Climate drives differences in the germination niche of a globally distributed invasive grass

外来入侵物种在入侵地经常面临很强的选择压力,这常常导致种内变异。在生活史事件发生的时间上,种群分化对气候梯度的响应被认为是促进许多入侵物种扩张的重要机制。对于产生种子的植物来说,种子萌发的时间决定了萌芽所经历的第一个环境条件,这对入侵植物的成功定植、种群建立和传播具有重要意义——尽管对于萌发在植物入侵成功中所起的作用仍然知之甚少。在本研究中,我们评估了入侵植物石茅(Sorghum halepense)在北美分布的10个种群的种子萌发在温度和降水梯度上的动态变化,以及这种变化是否与本地气候有关。种子被放置于一个较宽的温度范围(11-48˚C)以及两个水分梯度处理中。我们发现,石茅的种子可以在很宽的温度范围下萌发,但在不同的种群中,种子萌发的比例随温度和水分的不同而有较大的变化。有证据表明,当石茅的生长范围从温暖的气候扩展到寒冷的气候时,种子萌发温度的生态位也同时发生了向低温的转变。我们的研究结果表明,石茅种子的萌发已经适应了当地的气候,使其在整个生长范围内的萌发最大化,这可能是其入侵新环境的一个重要贡献因素。     

沙漠腹地天然绿洲胡杨和柽柳叶片δ13C值对不同地下水埋深的响应

干旱区植物的水分利用效率对植物的分布及水分利用状况具有重要意义。基于不同地下水埋深条件下沙漠腹地绿洲优势种胡杨和柽柳叶片δ¹³C值,分析了胡杨和柽柳的水分利用效率对不同地下水埋深的响应。结果表明: 随着地下水埋深由2.1 m增加到4.3 m,柽柳叶片的δ¹³C值先略有增加后处于较为稳定状态,柽柳采取较为稳定的水分利用效率适应干旱环境;胡杨叶片的δ¹³C值呈现先略有减小后增加的趋势,胡杨通过提高水分利用效率的策略适应干旱胁迫。同一地下水埋深条件下柽柳叶片的δ¹³C值高于胡杨叶片,表明柽柳的水分利用效率高于胡杨。     

基于水分活度测定的发酵胡萝卜浓缩汁细菌检测方法研究

摘要：目的：从水分活度测定以及影响水分活度的关键限值（温度和pH）出发,研究发酵胡萝卜浓缩汁细菌生长情况。方法：选取山东绿维胡萝卜浓缩汁,由该发酵胡萝卜浓缩汁剥离提纯的萄球菌、铜绿假单细胞菌、大肠埃希氏菌、腐生酵母菌,用1mol/L的盐酸和氢氧化钠对胡萝卜浓缩汁的酸碱度进行调整,以80%的甘油溶液调整水分活度,测定细菌最大生长率、生长迟滞时间、细菌生长条件理论最低值以及细菌生存概率。结果：水分活度,以及影响水分活度的温度和pH两个关键限值,都是细菌滋生的必要条件,当温度设置在37℃时,随着水分活度的不断增加,以及影响水分活度的关键限值pH值增加,发酵胡萝卜浓缩汁的葡萄球菌、大肠埃希氏菌、铜绿假单细胞菌的逐渐增加,生长速率呈上升趋势,3种细菌的最低水分活度是0.97,水分活度的最低温度以及最低pH值分别是4.53℃和3.93;影响发酵胡萝卜浓缩汁风味的腐生酵母菌随着水分活度的不断升高,最大生长率不断提升,迟滞时间逐渐缩短。结论：水分活度,以及影响水分活度的关键限值温度和pH值在细菌滋生的时候相互作用,水分活度越高,影响水分活度的关键限值温度和pH越高,发酵胡萝卜浓缩汁细菌的生长速率越快,存活率越好。     

黄龙山林区不同演替时期典型树种光诱导的气孔动力学研究

光诱导的气孔动力学响应快慢是影响植物叶水分利用效率的重要因素,为探索黄土高原不同演替阶段树种水分利用效率差异的生理机制,该研究以黄龙山林区典型树种(演替早期种山杨和白桦、演替后期种辽东栎)的幼龄实生苗为材料,采用盆栽试验,研究了叶片光诱导的气孔导度动力学参数差异及其与气孔特征、叶长期水分利用效率的关系。结果表明：(1)山杨和白桦气孔开放过程中气孔导度(g_s)增加的时间常数(K_i)小于辽东栎,但气孔关闭过程中气孔导度降低的时间常数(K_d)则大于辽东栎,表明山杨和白桦气孔开放更快,而辽东栎的气孔关闭更快。同时,气孔开放过程中山杨和白桦的g_s响应幅度均大于辽东栎,气孔关闭过程中山杨的g_s响应幅度亦大于辽东栎。(2)3种树种中,辽东栎的气孔密度最大,气孔最小,气孔指数最大,辽东栎气孔特征无法解释其慢速的气孔开放过程。 (3)山杨和白桦具有高的光合速率、最大羧化效率和最大电子传递速率,3种树种碳同位素比率(δ¹³C)表征的长期水分利用效率表现为山杨>白桦>辽东栎。研究认为,演替早期种山杨和白桦的高水分利用效率与其快速的气孔开放有关,而演替后期种辽东栎快速的气孔关闭并未增加其水分利用效率,且长期水分利用效率低于山杨和白桦,可能与辽东栎慢速的气孔开放限制了其光合速率有关。     

不同坡位水曲柳木质部解剖特征及其与气候关系

随着气候变暖,东北地区暖干化加剧。为了解干旱胁迫对小兴安岭地区不同坡位水曲柳径向生长的影响,采用木材解剖学方法,分析了水曲柳木质部解剖特征对不同坡位水分变化的响应。结果表明: 上、下坡位水曲柳木质部解剖参数整体上变化趋势一致,导管数量呈线性分布,最大导管面积和总导管面积总体上呈对数分布,平均导管面积总体上呈偏正态分布。不同坡位多个解剖参数均存在显著差异,下坡位导管数量、导管面积总体上大于上坡位。大部分解剖参数与日积温呈显著正相关,但存在一定差异,上坡位水曲柳总导管面积与日均温呈正相关,导管数量、总导管面积与相对湿度呈正相关,相关性均大于下坡位。上坡位最小导管面积与日积温和相对湿度呈显著负相关;而下坡位,总导管面积与相对湿度呈显著正相关。气候暖干化会导致水曲柳导管面积和导管数量相对减少,但基本上不影响导管分布状况,上、下坡位导管分布基本一致。目前,气候暖干化未限制而是促进了水曲柳的径向生长。     

无创性皮肤屏障功能检测在朗格汉斯细胞组织细胞增生症中的应用

摘要 目的：探讨无创性皮肤屏障功能检测在朗格汉斯细胞组织细胞增生症(Langerhans cell histiocytosis,LCH)中的应用价值。方法：研究时间为2017年1月到2020年12月,选择在本院诊治的朗格汉斯细胞组织细胞增多症患者72例作为LCH组,同期选择健康体检者72例作为对照组。采用无创性皮肤屏障功能检测皮肤水分、经皮水分丢失(Transdermal water loss,TEWL)、油脂水平,同时检测所有入选者的免疫功能、皮肤菌群并进行相关性分析。结果：LCH组的皮肤水分低于对照组(P<0.05),TEWL、油脂水平高于对照组(P<0.05)。LCH组的乳酸杆菌(La)阳性率低于对照组(P<0.05),表皮葡萄球菌(Se)、痤疮丙酸杆菌(Pa)、金黄色葡萄球菌(Sa)阳性率高于对照组(P<0.05)。LCH组的CD163、ki-67表达阳性率分别为77.8 %、52.8 %,高于对照组的19.4 %和6.9 %(P<0.05)。在LCH组中,Pearson相关性分析显示皮肤水分与乳酸杆菌呈现正相关性(P<0.05),TEWL、油脂与表皮葡萄球菌、痤疮丙酸杆菌、金黄色葡萄球菌、CD163、ki-67呈现正相关性(P<0.05)。结论：无创性皮肤屏障功能检测在朗格汉斯细胞组织细胞增生症中的应用可反映患者的皮肤水分与油脂状况,也可间接反映患者的皮肤微生态与免疫功能状况。     

微生境对耐旱石生毛尖紫萼藓水分保持与散失特性的影响

毛尖紫萼藓(Grimmia pilifera)是典型石生耐旱藓类,水分是其生存繁衍的关键影响因素。为探究微生境对毛尖紫萼藓水分生理的影响,在安徽省大龙山国家森林公园低山丘陵区选择3种典型微生境(竹林遮蔽S-1,向阳裸岩E,薜荔灌丛遮蔽S-2),对比研究毛尖紫萼藓个体大小、饱和含水量及脱水过程中的含水量指标在不同微生境间的差异性,综合判断微生境对苔藓水分胁迫耐受性的影响及其权衡特征。结果表明:3种微生境毛尖紫萼藓个体大小及饱和含水量差异显著,其中竹林遮蔽生境毛尖紫萼藓具有较小的个体但拥有较高的内、外含水量。向阳裸岩和薜荔灌丛遮蔽生境植株大小及外吸水量接近,但前者内含水量更高。两荫蔽生境苔藓外吸水量是内吸水量的7倍,显著高于向阳裸岩生境的5.8倍。脱水过程中相同时间点向阳裸岩生境苔藓各含水量指标均高于两遮蔽生境,且达到相同含水量的时间差也随脱水进程持续而逐渐增大,这为向阳裸岩生境苔藓的有效光合作用(即相对含水量不低于35%时)及脱水后期的生理和结构调整赢得更多时间。综合而言,向阳裸岩生境毛尖紫萼藓比荫蔽生境具有更强的脱水耐受性,但后者可以通过增加外部吸水量来弥补失水过快的缺陷,这可能是不同微生境毛尖紫萼藓对水分吸收和保持的权衡策略。     

晋西黄土区典型乔灌木短期水分利用效率对环境因子的响应

为明确晋西黄土区植物的水分利用规律及对半干旱区的适应策略, 提高黄土地区植被建设效益, 该研究对该地区典型乔灌木短期水分利用效率随环境因子的变化进行了探究。以典型乔木油松(Pinus tabuliformis)、刺槐(Robinia pseudoacacia)及其林下灌木黄刺玫(Rosa xanthina)、杠柳(Periploca sepium)为研究对象, 测定叶片可溶性糖稳定碳同位素比值(δ¹³C_leaf)与枝条渗出液稳定碳同位素比值(δ¹³C_branch), 使用δ¹³C_leaf推导计算7-10月叶片尺度下植物短期水分利用效率(WUE_leaf)变化趋势, 使用δ¹³C_branch明确植物光合作用后分馏情况, 确定半干旱区植物在生长季的水分变化规律对环境因子变化的响应。结果表明: (1) 7-10月4种植物δ¹³C_leaf总体呈现降低趋势, δ¹³C_branch呈现先升高后降低趋势。δ¹³C_leaf在种间和生活型中均存在差异。具体表现为: 灌木>乔木, 常绿乔木(油松) >落叶乔木(刺槐)。研究过程中未发现明显的碳同位素在光合作用后发生分馏的情况。(2) 4种植物WUE_leaf在7-8月保持稳定, 9-10月逐渐升高。21.5 ℃、0.9 kPa、52.4%分别为WUE_leaf随温度(T_a)、饱和水汽压差(VPD)、相对湿度(RH)变化的突变点, 突变点之后4种植物WUE_leaf均表现出稳定的变化趋势, 不再随T_a、VPD、RH升高而降低。(3) WUE_leaf与T_a、RH、VPD之间存在显著负相关关系, T_a通过非气孔因素, 即酶的作用改变光合速率, 引起WUE_leaf变化。RH、VPD等水分因子则通过改变气孔开度, 影响蒸腾, 进而改变WUE_leaf。随着土壤含水量(SWC)的升高, WUE_leaf呈现先升高后降低的趋势。油松林和刺槐林在SWC分别达到15%-18%、13%-14%时, WUE_leaf达到最高值。经过混合线性模型(LMM)分析得到, 油松和刺槐WUE_leaf主导环境因子分别为RH和VPD, 黄刺玫和杠柳WUE_leaf主导环境因子均为T_a。该研究得到了黄土地区典型乔灌木生长季水分利用效率变化的规律和主要环境影响因子, 明确了黄土地区植物对气候因子变化的适应机制。     

容量滴定法和库伦滴定法测定冻干疫苗水分含量的比较

目的在适宜的温度和湿度条件下,评价容量滴定法和库伦滴定法测定冻干疫苗水分是否具有差异性。方法确定冻干疫苗水分测定的适宜温度和湿度条件,在此条件下,分别从水分含量区间、冻干疫苗类型和进样量三个主要影响方面,对容量滴定法(volumetric titration)和库伦滴定法(coulometric titration)进行比较。结果冻干疫苗水分测定的适宜条件为:温度25℃、湿度45%。冻干疫苗水分的质量分数为1.0%～2.0%时,容量滴定法和库伦滴定法的检测结果差异有统计学意义(P0.05);水分的质量分数在2.0%～3.0%时,两种滴定法的检测结果差异无统计学意义(P0.05)。对于不同类型冻干疫苗和不同进样量的冻干疫苗,两种滴定法检测结果差异均无统计学意义(P均0.05)。结论在适宜的温度和湿度条件下,库伦滴定法更适用于低水分含量冻干疫苗的水分测定;其他情况下两种滴定法无明显差异。     

兴安落叶松针叶解剖结构变化及其光合能力对气候变化的适应性

叶片易受环境因子影响,其形态解剖结构特征不但与叶片的生理功能密切相关,而且反映树木对环境变化的响应和适应。叶片结构的改变势必会改变树木的生理功能。同一树种长期生长在异质环境条件下,经过自然选择和适应,会在形态和生理特性等方面产生变异,形成特定的地理种群。另外,母体所经受的环境胁迫也会影响到其子代的生长、发育和生理等特征。因此,了解植物叶片形态结构对环境变化的响应与适应是探索植物对环境变化的响应适应机制的基础。兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)是我国北方森林的优势树种,主要分布在我国东北地区,但日益加剧的气候变化可能会改变其现有的分布区。为了区分叶片对气候变化的可塑性和适应性,本研究采用同质园法比较测定了6个不同气候条件下的兴安落叶松种源的32年生树木的针叶解剖结构和光合生理相关因子,利用石蜡切片方法分析了针叶的解剖结构特征、光合能力（Pmax-a）、水分利用效率（WUE）之间的关系及其对气候变化的适应性。结果表明：表皮细胞厚度、叶肉细胞厚度、传输组织厚度、维管束厚度、内皮层厚度以及叶片总厚度均存在显著的种源间差异（P < 0.05）。叶肉细胞厚度与Pmax-a、气孔导度和WUE之间均存在显著的正相关关系（P < 0.05）。叶肉细胞厚度、表皮细胞厚度、叶片总厚度以及叶肉细胞厚度和表皮细胞厚度在叶片总厚度中所占比例均与种源地的干燥度指数（即年蒸发量与年降水量之比）呈正线性关系。这些结果说明：不同种源兴安落叶松针叶解剖结构因对种源原地气候条件的长期适应而产生显著的差异,从而引起其针叶光合作用、水分利用等生理功能发生相应的变化,从而有利于该树种在气候变化的情景下得以生存和繁衍。