两个品种转基因抗虫棉光合生理的CO2响应

栽培环境条件的改变会对转基因作物产生深远影响。以2种不同转基因棉花及其亲本对照为材料,研究了盆栽种植条件下不同棉花品种在蕾期和吐絮期光合生理特性CO2响应特征。结果表明,与各自的常规棉对照比较,两种转基因抗虫棉单叶净光合速率CO2响应的特征参数表观初始羧化效率(CE)、表观暗呼吸速率(Rd)和最大净光合速率(Pmax,c)虽有一定程度的变化,但其差异均未达到显著水平。在高CO2浓度范围内(700μmol.mol-1),转基因抗虫棉单叶净光合速率和水分利用率(WUE)的CO2响应曲线特征发生变化,且与品种及生育时期有关。两种转基因抗虫棉在不同生育时期的气孔导度(Gs)对CO2浓度的响应特征与其常规棉对照相似,短期CO2浓度增高对转基因抗虫棉的气孔导度没有显著性影响。     

Rhizosphere soil bacterial communities and nitrogen cycling affected by deciduous and evergreen tree species

Deciduous and evergreen trees differ in their responses to drought and nitrogen (N) demand. Whether or not these functional types affect the role of the bacterial community in the N cycle during drought remains uncertain. Two deciduous tree species (Alnus cremastogyne, an N₂‐fixing species, and Liquidambar formosana) and two evergreen trees (Cunninghamia lanceolata and Pinus massoniana) were used to assess factors in controlling rhizosphere soil bacterial community and N cycling functions. Photosynthetic rates and biomass production of plants, 16S rRNA sequencing and N‐cycling‐related genes of rhizosphere soil were measured. The relative abundance of the phyla Actinobacteria and Firmicutes was higher, and that of Proteobacteria, Acidobacteria, and Gemmatimondaetes was lower in rhizosphere soil of deciduous trees than that of evergreen. Beta‐diversity of bacterial community also significantly differed between the two types of trees. Deciduous trees showed significantly higher net photosynthetic rates and biomass production than evergreen species both at well water condition and short‐term drought. Root biomass was the most important factor in driving soil bacterial community and N‐cycling functions than total biomass and aboveground biomass. Furthermore, 44 bacteria genera with a decreasing response and 46 taxa showed an increased response along the root biomass gradient. Regarding N‐cycle‐related functional genes, copy numbers of ammonia‐oxidizing bacteria (AOB) and autotrophic ammonia‐oxidizing archaea (AOA), N₂ fixation gene (nifH), and denitrification genes (nirK, nirS) were significantly higher in the soil of deciduous trees than in that of the evergreen. Structural equation models explained 50.2%, 47.6%, 48.6%, 49.4%, and 37.3% of the variability in copy numbers of nifH, AOB, AOA, nirK, and nirS, respectively, and revealed that root biomass had significant positive effects on copy numbers of all N‐cycle functional genes. In conclusion, root biomass played key roles in affecting bacterial community structure and soil N cycling. Our findings have important implications for our understanding of plants control over bacterial community and N‐cycling function in artificial forest ecosystems.     

叶脉结构与功能及其对叶片经济谱的影响

叶脉由贯穿于叶肉内部的维管组织及其外围机械组织构成,多样化的脉序及网络结构使叶脉系统发生变异和功能分化。该文综述了叶脉系统结构与功能的最新研究进展。通过聚焦叶脉分级系统的结构与功能及其在叶片经济谱(LES)中的重要性,解释叶脉性状与其它叶片功能性状之间的关系及机制。不同等级叶脉在机械支撑与水分运输方面存在功能分化,其中1–3级粗脉在维持叶片形状和叶表面积以及物理支撑方面发挥重要作用,有利于维持叶片最大受光面积;4级及以上细脉具有水分调节功能,它们与气孔相互协调,影响叶片水分运输、蒸腾散热和光合作用速率。叶片生长过程与叶脉发育的动态变化模式决定叶脉密度,并影响叶脉密度与叶片大小之间的关系:叶面积与粗脉密度呈显著负相关,与粗脉直径呈显著正相关,而与细脉密度无关。与叶脉性状相关的叶片经济谱框架模型预测,叶脉密度较高的叶片寿命短、比叶重较小,叶片最大碳同化速率、代谢速率以及资源获取策略潜力较高。     

夜间变暖提高荫香叶片的光合能力

研究了不同氮供应的条件下夜间变暖对荫香叶片光合能力的影响。当植株生长在相同的日间温度(25℃),而夜间温度从18℃增至20℃时,叶片的光合速率增高(p<0.05)。高氮供应的植株,夜间变暖下其叶片光合速率较低氮供应的高,氮供应增高能促进夜间变暖提高叶片光合速率的效应。在低氮供给和夜间变暖下,植株叶片的光下呼吸和暗呼吸的增高显著(p<0.05)。无论在高氮或低氮供应下,生长在夜间变暖下的植物,其叶片的R ub isco最大羧化速率(Vcm ax)和光合电子传递最大速率(Jm ax)增高(p<0.05),氮供应能增强夜间变暖对Vcm ax和Jm ax的正向效应。夜间变暖降低植株叶片的比叶重,而增加单位叶干重的氮含量(Nm),单位叶面积的氮含量(Na)没发生明显变化。随着全球气候变化,夜间趋暖将有利于树木叶片光合能力的提高,结合高氮供给将会明显地增高植物的碳固定。     

供氮水平对落叶松幼苗光合作用的影响

为探讨落叶松光合作用对外界供氮环境变化的响应规律,采用砂培方法在温室内设置了4种供氮浓度(1、4、8mmol/L和16mmol/L),对生长在不同供氮水平下落叶松(Larixgmelinii)1年生幼苗的气体交换参数、叶绿素荧光参数以及一些生化指标进行了测定。结果显示,随供氮水平的提高,落叶松幼苗针叶氮含量、叶绿素含量、类胡罗卜素含量、可溶性蛋白(TSP)含量和光饱和净光合速率(Pmax)均显著增加,同时伴随着叶磷含量和胞间与外界CO2浓度之比(Ci/Ca)的降低。然而,当供氮水平超过8mmol/L增至16mmol/L时,TSP含量及Pmax不再增加,反而略有下降。供氮不足显著降低了幼苗针叶光系统最大光能转换效率(Fv/Fm)、光系统量子效率(ΦPS)和光化学猝灭系数(qP),却增加了非光化学猝灭系数(NPQ)。而增加供氮可使Fv/Fm和ΦPS回升,同时qP升高,NPQ下降,但当供氮水平超过8mmol/L后,各叶绿素荧光参数变化幅度较小。结果表明,增加供氮可显著提高落叶松幼苗的光合能力,增加光系统天线色素捕获的光能用于光化学电子传递的份额,减缓光抑制。然而,16mmol/L已经超过落叶松幼苗最适的供氮水平,过量供氮引起的负面效应可能主要与过低的叶磷含量导致的营养失衡有关。     

石臼湖原生动物种群分布及其同质化

石臼湖地处长江中下游,是国内为数不多的通江淡水湖。为探讨湖泊与入湖支流不同生境中原生动物种群结构及其相似性,于2012年平水期和枯水期分别对石臼湖及其周边入湖支流进行原生动物调查,研究河流和湖泊区域原生动物的种类组成及其季节变化,同时与同一地区的相邻湖泊固城湖作对比,通过计算相似性指数,探讨原生动物对生境同质化的响应。结果表明:调查共采集到原生动物57种,平水期种类多于枯水期;石臼湖河流区各站点原生动物相似性指数在Ⅰ~Ⅲ级之间,为完全不同-轻度相似;湖区站点相似性指数在Ⅱ~Ⅳ之间,为极不相似-中度相似;河流区种类季节之间的相似度极低(0.050~0.267),而湖泊区种类季节之间处于中等相似水平(0.250~0.375),说明河流区原生动物种类的季节变化较湖泊区明显,生物组成的异质性也高于湖泊;原生动物分布对水质有很好的响应关系,氮磷元素在影响原生动物种类组成和分布中起了主要作用;通过石臼湖与固城湖及长江中下游其他湖泊的对比分析,表明在一定范围内,随着生境尺度的增加,生境的同质化会提高生物同质化水平,但超过景观尺度,原生动物地域性特征逐渐显现,即使生境同质,其生物也未必同质;且随着距离的增加,不同区域的生物相似性呈降低的趋势。     

表征亚热带常绿林光合作用季节变化特征的多种植被指数

利用遥感方法可以在区域尺度反演地表植被的光合生理状况和生产力变化,但亚热带常绿林冠层结构季节变化较小,传统的光谱植被指数对植被光合作用难以准确捕捉。利用2014—2015年中国科学院广东省鼎湖山森林生态试验站多角度自动光谱观测系统的光谱反射数据,分别反演传统冠层结构型植被指数(NDVI)、光合生理生化型植被指数(CCI)和叶绿素荧光型植被指数(NDFI_(685)和NDFI_(760)),并利用不同类型植被指数的组合,构建多元线性回归模型。结果表明:亚热带常绿针阔混交林三种类型植被指数均与GPP的动态变化有显著的相关性,其中,NDVI是表征GPP较优的植被指数(R~2=0.60,P0.01),其次为CCI(R~2=0.55,P0.01),而NDFI能够作为辅助指数,有效提高NDVI(R~2=0.68,P0.001)和CCI(R~2=0.67,P0.001)表征GPP的程度。多个植被指数参与构建的多元回归模型能够有效提高亚热带地区常绿林GPP季节动态变化的拟合精度,提升遥感精确评估亚热带森林生产力的能力。     

猪眼角膜的生物力学特性

对猪眼角膜进行了有系统的单轴拉伸实验,通过实验来确定其极限强度,断裂能、显著非线性的应力-应变关系和滞后环.在不同的应变水平下进行了应为松弛实验并确定了连续松弛谱的各参数.从极限强度、断裂能和应力松弛来看,角膜的纵向和横向之间无重大的差异,据此,各向同性假定可用于初步的角膜力学模型.     

花生幼苗对重复干旱胁迫的生理响应

防雨棚内设盆栽试验,设置对照(Control,75%田间持水量)、干旱胁迫(D,35%)、重复干旱胁迫(D_D,35%)3个处理,探讨花生幼苗对预干旱胁迫的适应和记忆响应,分析预干旱对缓解重复干旱胁迫危害的生理作用。结果表明,与干旱胁迫处理相比,重复干旱胁迫提高了叶片的相对含水量,减少脯氨酸的积累,降低MDA和O·_2~-含量;抗氧化酶SOD、CAT活性降低,其中POD活性降低最为明显,并在复水后恢复到与对照相同水平或低于对照。与正常水分的对照相比,干旱胁迫显著降低叶片光合速率(P_N)、最大光合势能(P_C)、最大光量子产量(Y_Q),但重复干旱处理在重复干旱胁迫时期和复水后P_N、P_C和Y_Q均高于干旱处理。预干旱胁迫导致光合和气孔导度滞后面积、滞后率(H_P和H_g)增加,经过预干旱胁迫后,重复干旱显著降低光合和气孔导度滞后面积和滞后率。预干旱胁迫提高植株在重复干旱胁迫下叶片含水量,减轻重复干旱对植株造成的生理伤害,在光合作用上提高对重复干旱的抵御能力,并在复水后快速恢复到正常水分条件下植株生长水平,减少干旱对植株的不利影响。因此,预干旱胁迫促使花生幼苗具备适应或可记忆初始胁迫的能力,重复干旱胁迫时表现更为迅速和强烈的生理防御和快速的生理恢复机制。     

虎耳草不同光温条件下光合特性及有效成分含量的相关性分析

对盆栽的虎耳草进行不同光照和温度处理,测定其叶片光合特性及重要有效成分,分析虎耳草有效成分与光合速率的相关性。结果表明：虎耳草光合速率在透光率50%的条件下最高,透光率100%下最低;100%光照下的岩白菜素和没食子酸的含量最高。光合速率在20℃/16℃（12 h昼/12 h夜）适温下最高,此时岩白菜素和没食子酸的含量也最高。相关性分析表明,温度处理条件下的岩白菜素和没食子酸含量与光合速率、气孔张开面积等呈正相关,其中没食子酸含量与光合速率及蒸腾速率的正相关达极显著;不同光照条件下,没食子酸含量与光合有效辐射呈显著正相关。