铵态氮加富对贝克喜盐草光合作用、谷氨酰胺合成酶和氨基酸成分的影响

海草贝克喜盐草(Halophila beccarii)由于体型小,其重要性一直被忽视,且近海氮负荷增加导致其处于加速退化状态。目前贝克喜盐草对铵毒害的生理响应尚不清楚。基于室内模拟实验,设置了四种铵态氮梯度(对照;25、50和100μmol·L^(-1)),结合叶绿素荧光技术、非损伤微测技术和靶向代谢组学,探讨了铵态氮加富对贝克喜盐草光合作用、叶绿素、叶肉细胞铵离子流速、谷氨酰胺合成酶活性以及营养成分的影响。结果表明,贝克喜盐草叶片的最大相对电子传递速率呈现低铵态氮加富>中铵态氮加富>对照>高铵态氮加富的变化趋势,高铵态氮加富显著降低了最大相对电子传递速率和光能利用效率,进而减少碳库用于铵态氮的同化。同时,铵态氮加富显著增加了铵离子内流流速和谷氨酰胺合成酶活性,把过多的铵同化成氨基酸。但是,铵态氮加富却降低了氨基酸成分,这可能是由于氨基酸被用来合成有机物如关键次生代谢物,以进一步调节和适应铵毒害作用。因此,适度的铵营养盐增加可促进贝克喜盐草的光合作用和生长,而高浓度的铵营养盐则对贝克喜盐草产生毒害作用。

喜盐草属在中国香港特别行政区的新记录及分类补注(英文)

报道小喜盐草Halophilaminor(Zoll.)denHartog在香港的首次记录,同时也是除沿海岛屿(海南及南沙群岛)以外中国大陆的首次记录。喜盐草属在中国最早的记录可追溯至1856年(香港九龙湾),包括喜盐草H.ovalis及贝克喜盐草H.beccarii在内,目前已知3种喜盐草属植物分布香港。尽管从前小喜盐草及圆叶喜盐草H.ovata曾作同种处理,现已有最新证据清楚区别这两种喜盐草(本文证实圆叶喜盐草不产香港)。因本属的世界分布及分类最近已被全面修订,使得准确鉴别各种喜盐草成为可能。香港的海岸面对高速发展,海草的保育尤需关注。

香港喜盐草属植物的核型分析

报道了分布于我国香港特别行政区的喜盐草属(Halophila Thou.)2种植物的染色体数目和核型,其体细胞中期染色体数目均为2n=18。它们的核型公式分别为:喜盐草(H.ovalis(R.Br.)Hook.f.)2n=2x=18=4m+14sm;贝克喜盐草(H.beccarii Asch)2n=2x=18=8m+10sm(首次报道)。核型均属于2B型。

濒危海草贝克喜盐草的种群动态及土壤种子库——以广西珍珠湾为例

于2012年4月—2013年4月调查了广西珍珠湾地区贝克喜盐草(Halophila beccarii Ascherson)种群的基本属性及土壤种子库储量。结果表明,不同月份间该种群的面积、覆盖率、直立茎密度、生物量、繁殖器官密度等属性差异明显,均呈现先增大后减小再增大的趋势;各个属性出现峰值的日期有所不同,面积、覆盖度、地下生物量和总生物量的最高峰值出现在10月底,而直立茎密度和地上生物量峰值最高峰值出现在8月初。贝克喜盐草珍珠湾种群有明显雌蕊先熟现象,雌花发育高峰期(8月初,5404朵/m2)早于雄花发育高峰期(8月底,2189朵/m2)。而果实高峰期(4125个/m2)为10月份。地上与地下生物量之比值(1.95—0.53)随种群的发育而逐渐减小,基于此比值可判断贝克喜盐草种群所处的发育阶段。在生长高峰期,贝克喜盐草种群有较大的分布面积(21.4 hm2)、较高的覆盖度(55%)、直立茎密度(21602茎/m2)及生物量(70.583 g/m2干重)。贝克喜盐草果实含种子为1—4粒(平均为2.22粒);1月、3月和4月土壤种子库密度分别为5749、5652、2728粒/m2,3—4月期间土壤种子库种子损失率高达104粒m-2d-1。尽管贝克喜盐草有较高的种子产量(10月份,9158粒/m2)和较快的生长速度,但由于土壤种子库中种子损失严重且种子萌发率较低以及人为干扰对其生境的强烈干扰等因素,因此可能会对次年的种群更新产生较大的负面影响。

盐胁迫下盐草和高羊茅营养器官的离子微区分布

【目的】探讨植物耐盐性和盐胁迫下植物不同营养器官离子微区分布特性之间的关系。【方法】采用扫描电镜和X射线能谱仪联用,对250mmol·L-1 NaCl胁迫20d的盐草(盐生植物)和高羊茅(甜土植物)的营养器官进行了点扫描和离子分布测定。【结果】盐胁迫下,盐草和高羊茅根组织中Na+和Cl-的相对重量都很高,但是高羊茅中柱层中的Na+和Cl-相对重量都高于盐草;和高羊茅相反,在盐草茎中,大量的Na+分布在韧皮部中,而Cl-则主要存在于木质部中;而高羊茅叶组织中Na+相对重量是盐草叶组织中2倍。【结论】盐胁迫下盐草和高羊茅根尖表皮、皮层和中柱细胞Na+和Cl-较高,而K+含量较低,这说明盐草可通过根组织对离子的选择性吸收降低进入植物体的有害离子量,并通过离子在茎中的再次分配降低有害离子进入叶组织,从而避免对叶组织的较大离子毒害。

海南沿海卵叶喜盐草不同极性提取物抑菌活性初步研究

以大肠埃希杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌作为供试菌,采用圆形纸片法和Scan1200全自动菌落计数仪对采自海南沿海卵叶喜盐草的石油醚、乙酸乙酯、正丁醇、水不同极性提取物进行抑菌活性研究。结果表明:海南卵叶喜盐草各极性提取物对3种细菌均有不同程度的抑制作用,对真菌白色念珠菌的抑制作用较弱。石油醚相提取物对金黄色葡萄球菌的抑制作用最强,乙酸乙酯相提取物对大肠埃希杆菌的抑制作用最强,正丁醇相提取物对4种供试菌均有明显的抑制作用。正丁醇相可能是分离抑菌活性成分的最佳极性段。为海南沿海卵叶喜盐草抑菌活性物质的分离纯化和开发应用提供了参考依据。

Hg-Cd复合胁迫对卵叶喜盐草光合色素和丙二醛含量及抗氧化酶活性的影响

通过胁迫试验研究Hg-Cd复合胁迫对卵叶喜盐草光合色素含量、丙二醛(MDA)含量及抗氧化酶活性的影响。结果表明,Hg-Cd复合毒性对卵叶喜盐草叶绿素a、叶绿素b和类胡萝含量显著影响(P<0.05),当Hg、Cd质量浓度分别大于0.005和0.100 mg·L^(-1)时,叶绿素a、b比值,叶绿素a和类胡萝卜素含量下降,光合作用受抑制;Hg-Cd复合胁迫对卵叶喜盐草的MDA含量影响有统计学意义(P<0.05),当Hg、Cd质量浓度分别为0.005和0.100 mg·L^(-1)时,MDA含量上升41.5%;Hg、Cd复合胁迫对卵叶喜盐草的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性影响有统计学意义(P<0.05),SOD活性随浓度梯度逐渐下降,在Hg、Cd质量浓度分别大于0.010和0.200 mg·L^(-1)时,SOD活性降低,POD和CAT活性随胁迫浓度梯度呈先增后减趋势,其中当Hg、Cd质量浓度分别为0.010和0.20 mg·L^(-1)时,而POD和CAT活性均上升为最大值,分别较对照组增加12.35%和22.75%,当Hg、Cd质量浓度分别大于0.015和0.300 mg·L^(-1)时,POD和CAT活性开始下降至最低。总的来说,Hg、Cd联合胁迫的浓度大于0.005和0.100 mg·L^(-1)时,卵叶喜盐草光合色素含量下降,MDA含量和抗氧化酶活性均相应发生变化。

附着生物对流沙湾喜盐草光合强度的影响

从2014年10月至2015年7月,对广东流沙湾海草床3个海岸带(远岸带A、中海岸带B及近岸带C)中的喜盐草(Halophila valios)进行了季节性调查,研究喜盐草上附着生物的现存量、叶绿素a含量的季节变化及其对喜盐草的光合速率的影响。结果发现,附着生物的现存量及叶绿素a含量存在明显的季节性,其变化依次为春季﹥冬季﹥夏季﹥秋季,春季达到最高峰,两者含量分别为0.605 mg/g和0.118 mg/g,且在近岸带附着生物的含量要略高于中海岸带和远岸带。附着生物对喜盐草的光合速率存在着明显的抑制效应,并随含量的增加,其抑制作用增强。在春季,最大光合抑制率可达50.72%,冬、夏季次之,分别为47.13%和37.15%,在附着生物含量最低的秋季,抑制率也可达30.61%。由此表明,水体中营养盐浓度的增加会促使喜盐草上附着生物不断生长和累积,进而导致喜盐草的衰亡加速。

潮间带贝克喜盐草土壤种子库空间分布及其生物影响因素

【目的】为探讨贝克喜盐草(Halophila beccarii Ascherson)种群更新及濒危机制,研究其土壤种子库空间分布特征及其生物影响因素。【方法】对广西合浦榕根山、防城港交东、防城港山心3个贝克喜盐草典型分布点进行调查取样,统计(或称量)样品种子、直立茎、雌花、果实数量、地上部分生物量和地下部分生物量。【结果】从水平方向分布来看,相同方向上不同距离处贝克喜盐草土壤种子库密度差异不显著,海草场潮沟、外海、海岸方向一侧的土壤种子库密度在榕根山和交东分别为271粒/m^2、180粒/m^2、52粒/m^2和52粒/m^2、23粒/m^2、16粒/m^2,差异显著,可见该海草种子水平空间分布格局受到落潮水流与落潮后流向潮沟的微水流的影响,受距离影响较弱;垂直方向上,上层(0~4cm)、中层(4~8cm)、下层(8~12cm)土壤底质中贝克喜盐草种子数量分别占总量的73.0%、20.8%和6.2%,上层土壤中种子数量显著高于中层和下层(P<0.05),表明绝大部分的种子分布于土壤表层(0~8cm);贝克喜盐草海草场土壤种子库密度与其种群雌花密度、直立茎密度存在极显著线性正相关关系,其相关系数r分别为0.722 9(P<0.01)、0.845 1(P<0.01),与果实密度、地上部分生物量及总生物量呈多项式曲线关系。【结论】贝克喜盐草土壤种子库的水平空间分布受潮沟、入海河流等外界环境和地上植被的种群属性、种子自身特性等因素的影响,垂直方向上主要分布在表层底质中,且地上植被的种群属性是决定土壤种子库密度的关键因素。

滴灌条件下积盐范围内混种耐盐草及盐分变化趋势的研究

以pH=7.9的水作为灌溉水源,土壤含水率、土壤密度及滴头流量不同的条件下,对土壤湿润体的变化过程进行试验,确定湿润峰及积盐范围,在积盐范围内混种盐角草和猪毛菜。测定土壤酸碱度及易溶盐离子总量的减少量,并积盐范围内混种的盐角草和猪毛菜与普通土壤中栽培的盐角草和猪毛菜的盐含量进行对比。结果表明,盐角草吸走部分Na+、Cl-离子,猪毛菜吸走土壤中的CO32-、SO42-离子,积盐范围内土深20cm处总含盐量降低了0.26g/kg。

海南卵叶喜盐草挥发性物质的GC-MS分析

首次应用快速溶剂萃取法萃取海南卵叶喜盐草(Halophila ovalis)挥发性物质,并对其进行GC-MS分析,共鉴定出14种化合物,占总组分的88.43%。其中,新植二烯、(Z)-3,7,11,15-四甲基-2-十六碳烯-1-醇、α-香树脂醇、邻苯二甲酸丁基-8-甲基壬酯的相对含量较高,分别为29.72%、9.32%、8.74%、5.66%。

盐草——改良盐碱地的先锋植物

盐草(Leptochloa fusca(L.)Kunth=Diplachne fusca(L.)Beauv.)是一种高度耐盐的多年生禾本科牧草,广泛分布在巴基斯坦和印度北部。在巴基斯坦,当地把它称作“kallar grass”,“kallar”是盐渍(saline)的意思。盐草长期生长在巴基斯坦的盐碱地里,在积水地块中也能生长良好。巴基斯坦农业和生物学中心研究所(Nuclear Institute of Agri-

海水铜离子污染对喜盐草生长及抗氧化酶活性的影响

为探讨海水中铜离子(Cu^(2+))污染对喜盐草(Halophila ovalis)生长的影响,通过室内种植喜盐草,然后添加不同质量浓度重金属Cu^(2+),培养2周后测定了喜盐草生物量、色素含量、可溶性蛋白含量、3种抗氧化酶活性及植物组织内的铜含量。结果显示:不同质量浓度的Cu^(2+)对植株的生物量和相对生长速率影响显著(P<0.05),对色素含量的影响不显著(P>0.05);可溶性蛋白含量随着Cu^(2+)质量浓度的增加而增加;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性随着Cu^(2+)质量浓度的增加而降低;喜盐草地上部分对重金属铜富集量高于地下部分,且随着海水中Cu^(2+)含量的增加富集量增加。研究表明,当海水重金属Cu^(2+)质量浓度超过0.1 mg/L时,喜盐草生长速率、抗氧化酶活性显著降低,可导致海草床退化;重金属铜主要富集于地上部分,可导致喜盐草快速落叶,影响海草床的生态功能。

盐生草HgWRKY19和HgWRKY23基因的克隆及表达分析

【目的】WRKY转录因子在响应植物逆境胁迫过程中发挥重要的生物学功能。克隆盐生草(Halogeton glomeratus)HgWRKY19和HgWRKY23转录因子,分析其亚细胞定位及表达模式,为进一步探究其在盐胁迫响应中的分子机制奠定基础。【方法】基于盐生草全长转录组数据,采用RT-PCR法克隆得到HgWRKY19和HgWRKY23全长序列,通过烟草瞬时转化试验明确其亚细胞定位,并使用qRT-PCR方法分析其在不同盐胁迫时间下(0、6、24和48 h)盐生草叶片和根系中的相对表达量。【结果】成功克隆得到HgWRKY19和HgWRKY23基因,分别编码389和378个氨基酸;其编码蛋白均包含1个典型的WRKYGQK保守结构域和C2H2型(CX5C23HXH)的锌指结构,具碱性、不稳定性、亲水性、无信号肽和跨膜结构等特征;有65个磷酸化位点;二级结构预测均以无规则卷曲占比最大。系统进化分析发现HgWRKY19和HgWRKY23与藜麦、菠菜、甜菜头等藜科草本植物的WRKY蛋白同源性最高。亚细胞定位显示二者主要在细胞核和细胞膜中表达。qRT-PCR分析表明HgWRKY19和HgWRKY23主要在根系表达,具组织特异性,且表达量均在盐胁迫24 h达到峰值。【结论】HgWRKY19和HgWRKY23编码蛋白具典型的WRKY家族结构特征,属于Ⅱd亚类WRKY蛋白,进化高度保守,定位于细胞核和细胞膜上。HgWRKY19和HgWRKY23在根系中受盐胁迫诱导表达,且在不同胁迫时间下表达量差异显著(P<0.05),推测其在盐胁迫响应中发挥重要作用。

盐生草根系基因HgAKR6C的克隆与初步功能分析

醛酮还原酶(AKR)是构成Shaker型K+通道蛋白的保守核心结构域,在植物应对非生物胁迫时起到关键作用。本研究采用西北旱区典型盐生植物盐生草作为研究材料,基于课题组前期盐生草根系盐胁迫转录组学数据分析结果,筛选并克隆得到耐盐基因HgAKR6C。HgAKR6C基因蛋白质编码区(CDS)全长951 bp,共编码氨基酸317个。系统发育进化树分析表明,HgAKR6C与拟南芥中AtAKR6C1基因亲缘关系最近。亚细胞定位表明该基因可能主要定位于细胞质和细胞核中。qRT-PCR结果表明HgAKR6C在盐处理24 h时表达量达到峰值。构建酵母异源表达载体转化缺陷型菌株发现,HgAKR6C基因可能参与Na+的外排和介导K+的吸收。综上所述,HgAKR6C具有调节盐生草耐盐性的功能,而盐生草根系耐盐基因HgAKR6C的调控机制还需进一步的研究验证。

盐生草AKR基因家族成员的鉴定及根系盐胁迫响应基因HgAKR42639的耐盐分析

为探究盐生草AKR基因家族的生物学功能和根系盐胁迫响应基因HgAKR42639的耐盐性,基于盐生草全长转录组测序鉴定醛酮还原酶基因(AKRs),采用生物信息学方法分析盐生草AKRs编码的蛋白质序列特性,并在200 mmol·L^(-1)NaCl胁迫0、6、12、24和48 h处理下,测定盐生草幼苗根系和转HgAKR42639基因拟南芥的目的基因表达量、生理指标和钠钾离子含量。结果表明:从盐生草转录组中鉴定出23个HgAKRs,编码的氨基酸数量在165~664 aa,亚细胞定位预测主要在细胞质中,AKR蛋白保守结构域高度相似,具有3个motif,启动子顺式作用元件分析存在核心元件、增强元件和胁迫响应元件;qRT-PCR结果显示HgAKR42639基因相对表达量在盐生草根系和拟南芥中均先上升后下降,24 h两者的表达量达到峰值;随着盐胁迫时间的增长两者的过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性和脯氨酸含量呈上升趋势,丙二醛(MDA)和可溶性蛋白含量呈下降趋势,在24 h达到最低;Na^(+)和K^(+)含量测定结果显示,两者于24 h盐胁迫处理下Na^(+)含量下降,K^(+)/Na^(+)达到最大值。综上所述,本研究获得了盐生草AKR家族基因,为后续研究盐生草AKR基因响应盐胁迫的分子机制提供理论依据;以期为进一步验证HgAKR42639基因的耐盐性奠定基础。

γ射线辐照合成草甘膦异丙胺盐缓释剂及其性能

为提高农药利用率,减少农药使用量,有效解决农药对环境造成的不良影响,本研究采用辐照处理一步法对淀粉改性制得一种载体材料,通过负载草甘膦异丙胺盐后得到草甘膦异丙胺盐缓释剂。利用扫描电镜、红外光谱对缓释剂的形貌特征及结构组成进行表征,并探究了不同载药体系的缓释性能、表面张力及除草活性。相比于未负载的和凹凸棒土负载的草甘膦异丙胺盐,在720min时缓释剂的释放速率分别减缓了44.00%和20.45%;凹凸棒土负载的草甘膦异丙胺盐释放达平衡时间为1440min,而缓释剂为1700min。通过动力学分析拟合,草甘膦异丙胺盐释放曲线的First-order模型的相关系数R2在0.9566~0.9972,拟合度较高。进一步对比除草活性发现,草甘膦异丙胺盐缓释剂对稗草具有更优异的防治效果。综上所述,通过辐照制备载体材料的方法简单高效、节能环保,在此基础上合成的草甘膦异丙胺盐缓释剂具有良好的缓释性能及除草活性,为开发农药缓释剂提供了一种新方法。

62%草甘膦异丙胺盐水剂开发与研究

在62%草甘膦异丙胺盐水剂的生产过程中,通异丙胺结束后需要升温至100~110℃保温1 h,然后再降至室温,这种先升温后降温的方式造成能耗较高、生产效率低。同时,pH、水的硬度以及制剂中Na+含量均会影响62%草甘膦异丙胺盐水剂的稳定性。为了提高62%草甘膦异丙胺盐水剂的生产效率,降低生产成本,本试验分别研究了pH、保温温度、水的硬度以及Na+含量对62%草甘膦异丙胺盐水剂质量稳定性的影响,探究62%草甘膦异丙胺盐水剂的最佳生产工艺条件。试验结果表明,最佳生产工艺条件为:制剂pH值控制在4.80~5.00,保温温度控制在50~70℃,水的硬度控制在428 mg/kg以内,制剂Na+含量控制在1 146 mg/kg以内。

海南儋州湾贝克喜盐草资源分布特征及影响因素分析

通过对儋州湾海草资源全面调查,探讨儋州湾海草资源分布特征及影响因素。结果表明,儋州湾分布海草种类为1科1属1种,即贝克喜盐草,分布总面积约为489 hm^(2),平均覆盖度为8.46%,平均茎枝密度为2327.98 ind./m^(2),平均生物量为1.57 g/m^(2);主要分布于儋州湾里端新英红树林保护区红树林沿岸水域;儋州湾贝克喜盐草的生长主要受到重金属Cu的影响,其次受到水深的影响,且重金属之间呈现极显著正相关,推断是受到附近虾塘养殖废水的排放以及潮汐搬运和迁移的影响;针对儋州湾贝克喜盐草的保护,建议完善红树林自然保护区的功能,将贝克喜盐草增列为保护对象,并加强保护区管理,控制污染源排放及人为干扰。

温度与盐胁迫对盐生草种子发芽特性和幼苗生长的影响

目的:探讨温度与盐胁迫及其交互作用对盐生草种子发芽及幼苗生长的影响。方法:设置20/5℃、25/10℃、30/15℃和35/20℃四组温度条件与0、50、100、200、300、400、600 mmol·L^(-1)七组NaCl胁迫处理,研究不同条件下盐生草种子发芽与早期幼苗生长的差异及特征。结果:盐分、温度均显著地影响了盐生草种子的发芽率、发芽速率、发芽势,以及幼苗的芽长与根长,其中,盐分的影响较温度更大。盐生草种子发芽率在30/15℃和35/20℃下最大,显著高于20/5℃或25/10℃(P<0.05);在30/15℃下,随着盐分增加,盐生草幼苗芽长和根长均表现为先增大后减小的趋势,表明该温度下,50 mmol·L^(-1)盐分可以促进盐生草幼苗的生长;其它温度条件下,随着盐分增加,盐生草幼苗根长均随着盐分增加而减小。结论:30/15℃为盐生草种子发芽时期的适宜温度,且该温度促进了盐生草种子发芽的耐盐性。