外源脱落酸对低温胁迫下圆柏属植物幼苗生理特性的影响

以3 a生圆柏和祁连圆柏幼苗为材料, 采用不同浓度脱落酸(ABA)预处理两种圆柏属幼苗, 测定-4℃低温胁迫处理第9 d叶片相对含水量(RWC)、相对电导率(REC)、丙二醛(MDA)、可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)、脯氨酸(Pro)和类胡萝卜素(Car)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸氧化酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性, 分析外源ABA对低温胁迫下圆柏属植物叶片膜脂过氧化和渗透调节物质的影响, 为培育较多品种的抗冷冻常绿植物提供理论依据. 结果表明: 低温胁迫下, 一定浓度的ABA预处理能有效保护幼苗叶片膜系统的稳定性、增加渗透调节物质含量和提高抗氧化酶活性, 其中30 mg·L^-1ABA预处理对提高圆柏抗寒性效果最好, 40 mg·L^-1ABA预处理对提高祁连圆柏抗寒性效果最好, 且在外源ABA预处理下, 祁连圆柏的抗寒性比圆柏的强. 因此, 施用适合浓度的ABA在提高圆柏属植物抗寒性方面具有较好的应用价值.     

两种圆柏属植物叶片代谢产物季节变化与抗冻性的关系

以祁连圆柏和圆柏为材料,测定分析了圆柏属两种常绿木本植物叶片代谢产物在冷冻适应过程中的季节变化.结果表明:在生长季节(夏季),祁连圆柏和圆柏叶片总含水量、自由水和自由水/束缚水的比值均较高,而脯氨酸和可溶性糖含量较低;在休眠季节(冬季)刚好相反.在低温胁迫下,圆柏属植物通过叶片渗透调节物质(脯氨酸和可溶性糖)含量的增加和水分含量以及总含水量、自由水和自由水/束缚水的比值的下降,降低组织细胞的渗透势,提高其保水和抗胁迫能力,增强抗冻性.两种圆柏属植物叶片水分和代谢积累物的差异分析表明:祁连圆柏之所以比圆柏更能忍受极端低温冷冻环境,可能与脯氨酸的大量积累有关.因此,脯氨酸的积累可能是在极端环境条件下生长的植物的特征之一.     

两种圆柏属常绿植物叶片稳定碳同位素的季节变化及其指示意义

连续2a测定了祁连圆柏(Sabina przewalskii)和圆柏(Sabina chinensis)叶片δ13C值及叶片相对含水量、脯氨酸和硅(Si)含量的季节性变化,研究了叶δ13C值与环境因素之间的相关性(月总降雨量、月平均气温、月平均土温、月总日照时间、相对湿度、大气压、蒸汽压、风速以及潜在蒸发量).结果表明:叶片δ13C值与大气压成负相关,而与气温、降雨量、蒸汽压、潜在蒸发量、日照时间、风速及土温成正相关;13C值与相对湿度之间无显著关系,说明圆柏属植物叶13C值可以作为这些气象因素有效的指示指标.同时,叶片13C值与脯氨酸和Si含量负相关,与叶片含水量和MDA正相关,并且相对圆柏来说,祁连圆柏有更高的13C值、脯氨酸含量和Si含量,较低的叶片含水量和MDA含量,说明叶片13C值在一定程度上可以作为指证环境胁迫的抗逆指标.     

祁连圆柏和青海云杉幼苗生理生态特征对土壤干旱胁迫的响应

以青藏高原东北部亚高山生态系统中的两种不同生境优势树种祁连圆柏和青海云杉3 a生实生苗为研究对象, 研究了它们的幼苗在适宜水分(田间持水量的80%)、轻度干旱(60%)、中度干旱(40%)、重度干旱(20%)生理生态特征差异. 结果表明: 随着干旱胁迫的加剧, 青海云杉和祁连圆柏的叶片相对含水量(RWC)、光合速率(P_n)、气孔导度 (G_s)、蒸腾速率(E) 逐渐下降, 叶片碳稳定同位素含量 (δ¹³C)、氮素利用效率(NUE)、瞬时水分利用效率(WUE_i)、丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性逐渐增加, 但根冠比(R:S)响应不一致, 青海云杉响应逐渐降低, 而祁连圆柏响应逐渐升高. 二者对干旱胁迫的响应有显著差异, 青海云杉在所测定的生理生态指标中受干旱胁迫影响更大, 说明青海云杉对干旱胁迫更为敏感, 而祁连圆柏具有更强的耐旱性.     

芒萁吸收Cu、Au元素的特征及其生物化学特性变化

通过人工移植栽培芒萁的模拟试验,研究在不同高Cu、Au浓度土壤中生长的芒萁吸收聚集Cu、Au元素的特征并测试其生物化学特性的变化。研究发现:(1)随着栽培土壤中Cu、Au含量的增大,芒萁吸收的Cu、Au含量增高,明显高出对照组许多倍。(2)芒萁对Cu的吸收属于弱吸收型和半无障型,对Au的吸收属于属强吸收型和无障型。(3)随着芒萁吸收Cu、Au含量的增高,芒萁叶叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素的含量呈下降的趋势,而细胞的质膜透性及膜脂过氧化的产物丙二醛(MDA)含量呈增大的趋势,表明Cu、Au胁迫对芒萁细胞造成了一定程度的损害。(4)随着芒萁吸收Cu、Au含量的增高,其体内SOD、POD和CAT的活性不同程度地增大,表明抗氧化防御系统对减少芒萁细胞的损害起到了重要作用。     

高山冰缘植物高山离子芥体外抗氧化活性研究

以高山冰缘十字花科植物高山离子芥(Chorispora bungeana)为研究对象, 分析比较了其水提物和醇提物中总黄酮含量以及它们的抗氧化能力.结果表明: 水提物和醇提物能够直接清除DPPH、 超氧阴离子、 羟自由基, 抑制脂质过氧化.与水提物相比, 醇提物总黄酮含量较高, 抗氧化活性更强.高山离子芥水提物和醇提物在体外具有明显的抗氧化活性, 而较高的总黄酮是其适应高山严酷环境的主要特性之一.研究结果对揭示极端环境下生长的植物抗性机理和资源的进一步开发利用提供了科学依据.     

青海柴达木盆地林线附近祁连圆柏叶片功能性状的变化特征

林线作为高山系统中郁闭林与无林高山植被带间特殊的生态过渡带, 对全球气候变化极为敏感. 柴达木盆地林线附近的祁连圆柏作为青藏高原东北部高山生态系统中海拔分布最高的单一优势树种, 是研究林线植物响应气候变化的理想材料. 为明确祁连圆柏重要叶片功能性状对林线附近环境变化的响应模式, 分别测定了东、西两个坡向上林线附近(郁闭林、林线和树线)祁连圆柏的叶片干物质含量(LDMC)、单位面积的叶片重量(LMA)、叶片碳稳定同位素(δ¹³C)、叶片单位重量的碳氮含量(C_mass, N_mass)、碳氮比(C/N)、叶片自由水含量(FW)和叶片自由水与束缚水比(FW/BW). 结果显示:LMA、δ¹³C和C_mass在林线附近无显著变化, 但林线和树线的N_mass、FW及FW/BW显著高于郁闭林, 而LDMC和C/N则相反; 在不同坡向上, 西坡LMA显著高于东坡. 此外, FW与LDMC、N_mass显著正相关, 而FW与FW/BW、LMA与C_mass以及N_mass与C/N显著负相关. 以上结果表明, 祁连圆柏作为我国西北高山生态系统中耐旱、耐寒的树种在林线附近并未受到明显的水分胁迫, 其可能主要通过提高叶片自由水含量、光合能力、含氮渗透调节物含量等策略来适应林线附近的恶劣生境, 以保证自身的正常生长发育.     

青藏高原不同生境中祁连圆柏叶片δ13C变化及其与环境和树高的关系

以分布于青藏高原东北缘的优势乔木祁连圆柏为研究对象,分析了叶片δ¹³C值变化及其与树高、土壤含水量、降雨量和叶片碳氮含量的关系.研究结果表明:研究区祁连圆柏叶片δ¹³C值的变化范围为-28.58‰~-23.95‰,平均值为-25.66‰,变化幅度为4.63‰,而同一生境不同个体之间的变化幅度为2.69‰和2.93‰,说明祁连圆柏叶片δ¹³C值的变化是植物自身遗传特性与环境因子共同作用的结果.叶片δ¹³C值与树高呈明显的负相关关系(p<0.01),并且这种关系不随采样位点的不同而改变;与叶片C和N含量不相关,而与土壤含水量和年平均降水量显著负相关(p<0.001).     

水杨酸通过提高抗氧化酶系统活力增强拟南芥悬浮细胞的耐寒性

与未经水杨酸(SA)处理的低温对照相比,0.1 mmol.L-1SA处理提高了拟南芥悬浮细胞在整个低温胁迫期间超氧化物歧化酶(SOD),过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性,并在低温胁迫初期提高了细胞抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性.在抗氧化酶系统活力提升的同时,还伴随着相对电导率的降低和丙二醛(MDA)含量的减少,即细胞膜状态的恢复.相关性研究显示,膜状态的恢复与抗氧化酶系统中各类酶活力的增加呈显著正相关.上述结果表明,SA可以通过提高拟南芥悬浮细胞的抗氧化酶系统活力避免氧化损伤,从而协助膜系统在低温胁迫下的自我恢复,使细胞抗寒性得以增强.     

不同生境下祁连圆柏叶片色素和稳定碳同位素组成的变化

测定了祁连山大火烧(相对干旱环境)和吐鲁沟(相对湿润环境)中祁连圆柏(Sabina przewal-skii)幼树和老树叶片5种色素含量以及稳定碳同位素组成和脯氨酸含量等指标.结果显示:在相对干旱的环境下,幼树和老树的叶黄素循环转换率(Z+A)/(V+A+Z)、类胡萝卜素含量、脯氨酸含量及稳定碳同位素值都较高,而PsⅡ光化学效率(Fv/Fm)及叶绿素含量都较低,且花青素和紫松果黄素含量也较低;在两种不同生境下,除Fv/Fm及叶绿素外,老树的其它指标都显著高于幼树.结果说明色素在干旱胁迫下起重要的光保护作用,其变化是祁连圆柏在长期与环境交互作用过程中形成的一种适应策略.     

近千年中国东部夏季降水的模拟研究

利用ECHO­G海气耦合气候模式模拟的中国东部过去近1000年的降水资料,通过经验正交函数分解方法得到了中国东部夏季降水分布的主要空间型态： 华北和华南地区与长江中下游地区反位相,即华北和华南地区降水多(少)时长江中下游地区降水少(多)。对31年滑动平均后3种空间分布型的时间系数进行Morlet小波分析和功率谱分析发现,3个地区均存在准60年的年代际振荡周期,长江中下游和华南地区均存在准200年的百年际振荡周期,华南地区还存在120年和80年的变化周期。全球海温场与3个地区夏季降水31年滑动平均后的相关分析表明,在40°～70°S,170°～60°W海域海温与华北和长江中下游地区夏季降水负相关,与华南地区夏季降水正相关除该区外的南北半球(30°～60°)中高纬海域海温与华北和长江中下游地区夏季降水正相关、与华南地区夏季降水负相关,说明在年代际和百年际时间尺度上,中高纬海域海温是影响长江中下游地区和华南地区夏季降水反相的主要因子之一。最后通过对太阳常数、火山活动等外强迫因子与中国东部夏季降水的功率谱分析发现： 中国东部夏季降水的年代际与百年际变化周期大都与外强迫因子的变化周期一致,说明外强迫因子,尤其是太阳常数和火山活动的变化是影响中国东部夏季降水年代际和百年际振荡的主要原因。     

Effect of Cd, Pb stress on the activated oxygen scavenging system in tobacco leaves

The effect of Cd,Pb stress on the activated oxygen scavenging system indicates that the content of chlorophyll.chlorophyll a/b ratio and the activity of CAT gradually decrease,the activity of SOD increases first and then decreases,and the activity of POd Gradually in creases with incrasing concentrations of Cd and Pb,Between Cd and Pb there is synergism in the Activated oxygen scavenging system.The results show that the stress of Cd and Pb can affect the scavenging system of activated oxygen and result in imbalance of activated oxygen metabolism.     

干旱半干旱区土壤含盐量和电导率高光谱估算

以新疆南疆地区渭干河-库车河三角洲绿洲不同盐渍化程度的土壤为研究对象, 将土壤样品的含盐量与电导率数据和使用ASD FieldSpec Pro FR光谱仪测得土壤样品高光谱数据作为本研究原始数据. 首先, 对原始土壤光谱反射率曲线进行Savitzky-Golay滤波以消除光谱曲线噪声可能引起的误差, 对得到的光谱曲线进行对数、 倒数等15种光谱变换; 其次, 对土壤样品含盐量与电导率关系进行分析, 并通过两者与土壤光谱反射率不同光谱变换形式的相关性比较分析, 遴选出一阶微分、 对数倒数一阶微分、 连续统去除和连续统去除一阶微分四种相关性较好的变换形式; 最后, 以此变换形式对含盐量和电导率进行建模, 并对二者进行了高光谱估算精度的比较. 结果表明: 渭干河-库车河三角洲绿洲的含盐量与电导率的相关性较高, 达到0.9975; 电导率与四种不同光谱变换形式之间的相关性要优于含盐量, 特别在一些土壤盐渍化的敏感波段尤为突出; 无论是含盐量还是电导率, 多元逐步回归模型均优于一元线性模型, 且以电导率建立的两种回归模型的决定系数均高于含盐量. 研究表明, 土壤电导率对高光谱信息的反应比含盐量更敏感, 同时, 以电导率建模的估算精度比含盐量更高. 因此, 以电导率替代含盐量进行土壤盐渍化高光谱估算研究是一种精度更高、 速度更快的方法, 可为提高土壤盐渍化高光谱估算提供理论依据.     

黄河源区植被对活动层温度和水分的影响

植被和活动层水热关系是青藏高原冻土生态环境的重要组成部分,对气候变化和工程活动积极响应,是目前全球变化研究的热点之一.为了解植被差异对活动层水热过程的影响,以场地监测和植被调查数据为基础,分析了黄河源区高温高海拔多年冻土区同一地貌单元内局地条件相似而植被差异显著的3个场地活动层温度和水分变化.初步结果表明:植被盖度较低时,活动层水分含量也低,且含水量高值区趋于中下部;植被盖度较高时,冷季地气温差和温度位移都减小,暖季地气温差增大;随着植被盖度增大,冻融开始和结束时间明显滞后,冻融持续时间延长.初步揭示了黄河源区地表植被对活动层水分和温度的影响过程,对研究和保护高寒生态环境稳定具有重要意义.      

Differential cobalt-induced effects on plant growth,ultrastructural modifications,and antioxidative response among four <Emphasis Type="Italic">Brassica napus</Emphasis> (L.) cultivars

Despite the increasing environmental threat of cobalt in the modern era, less is known as its phytotoxicity behavior. Therefore, the present study was undertaken to assess the toxicity effects of cobalt and to understand the associated physio-biochemical response in Brassica napus, an economically important plant crop species. Five-day-old seedlings of four cultivars (Zheda 619, Zheda 622, ZS 758, and ZY 50) were exposed to five different levels of cobalt under hydroponic conditions. Results showed a concentration-dependent inhibition of plant growth, accompanied by notable chlorophyll loss, protein degradation, and accumulation of reactive oxygen species and malondialdehyde. Further, Co contents in different plants parts were found to be higher in Zheda 622 than all other cultivars. In all cultivars, the contents of enzymatic activities (SOD, POD, GR, and GSH) were markedly increased following cobalt exposure; by contrast, catalase and ascorbate peroxidase activities declined with increased cobalt concentration in medium, which was also, echoed by the pattern of enzymes-related mRNA levels. Morphological observations, supported by ultrastructural analysis revealed clear differences in cobalt sensitivity among cultivars, with ZS 758 identified as less sensitive cultivar, and Zheda 622 the most sensitive one. In addition to revealing genotypic differences in cobalt sensitivity in B. napus, findings suggest the mechanisms of cobalt tolerance in this specie could, at least partially, in relation with the ability of plant to sustain the activity of superoxide dismutase and guaicol peroxidase and to maintain glutathione reduced pool through the action of glutathione reductase.     

Kinetics of nitroreductase-mediated phytotransformation of TNT in vetiver grass

The effectiveness of vetiver grass in removing 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) and the involvement of nitroreductase (NR) enzyme in TNT degradation in vetiver has been documented in our earlier studies. The present study was designed to optimize the parameters influencing NR enzyme-mediated TNT transformation in vetiver. The current study is the first report of detailed kinetic examination of NR enzyme induced by TNT in vetiver. Results show that NR activity in vetiver root increased with exposure time as well as with initial TNT concentration, showing a first-order reaction kinetics at lower and a second-order reaction kinetics at higher TNT concentrations. Nitroreductase activity was higher in shoot compared to root in all TNT treatments. Increasing concentration of TNT resulted in a significant increase in the NR activity in shoot. Very high increase in the shoot NR activity indicates a faster root-to-shoot translocation of TNT. The optimum range of the factors influencing NR-mediated TNT transformation and the kinetic parameters were determined, which will be crucial for the application of vetiver for phytoremediation of TNT-contaminated systems.     

岩溶城镇区人类活动对地下水水质的影响

以重庆市南山老龙洞地下河流域为研究单元,通过主成分分析和实地调查,研究该区域人类活动对岩溶地下水水质的影响,并探讨污染物的来源。结果表明,受城镇区人类活动影响,老龙洞地下河流域地下水 NO3--N和PO43--P污然最为严重,按 GB5749-2006规定,研究区的地下水已不可作为饮用水源。老龙洞地下河水NO3--N含量逐年在减少,而PO43--P却在增加,赵家院子泉水PO43--P增长也十分迅速,老龙洞地下河流域地下水受城镇化影响越来越明显。老龙洞地下河水受城镇人类活动、工业活动、农业活动的共同影响,污染比泉水严重。老龙洞地下河中NO3-和SO42-含量的减少,说明采取一些积极的措施,地下水的污染是可以得到治理的。     

大兴安岭秋季冻结期土壤水热变化对多年冻土泥炭地可溶性有机碳的影响北大核心CSCD

土壤温度和含水量是影响可溶性有机碳(DOC)变化的重要因素。然而,多年冻土泥炭地土壤DOC变化对秋季冻结期土壤水热变化的响应尚不明确。本研究选取大兴安岭3种多年冻土泥炭地[小叶章泥炭地(CP)、兴安落叶松-泥炭藓泥炭地(LP)、白毛羊胡子苔草泥炭地(EP)]作为研究对象,开展野外原位试验探究秋季冻结期土壤水热变化对多年冻土泥炭地土壤DOC变化的影响。结果表明:秋季冻结期土壤DOC含量表现为EP>CP>LP,平均含量分别为83.99、45.75和43.13mg·L^(-1)。在秋季冻结前期3种类型多年冻土泥炭地土壤DOC含量均呈波动下降趋势,中、后期CP,LP土壤DOC变化较平缓。在秋季冻结前期,CP整体土壤DOC含量随浅层土壤温度的降低而减少;在后期CP浅层和整体土壤DOC含量随浅层土壤含水量的增加而增加。在秋季冻结中期,LP浅层土壤温度升高和含水量的减少,降低了土壤DOC含量;LP整体土壤DOC的变化随着浅层温度的升高逐渐降低。在秋季冻结后期,EP深层和整体土壤DOC含量随深层含水量增加而增加。在整个秋季冻结期,LP浅层土壤DOC主要受地表温度驱动,深层土壤DOC则主要受深层含水量的影响;整体土壤DOC则受地表温度影响较大。研究表明秋季冻结期多年冻土泥炭地土壤水热变化驱动土壤DOC含量的变化。研究结果为多年冻土区碳循环和“双碳”背景下的碳排放研究提供基础科学数据。