耦合叶肉导度的陆面过程模型最大叶肉导度参数的敏感性分析

陆面过程模型添加叶肉导度能有效改善模型模拟的CO_(2)施肥效应精度,但叶肉导度模拟受最大叶肉导度参数取值的影响,优化模型中最大叶肉导度参数是改进陆面过程模型叶肉导度和CO_(2)施肥效应模拟的重要途径。以EALCO(Ecological Assimilation of Land and Climate Observations)模型为例添加叶肉导度,通过人为改变最大叶肉导度值的取值,分析模型输出结果对最大叶肉导度的响应,揭示最大叶肉导度参数在模型中的敏感性,并与已有研究结果或观测数据比较,探讨耦合叶肉导度的陆面过程模型最大叶肉导度参数优化的途径。模拟试验以美国哈佛森林典型温带落叶阔叶林生态监测站(US-Ha1 site, Harvard Forest Environmental Monitoring site)数据为驱动。结果显示:(1)随最大叶肉导度增加,总初级生产力(GPP, Gross Primary Production)模拟精度增加,但最大叶肉导度取值大于1.0 mol m^(-2)s^(-1)后模拟精度改善有限,最大叶肉导度小于1.0 mol m^(-2)s^(-1)时GPP模拟精度对最大叶肉导度变化响应敏感;(2)证实了叶肉导度与气孔导度之间存在明显线性关系,最大叶肉导度取值的变化能明显影响这种线性关系的斜率。当最大叶肉导度取值从0.5 mol m^(-2)s^(-1)增加到1.2 mol m^(-2)s^(-1)时,气孔导度与叶肉导度的比值从0.75左右降至0.36,这个结果表明,通过明确某一植被功能型叶肉导度与气孔导度比值,可以间接确定模型最大叶肉导度的合理取值范围;(3)证实了陆面过程模型添加叶肉导度能改进CO_(2)施肥效应模拟精度,最大叶肉导度值能影响施肥效应模拟结果,当最大叶肉导度高于0.57 mol m^(-2)s^(-1)后,随最大叶肉导度增加,模拟GPP随大气CO_(2)浓度增加的增长率呈下降趋势;(4)在月尺度上叶肉导度模拟对最大叶肉导度值的敏感性随不同生长季而不同,在生长盛期的7、8月份最大叶肉导度对叶肉导度模拟结果影响最大,其次是5、6、9月份等生长次盛期,其他月份的影响较小。

柱花草叶肉原生质体提取与瞬时表达体系构建

柱花草(Stylosanthes guianensis)是一种重要的热区豆科牧草,为利用原生质体瞬时表达体系开展柱花草基因功能研究,以20 d龄期‘热研5号’柱花草子叶为试验材料,通过正交试验考察不同因素对原生质体分离及转化效率的影响。结果表明:采用1.5%纤维素酶、1.25%离析酶、0.5 mol·L^(-1)甘露醇和4 mmol·L^(-1)MES酶解液组合,酶解时间为16 h时,原生质体的产量和活性均达到最佳,分别为(4.567×10^(6))个·g^(-1)和92.271%;原生质体浓度为(6×10^(5))个·mL^(-1)、质粒浓度为0.6μg·μL^(-1),PEG-4000浓度为50%、转化时间为5 min时,转化效率最高,可达52.524%。构建了目标蛋白SgRKL1表达载体pA7-BIUTNT::SgRKL1-GFP,利用PEG介导法将其转入柱花草原生质体,激光扫描共聚焦显微镜检测结果显示SgRKL1蛋白定位于细胞膜上,说明所建立的柱花草叶肉原生质体瞬时表达体系可应用于目标基因的瞬时表达和亚细胞定位研究。

秸秆覆盖与施磷对西南冬小麦叶肉导度和CO_(2)同化效率的影响

为探究西南麦区冬小麦旗叶叶肉导度(g_(m))与CO_(2)同化对土壤速效磷缺乏的响应。试验于2020—2022年在四川仁寿试验站进行秸秆覆盖和磷素水平的二因素裂区试验,以秸秆覆盖(SM)和不覆盖(NSM)为主区;三个磷水平0(P0)kg/hm^(2)、75(P75)kg/hm^(2)和120(P120)kg/hm^(2)为裂区,分析小麦旗叶光响应曲线、叶肉导度和CO_(2)同化对旗叶磷素水平的响应。结果表明:与NSM相比,SM下旗叶比叶重(LMA)、单位面积磷含量(PA)、单位质量磷含量(PM)和净光合速率(P_(n))分别提高4.1%、16.9%、12.2%和6.9%,且随着施磷量的增加,旗叶的LMA、PA、PM和P_(n)呈增加趋势。秸秆覆盖与施磷显著提高旗叶最大净光合速率(P_(nmax))和表观量子效率(AQY),增加旗叶的光合潜能。施磷显著提高旗叶光系统Ⅱ实际光化学效率(ΦPSII),最大羧化效率(V_(cmax))、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)活力、胞间CO_(2)浓度(C_(i))、叶绿体CO_(2)浓度(C_(c))、气孔导度(g_(s))和g_(m),P75和P120较P0分别提高16.8%—23.8%、27.9%—35.3%、30.9%—61.7%、1.4%—3.6%、4.8%—13.1%、9.0%—10.2%和16.0%—16.9%,P75和P120无显著差异。秸秆覆盖与施磷降低旗叶的气孔限制(L_(s))和叶肉限制(L_(m)),生化限制(L_(b))是光合速率的主要限制因子。综上所述,秸秆覆盖配施75kg/hm^(2)磷肥可提高西南冬小麦旗叶磷素含量、光系统Ⅱ实际光化学效率、叶肉导度和CO_(2)同化效率,降低气孔限制和叶肉限制,从而提高旗叶净光合速率。

叶肉结构对叶片光谱及生化组分定量反演的影响

深入研究了PROSPECT模型中叶肉结构参数N对叶片反射和透射光谱的影响,利用迭代法使全波段代价函数达到最小来计算LOPEX93数据集中样品的最优N值,对在最优N值下的模拟光谱与实测光谱进行比较,并对N在不同取值情况下,叶绿素与水分的反演进行了研究.研究认为:(1)N对整个光谱波段产生影响,并随N的增大而减小;(2)构造全波段代价函数,利用迭代法得到的最优N值可以很好地模拟实际光谱;(3)在高估N值情况下的叶绿素和水分反演精度明显高于低估N值的情况;(4)水分反演的效果明显优于叶绿素反演的效果,原因与代价函数的选取有关.

水分胁迫对冬小麦旗叶细胞质膜及叶肉细胞超微结构的影响

随着水分胁迫程度的加剧,冬小麦旗叶的膜质过氧化物丙二醛(MDA)的含量升高,膜脂肪酸不饱和度降低,叶肉细胞内叶绿体、线粒体的形态、结构异常,甚至裂解,质膜内陷,胞质液泡化,胞壁层次减少。表明土壤水分胁迫损害小麦旗叶细胞质膜及叶肉细胞的超微结构,加速其衰老进程。

水分胁迫下小麦叶肉细胞超微结构变化与抗旱性的关系

本文用电子显微镜观察研究了抗旱性不同的6个小麦品种在不同程度水分胁迫下叶肉细胞超微结构的变化。结果表明:轻度水分胁迫(-0.5MPa)对参试的6个小麦品种叶肉细胞超微结构几乎没有影响。中度(-1.0MPa)和严重(-1.5MPa)水分胁迫下的叶肉细胞超微结构发生了程度不同的变化,且这种变化与品种抗旱性相一致。抗旱性愈弱的品种,对水分胁迫反应愈敏感。但表现在叶肉细胞结构上的变化过程基本一致。胁迫导致叶肉细胞质壁分离,液泡膜破裂。叶绿体变成球形挤入细胞中央,类囊体肿胀。线粒体基质变稀,脊减少。最终叶绿体、线粒体解体。其它细胞器消失,细胞中出现大量的小泡。

Na_2CO_3胁迫对星星草叶肉细胞超微结构的影响

利用透射电镜技术对Na2CO3胁迫下星星草叶肉细胞超微结构进行了观察。结果表明:未胁迫的叶肉细胞排列疏松,各种细胞器结构完整,叶绿体含少量淀粉粒和脂质球。轻度盐胁迫(2g/L,4g/LNa2CO3)对叶肉细胞超微结构影响较小。中度盐胁迫(6g/L,8g/LNa2CO3)引起叶肉细胞超微结构的变化,叶绿体类囊体肿胀,基粒紊乱,不含淀粉粒,脂质球数量增加,叶绿体由原来的梭形或椭球形变成圆球状;部分线粒体嵴消失,出现晶体结构;中央大液泡破裂;核逐渐降解。高度盐胁迫(10g/L,12g/LNa2CO3)下,叶绿体片层结构消失,脂质球数量增加,体积变大,被大量的膜片层所包围,叶绿体内、外膜消失,叶肉细胞中看不到叶绿体的存在;膜片层包围线粒体;叶肉细胞中可见大量的泡状结构和膜片层,叶肉细胞死亡。上述结果表明,细胞器特别是叶绿体膜结构的破坏与盐胁迫叶肉细胞最终死亡密切相关。

NaCl对齿肋赤藓叶肉细胞超微结构的影响

齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)是古尔班通古特沙漠苔藓结皮层中的优势物种,对荒漠生态系统的稳定性及功能多样性具有十分重要的意义。利用透射电镜技术对不同浓度Na Cl胁迫下齿肋赤藓叶肉细胞超微结构进行了观察。结果表明:齿肋赤藓叶肉细胞在未胁迫(0 mmol/L)处理下排列疏松,各种细胞结构完整,叶绿体基质排列均匀且叶绿体内含少量淀粉粒和脂质球。在轻度盐Na Cl胁迫(100 mmol/L)下,齿肋赤藓叶肉细胞结构依然保持完整,叶绿体基质均匀,叶肉细胞超微结构仅有较小变化。在中度盐Na Cl胁迫(200、300 mmol/L)下,齿肋赤藓叶肉细胞发生质壁分离,出现晶体结构,且中央大液泡发生破裂;叶绿体由梭形变成椭球形或圆球状,出现空泡化并伴随有轻微的解体;叶绿体类囊体肿胀,脂质球数量增加。在高度Na Cl胁迫(400、500 mmol/L)下,齿肋赤藓细胞的质壁分离加剧,叶肉细胞出现大量泡状结构和膜片层,叶肉细胞死亡;叶绿体片层结构消失,空泡化加重,脂质球数量增加且体积变大,叶绿体内外膜消失,叶绿体大部分解体,在叶肉细胞中几乎看不到叶绿体的存在。上述结果表明,叶绿体膜结构的损伤与盐胁迫下叶肉细胞死亡有密切关系。

盐胁迫下芦苇叶肉细胞超微结构的研究

对青藏高原柴达木盆地柯柯盐湖边盐碱地上生长的芦苇叶肉细胞的超微结构进行了研究,并以西宁地区非盐碱地上生长的芦苇作对照.结果表明:西宁地区的芦苇叶肉细胞的叶绿体呈椭圆形,其膜系统完整,基粒片层和基质片层发育良好.在盐碱地上生长的芦苇叶肉细胞的叶绿体呈圆形,叶绿体内出现较大的淀粉粒,并发现有线粒体嵌入叶绿体的现象.叶绿体的类囊体膨大,线粒体的嵴也有膨大的现象.在盐湖水中生长的芦苇叶肉细胞,叶绿体的类囊体排列紊乱、扭曲、松散.类囊体膜局部被破坏,部分类囊体膜解体,空泡化,甚至消失,一些溶解了的类囊体流进细胞质中.综上所述,芦苇叶肉细胞超微结构的变化是该植物适应柯柯盐湖地区盐渍、低温、低气压、强辐射等环境因子的结果.

野生黄花苜蓿叶肉原生质体培养和植株再生

取野生黄花苜蓿15～20天叶龄的叶片，去掉下表皮，用1％纤维素酶、1％半纤维素酶和0．5％果胶酶的混合液游离原生质体。用改良的MS培养基附加2，4－D、BA和NAA等，在黑暗条件下浅层悬浮培养。培养第4天、第7天和第10天，原生质体分别出现第一次、第二次和多次分裂，在此期间数次加液或换液调节渗透压，直至形成1mm左右的大细胞团，然后转移到附加2，4-D和KT等的MS固体培养基，诱导形成愈伤组织，再经4～5次继代培养，分化成为完整的再生植株。

低温胁迫下董棕(Garyota urens L.)幼苗叶肉细胞内Ca^(2+)水平及细胞超微结构的变化

用焦锑酸钙沉淀的电镜细胞化学方法 ,研究了低温胁迫下董棕 (GaryotaurensL .)幼苗叶肉细胞内Ca2 + 水平的变化。研究结果表明 ,未经低温处理的董棕幼苗叶肉细胞 ,焦锑酸钙沉淀颗粒大量出现在液泡和细胞间隙中 ,细胞壁中也可见少量沉淀 ,而细胞基质中则看不到焦锑酸钙沉淀 ;经 2℃ 48h低温处理后 ,细胞基质和细胞膜上焦锑酸钙沉淀增加 ,而液泡和细胞间隙中的焦锑酸钙沉淀则显著减少 ,并且超微结构已初步显示出寒害的特征 ,叶绿体外膜部分破损 ,类囊体片层稀疏且排列不规则 ,光合速率明显下降等 ;经 2℃ 1 2 0h低温处理后 ,细胞间隙内的焦锑酸钙沉淀极少 ,有的也紧贴在细胞外壁上 ,而细胞基质和细胞膜上则分布有非常多的焦锑酸钙沉淀 ,在核基质和液泡中也可见到少量的焦锑酸钙沉淀 ,并且超微结构遭到了显著破坏 ,叶绿体结构完全被破坏 ,核膜与液泡膜严重破损 ,内部结构模糊 ,细胞只表现为呼吸作用 ,不进行光合作用。表明Ca2 + 的区域性分布的变化与植物抗寒性存在一定关系。

北方四种卫矛属常绿阔叶植物叶肉细胞超微结构在冬季的适应性变化

以北京地区生长的4种常绿阔叶植物北海道黄杨(Euonymus japonicus cv.'CuZhi')、大叶黄杨(E.japonicus Thunb.)、金心黄杨(E.japonicus cv.aureo-pictus)和扶芳藤[E.fortunei(Turcz.)hand.-Mazz]为材料,研究其叶肉细胞超微结构在冬季应答低温胁迫的适应性变化。结果表明:在冬季北海道黄杨、大叶黄杨和金心黄杨叶肉细胞的叶绿体结构相对完整,其中的嗜锇颗粒增多,淀粉粒消失;叶绿体周围的线粒体数量显著增多,且结构完整、内嵴明显;细胞质中有同心圆状排列的多层膜结构出现。扶芳藤在初冬时叶肉细胞中的叶绿体有些肿胀,内膜系统稀疏,淀粉粒消失;随着气温进一步的降低,叶绿体出现解体,这些特征表明扶芳藤的抗寒性弱于其它3种常绿阔叶植物。

盐胁迫对玉米叶片叶肉细胞生物膜超微结构的影响

研究了NaCl胁迫对玉米叶肉细胞生物膜超微结构的影响.结果表明:NaCl胁迫破坏了玉米叶片叶肉细胞生物膜的正常结构,50mmol.L-1NaCl处理胁迫下,玉米叶肉细胞核膜,线粒体膜,细胞膜,叶绿体膜,液泡膜都受到不同程度的破坏,叶绿体基粒类囊体膨胀,间质片层空间增大,片层紊乱。100mmol.L-1NaCl处理胁迫下,质膜,液泡膜,线粒体,叶绿体都受到严重的破坏。细胞质膜破坏,破损的叶绿体充斥在细胞间隙中;叶绿体外膜破坏,甚至解体消失,叶肉细胞中充满膜结构,基粒排列方向改变,垛叠层数减少,基粒和基质片层界限模糊不清,有的基粒解体消失,甚至叶绿体完全解体;核膜破坏、解体,核中的染色质高度凝缩;线粒体的数量增多,线粒体膜破坏,脊的数量减少,甚至整个线粒体破损解体;液泡膜破坏;由于各种生物膜的破坏,使细胞内充满许多囊状小泡、多泡体或斑层小体;叶肉细胞发生严重的质壁分离,严重时发生细胞壁断裂;甚至整个细胞溶解。

茉莉3品种叶肉细胞超微结构的季节变化研究

应用透射电镜对地栽3茉莉品种叶肉细胞超微结构的季节变化进行详细观察和比较研究。结果显示,3茉莉品种春季和秋季叶肉细胞的超微结构完整,但夏季和冬季3茉莉品种叶肉细胞超微结构变化明显且品种间的变化有差异。茉莉遭受高温(夏季)或低温(冬季)胁迫时,叶肉细胞超微结构的变化具有适应意义,但随着胁迫时间的延长,细胞亚显微结构会受伤害。比较研究结果表明,双瓣茉莉比单、多瓣茉莉抗低温和高温能力更强,有细胞超微结构基础,在高温和低温胁迫下,双瓣茉莉细胞超微结构更稳定。

低温胁迫下夏威夷椰子幼苗叶肉细胞Ca^(2+)水平及细胞超微结构变化的研究

用焦锑酸钙沉淀的电镜细胞化学方法 ,研究了低温胁迫下夏威夷椰子 (PritchardiagaudichaudiiH .Wendl.)幼苗叶肉细胞内Ca2 + 水平的变化 .研究结果表明 ,未经低温处理的夏威夷椰子幼苗叶肉细胞 ,焦锑酸钙沉淀颗粒大量出现在液泡中 ,而细胞基质及细胞间隙中则看不到焦锑酸钙沉淀 .而夏威夷椰子幼苗经过 2℃ ,48h低温处理后 ,细胞基质和细胞膜、液泡膜上焦锑酸钙沉淀增加 ,而液泡中的焦锑酸钙沉淀减少 ,并且超微结构已初步显示出寒害的特征 ,叶绿体外膜部分破损 ,类囊体片层稀疏且排列不规则 .而夏威夷椰子幼苗经过 2℃ ,96h低温处理后 ,Ca2 +大量分布于液泡和细胞基质中 ,细胞间隙中也可见少量斑块状沉淀 ,大部分细胞结构已经严重破损 ,内部结构分辨不清呈现出了遭受严重冷害的症状 .从而揭示了Ca2 +

干旱胁迫及不同钾水平下烟草叶肉细胞中钾的再分布

研究了干旱胁迫及不同水平下K+在烟草叶肉细胞的液泡、线粒体、叶绿体中的分布。结果表明,无论是正常水分条件下还是干旱胁迫下,施K肥可以提高叶肉组织中K的含量;烟草叶肉细胞中K+主要集中在液泡中,叶绿体中次之,线粒体中最少。干旱胁迫下,K+在烟草叶肉细胞内存在明显再分配现象,不施钾植株在干旱胁迫下液泡中K+总量变化不大,但所占比例减少;而线粒体、叶绿体中K+总量和所占比例均明显增加。施钾植株干旱胁迫下液泡中K+所占比例也有减少,但总量增加;线粒体中K+总量和所占比例均减少,叶绿体中K+总量和所占比例均明显增加,且叶绿体中K+的变化趋势随施钾量增加而增强。结果还表明,在不同干旱程度下,适量施钾可以减少烟草叶肉细胞光合活性的下降。

马铃薯栽培种与野生种叶肉细胞融合及体细胞杂种鉴定

以马铃薯栽培种Solanumtuberosum‘中薯二号’的无性系 3# 、 8# (2n =4 8)和二倍体野生种Solanumchacoense (2n =2 4 )的无菌苗为原生质体来源 ,比较了PEG (聚乙二醇 )融合和电融合两种方式马铃薯原生质体融合效果的影响。结果显示 ,两种融合方式对细胞的融合率没有显著差异 ,但电融合的细胞植板效率和愈伤组织分化能力均显著高于PEG融合法。在早期挑选的生长旺盛的愈伤组织再生的 10 0个株系中 ,经RAPD标记检测有 97个系为体细胞杂种。杂种植株经流式细胞仪倍性分析表明 ,5 2 6 %为六倍体 ,14 4 %为八倍体 ,14 4 %为非整倍体 ,18 6 %为混倍体。叶绿体SSR引物NTCP 9用于细胞质重组检测 ,结果显示 ,体细胞杂种中叶绿体具有偏亲现象 ,大多数杂种只含有单一亲本的叶绿体类型 ,只有16 5 %株系为叶绿体重组的杂种植株。

过量Fe^(2+)对大豆叶肉细胞超微结构的影响

研究了在过量Fe2+胁迫下,2个大豆[Glycine max(L.)Merrill]品种("浙春3号"和"1601")叶肉细胞超微结构的变化。观察发现,随着铁浓度的增加,"浙春3号"叶肉细胞超微结构损伤不断加重,叶绿体中出现巨型淀粉粒、被膜破损;线粒体嵴突减少或混乱,双层膜破裂;细胞质中液泡内含有膜系统片段;质膜向内折叠成波浪状。"1601"叶肉细胞在遭受低、中度铁毒时,叶绿体受损较轻,在高浓度铁毒下出现叶绿体被膜破裂、线粒体空泡化等现象。这些结果表明,过量Fe2+主要对细胞膜结构产生毒害作用;"浙春3号"对铁毒较为敏感。

不同发育时期板栗叶肉细胞中叶绿体淀粉和质体小球的变化

对板栗在春季折叠的幼叶和平展生长的幼叶、夏季成熟叶和秋季老叶的叶肉细胞中的叶绿体做了透射电镜观察,结果表明,春季折叠的幼叶的叶绿体中不含淀粉和质体小球,平展生长的幼叶含淀粉粒没有质体小球;夏季成熟叶的叶绿体中淀粉最多并出现极少量质体小球;秋季衰老叶的叶绿体中淀粉粒减少直至消失,质体小球数量激增;有的质体小球在叶绿体内被一层膜包围并降解。根据染色特点,可将质体小球分为黑色和灰色2类。淀粉减少及质体小球增多与叶绿体功能衰退相关。

干旱胁迫对马铃薯叶肉和茎部细胞超微结构的影响

为了探明干旱胁迫时马铃薯(Solanum tuberosum L.)细胞超微结构的变化规律,以不耐旱品种费乌瑞它和耐旱品种东农308脱毒试管苗为材料,利用含有20%PEG-6000的MS液体培养基进行干旱胁迫处理,研究干旱胁迫对马铃薯叶片和茎部细胞超微结构的影响。结果表明:干旱胁迫严重影响马铃薯试管苗细胞超微结构,受害程度随胁迫时间的延长而加剧,并且东农308损伤程度显著轻于费乌瑞它。在叶肉细胞中,叶绿体对干旱胁迫最为敏感且受损最严重,干旱胁迫后叶绿体膨胀变圆,基粒片层松散、变形、出现孔隙,甚至完全解体;线粒体次之,干旱胁迫后线粒体外形变长、脊减少;细胞核对干旱胁迫最不敏感,干旱胁迫后细胞核皱缩、核仁完好。茎部细胞超微结构受干旱胁迫的伤害程度轻于叶肉细胞超微结构,但茎部细胞核对干旱胁迫的敏感性强于叶绿体和线粒体。