内蒙古典型草原生态系统定位研究最新进展

中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站最近几年在草原生态系统多功能、草原生态系统碳循环与温室气体、气候变化对植物群落结构影响长期观测、草原生态系统退化与恢复过程、草原生态系统硫生物地球化学循环、放牧生态系统管理等领域取得较大进展。研究结果指出,农垦活动使有机碳损失34%,草原植被——土壤系统是甲烷的弱汇;20多年来,这一地区气候变化有变暖趋势,冬季增温明显,春季干旱进一步加剧,影响初级生产力生产;系统提出草原退化是草原生态系统退化,并对退化阶段进行了划分;在内蒙古冷蒿小禾草退化草原施用硫肥对提高初级生产力与羊毛性能方面有明显效果。     

Halolysin SptA有助于嗜盐古菌Natrinema sp.J7-2长期生存

【背景】嗜盐古菌可以在盐沉积物中存活长达几百万年,是著名的长寿菌。许多嗜盐古菌分泌胞外蛋白酶,大多数分泌的胞外蛋白酶被称为Halolysin,具有以下特征：属于枯草杆菌蛋白酶类蛋白酶;在胞内折叠后经Tat途径高效分泌至胞外;可自加工形成成熟酶;尤其在天然宿主中大多数Halolysin在对数生长后期表达并在稳定期达到最高水平。目前Halolysin的酶学性质、加工成熟及分泌机制已被广泛研究,然而其生理功能的研究较少。Halolysin SptA是嗜盐古菌Natrinema sp.J7-2的主要胞外蛋白酶,前期研究发现多个顺式调控元件协同调节SptA的生长期依赖性表达,使SptA参与J7-2菌株不同生长期之间的转变,而且在衰亡期之后SptA有助于J7-2菌株继续生存。【目的】研究Halolysin SptA对Natrinema sp.J7-2长期生存的作用。【方法】将J7-2菌株和突变体ΔsptA1分别在寡营养、无外源营养物质（液体）及营养丰富（固体）条件下长期培养,通过比较二者的生长、生存和SptA的表达分泌情况进一步探讨SptA的作用。【结果】J7-2菌株在寡营养条件下产生更多SptA,培养后期（33 d） J7-2菌株活细胞数显著高于ΔsptA1。在无外源营养物质情况下长期温育,J7-2菌株和ΔsptA1经历多次细胞分裂和细胞死亡,在延长温育期间（73—200 d）存活的J7-2菌株细胞数量均显著多于存活的ΔsptA1细胞数量。在营养丰富的固体平板上培养的后期（160 d）,由于营养物质消耗,J7-2菌株通过SptA吸收和利用来源于死细胞蛋白的降解产物,帮助其群体长期生存。【结论】SptA介导的细胞死亡和死细胞蛋白降解,促进J7-2菌株利用来源于死细胞的营养物质,从而有助于菌株群体在营养缺乏条件下长期存活。本研究提供了关于Halolysin生理作用的新见解。     

秸秆覆盖与施磷对西南冬小麦叶肉导度和CO2同化效率的影响

为探究西南麦区冬小麦旗叶叶肉导度(g_m)与CO₂同化对土壤速效磷缺乏的响应。试验于2020-2022年在四川仁寿试验站进行秸秆覆盖和磷素水平的二因素裂区试验,以秸秆覆盖(SM)和不覆盖(NSM)为主区;三个磷水平0(P0)kg/hm²、75(P75)kg/hm²和120(P120)kg/hm²为裂区,分析小麦旗叶光响应曲线、叶肉导度和CO₂同化对旗叶磷素水平的响应。结果表明:与NSM相比,SM下旗叶比叶重(LMA)、单位面积磷含量(PA)、单位质量磷含量(PM)和净光合速率(P_n)分别提高4.1%、16.9%、12.2%和6.9%,且随着施磷量的增加,旗叶的LMA、PA、PM和P_n呈增加趋势。秸秆覆盖与施磷显著提高旗叶最大净光合速率(P_nmax)和表观量子效率(AQY),增加旗叶的光合潜能。施磷显著提高旗叶光系统II实际光化学效率(ΦPSII),最大羧化效率(V_cmax)、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)活力、胞间CO₂浓度(C_c)、叶绿体CO₂浓度(C_c)、气孔导度(g_s)和g_m,P75和P120较P0分别提高16.8%-23.8%、27.9%-35.3%、30.9%-61.7%、1.4%-3.6%、4.8%-13.1%、9.0%-10.2%和16.0%-16.9%,P75和P120无显著差异。秸秆覆盖与施磷降低旗叶的气孔限制(L_s)和叶肉限制(L_m),生化限制(L_b)是光合速率的主要限制因子。综上所述,秸秆覆盖配施75kg/hm²磷肥可提高西南冬小麦旗叶磷素含量、光系统II实际光化学效率、叶肉导度和CO₂同化效率,降低气孔限制和叶肉限制,从而提高旗叶净光合速率。     

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...     

城市生态系统长期观测研究站及其主要任务

随着对城市人居环境质量高度关注,城市生态学越来越受到重视。城市生态系统长期观测研究站(简称城市生态站),作为能够跟踪和研究城市生态系统长期变化规律的一种研究手段,在国内外得到了较快发展。在分析国内外城市生态站的研究经验和实践过程基础上,提出了城市生态站的科学目标、研究内容和主要工作,特别就城市生态站的观测工作、模拟实验工作和社会服务的基本框架和工作内容进行了论述,可以作为城市生态站建设的设计思路。为我国新建和完善城市生态站工作提供重要指导作用。     

鸟类蛋壳化石对确定气候长期变化的作用

在山洞和石穴中,鸟类和哺乳动物的粪便、食物常形成堆积物。在这些堆积物中往往保存有鸟类的碎蛋壳。这些由动物形成的堆积物是恢复生态系统历史的特殊遗物。通常可以借助于放射性碳、孢粉学、地球化学及骨骼学等一系列方法对这些堆积物进行研究,但同时采     

体外培养的胎肝细胞半同系移植效果的研究

以Dexter体系成功地建立了小鼠胎肝细胞体外长期培养技术。培养的胎肝造血干细胞(CFU-S)有旺盛的增殖力。半同系移植研究证实,5×10~6个培养细胞(含780～1200CFU-S)可使9.5Gy γ-线照射的受体小鼠30d和60d存活率达80％和74％。1个月造血功能恢复。无移植物抗宿主病(GVHD)征象,并在受体内形成了稳定的嵌合体。说明体外培养的胎肝细胞能有效地重建造血。观察小鼠移植后14.5个月的远期疗效,其造血机能健全,体内CFU-S的移植效力与正常相似。然而CFU-S的再生速率和自我更新力均较正常同龄鼠低,揭示出长期增殖状态的造血干细胞功能上的变化。     

富士苹果萌芽至新梢旺长期肥料氮去向和土壤氮库盈亏

运用¹⁵N同位素示踪技术,以5年生‘烟富3’/SH6/平邑甜茶苹果为试材,研究了萌芽至新梢旺长期不同施氮水平(0、50、100、150、200、250 kg·hm^-2)下肥料氮的吸收利用、土壤残留和土壤氮库盈亏特点.结果表明:早春施氮后,15N均优先分配到根系中,然后转运用于地上部新生器官(果实、新生枝叶)的形态建造.新梢旺长期结束后(施氮2个月后),5.9%~9.9%的肥料氮被树体吸收,29.8%~33.4%的肥料氮残留在0~60 cm土体中,56.7%~64.4%的肥料氮通过其他途径损失.随施氮水平的提高,树体吸收的肥料氮量和土壤残留氮量逐渐增加,但肥料氮利用率和土壤残留率却不断降低,同时损失量和损失率不断增加.随施氮水平的提高,土壤氮素总平衡由亏缺转为盈余,且盈余量随施氮水平的提高而显著提高.表明施氮不足将会造成土壤氮肥力的下降;而过量施氮则会加剧土壤氮素累积,增加氮素污染风险.施氮水平与土壤氮素总平衡呈显著线性相关关系,拟合方程为:y=0.3511x-20.808(R^2=0.9927),当施氮量为59.27 kg·hm^-2时,由萌芽至新梢旺长期的土壤氮库达到平衡.     

在不稳定和相对稳定培养体系中CFU-S生长的动力学观察

利用 Dexter 培养方法,我们在体外对小鼠胎肝进行了长期液体培养。根据换液后悬液细胞总数的不同,建立了不稳定和相对稳定两个培养体系,并利用12d 脾结节检测和单个脾结节转移技术,观察了体系中悬液细胞总数,CFU-S 数及其自我更新的动态变化。表明在不稳定培养体系中,悬液细胞总数和 CFU-S 数增长较快,但由于每周换液时悬液细胞的丢失,可能使体系长时间处于应激状态,其自我更新力衰减也较快。而在相对稳定体系中,由于换液时其悬液细胞的再次种入,使总数保持相对恒定,CFU-S 数的变化比较平缓,其自我更新力的衰减也相对缓慢。提示在造血细胞体外液体培养体系中存在着一种生理性反馈调节活动,但其机理有待进一步研究。