黑杨无性系间长期水分利用效率差异的生理基础

试验于2003年6月10日至8月20日在温室中进行,采用完全随机区组设计,4个水分处理（充分供水、轻度胁迫、中度胁迫、重度胁迫）,6次重复.各水分处理严格控制浇水间隔：充分供水,每2d浇水1次;轻度胁迫,每3d浇水1次;中度胁迫,每4d浇水1次;重度胁迫,每5d浇水1次.每次浇水的量相同,500ml.试验材料为美洲黑杨杂交无性系,父本为哈佛杨（Populus deltoides Bartr.CI.‘Harvard＇）,母本为山海关杨（Populus deltoides Bartr.CV.‘shanhaiguanensis＇）,共10个无性系,编号为J1～J10.以当前优良品系108杨（Populus euramericana CV.‘114/69＇）和中林46杨（Populus deltoides Bartr.CV.‘Zhonglin 46＇）为对照,编号为CK1、CK2.测定了12个无性系间长期水分利用效率（WUEL）、光合参数（净光合速率Pn、蒸腾速率Tr、气孔导度Gs、瞬时水分利用效率WUEi、最大净光合速率Pmax、光饱和点LSP、羧化效率Ce）及气孔特征参数（气孔频度、气孔大小、上/下表皮气孔数目比）、根冠比的差异,并深入分析了光合参数与WUEL、气孔特征参数与WUEL、根冠比与WUEL及光合参数之间的相互关系.结果表明：无性系间WUEL存在差异,这种差异随水分胁迫的加剧而更加显著.无性系间WUEL的差异在4个水分处理下表现出一致性,即WUEL最优的都是J2,其次为J6、J7、J8、J9.高WUEL的J2等无性系其气孔频度、气孔大小、Gs、Tr、Pn和根冠比在所有无性系中都处于适中的位置.它们的上/下表皮气孔数目比大,Pmax、LSP、Ce明显优于对照.Pmax高、LSP高、Ce大,表明高WUEL的J2等无性系光合能力强.Gs、Tr、Pn适中,表明J2等无性系在保证具有高WUEi的同时能保持较强的光合能力.根冠比适中,表明J2等无性系的光合产物在根、冠之间分配合理,能有充足的根系分布保证水分的供应,同时又有较多的光合产物积累在地上部分.气孔特征参数的差异是导致无性系间光合能力和WUEi差异,并最终导致WUEL差异的一个主要因子.气孔频度和气孔大小适中的无性系,其Gs、Tr、Pn适中,WUEi较高;上/下表皮气孔数目比大的无性系则具有较强的光合能力.无性系间WUEL的差异是一系列具有差异的生理参数共同作用的结果,高WUEL的无性系通常光合能力强、WUEi高、根冠比适中.今后工作中选育高WUE的无性系时,除需关注单个生理参数的突出作用外,更应关注生理参数的协同作用.     

长期水淹条件下香根草(Vetiveria zizanioides)、菖蒲(Acorus calamus)和空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)的存活及生长响应

人工构建三峡库区消落区植被是控制消落区水土流失、保护消落区生态环境的重要措施,选择能够耐受长时间完全水淹的植物物种是该措施实施的关键.为了验证香根草、菖蒲、空心莲子草能否用于消落区植被的构建,实验模拟消落区的长期完全水淹条件,设置30d、60d、90d、120d、150d和180d等6个完全水淹时间水平,研究了3种植物在完全水淹条件下生长、生物量积累及存活状况.结果发现:(1)3种植物在经受长时间的完全水淹后有较高的存活率,180d全淹处理后,香根草、菖蒲和空心莲子草的存活率分别为87.5%、100%和50%.(2)这3种植物有不同的水下生长能力.全淹条件下,香根草生长缓慢,几乎没有产生新的叶片,总叶长也没有显著变化;菖蒲能够持续产生较对照植株更为细长的叶片,空心莲子草只在水淹初期(30d内)能够快速伸长地上部分的枝条,并迅速产生新叶片,但随水淹时间的延长,总枝条长及总叶片数没有再显著增加.(3)与对照植株相比,全淹处理抑制了3种植物总生物量的增加,但对3种植物的地上、地下部分生物量抑制程度不同.全淹条件下,香根草的地上部分和地下部分生物量与水淹0d水平(水淹处理开始前一天,下同)相比无显著变化,根冠比高于对照植株;菖蒲的地上部分生物量随水淹时间延长而降低,但却高于对照植株,地下部分生物量始终低于水淹0d水平,根冠比低于对照植株;空心莲子草的地上部分生物量与水淹0d水平相比无显著差异,但地下部分生物量与水淹0d水平相比大幅降低,根冠比低于对照植株.结果表明,这3种植物都有很强的水淹耐受能力,可应用于三峡库区消落区植被的构建.同时,发现植物对长期完全水淹的耐受能力很大程度上与植株在水下的生长情况及植株的营养储备水平相关,剧烈的水下生长会消耗大量的营养储备,进而造成植株存活率降低.植株在全淹条件下有限的生长能力及丰富的营养储备可能是耐淹物种的重要特征.     

癌症疫苗

癌症疫苗已在动物以及人体进行了广泛的试验。第一代癌症疫苗是用自身的或同种异体的肿瘤制成的全细胞制剂或溶胞产物制剂。用这些候选疫苗进行的临床研究在于确定通过免疫癌症病人来治疗癌症的可行性。在这样的一些试验中,无论从长期存活率还是复发率方面均看到了明显的好处。最近设计并已用于人体试验的是第二代癌症疫苗,它们是用性质确定的肿瘤相关抗原,即是由癌细胞而非正常细胞主要表达的或经选择的分子制备的疫苗。目前得到的结果证明,它们是安全的,而且能够激发肿瘤抗原特异性的体液和细胞免疫应答,没有诱发自身免疫这一临床难题。肿瘤生物学和肿瘤免疫学的进展对更好地了解一些肿瘤逃逸宿主免疫作用的机理很有帮助。这些新的知识将被用于设计将来的癌症疫苗,它们很可能会以多种肿瘤相关抗原为目标并结合有合成佐剂和(或)免疫刺激剂—细胞因子。最后,为了确定接种试验疫苗患的免疫应答与临床之间的相关性,特别需要一种专门的工具以对免疫应答进行定性和定量评价。     

水源涵养与水文调节:和而不同的陆地生态系统水文服务

水与生态系统的关系是重要的科学问题,并且受到社会广泛关注。水源涵养和水文调节都是陆地生态系统所能提供的水文服务,并从生态水文和水资源角度把生态系统的健康和完整性与人类社会的持续发展紧密联系起来,从而也要求动态和综合的视角加以深入研究。基于生态水文过程原理,对水源涵养和水文调节的概念进行了辨析,认为前者是后者的有机组成部分,相对具体、应用中务求精确明晰;后者则更具包容性、客观性和广泛适用性。文章进一步简要分析了当前国内外生态系统水源涵养和水文调节服务的主导评估方法,结果表明,水源涵养的评估以储水量法为主,而水文调节则以基于降水和蒸散的水量平衡法及综合模型法(如SWAT)为主。从生态系统服务相互作用的角度考量,实际上水源涵养和水文调节及其相关的其它服务类型(如固碳、土壤保持、生物生产、淡水供给等)存在着复杂的动态权衡或协同关系,在科学研究和生态系统管理实践中必须统筹考虑,以确保对科学问题的准确把握和促进"水-生态-社会系统"的高效、可持续发展。为此,必须加强对生态水文过程的长期观测和实验研究,并且关注空间异质性及尺度效应、时间动态性和利益相关者需求的多维性。     

适应性实验室进化技术在微生物育种中的应用进展

适应性实验室进化(Adaptive laboratory evolution,ALE)技术已成为微生物学基础研究和工业微生物育种的强大工具,被广泛用来研究影响菌株表型、性能和稳定性的进化潜力以及快速获取含有有益突变的工业生产菌株。近年来,随着基因组测序技术的进步,关于微生物新陈代谢机理和动力学方面的研究变得更加广泛和深入,这也极大促进了适应性实验室进化技术的快速发展。文中主要介绍了长期、短期适应性实验室进化技术在微生物育种方面的应用实例,并总结归纳了该技术在快速高效构建优良菌株过程中的方式与作用。最后分析了目前ALE技术面临的瓶颈问题及其可能的解决方法,以期能够为该技术的未来发展提供有价值的参考依据。     

不同施磷水平对冷浸田水稻磷含量、光合特性及产量的影响

为探讨施磷对冷浸田水稻(Oryza sativa)生长的作用,研究不同施磷水平对水稻植株的磷含量、光合特性及产量的影响。结果表明,与对照相比,分蘖期增施磷肥使根、茎叶的磷含量和叶片净光合速率增加10.53%~36.84%、18.52%~37.03%和15.17%~29.88%;抽穗期使根、茎叶和稻穗的磷含量增加11.76%~23.53%、24.13%~41.38%和9.68%~22.58%,叶片净光合速率和可溶性糖含量提高13.41%~27.10%和6.03%~22.38%,而淀粉含量则降低12.05%~41.77%;成熟期的稻穗磷含量和产量增加0.71%~28.57%和4.65%~10.32%。施磷量(X)与稻谷产量(Y)满足方程:Y=-0.0835X~2+14.224X+6530.9(r=0.94*),抽穗期茎叶磷含量、叶片净光合速率与稻谷产量的相关系数分别为0.57*和0.77*。因此,冷浸田增施磷肥可提高水稻植株的磷含量、叶片净光合速率和可溶性糖含量,并降低叶片淀粉累积,从而提高稻谷产量。抽穗期是磷肥影响冷浸田水稻产量的关键时期,0.38%的茎叶磷含量可作为磷素养分丰缺的诊断指标,冷浸田水稻磷肥(P2O5)的推荐用量为85.17 kg hm–2。     

湖北省五大湖泊水生植物多样性的比较研究

对湖北省五大湖泊斧头湖、洪湖、梁子湖、长湖和西凉湖水生植物多样性进行了监测、为保护与可持续利用提供依据,本文将断面法与GIS及GPS技术相结合,通过野外调查和分析前人的工作,揭示了五大湖泊水生植物多样性的现状和50余年来的变化,探讨了人为干扰强度与多样性丰富程度及丧失程度的关系,主要结论是:(1)2001年斧头湖、洪湖、梁子湖、长湖和西凉湖各分布有水生植物61种、94种、8种、92种和种,种数/面积比值以重度干扰的斧头湖和洪湖最小(分别为0.53与0.2种/km2),以轻度干扰的西凉湖最大(1.0种/km2).(2)斧头湖、洪湖、梁子湖、长湖与西凉湖现各有水生植物群丛类型5、5、12、12和13个,植被覆盖率分别是16.30%、16.43%、32.56%、45.16%和62.04%,全湖平均单位面积生物量(鲜重)分别为299.0g/m2、64.2g/m2、808.6g/m2、1039.1g/m2和119.8g/m2.(3)近50余年来斧头湖、洪湖、梁子湖、长湖和西凉湖水生植被分布区严重缩小、覆盖率显著下降、生物量极大降低,分别有9、8、5、3和1种水生植物消失,消失的水生植物群丛类型数各为、8、4、2和1个.(4)多样性的丰富程度随人为干扰强度的增强而下降,多样性的丧失程度随干扰强度的增强而上升;围网养殖比围垦对五大湖泊水生植物多样性的破坏更为严重.       

霸王和木本猪毛菜在遮风和不遮风环境下的表型特征差异

植物的表型特征是对环境适应的结果。霸王(Zygophyllum xanthoxylum)和木本猪毛菜(Salsola arbuscula)是新疆达坂城大风区的主要植物,也是该区植被恢复潜在的先锋植物。在达坂城柴窝堡,通过野外盆栽实验,对霸王和木本猪毛菜持续吹风和遮风处理90 d,定量分析这两种植物在遮风和不遮风环境下其地上部分的生长和空间构型差异。结果表明:(1)与遮风下的相比,自然大风中的霸王和木本猪毛菜其株高、叶长度、单叶面积、单株叶面积均减小,顺风向基径均增大,尤其是霸王,其株高减小了一半多。木本猪毛菜的叶片数量增多,叶宽增大,霸王的叶片数量减少、叶宽度、叶柄长度、叶柄直径均减小;(2)遮风下的木本猪毛菜其植冠在四个方向均匀生长,而自然大风中的植冠空间构型在迎风面和背风面出现明显的不对称,一级分枝数增多,主茎弯曲角度、枝倾角、叶倾角均减小。霸王没有出现一级分枝,主茎弯曲角度减小,叶倾角增大。可见,霸王主要通过减小地上部分各器官来响应大风环境,而木本猪毛菜除减小各器官之外,还减小各器官之间的角度,形成更紧凑的构型,以此适应大风环境。     

根系分区交替灌溉条件下水肥供应对番茄果实硝酸盐含量的影响

为了研究根系分区交替灌溉条件下灌水量和氮、磷、钾肥及有机肥用量对番茄果实硝酸盐含量的影响,采用五元二次正交旋转组合设计,通过盆栽试验,建立了番茄果实中硝酸盐含量与水肥因子的数学模型,并对各单一因素的效应及两两因素的耦合效应进行了分析。结果表明,在其他因子为中间水平时,番茄果实中的硝酸盐含量,随灌水量呈先降低后增加的变化规律;随施氮量和施磷量呈先增加后降低的变化趋势;随有机肥用量呈逐渐增加的趋势;但不受钾肥用量的影响。交互效应表现为,施磷量与有机肥用量、施氮量与施磷量间的相互作用会促使番茄果实硝酸盐含量提高;灌水量与施钾量和有机肥量、施氮量与施钾量间的相互作用有利于降低番茄果实硝酸盐累积。耦合效应表现为,除不施有机肥时随灌水量增加番茄果实硝酸盐含量显著增加外,对于其它任何有机肥及钾肥施用水平,果实硝酸盐含量皆随灌水量增加呈先减小后增加趋势;灌水量高于中水平时,番茄果实硝酸盐含量随着钾肥与有机肥用量的增加而减少。不论施磷量与施钾量如何变化,番茄果实硝酸盐含量皆随施氮量呈现先增加后减小的变化趋势,降低氮肥用量同时提高磷肥用量有利于降低番茄果实硝酸盐累积,而提高施钾量仅在施氮量高于中水平时能显著降低番茄果实硝酸盐含量。适当增加磷肥用量、减小有机肥用量能显著降低番茄果实硝酸盐的累积。     

国家库贮藏20年以上种子生活力与田间出苗率监测

对34种作物1.4万多份的国家库贮存种子进行了生活力监测,结果表明,贮存20年后,92.9%被监测种子的发芽率仍保持在85%以上,但有155份种子（占被监测份数的1.1%）出现了明显的下降（发芽率从80%以上降至70%以下）。发芽率显著下降的作物包括蚕豆、红小豆、黄麻、蓖麻、甜菜、西瓜、烟草、牧草。小麦等8种作物2078份种子的田间出苗率调查表明,所有种质均有出苗,但有8份种质的出苗率低于10%。出苗率与入库初始平均发芽率存在差别,平均出苗率最高的作物为普通菜豆86.2%,比该批入库初始发芽率平均值低9.3%;平均出苗率最低作物为谷子39.2%,比该批种子的入库初始发芽率平均值低51.3%。总体而言,国家库内保存的作物种子中,多数可安全保存20年以上,尤其是水稻等禾谷类作物种子,但对于蚕豆、红小豆等平均监测发芽率出现显著下降的作物种子需要增加监测频率,以确保种子的长期安全保存。