上区域,兽类种数降至最少,仅占50%左右。兽类丰富度的海拔梯度也体现于这些兽类在各植被类型中的分布上。中山针阔叶混交林中分布的兽类种数最多,而在中低山落叶阔叶林、亚高山针叶林及亚高山灌丛草甸中分布的兽类则较少。     

吉林省中西部平原区土壤线虫群落生态特征

于 2 0 0 3年 7月和 9月 ,在吉林省中西部平原区进行土壤线虫取样 ,10个采样区 2 8个调查样地 2次共捕获线虫 10 2 2 0只 ,个体密度平均 182 5 0只 /m2 ,分别隶属于线形动物门 2纲 7目 2 0科 32属。真滑刃属、短体属和垫刃属为优势类群 ,是吉林省中西部平原区土壤线虫群落最重要的类群 ,稀有类群个体数量尽管很少 ,但分布的范围并不狭小 ,线虫各类群空间分布的广狭与个体数量的多寡在吉林省中西部平原区并末呈现出明显的一致性。土壤线虫群落垂直分布 ,受人类活动扰动的生境土壤线虫类群数和个体密度表聚性较差 ,土壤线虫向土壤下层移动明显 ;水平分布 ,天然林和受人类活动扰动生境土壤线虫类群数和个体密度差异显著 ;农田土地利用方式对土壤线虫群落特征影响总体是负面的 ,而居民点园地可能增加土壤线虫的类群数和生物多样性。 PPI/MI值对于不同人类活动对土壤生态环境的变化反映更敏感     

黄土高原丘陵沟壑区小流域植被净第一性生产力模型

构建了机理性植被净第一性生产力模型(Vegetation—Soil—Integrated—Model,VSIM)。该模型将土壤水分动态过程与植被生长过程相耦合,用以分析黄土高原丘陵沟壑区土壤水分对植被生产力的影响。模型考虑了叶片尺度上气孔导度对净光合过程和蒸腾过程的影响,在此基础上通过考虑植被冠层结构和地形因素的影响对模型进行尺度转换,并以位于黄土高原丘陵沟壑区纸坊沟流域的观测数据对模型进行参数化和验证。结果表明对于生物量的模拟草本和半灌木比乔、灌木好．主要植被类型LAI的季节变化与观测结果具有很好的一致性,模型能够反映出流域降雨一产流过程,并且基本上也能够反映土壤水分的时空变化范围。模拟结果表明,刺槐林和苹果林属于高光合一低蒸腾类型,农作物、白羊草群落和达乌里胡枝子群落属于高光合一高蒸腾类型,铁杆蒿群落和茭蒿群落属于低光合一低蒸腾类型,而沙棘灌丛和柠条灌丛的净第一性生产力居中,但蒸腾量较高。流域内土壤水分在多年序列上基本平衡,而在不同的水文年表现出失衡。其中刺槐林、苹果林和沙棘灌丛的多年平均土壤水分在年内存在少量亏缺,铁杆蒿群落和茭蒿群落略有增加,而其它植被类型基本保持平衡。丰水年不同植被类型土壤含水量都明显高于欠水年,土壤水分含量的变化在丰水年表现为盈余,而在欠水年表现为明显的亏缺。     

黄土丘陵沟壑区不同植被恢复类型昆虫群落结构及多样性的研究

为探讨黄土高原植被恢复过程中植物与昆虫群落的关系,评价人工植被和自然恢复植被种类搭配的合理性,为退化生态系统的植被恢复提供依据。采用样地调查法,在黄土丘陵沟壑区纸坊沟流域研究比较了不同植被恢复类型昆虫群落组成、结构及多样性的变化。结果表明,2种不同植被恢复类型区昆虫有189种(含蜱螨目),分别隶属13目84科。而不同植被恢复类型昆虫群落的物种数、丰富度、多样性、均匀度及优势度指数值均有明显差异。以20a自然封育植被恢复区昆虫群落的物种数、丰富度、多样性、均匀度指数值均较高,其值分别为160、21.17、1.4914和0.6918。优势度则以人工治理区(0.7251)>自然封育区(0.5845)。说明从人工治理区到自然封育区,随着植被种类增加,昆虫种类相应增加,优势种由突出降至不明显,昆虫群落稳定性提高。     

双光子激发荧光各向异性度的成像

荧光各向异性度 (fluorescence anisotropy) 测量可以获得荧光分子的转动速度信息,进而了解分子质量、结构、以及与周边环境的相互作用情况 . 围绕一台双光子激发扫描荧光成像系统,通过改变外光路和图像记录与处理程序,从而实现了双光子激发荧光各向异性度成像,并针对一些典型样品和体系,展示了该方法的应用 . 实验中观察了 FITC 荧光分子、 FITC 结合的 CD44 抗体分子及与肿瘤细胞表面受体结合的 FITC-CD44 抗体分子 . 测量结果表明,不同分子质量、不同微观环境状态下的荧光分子,其各向异性度大小不同,在各向异性度图中能够被明显区分 . 荧光各向异性度成像能够定量测量样品微区的各向异性度值,并以二维图像的形式直观表达,是各向异性度测量与成像技术的良好结合 .     

三种乡土树种在二种林分改造模式下的生理生态比较

在丘陵荒山先锋树种马占相思林的林窗和均匀间伐50％(简称林冠层下)的2种林分改造模式下,研究了降真香、红椎和火力楠3种乡土树种生长初期的生理生态。结果表明,不管是在冬季或夏季,林窗中比林冠层下有更高的光合有效辐射(PAR)和相对湿度(RH),并且有较低的气温(Tair),林窗与林内最主要的差异是PAR的变化。生长在林窗里的植株比林冠层下的叶片小而厚,叶片单位面积干重增加,林窗里的植株叶片有较高的叶绿素含量。冬天,降真香和红椎在林窗里和林冠层下的净光合速率(Pn)日变化曲线都为单峰型,而火力楠在林窗下为双峰型,林冠层下为单峰型。3种树种在林窗里和林冠层下植株的蒸腾速率(Tr)有较相似的日进程,都为单峰型。2种林分改造模式下3种树种叶片气孔导度(GS)的日变化也较相似,与PAR的变化趋势相似,而与RH变化呈相反趋势。冬季。降真香和红椎在林窗的水分利用效率(WUE)比林冠层下稍高,而火力楠在林冠层下则比林窗高．但它们都无显著差异。夏天,3种树种在林窗和林冠层下的Pn与冬天有相似的结果。夏季红椎和降真香在林窗的Tr比林冠层下高,而火力楠在林冠层下的Tr比林窗高。Gs的变化趋势也与PAR相似,与RH变化趋势相反。夏季,降真香和火力楠的WUE在林窗比林冠层下高,但红椎却比林冠层下的低。3个树种中火力楠的WUE最高。3种树种在林窗和林冠层下的wUE都是冬季比夏季高。综合植物各项生理生态指标的分析结果可知,降真香和红椎较适宜种植在林窗里,而火力楠较能适应有一定郁闭度的林冠层下。     

高山植物叶片δ13C的海拔响应及其机理

植物 1 3C的分辨研究已成为植物生态学和全球碳循环研究的核心问题之一。植物 1 3C的分辨是环境和生物因子共同作用的综合结果 ,海拔梯度变化不仅可以造成植物生存环境的变化 ,而且还可以造成植物形态和生理特征的变化 ,因此 ,高山植物 1 3C分辨随海拔的变化为深入揭示植物 1 3C分辨的环境和生物因子的作用机理提供了非常理想的研究条件。在简单介绍植物 1 3C分辨基本理论的基础上 ,对目前国际上高山植物 1 3C分辨的海拔响应研究进行了述评。重点介绍了随海拔变化的大气 1 3C组成、温度、气压、水分等环境因子和植物叶片的气孔导度、羧化效率、氮含量和叶肉细胞导度等生物因子对高山 C3植物 1 3C分辨的影响 ,指出高山植物 1 3C分辨的海拔响应机理仍存在一些不确定性 ,为国内相关研究的开展提供了一定参考     

盐胁迫下芦苇叶肉细胞超微结构的研究

对青藏高原柴达木盆地柯柯盐湖边盐碱地上生长的芦苇叶肉细胞的超微结构进行了研究,并以西宁地区非盐碱地上生长的芦苇作对照。结果表明：西宁地区的芦苇叶肉细胞的叶绿体呈椭圆形,其膜系统完整,基粒片层和基质片层发育良好。在盐碱地上生长的芦苇叶肉细胞的叶绿体呈圆形,叶绿体内出现较大的淀粉粒,并发现有线粒体嵌入叶绿体的现象。叶绿体的类囊体膨大,线粒体的嵴也有膨大的现象。在盐湖水中生长的芦苇叶肉细胞,叶绿体的类囊体排列紊乱、扭曲、松散。类囊体膜局部被破坏,部分类囊体膜解体,空泡化,甚至消失,一些溶解了的类囊体流进细胞质中。综上所述,芦苇叶肉细胞超微结构的变化是该植物适应柯柯盐湖地区盐渍、低温、低气压、强辐射等环境因子的结果。