植物冷锻炼对于胁强敏感度的影响(英文)

前文由柑桔枝条在不同低温下、不同冷冻时间的电解质外渗测定,提出胁强(stress)、作用时间与胁变(strain)之间关系的数学模型。在这个模型中共有3个参数:屈服点温度(yield point temperature),胁强敏感度(stress sensitivity)和作用时间敏感度(sensitivity to duration),用以描述植物的抗性。抗性强的植物应表现为屈服点温度较低,胁强敏感度或者时间敏感度较低。为验证此数学模型,本工作以经冷锻炼与未经冷锻炼的盆栽柑桔枝条为材料,作不同温度与时间处理的电解质外渗率的测定,研究了冷锻炼对于上述3个参数的影响。发现胁强敏感度和屈服点温度受冷锻炼影响而下降,时间敏感度未表现明显变化。对于田间柑桔、油桐与毛竹的定期测定,在固定冷冻时间下,得到了类似于盆栽柑桔的结果。入冬时,植物抗冻性提高,3种植物都表现出下列两种变化:1.胁强敏感度的明显下降;2.屈服点温度和/或时间敏感度亦下降。开春时的变化则相反。胁强敏感度的变化与后一种变化有各自的规律,且因植物种类而不同。拐点胁强(stress at inflection point)具有与半致死温度(50％killing point temperature)不同的意义,它的变化是上述两种变化的综合结果。本试验结果表明,冷锻炼对于植物胁强敏感度有明显影响,用本数学模型的3个抗性指标描述     

基于生态位理论的毛竹-桫椤群丛物种竞争共存机制

研究毛竹干扰状态下赤水桫椤国家级自然保护区毛竹-桫椤群丛主要物种的生态位特征和种间协变关系,分析物种间竞争共存机制。结果表明：群丛中木本及高大草本植物共有67种,隶属于40科53属。毛竹的重要值、Shannon生态位宽度指数(B_S)、Levins生态位宽度指数(B_L)均最大,毛竹为群丛中绝对优势种;桫椤的重要值和B_L值位列第二,B_S值位列第三。20个主要物种组成的190组种对中,毛竹与桫椤生态位重叠值最大,为0.64;136组种对生态位重叠值小于0.2(占总对数的71.6%),物种间生态位重叠程度低,生态位分化程度较大。主要物种间的总体联结呈显著正联结,群落相对稳定;主要物种间相关性不显著,联结性不强,种间独立性较强。毛竹与桫椤、罗伞、绿叶黄葛树、毛桐呈极显著正协变,毛竹与粗糠柴、云南樟、黄心树呈极显著负协变。毛竹与土著种的适合度差异和生态位差异共同影响群丛物种间的共存和竞争。控制毛竹扩张,限制与桫椤呈负协变关系物种的规模,可为桫椤营造良好的生存环境。     

毛竹APX家族基因鉴定和表达分析

为了解毛竹(Phyllostachys edulis)抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase, APX)基因家族成员在不同组织和非生物胁迫下的表达模式,利用生物信息学方法从毛竹基因组数据库中鉴定得到7条APX同工酶基因(PeAPXs),根据亚细胞定位预测结果可分为3个亚类。各个基因启动子序列中存在低温、干旱以及光响应元件。毛竹PeAPXs在7个组织中的表达丰度不同,具有组织特异性。qRT-PCR结果表明,在干旱、盐和低温胁迫下各基因的表达模式存在着较大差异,其中PeAPX2在3种胁迫下均维持着较高的表达水平;低温胁迫对PeAPXs有诱导作用,其表达量均呈上调趋势;干旱胁迫下,PeAPX1的表达量下调,未检测到PeAPX3、PeAPX6、PeAPX7表达;盐胁迫下,除PeAPX3和PeAPX6外,其余基因表达量上调。因此,毛竹APX基因可能参与到不同的非生物胁迫过程并在毛竹的生长发育阶段发挥着重要的作用。     

叶黄素循环和D1蛋白周转在毛竹叶片光保护中的作用

利用叶绿素荧光技术,对强光胁迫下以及叶黄素循环抑制剂-二硫苏糖醇(DTT)和D1蛋白合成抑制剂-硫酸链霉素(SM)处理后毛竹(Phyllostachys edulis (Carr.) Lehaie)的光抑制特征进行研究。结果显示:在夏季中午强光或人为强光胁迫下,毛竹叶片最大光化学效率Fv/Fm均显著降低;在下午光强减弱或黑暗、弱光条件下,Fv/Fm可有效恢复。DTT和SM均可抑制毛竹叶片非光化学淬灭(NPQ),且DTT效果明显优于SM。另外,在强光下,DTT和SM处理均能使毛竹叶片Fv/Fm、实际光化学效率Y(Ⅱ)和光化学淬灭qP等荧光参数下降幅度增大。研究结果表明毛竹叶片具有完善的光破坏防御机制,NPQ与叶黄素循环和D1蛋白周转紧密关联,在叶片光保护机制中具有重要作用。     

毛竹APX基因系统进化与表达分析

抗坏血酸过氧化物酶(aseorbate peroxidase, APX)是植物活性氧代谢中重要的抗氧化酶之一,尤其是叶绿体中清除H₂O₂的关键酶,也是维生素C代谢的主要酶类。该文基于生物信息学方法,利用毛竹的基因组及转录组数据鉴定毛竹中的APX基因家族成员,并对其编码的蛋白基本理化性质、基因结构、启动子元件、系统进化及共线性关系、重复串联基因、GO注释及表达模式进行综合分析,共鉴定出21种编码APX的基因。结果表明:(1)PeAPX基因家族成员多为不稳定疏水蛋白,基因结构、基序及结构域相对较为保守,大多数APX基因具有高度保守的内含子模式。(2)系统进化关系显示毛竹APX基因与水稻APX基因有着较高的同源性关系,PeAPX具有较高的进化保守性。(3)Ka/Ks分析表明PeAPX基因都经历了纯化选择压力,此外在每个APX基因的启动子序列中发现有许多与应激反应和植物激素相关的顺式作用元件,结合表达量分析,表明毛竹APX基因在毛竹生长发育中起着正向促进作用。该研究为进一步了解毛竹APX基因家族基本功能及其抗氧化机制提供了一定的参考,为毛竹APX基因功能的深层次鉴定提供了重要依据。     

毛竹7个新近发表种下类型的AFLP分析

为了解毛竹(Phyllostachys edulis)种下类型的遗传关系,对花龟竹(P.edulis‘Mira’)、斑毛竹(‘Porphyrosticta’)、安吉锦毛竹(‘Anjiensis’)、麻衣竹(‘Exaurita’)、黄皮毛竹(‘Holochrysa’)、绿槽龟甲竹(‘Lücaoguijiazhu’)、孝丰紫筋毛竹(‘Purpureosulcata’)等7个新近发表的种下类型进行了AFLP分子标记分析。结果表明,采用筛选的8对引物组合共扩增了1728条条带,多态性条带百分率达98.77%,检测到多态性位点881个。Nei’s遗传多样性指数(H)为0.2736,Shannon信息指数(I)为0.4291。这丰富了毛竹所有23个种下类型的分子亲缘关系研究数据。     

毛竹的花药发育研究

竹类植物因有着较长的开花周期,其生殖生物学研究的报道相对较少。该研究采用石蜡切片与野外观察的方法,对毛竹花药的发育以及花药发育与花序的关系进行了研究。结果表明:毛竹的花药壁结构包括4层细胞:表皮细胞、药室内壁细胞、中层细胞和绒毡层细胞。药室内壁和中层都只有一层细胞,而且细胞形状较扁,花药发育后期药室内壁会逐渐降解,而中层则会完全解体消失。花药壁的发育为单子叶型,绒毡层为腺质型,而且只有一层,细胞径向较长,最后也会消失。小孢子母细胞减数分裂时,胞质分裂方式为连续型。形成的小孢子经一次有丝分裂后逐渐形成成熟花粉粒,大多为二细胞型,很少产生三细胞型。此外,还发现毛竹花药的发育与花序形态变化存在着相对应的关系。野外连续观察和切片发现,随着花序形态的不断发育变化,首先花药开始形成并不断分化,药壁备层也逐渐形成;接着小孢子逐渐成熟,备层也慢慢随之解体、消失;最后花药逐渐开裂并开始散粉。该研究结果不仅丰富了毛竹和竹类生殖生物学的研究内容,而且对毛竹种质的研究也具有重要意义。     

Impact of Phyllostachys heterocycla ‘Pubescens’ expansion on mycorrhizal associations of the adjacent forests

 毛竹(Phyllostachys heterocycla ‘Pubescens’)凭借其独特的生长特性极易扩张进入周边的常绿或针阔混交森林群落并取而代之。菌根减弱假说对毛竹林扩张导致周边林分枯亡并抑制林下幼苗更新的机制进行了解释, 即毛竹林的成功扩张是由于毛竹蔓延引起森林群落的菌根系统紊乱, 使宿主植物与菌根真菌的共生关系受到干扰, 进而影响了宿主植物的分布与更新。该研究以浙江省西天目山国家自然保护区为研究区域, 对菌根减弱假说进行了检验。通过在毛竹-针阔混交林交接区沿毛竹扩张方向设置毛竹纯林、竹-林过渡带、针阔混交林3种类型的样带, 选取在针阔混交林、竹-林过渡带同时存在的6种优势乔灌树种——杉木(Cunninghamia lanceolata)、枫香树(Liquidambar formosana)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)、柳杉(Cryptomeria fortunei)、江浙山胡椒(Lindera chienii)、毛柄连蕊茶(Camellia fraterna), 测定这6个树种在两样带中的菌根侵染频率和强度, 检测在毛竹林扩张中周边森林群落菌根的响应, 同时对比了毛竹在毛竹纯林和竹-林过渡带菌根感染率和强度的变化, 检验该假设。实验结果表明: 1)针阔混交林和竹-林过渡带的主要树种菌根都具有较高的菌根侵染频率(> 95%), 且不同林分间林木的侵染频率无显著差异(p > 0.1); 2)在竹-林过渡带杉木和江浙山胡椒的丛枝菌根侵染强度较针阔混交林明显增加(p < 0.1); 3)毛竹的丛枝菌根侵染频率和强度远低于其他针阔树种, 且在扩张前后没有显著变化(p > 0.1)。实验结果否定菌根减弱假说。     

毛竹林土壤酶活性变化的海拔效应

在毛竹分布南缘的中亚热带与南亚热带气候过渡区,选择土壤类型、坡度、坡向、经营水平等一致的3个海拔高度(低海拔90～120m、中海拔360～400m、高海拔700～780m)毛竹林,对其土壤酶活性和物理、化学性质进行了测定。磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性分别为0.031～0.042、0.104～0.146和0.017～0.039mg·g-1.h-1,中海拔是3种酶活性显著变化的转折点。蛋白酶活性为0.248～0.259mg·g-1.h-1,随海拔的升高酶活性缓慢提高。过氧化氢酶活性为0.097～0.143mg·g-1.h-1,随海拔的升高酶活性显著上升。不同海拔高度毛竹林土壤物理性质对土壤酶活性无显著影响。土壤有机质、全氮、碱解氮含量与土壤酶活性呈显著或极显著正相关,pH值对土壤酶活性具正效应,海拔梯度上的土壤全磷、全钾、速磷、速钾含量对土壤酶活性影响不显著。不同种类土壤酶活性间呈显著或极显著相关,酶促反应具专一性和共同性特点。