特定化合物同位素分析技术在树木非结构性碳水化合物研究中的应用

特定化合物同位素分析(CSIA)可以实现对复杂基质中特定化合物稳定碳同位素组成(δ¹³C)的精确测定。应用此方法测定树木非结构性碳水化合物(NSC)中特定成分(如糖类、有机酸和糖醇)的δ¹³C,不仅能够追踪新同化的光合产物在树木中的运移及与外界的碳交换,还能够更敏感地指示树木生理状况对环境变化的响应。本文首先系统介绍了CSIA从样品采集、处理到δ¹³C测定的方法,然后综述了树木NSC中各成分之间及各成分在不同器官之间的δ¹³C差异,阐述了树木NSC的δ¹³C时间动态变化特征及内在机制,最后分析了NSC作为主要呼吸底物,其δ¹³C与树木呼吸释放CO₂的δ¹³C(δ¹³C_R)之间的联系,并针对CSIA分析技术在后光合分馏、树木逆境生理和年轮δ¹³C形成机制等研究的应用前景提出了展望。     

北方农牧交错带温性盐碱化草地土壤呼吸对不同形态氮添加和刈割的响应

农牧交错带草地生态系统兼受农业和牧业的影响, 属于脆弱生态系统, 尤其是养分贫瘠的盐碱化草地, 其生态系统结构和功能对外界干扰的响应更加强烈。位于晋西北地区的农牧交错带盐碱化草地, 地理位置独特, 区别于天然牧区草地生态系统。由于毗邻农田, 农业氮肥的过量使用促进了活性氮气体排放, 同时使得农牧交错带草地土壤碳氮循环发生改变。刈割是北方农牧交错草地生态系统的主要管理方式, 为了深入探究氮添加和刈割管理方式对农牧交错带草地碳循环的影响, 进一步厘清该区域草地生态系统的碳动态问题, 该研究设置了一个不同形态氮添加和刈割的裂区实验, 测定土壤呼吸对不同形态氮肥添加和刈割的响应, 为进一步科学管理该区域草地提供可靠的依据。实验样地位于山西省右玉县境内的“山西农业大学农牧交错带草地生态系统野外观测研究站”, 于2017年设置不同形态氮添加和刈割处理, 实验处理包括对照(不刈割和刈割)、尿素添加、缓释尿素添加、刈割+尿素添加、刈割+缓释尿素添加, 每种处理6个重复, 共36个小区。在不同处理条件下测定土壤呼吸速率、土壤温度、土壤水分、土壤微生物生物量、土壤无机氮含量、植物地上和地下生物量, 并计算土壤累积碳排放量及CO₂通量。研究结果表明: (1)短期(2017-2018年)尿素和缓释尿素的添加显著提高了该地区土壤呼吸速率和土壤累积碳排放量。与添加缓释尿素相比, 添加尿素处理下的土壤呼吸速率和累积碳排放量更高; (2)刈割显著降低土壤呼吸速率和累积碳排放量; (3)短期氮添加和刈割的交互作用对土壤呼吸速率没有显著影响。因此, 短期氮添加促进了北方农牧交错带盐碱化草地土壤碳释放, 刈割抑制土壤呼吸, 降低了累积碳排放量, 这可能是由于刈割移除地上植物, 减少了凋落物的输入, 底物减少导致土壤微生物活性降低。但是随着处理时间的延长, 氮添加和刈割对该农牧交错带盐碱化草地土壤碳动态的影响还有待进一步探究和发现。     

降水变化与氮添加对晋北盐碱化草地土壤净氮矿化的影响

于2018年在晋北典型农牧交错带盐碱化草地设置增减降水和氮添加处理试验, 2019年生长季(5—9月)采用原位顶盖PVC埋管法测定不同水、氮处理下土壤净氮矿化速率,研究盐碱化草地土壤净氮矿化速率对降水格局变化和氮沉降的响应。结果表明: 土壤净氮矿化速率表现出明显的季节动态。单独增减降水(±50%)和氮添加(10 g·m^-2·a^-1)以及氮添加+增加50%降水处理对土壤净氮矿化速率影响不显著,氮添加+减少50%降水处理显著提高土壤净硝化速率和净氮矿化速率,分别提高10.8和8.6倍。土壤净氮矿化速率与土壤含水量呈显著正相关,与土壤pH值呈显著负相关。氮添加在不同降水条件下对晋北盐碱化草地土壤氮矿化速率的影响存在差异,土壤含水量与pH值是晋北盐碱化草地土壤净氮矿化速率的主要影响因素。因此,全面评估草地土壤氮矿化过程对全球变化的响应模式,需要考虑降水格局变化与氮沉降增加的交互作用,以及盐碱化草地土壤理化性质的特殊性。     

盐及干旱胁迫对油菜抗氧化系统和RbohC、RbohF基因表达的影响

以白菜型油菜‘陇油6号’和‘天油2号’为试验材料,经MAPK抑制剂U0126、H_2O_2清除剂DMTU、NADPH氧化酶抑制剂DPI和IMD预处理后再分别进行盐胁迫、PEG-6000模拟干旱胁迫,研究其对两种油菜幼苗活性氧、抗氧化酶活性和RbohC、RbohF基因表达的影响.结果表明:盐胁迫和PEG-6000模拟干旱胁迫下,两种白菜型油菜中H_2O_2积累量上升,O_2^-·积累量下降,抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、抗坏血酸过氧化物酶APX和谷胱甘肽还原酶GR)活性和RbohC、RbohF基因表达均升高.与单独胁迫处理相比,两种油菜O_2^-·积累、抗氧化酶活性和RbohC、RbohF基因的表达量均明显降低,经DMTU、DPI和IMD预处理后再分别进行盐和干旱胁迫,H_2O_2积累量下降,但U0126预处理后再进行胁迫处理,H_2O_2积累量上升.说明NADPH氧化酶、MAP激酶级联途径、H_2O_2参与了盐、干旱胁迫下活性氧产生、抗氧化酶活性变化和RbohC、RbohF基因表达的调控.     

长白山红松年轮碳同位素与净初级生产力的关系

解析树木年轮碳同位素变化是揭示气候与环境变化的有效途径,然而少有研究分析年轮碳同位素对森林净初级生产力(NPP)的指示效应.基于生长季气象因子,分析了长白山红松年轮δ¹³C记录序列与阔叶红松林红松种群NPP变化趋势以及两者之间的相关关系.结果表明: 1970年以前,研究区红松年轮δ¹³C与红松种群NPP变化同步,且两者间呈极显著线性正相关关系,年轮δ¹³C记录了气候变化对红松种群NPP的影响;1970年以后,红松年轮δ¹³C与红松种群NPP变化出现分异,两者呈负相关关系但相关性不显著,表明干旱等其他环境因子的影响使年轮δ¹³C对气候变化的敏感性和对NPP指示性降低.这一相关关系在红松年轮δ¹³C与当年和下一年红松种群NPP之间都存在,表明当年环境状况对来年红松生长的重要意义.说明长白山红松年轮δ¹³C对红松种群NPP有良好的指示性,树木年轮δ¹³C有重建森林历史NPP长期变化的潜力.     

利用野生青狗尾草的细胞质培育谷子质核互作雄性不育材料

利用野生青狗尾草N10为母本,谷子农家品种大青秸为父本,进行种间杂交,获得了3株杂种。杂种在农艺性状上表现为谷子和青狗尾草的种间类型,花器表现了雄性败育,但雌蕊发育正常,能接受外来花粉结实。细胞形态学观察表明,其雄性败育表现为单核小孢子典败。该谷子雄性不育材料的获得,为利用野生青狗尾草的细胞质培育谷子质核互作雄性不育系,进而为实现谷子三系配套杂种优势利用奠定了基础。     

葛根素对小鼠的通便作用及其机制研究

目的:研究葛根素对便秘小鼠的通便作用,探讨其通便机制。方法:采用复方地芬诺酯制造小鼠便秘模型,观察葛根素对便秘模型小鼠的首次排便时间,12h内排便粒数,粪便性状及重量的影响;采用肠段称重法,观察葛根素对大肠水分吸收的影响;采用PowerLab信号处理系统,观察葛根素对大肠平滑肌活动的影响。结果:①三个剂量组与便秘模型组相比,小鼠首次排便时间明显缩短(P<0.05),12h内粪便粒数、重量明显增加(P<0.05),并呈剂量效应。②低、中剂量组与便秘模型组相比,大肠含水量明显增加(P<0.05),高剂量组以上指标不但明显高于便秘模型组(P<0.05),而且明显高于空白对照组(P<0.05)。③与单纯给予复方地芬诺酯相比,葛根素进一步降低了小鼠大肠平滑肌收缩幅度、频率和曲线下面积,具有显著差异性(P<0.05)。结论:葛根素具有通便作用,其机制可能是葛根素增加肠道水分促肠运动的作用大于它对肠道运动的直接抑制作用。     

珠芽魔芋的组织培养与快速繁殖

1植物名称珠芽魔芋[Amorphophallus bulbifer (Roxb.)Blume]。2材料类别芽鞘。3培养条件(1)愈伤组织诱导培养基:MS 6-BA 0.6mg·L~(-1)(单位下同) NAA 0.1;(2)不定芽诱导和增殖培养基:MS 6-BA 1.0 NAA 0.4:(3)生根培养基:1/2MS NAA 0.1。以上培养基均加入3%蔗糖和0.6%琼脂,pH 6.0。培养温度(25±2)℃。     

一种农杆菌介导的赤霉菌CCRC3.572的转化方法

目的:建立农杆菌Ti质粒介导的转化赤霉菌的新方法。方法:以农杆菌Ti质粒pCAMBIA0390为基础,构建带有潮霉素抗性基因表达盒的双元载体,并用农杆菌介导的方法转化赤霉菌。结果:构建了双元载体pCAMBIA0390-hph(PgpdA),并获得了具有潮霉素抗性的赤霉菌转化子。结论:农杆菌介导的方法适于赤霉菌的转化,为赤霉菌的遗传研究提供了一种新的手段。     

抗人胎盘酸性铁蛋白单链抗体的构建、表达与鉴定

目的:制备人胎盘酸性铁蛋白(PAF),构建、表达并鉴定抗人PAF单链可变区抗体片段(scFv)。方法:设计以SfiⅠ、NotⅠ为酶切位点、以(Gly4Ser)3为linker的2对引物,从抗人PAF单克隆抗体可变区基因的克隆载体中扩增VH和VL基因,用重叠延伸PCR在VH和VL基因间引入连接短肽,构建VH-linker-VL的scFv基因。经SfiⅠ、NotⅠ酶切后克隆到原核分泌型表达载体pUC19/119上,转化大肠杆菌TG1和筛选后测序验证,IPTG诱导表达,SDS-PAGE鉴定其相对分子质量(Mr)。以人PAF为抗原,scFv为一抗,抗His单克隆抗体为二抗,间接ELISA鉴定其抗体活性。结果:重叠延伸PCR扩增产物经凝胶电泳可见约700bp的条带,DNA序列分析证明2株抗体具有完整的scFv序列,并含有c-myc和His。IPTG诱导阳性菌表达产物经SDS-PAGE鉴定有Mr约27000的显示条带,符合scFv与表达标签融合蛋白的理论值;间接ELISA证明表达产物可与PAF结合。结论:成功构建并表达了抗人PAF单链抗体,为进一步建立检测PAF的间接ELISA奠定了基础。