荒漠短命植物地上和地下生产力对极端干旱和降水的响应

在古尔班通古特沙漠南缘沙垄4个坡位和坡向,设置减少65%和增加65%生长季降水量以模拟极端干旱和极端降水事件,研究极端干旱和极端降水事件对沙垄不同坡位和坡向短命植物层片生产力的影响。结果表明: 极端干旱使地上净初级生产力和地下净初级生产力分别显著降低48.8%和13.7%,极端降水使地上净初级生产力和地下净初级生产力分别显著增加37.9%和23.2%。地上净初级生产力对极端干旱和极端降水的敏感性(0.26和0.21 g·m^-2·mm^-1)显著强于地下净初级生产力的敏感性(0.02和0.03 g·m^-2·mm^-1)。沙垄东坡地上净初级生产力(24.22 g·m^-2)和地下净初级生产力(5.77 g·m^-2)与西坡相比显著增大29.7%和71.7%,而地上净初级生产力和地下净初级生产力对降水变化的敏感性在不同坡位和坡向之间差异不显著。     

土壤微生物膜生理生态功能研究进展

土壤微生物膜是由土壤细菌及其分泌物积聚形成的生物群落,是生物土壤结皮的初始形态和重要组成部分。作为土壤细菌生命过程中最典型的生存形式,土壤微生物膜不仅能保护基质内细胞生存,还可黏附于土壤颗粒和植物根系表面,发挥重要的生态功能。本文在解析土壤微生物膜结构与组成的基础上,从土壤质量与植物健康两个方面总结分析了土壤微生物膜生理生态功能:土壤微生物膜代谢活性高于游离细胞,可高效分泌胞外聚合物并且具有更强的有机物质转化速率,在提升土壤肥力,吸附、固持和降解土壤污染物和促进土壤团聚体形成方面具有重要意义;土壤微生物膜可通过多种微生物间协同作用、促进分泌多种促生物质与胞外聚合物以发挥固持作用等改善植物养分利用状况,增强植物抗逆性。揭示土壤微生物膜生态功能的微观机制、筛选和应用功能性土壤微生物膜是未来重要的发展方向。     

植物合成生物学领域发展态势的文献计量分析

合成生物学作为一种颠覆性技术可应用于农业领域的创新发展,解决当前农业学科中的瓶颈问题。利用文献计量学方法从领域发表论文的时序数量分布、主题分布等探测当前合成生物学的基本态势。基于领域的主题分布可知,其中植物合成生物学这一主题是稳定存在的且主题规模处于稳定增长趋势。聚焦植物合成生物学这一主题方向,在构建引文网络的基础上利用主路径分析方法从知识流动角度探测植物合成生物学领域重要知识节点,内容涵盖介子油苷生物合成途径,重要催化酶功能解析、转录因子的调控作用,组学方法的应用,利用微生物酵母进行生物物质合成,这些内容表征了合成生物的核心理论技术。     

表施和混施污泥对团花根系生长的影响

林地利用被认为是污泥资源化利用的重要方式,但施用污泥对林木根系生长的影响报道较少。本研究通过根箱试验,分析表施和混施10%污泥对速生树种团花不同土层根系形态、土壤pH值和电导率动态变化及根系重金属含量的影响,并拟合土壤pH值、电导率和根系重金属含量与根长的关系。结果表明: 与不施污泥(对照)相比,混施污泥显著抑制了团花根长、根表面积和根体积增长,混施污泥120和240 d后,0～20 cm土层总根长分别为不施污泥的76.9%和67.4%;表施污泥对团花根长和根表面积的影响不显著,但显著提高了根体积。混施污泥显著提高了土壤pH值和电导率及根系重金属含量,混施污泥0～20和20～40 cm土层根系镉含量分别是不施污泥的11.5和10.0倍。线性回归拟合分析显示,不同处理0～20 cm土层的电导率与根长均呈显著负相关;表施和混施污泥根系镉含量与根长呈极显著负相关。上述结果表明,混施污泥抑制了团花根系生长,这可能是由于混施污泥提高了土壤电导率和根系镉含量所致,而表施污泥对团花根系生长的作用不明显。     

十字花科植物PEBP基因家族的分子进化

近年来植物基因组测序物种数量的指数增长, 为我们对植物环境适应性状的遗传和变异的全面理解提供了保障。磷脂酰乙醇胺结合蛋白(phosphatidylethanolamine-binding protein, PEBP)在植物的开花转变和株型建立中起着重要作用, 一直是植物生物学研究关注的热点领域之一。然而对该家族并没有利用新近测序的基因组数据进行比较基因组分析, 制约了对其在分子水平上的进化研究。为了确定PEBP基因家族的分子进化机制, 本研究利用生物信息学方法开展了7种十字花科植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)、琴叶拟南芥(A. lyrata)、小鼠耳芥(A. pumila)、亚麻荠(Camelina sativa)、甘蓝(Brassica oleracea)、白菜(B. rapa)和油菜(B. napus)的PEBP基因家族成员的全基因组鉴定、结构特征和比较进化分析。从7个物种中共鉴定出91个PEBP基因, 系统进化分析表明它们分属5个亚家族: MFT、FT/TSF、TFL1、CEN和BFT。基因结构分析发现甘蓝、白菜和油菜的CEN基因内含子明显比其余4个物种的内含子长。蛋白结构域分析表明MFT比其他4个亚家族成员少了一个motif 2, TFL1比其他亚家族多了motif 8。选择压力分析发现7个物种PEBP同源基因均受到较强的纯化选择, 其中TFL1亚家族受到的纯化选择最弱。共线性分析表明十字花科植物PEBP基因家族随古代多倍体事件发生不同程度的扩张, TSF在甘蓝、白菜和油菜中丢失。非生物胁迫下, 在拟南芥中过量表达小鼠耳芥的一个MFT基因, 转基因拟南芥种子的萌发率明显低于野生型, 暗示MFT基因在调控种子萌发上的功能保守。本研究为深入研究十字花科植物PEBP基因的进化特征和生物学功能奠定了基础。     

萱草响应非生物胁迫的研究进展

萱草是萱草属(Hemerocallis)多年生宿根花卉,被誉为中华母亲花,具有重要的观赏和药用价值。非生物胁迫导致光合效率降低,渗透调节物质浓度改变,活性氧(ROS)含量上升,膜系统持续受损,诱导AP2/ERF (APETALA2/ethylene-responsive element binding factors)、WRKY等家族基因的表达。该文综述了干旱、涝渍、盐碱、极端温度和重金属胁迫非生物胁迫因子对萱草形态学、生理生化及分子水平的影响,统计了各胁迫下的萱草抗性品种资源,认为地域与胁迫对萱草药用成分代谢变化的影响、抗逆相关基因调控网络与多种胁迫复合分子育种为未来的重点研究方向,为萱草资源开发利用与抗逆品种育种提供理论参考。     

三江源地区刺柏属植物群落类型特征

三江源地区位于青藏高原的腹地, 是典型的生态脆弱区, 刺柏属(Juniperus)植物群落是该地区天然林资源的重要组分, 在维持生物多样性与水生态安全方面发挥着重要作用。该研究调查了刺柏属植物群落的主要植被类型, 通过对53个样地的样方数据分析, 量化描述了其各个群落类型的主要特征。结果表明: (1)根据生活型和优势度原则, 该区刺柏属植物群落可划分为祁连圆柏(J. przewalskii)林、大果圆柏(J. tibetica)林、密枝圆柏(J. convallium)林、塔枝圆柏(J. komarovii)林、大果圆柏灌丛和密枝圆柏灌丛, 进一步分为15个群丛。(2)调查所得维管植物共有142种, 隶属34科90属, 其中菊科种数最多, 占总种数的16.20%。(3)群落垂直结构明显, 其中乔木层优势种单一, 灌木层优势种主要有鲜黄小檗(Berberis diaphana)、银露梅(Potentilla glabra)及灌木状的大果圆柏, 草本层以薹草属(Carex)和马先蒿属(Pedicularis)占优势。(4)该区种子植物种的地理成分中, 温带成分占总种数的52.59%, 温带亚洲分布、东亚分布和中亚分布等为本区分布占比较大的分布区类型; 中国特有种占47.41%; 区系成分呈现横断山植物区系和唐古特植物区系成分互相交融的特点。     

贵州师范大学植物标本室的历史与沿革

自2017年参加“国家标本资源共享平台”植物子平台以来,贵州师范大学地理与环境科学学院植物标本室除了数字化植物标本以外,还挖掘、整理了贵州师范大学植物分类学、植物地理学的建设和发展历程。经过3年的艰苦努力,最后向中国数字植物标本馆(CVH)提供了10 044份信息齐全的植物标本。通过此次植物标本数字化工作,彻底摸清了贵州师范大学地理与环境科学学院植物标本的家底,盘活了标本室的库存,使得老一辈植物地理学家黄威廉等老先生60余年的科研成果重新展现在世人面前。通过植物标本的数字化工作,挖掘整理出老一辈精彩的植物标本采集史和学术故事。在标本数字化的过程中,学生和老师都对植物标本以及植物标本背后的故事有了新的认识,对植物标本数字化的重要性和必要性也有了更深的体会。     

高校新型植物标本馆的建立与发展——以河南农业大学植物标本馆为例

高校标本馆作为重要的科普和教学实践基地,是连接大学与社会的桥梁,在提升高校社会影响力和加快高校发展中起着重要作用。目前,高校标本馆普遍存在经费少和缺乏管理等问题。如何立足高校现状,有效解决标本采集和标本数字化过程中耗时耗力的难题,建设具有地方特色的新型植物标本馆,是高校标本馆建设关注的焦点之一。该文以河南农业大学植物标本馆新馆建设为例,介绍了河南农业大学标本馆成立以来,充分发挥高校的人力资源优势,让学生通过实验课或野外实习积极参与新型植物标本馆的建设,基本实现了标本采集、制作、鉴定和数字化的同步进行。在这一过程中,既有效锻炼了学生能力,加深了学生对植物形态的认识,发挥了植物标本馆在教学、科学研究及科学普及中的积极作用,又极大地丰富了标本馆馆藏量,有效地促进了高校新型植物标本馆的发展。     

中国植物标本馆数字化发展的缩影——江苏省中国科学院植物研究所标本馆(NAS)

江苏省中国科学院植物研究所标本馆(NAS)是中国最早的植物标本馆之一,也是国内最早开展植物标本数字化的标本馆,其标本数字化发展经历了4个阶段: 20世纪80年代后期尝试的标本文字信息数字化的起步阶段; 20世纪90年代末的标本图像数字化和文字信息数字化规范阶段; 2004年以后的标本批量数字化与信息网络共享快速发展阶段; 2018年后的标本数字化信息维护与优化阶段。这一过程集中代表和反映了中国植物标本数字化的发展历程。此外,近年来开始了发掘和利用江苏植物标本的数字化信息工作,包括建设江苏省级数字植物标本馆、开发江苏省维管植物标本时空分布可视化系统、开展标本采集-入库过程数字化等。今后,将不断深化标本数字化的工作,以期形成有NAS特色的数字化植物标本馆。