利用微藻生产可再生能源研究概况

能源是现代工业的支柱,是国民经济可持续发展的动力。生物质能源作为一种来源广泛的可再生能源,其开发利用不仅有助于缓解化石燃料日益枯竭给全球经济发展带来的危机,还可避免对环境的污染。微藻中很多种类富含油脂,可以用来生产生物柴油(脂肪酸甲酯);另一些藻类中含有极丰富的烃类物质,化学结构与矿物油相似,提取后可加工成汽油、柴油使用;在特定条件下,绿藻和蓝藻在光合作用的同时可以产生氢气。微藻易培养,生长快,单位面积生物量大,油、烃含量高,是一类重要的生物质能源,已引起各国政府、科学家和企业家的高度关注。文中概述了利用微藻生产油脂、烃类、氢气的研究现状,探讨了利用微藻生产可再生能源存在的问题和对策,并展望了我国微藻可再生能源研究开发的发展前景。

温度、光照和pH值对锥状斯氏藻和塔玛亚历山大藻光合作用的影响及光暗周期对其生长速率和生物量的影响

用测定净光合放氧速率的方法研究了温度、光照和pH对锥状斯氏藻(Scrippsiellatrochoidea)和塔玛亚历山大藻(Alexandriumtamarense)光合作用的影响。在不同光暗周期(L:D)条件下培养锥状斯氏藻和塔玛亚历山大藻,研究了光暗周期对生长繁殖速率和生物量的影响。2种藻对温度的变化敏感,适宜的温度范围是17～25℃,最适温度20～22℃,低于10℃和高于30℃不能生长;锥状斯氏藻的光饱和点是400μmol·m-2·s-1,塔玛亚历山大藻的光饱和点是650μmol·m-2·s-1,都属于喜高光强的微藻;2种藻对pH值的变化极其敏感,适宜的pH值范围很小,为7.0～9.0,最适pH值7.5～8.0,与其生活的海洋环境一致,pH值高于9.5时,不能进行有效的光合作用,pH值10.0可致全部细胞死亡;在一定范围内,2种藻的生长速率(μ)和生物量随着光照时间的延长呈比例增加。

光照强度、温度、pH、盐度对小球藻(Chlorella)光合作用的影响

利用测定净光合放氧速率的方法研究了光照强度、温度、pH、盐度对小球藻(Chlorella sp.XQ-200419)和海洋小球藻(Chlorella marina NJ-016)光合作用的影响。小球藻(Chlorella sp.XQ-200419)的适宜光照强度范围为100～>1600μmo·lm-2·s-1,光饱和点在500μmo·lm-2·s-1附近;适宜温度范围为25～42.5℃,最适温度为37.5℃;适宜pH值范围为6.5～9.0,最适pH值为7.0;对盐度的适应范围较广,在0～0.6mol/L范围内,随着盐度的升高,净光合放氧速率有下降趋势。海洋小球藻(Chlorella marina NJ-016)的适宜光照强度范围为400～>1600μmol·m-2·s-1,光饱和点在1400μmo·lm-2.s-1附近;适宜温度范围为25～42.5℃,最适温度为37.5℃;适宜pH值范围为5.0～9.0,最适pH值为8.0;对盐度有很好的适应性,在0～0.6mol/L范围内,随着盐度升高,净光合放氧速率明显上升。小球藻和海洋小球藻的净光合放氧速率随光照强度、温度、pH值和盐度变化的规律,表明了两种小球藻的基本生理生态学特性:能适应较强的光照强度、较高的温度、中性偏碱的环境和较高的盐度。研究结果有助于小球藻培养条件的优化。两种小球藻对光照强度、温度、pH值和盐度变化的反应也有所不同:与小球藻(Chlorella sp.XQ-200419)相比,海洋小球藻(Chlorella marina NJ-016)对光照强度有更好的适应性,对pH值变化有更宽的适应范围,适当提高盐度对其光合作用有明显的促进作用。这表明海洋小球藻(Chlorella marina NJ-016)在快速生长繁殖方面具有更大的潜力,这一研究结果为筛选适合于大量培养的优良藻种提供了依据。

井冈山自然保护区12种常见灌木生物量的估测模型

灌木生物量模型是估测灌木生物量的重要方法之一。以井冈山自然保护区林下12种常见灌木为研究对象,根据树高(H)和地径(D)两个形态因子作为变量,进行回归分析构建模型。通过对比判别系数R 2的大小,筛选最佳生物量估测模型。方程W=a+b X12 X2、W=a+b X+c X 2和W=a X b在模拟生物量时相关指数均较高,为0.904-0.991,达到极显著水平,可用于实际生物量估测,而方程W=a+b X、W=a+b X1+c X2和W=a+b ln X在模拟灌木生物量时结果较差。利用此类方法建立的生物量模型,精度高,简便易行,对以后估算井冈山自然保护区灌木生物量和碳储量具有十分重要的意义。

广东沿海几种赤潮生物的分类学研究

对1997年秋～1998年春广东沿海多次赤潮发生期间的几种优势赤潮藻类进行了形态学和分类学研究。1种为我国首次报道引发赤潮的定鞭金藻类（Prymnesiophytes）--球状棕囊藻（Phaeocystiscf.globosa）。另有甲藻类7种，其中裸甲藻目（Gymnodiniales）3种：米氏裸甲藻（Gymnodiniumcf.mikimotoi）、环节环沟藻（Gyrodimiuminstriatum）及PhaePolyk－rikoshartmanii;鳍藻目（Dinophysiales）1种：具尾鳍藻（Dinophysiscaudata）；原甲藻目（Pro－rocentrales）2种：海洋原甲藻（Prorocentrummicans）、利玛原甲藻（Prorocentrumlima）；多甲藻目（Peridiniales）1种：链状亚历山大藻（Alexandrumcatenella）。以上几种藻类引发的赤潮均为有害赤潮，其中球状棕囊藻、米氏裸甲藻和链状亚历山大藻能产生毒素，形成有毒赤潮。

植物次生代谢物途径及其研究进展

植物次生代谢是植物在长期进化过程中与环境相互作用的结果,由初生代谢派生。萜类、生物碱类、苯丙烷类为植物次生代谢物的主要类型,其代谢途径多以代谢频道形式存在,具有种属、生长发育期等特异性。从植物次生代谢物的分类、代谢途径及代谢调控基因工程等方面展开论述,重点介绍了次生代谢物的生物合成途径,以及利用基因工程等技术对植物次生代谢途径进行遗传改良等方面的研究进展,为全面认识植物代谢网络、合理定位次生代谢及其关键酶、促进野生植物资源可持续利用等提供理论依据。

长期深淹对三峡库区三种草本植物的恢复生长及光合特性的影响

硬秆子草(Capillipedium assimile)、双穗雀稗(Paspalum distichum)和狗牙根(Cynodon dactylon)在经受与三峡水库水位运行节律基本一致的水淹时间和水淹持续时期,但淹水深度(0、5、15和25m)不同的处理后,对其进行了恢复生长和光合特性研究。结果表明:(1)3种草本植物之间相比,狗牙根的存活率最高,所有处理植株存活率达到了100%;硬秆子草和双穗雀稗随着水淹深度的增加,存活率呈降低趋势,5m深处理存活率达到了100%,15m和25m深处理存活率在80%以上。(2)3种草本植物恢复生长后的叶片净光合速率Pn、蒸腾速率Tr、气孔导度Gs、水分利用效率WUE和表观CO2利用效率CUEapp与未淹对照相比没有显著差异;不同物种相同水淹处理之间比较,狗牙根的各光合指标显著高于硬秆子草和双穗雀稗。(3)结合三峡库区消落带植被恢复物种筛选的基本条件和本试验不同处理植株的恢复生长及其光合特性的研究,结果表明,硬秆子草、双穗雀稗和狗牙根是能够忍耐长期深淹胁迫的、适宜于三峡库区消落带植被恢复与重建的优良物种。三者之间的耐淹能力从大到小依次为:狗牙根>硬秆子草>双穗雀稗。

三峡水库蓄水对消涨带植被的初步影响

三峡库区消涨带植被一直受到广泛关注。为了研究水库蓄水对175 m以下消涨带原有植被的潜在影响,2008年8月在三峡大坝上游长江干流从巴南到秭归12个监测点,设立68个5 m×5 m永久监测样方,比较被水淹过的156 m以下与当时尚未水淹的156～175 m地段植被物种组分、物种多样性和草本层生物量的差异。结果表明:被水淹过与尚未水淹的植被物种组分存在显著差异,DCA可以将二者明显分开,156 m以上尚未水淹的植被以灌丛为主;156 m以下被水淹过的植被以草丛为主,优势种包括多年生草本:狗牙根(Cynodon dactylon)、牛鞭草(Hemarthria altissima)和硬秆子草(Capillipedium assimile);一年生草本:狗尾草(Setaria viridis)、毛马唐(Digitaria ciliaris)和千金子(Leptochloa chinensis)。木本植物基本死亡,只有枫杨(Pterocarya stenoptera)、牡荆(Vitex negundo)和地瓜(Ficus tikoua)存活。此外,被水淹过的植被中灌木物种数比例显著降低,而一年生草本物种数比例显著增加。被水淹过和尚未水淹植被的物种多样性也存在显著差异,被水淹过植被物种总数、灌木和多年生草本物种数显著低于尚未被水淹过的植被,但一年生草本物种数没有显著差异。被水淹过的植被草本层生物量与尚未水淹的植被没有显著差异。可见,水淹显著改变了消涨带原有植被物种组分和物种多样性,但一年生草本物种数和草本层生物量没有显著差异。未来175 m以下的植被中,草本尤其是一年生草本将占据优势。在消涨带植被恢复选择适应水淹生境物种过程中,应分别从植物的生活史、生理学和形态学等角度进行筛选,尤其应重视生活史适应策略植物的应用。被水淹过的156 m以下现有优势草本和存活的灌木可以作为三峡库区未来消涨带植被恢复的备选物种。

几种光合作用光响应典型模型的比较研究

光响应曲线是判定植物光合效率的重要方法,通过曲线可以获得植物光合特性的相关生理参数,但不同模型提取的光响应参数和指标存在差异。本文选择直角双曲线、非直角双曲线和两种指数曲线模型,分别对3个品系常绿杨光响应数据进行拟合,提取了各光响应曲线模型的主要特征参数,对比分析了各模型参数间的差异,并对光饱和点(LSP)的不同计算方法进行了讨论。最后用巨尾桉光响应数据对分析结果作了进一步验证。结果表明,直角和非直角双曲线模型拟合的最大净光合速率(P’max)、表观量子效率(a)及暗呼吸速率(Rd)值高于指数模型拟合值,且直角双曲线拟合的各参数均比非直角双曲线拟合的各参数的值大,而两指数模型各参数拟合值基本一致;在LSP计算方法中,用光通量200μmo.lm-2.s-1以下的点拟合的Pn-I直线与其它模型相结合得到光饱和点的方法不可靠,会使计算结果明显偏小,用接近最大总光合速率Pmax一定比例的方法估计LSP也存在较大偏差,而P’max由于消除了Rd的影响,计算光饱和点时各模型的估计比例相对固定,是一个比较理想的LSP估计方法,初步得出直角、非直角及指数模型用P’max来估计光饱和点时应选取的比例分别为(78±1)%、(82±1)%及(96±1)%。

孑遗植物水松(Glyptostrobus pensilis)种群生命表和谱分析

对屏南水松(Glyptostrobus pensilis)种群依胸径大小分级,以林木径级结构代替年龄结构,采用匀滑技术,编制水松种群静态生命表,绘制死亡率曲线、危险率曲线及存活曲线,分析水松种群动态变化趋势。结果表明,水松种群的存活曲线趋于Deever-Ⅲ型,幼苗稀缺是其濒危的重要原因之一。水松种群天然更新过程是通过水松不同龄级的株数分布波动而表现的,谱分析表明,水松种群动态不仅受基波影响,而且在第10龄级呈现较小的周期波动,其机制与水松高生长特性有关。

水生植物对富营养水体水质净化作用研究

利用富营养浅水湖泊武汉东湖中所建立的大型实验围隔系统 ,对沉水植物的水质净化作用作了现场实验研究。重建后的沉水植物可以显著改善水质 ,水体透明度显著提高 ,水色降低。在研究期间 ,水生植物围隔 CODCr和 BOD5一般分别为 2 0和 5 mg/L左右 ;对照围隔和大湖水体则分别约为 40和 1 0 mg/L。水生植物围隔水体中可检出的有机污染种类也较对照围隔和大湖水体低。

三种木通属植物的地理分布与资源调查

木通属(AkebiaDecaisne)植物为我国传统药用植物,有着2000多年的药用历史,具有很高的药用价值;叶、花、果观赏性强,果肉营养丰富,可鲜食或加工,开发潜力巨大。作者对3种具有经济价值的木通属植物(五叶木通Akebia quinata(Houttuyn)Decaisne、三叶木通A.trifoliatassp.trifoliata和白木通A.trifoliatassp.austra-lis)的地理分布、形态学和农艺学特征以及资源现状进行了调查。结果发现,五叶木通主要分布于中国东南部及长江流域,由于长期的过度采收使野生资源遭到严重破坏;三叶木通广泛分布于华中及黄河流域,秦岭沿线分布较多,野生资源蕴藏量匮乏,目前已相继建立GAP栽培基地并作为保健水果进行开发;白木通分布于华南及长江流域各省区,资源丰富,但目前开发利用较少。为保证野生资源的可持续利用,应控制木通属植物的过度采收,加强白木通的合理开发利用,进行更广泛的资源调查、收集和评价,同时建立栽培驯化基地,推广优质、高产栽培技术,培育出品质优良,经济价值高,适合药用、观赏、食用或加工等不同需要的品种,促进木通产业的健康发展。

莲藕组织总RNA的快速提取方法

莲藕组织富含多糖、脂质、酚类等物质,用一般的方法较难提取高质量的RNA。在改进前人方法的基础上,建立了一种高效、简单的CTAB-L iC l提取法,能快速提取高质量的莲藕组织总RNA,并且产率高、完整性好、纯度高,能进一步满足RT-PCR等分子生物学实验的需要。此外,该方法也适用于其它富含多糖、脂质、酚类等物质的植物组织总RNA的提取。

天然黄山松种群格局的分形特征——计盒维数与信息维数

采用计盒维数和信息维数对屏南和寿宁不同群落的天然黄山松(Pinustaiwanensis)种群格局的分形特征进行比较分析。结果表明,天然黄山松种群格局具有分形特征,其计盒维数值在1.2998～1.8626之间,不同群落的大小次序为Q3>Q1>Q2>Q4>Q7>Q8>Q5>Q6;信息维数值在1.2057～1.8637之间,大小次序是Q3>Q1>Q2>Q4>Q8>Q7>Q5>Q6,屏南天然黄山松近纯林黄山松种群的计盒维数和信息维数均高于寿宁混交林,计盒维数定量描述种群占据水平空间的能力和程度,信息维数揭示种群格局强度的尺度变化及个体分布的非均匀程度,分形维数值的高低与群落环境、种群密度、种群在群落中的优势地位、个体的聚集程度及幼树个体数量等相关。黄山松种群格局分形维数随海拔呈现上下波动变化,1250～1270m是更适生的海拔范围。此外,黄山松种群格局的分形特征存在一定的尺度范围,其拐点尺度是分形范围的下限尺度。

五爪金龙对其草本伴生种部分生理指标的影响

采用电导率法和分光光度法,测定了5个不同的自然生境中入侵杂草五爪金龙(Ipomoea cairica)的4种草本伴生植物火炭母(Polygonum chinense)、三叶鬼针草(Bidens pilosa)、红花酢浆草(Oxalis corymbosa)、鸡矢藤(Pae-deria scandens)的相对电导率和叶绿素含量等生理指标,并设相同生境中不与五爪金龙伴生的这4种草本植物为空白对照。结果表明:4种伴生草本植物的叶绿素含量与对照相比差异达显著或极显著水平;三叶鬼针草相对电导率差异显著,另外3种伴生植物的相对电导率变化不明显,说明五爪金龙对火炭母、红花酢浆草、鸡矢藤3种草本伴生植物的叶绿素含量影响显著,而对三叶鬼针草的叶绿素含量和质膜透性均有显著影响。

四种前体对胀果甘草细胞悬浮培养生产甘草黄酮的调控效果评价

在胀果甘草细胞悬浮体系中加入苯丙氨酸、酪氨酸、肉桂酸和乙酸钠来研究前体对甘草细胞生产甘草黄酮的影响。结果显示,4种前体在合适的浓度下对细胞的生长没有明显的抑制作用,而且均能促进细胞内甘草黄酮的生物合成,但高浓度的肉桂酸对细胞的生长有一定的抑制作用。苯丙氨酸的最佳添加浓度为20 mg/L,酪氨酸、肉桂酸、乙酸钠的最佳添加浓度都是5 mg/L。此时,均可使培养体系的甘草黄酮产量高达100 mg/L以上,其中酪氨酸的添加使得产量高达对照的1.43倍。苯丙氨酸、肉桂酸和乙酸钠3种前体的添加时间均以第10天为宜,酪氨酸添加时间以第5天为最佳。而且,在添加苯丙氨酸和乙酸钠后的第3天收获细胞,此时细胞的生物量和甘草黄酮产量最大。此外,苯丙氨酸、乙酸钠的添加可以增加黄酮合成的关键酶之一——苯丙氨酸裂解酶的活性。酪氨酸对苯丙氨酸裂解酶影响不大,而肉桂酸的添加却导致其活性显著降低。

霍山3种石斛的生长节律及其与生态因子关系的研究

探讨了霍山3种石斛的生长节律及其与生态因子的关系。结果表明:3种石斛生长发育的物候期有明显的差别,米斛新茎的生长集中在3月下旬～8月份,新茎生长期150d左右;铁皮石斛生长集中在4月下旬～9月下旬,新茎生长期154d左右,而铜皮石斛生长则集中于4月初～9月初,新茎生长期160d左右。米斛生长只有一个生长高峰,而铁皮石斛和铜皮石斛生长有双峰现象。石斛虽然是一种生长在高山的阴生植物,但霍山3种石斛全年生长要求一定积温和温度。米斛年积温2070℃,铁皮石斛年积温2256℃,铜皮石斛年积温2248℃。米斛和铜皮石斛生长的最适温度20℃。而铁皮石斛生长的最适温度23℃。8月份温度渐低,当温度回落又可适宜生长时,铁皮石斛和铜皮石斛还有一次小的生长过程,但是米斛仅有一次生长高峰。湿度和光强与生长负相关。适宜的降水也是石斛生长的必要条件。

不同因子对常绿杜鹃亚属种子萌发及成苗的影响

杜鹃属常绿杜鹃亚属多分布于中国西南高海拔地区,播种育苗为其有效的引种手段。试验表明:(1)环境温度、物种系统位置对萌发速度影响较大,平均气温20℃以下,温度越高萌发越快;材料较多的4个亚组以云锦杜鹃亚组萌发最快,银叶杜鹃亚组、露珠杜鹃亚组居中,长序杜鹃亚组最慢。(2)出苗、成苗率及幼苗生长与播种基质、物种产地、来源、系统位置等密切相关,出苗率以“腐殖土”基质为高,而成苗率及幼苗生长以“腐殖土+苔藓”基质为好;原产华东、华南、华中的种育苗效果总体优于西南种,日本、北美种好于欧洲种;经过驯化的种好于采自原产地的种,3个主要种源地育苗表现为:以本园的种子最佳、云南次之、德国最差;向东部演化的种育苗效果好于向西南演化的种。(3)庐山冷凉湿润的气候较适宜于本亚属杜鹃的播种育苗,苗期管理及猝倒病防治是其育苗成败关键。

三种药用淫羊藿的地理分布与资源调查

淫羊藿属(Epimedium L.)植物为传统的中草药,也是新优地被观赏植物,具有悠久的药用历史和巨大的开发潜力。对3种重要的药用淫羊藿(朝鲜淫羊藿E.koreanum、心叶淫羊藿E.brevicornum和箭叶淫羊藿E.sagittatum)的地理分布、形态特征和资源现状进行了调查。调查发现,朝鲜淫羊藿分布于中国东北部,主要沿长白山脉分布,长期的过度采收使野生资源遭到严重破坏,保护工作迫在眉睫;心叶淫羊藿分布于西北各省以及山西、河南等省,野生资源丰富,但目前开发利用较少;箭叶淫羊藿广泛分布于华东、华南各省区,但野生资源蕴藏量并不丰富,且不同分布区形态变异较大,物种鉴定尚存诸多疑问。为保证野生资源的可持续利用,未来应控制朝鲜淫羊藿的过度采收,加强心叶淫羊藿的合理开发利用,不同地区的箭叶淫羊藿形态差异较大,质量不稳定,建议对其进行系统的质量评估之后择优开发利用。

4种中药贯众原植物提取物的体外抗菌活性研究

用水提法和醇提法制备苏铁蕨(Brainea insignis)、华南紫萁(Osmunda vachellii)、狗脊蕨(Woodwardia japonica)和乌毛蕨(Blechnum orientale)的根状茎的提取液,应用纸片扩散法和试管二倍稀释法测定了各提取液对11种常见致病菌的抑菌圈、最低抑菌浓度(MIC)和最低杀菌浓度(MBC)。结果表明,各提取液(1g生药/mL)对表皮葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌及李斯特菌4种革兰氏阳性菌有明显抑制作用,对表皮葡萄球菌的抑制作用尤为明显,且醇提液的抑菌效果优于水提液;对大肠埃希氏菌等革兰氏阴性菌则无抑制作用。在4种贯众原植物中,苏铁蕨对革兰氏阳性菌的抑制活性最强。