温度和盐分胁迫对紫翅猪毛菜种子萌发特性的影响

自新疆古尔班通古特沙漠采集了紫翅猪毛菜(Salsola affinis C.A.Mey.)种子,实验室内进行了萌发生态适应性的研究,探讨不同浓度(0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mol/L)的NaCl溶液和不同温度(5、15、25、35℃)处理对紫翅猪毛菜种子萌发的影响,并将盐胁迫下未萌发种子转移至蒸馏水中,观察其在盐胁迫解除后的恢复情况。结果表明:种子萌发的最适温度为25℃,浓度低于0.2 mol/L的NaCl溶液对萌发的影响不大;随NaCl浓度增高紫翅猪毛菜种子萌发率降低。在25℃时,种子耐盐临界值为0.501 mol/L;极限值为1.009 mol/L。将在盐溶液中处理9 d的种子转移至蒸馏水后,原来较高浓度下的种子具有较高的萌发恢复率,表明一定程度盐分胁迫不影响种子萌发潜力,其萌发恢复率随原处理溶液抑制程度的增加而增加,且发芽速度和整齐度提高。讨论了紫翅猪毛菜种子萌发特性与生态环境的关系。

紫翅猪毛菜果实异型性及个体大小依赖的空间变化

紫翅猪毛菜(Salsola affinis C.A.Mey)是藜科1年生植物,广泛分布于新疆准噶尔盆地,具有果实异型性现象。本研究在准噶尔盆地周缘选择了代表性的9个样点(种群),将野外调查与室内观测相结合,对比分析不同种群异型果实的形态特征,以及异型果实输出比例与植物大小的关系。结果表明:所有样点紫翅猪毛菜果实均存在异型性,但异型情况存在差异,其中6个样点有A、B、C、D4种类型,3个样点只有A、B、D 3种。总体上来看,同一样点内的异型果实在果实直径、果实百粒重存在变化,其中A型果实在果实直径、果实百粒重上均显著高于其它类型。6个样点中的紫翅猪毛菜的A型果实所占比例明显大于其他3种类型,且与植株大小呈极显著的正相关,而B、C、D型果实所占比例与植株大小间大致呈负相关关系。表明该物种当生存条件有利时,倾向于"机会型"策略,产生较多扩散能力强、易于萌发的A型果实;生存条件不利时,倾向于产生扩散能力弱、不易萌发的B、C、D果实类型,采取较"保守型"繁殖策略。在准噶尔荒漠波动强烈的环境条件下,紫翅猪毛菜可以通过产生不同组合的异型果实及不同异型果实比例来提高环境适应性。

松叶猪毛菜叶片原生质体的制备及优化

从植物组织中释放出高质量的原生质体是建立其他技术体系如蛋白亚细胞定位、瞬时表达分析、蛋白质间互作的前提。为了快速挖掘C_(3)-C_(4)中间型植物松叶猪毛菜(Salsola laricifolia)的特殊功能基因,建立一个简单高效的叶片原生体的制备方法必不可少。本研究以松叶猪毛菜无菌组培苗的真叶为材料,分析不同纤维素酶和离析酶的浓度配比、渗透压对原生质体分离的影响。结果表明:采用25 d龄的无菌组培苗真叶,在2%纤维素酶+0.5%离析酶+0.6 mol·L^(-1)甘露醇的酶解液中25℃酶解2 h,使用W5溶液在800 rpm·min^(-1)的转速下纯化,原生质体产量可达1.21×10^(6)个,活力为85%。并且利用得到的松叶猪毛菜原生质体作为受体,用PEG转化法成功转化pBI121-SaNADP-ME4-GFP质粒载体,检测到SaNADP-ME4定位于叶绿体中。本项研究建立了松叶猪毛菜叶片原生质体高效制备体系,为松叶猪毛菜特殊基因功能的挖掘奠定了基础。

猪毛菜中黄酮提取工艺的优化

以乙醇为提取剂,采用超声波法提取猪毛菜(Salsola collina)根茎中的黄酮类化合物,设计单因素试验和正交试验优化提取工艺。结果表明,除提取时间对黄酮提取率的影响不明显外,各因素对黄酮提取率都有一定的影响,其中料液比对黄酮提取率的影响最大,其次是提取温度,乙醇溶液体积分数和超声波功率的影响较小。优化的工艺条件为提取温度60℃、料液比1∶25(m∶V,g/mL)、超声波功率200 W、乙醇溶液体积分数70%,此条件下黄酮类化合物的提取率为2.63%。

两种猪毛菜地上和地下部分的生长动态

对紫翅猪毛菜(Salsola affinis)和散枝猪毛菜(Salsola brachiata)地上、地下生物量及株高和根长的动态变化进行研究。结果表明:两种猪毛菜植株高度生长变化趋势随时间变化呈"先慢后快"的模式,根长的生长变化趋势则呈"先快后慢"的模式,地上、地下生物量的积累动态是与年节律的进程相吻合的。两种猪毛菜表现出来的地上、地下生长策略不仅保证了该物种在荒漠环境中的顺利繁衍,同时对其在防风固沙、维持生态环境的稳定及荒漠绿化方面有重要的意义。

腾格里沙漠东南缘猪毛菜(Salsola collina)根系构型特征比较

根系构型反映植物对资源的吸收能力和利用情况,可揭示沙地植被更新生长与适应机制。本研究以腾格里沙漠东南缘不同地表条件下[流沙地,藻结皮地(半固定沙地),藓结皮地(固定沙地)]的猪毛菜(Salsola collina)为研究对象,采用传统挖掘法收集植物根系,基于量化的根系形态指标,利用几何拓扑学及分形理论分析了根系构型特征,探讨了地表演变对猪毛菜根系构型特征的影响及其适应机制。结果表明:从流沙地、藻结皮地到藓结皮地,猪毛菜根深宽比、根冠比、比根长和比表面积逐次显著降低,根系水平幅则显著增加;根系拓扑指数TI分别为0.8125(流沙地)、0.7107(藻结皮地)、0.6313(藓结皮地),根系结构趋向于从鱼尾形分支结构转变为叉状分支结构;根系分形维数显著提高,但根系分形丰度显著降低。总之,伴随沙地固定程度的增加以及地表结皮覆盖条件的演变,猪毛菜根系生长投入下降,空间拓展能力退化,同时根系的整体结构进一步复杂化,根系生长对策从数量型向质量型转变,资源利用对策向高竞争力方向转变。本研究可为荒漠地区植被恢复和物种选择、配置提供参考依据。

干旱区2种猪毛菜萌发过程对水盐胁迫的生态响应

在实验室内模拟研究的基础上,运用生理生态学的原理,研究了水盐胁迫对钠猪毛菜(salsola nitraria)和散枝猪毛菜(salsola brachiata)种子萌发的影响,结果显示,钠猪毛菜与散枝猪毛菜种子萌发的最适温度分别为25℃和15℃。在盐溶液和PEG溶液中,2种种子的萌发规律相似,即随着水势的降低,萌发率和萌发速率下降。在盐胁迫下钠猪毛菜和散枝猪毛菜种子萌发的最低水势接近-7.2 MPa;在水分胁迫下2种种子萌发的最低水势均未超过-2.0MPa,其中,钠猪毛菜种子表现出较强的耐水分胁迫能力。在相同水势条件下,PEG对2种猪毛菜种子萌发的抑制程度显著大于等渗NaCl,说明渗透胁迫是影响2种植物种子萌发的主要因素。

阿拉善高原珍珠猪毛菜(Salsola passerina)种群空间分布格局

为探究阿拉善高原珍珠猪毛菜(Salsola passerina)种群生长习性和空间格局分布机制,采用体积划分龄级方法和Ripley’s K函数对具有代表性的珍珠猪毛菜种群年龄结构、空间分布格局及不同龄级间的空间关联性进行研究。结果表明:珍珠猪毛菜种群结构以稳定型为主,其次是增长型,成年个体占比高,种群整体趋于稳定。随干旱程度增加,珍珠猪毛菜种群及各龄级空间分布格局由复杂向单一转变,即由聚集分布或均匀分布向随机分布转变。在降水较多的种群内,各龄级间的空间关联性相对复杂,随尺度增大由正关联转变为无关联,再转变为负关联。在较干旱地区,整体上表现为无关联。在阿拉善高原,珍珠猪毛菜种群空间分布特性由其本身生物学特性与环境因素共同作用,在生态建设中应遵循种群与生境间相互关系,发挥其饲用及防风固沙价值。

模拟氮沉降和降水变化对红砂(Reaumuriasoongorica)、珍珠猪毛菜(Salsolapasserina)生理的影响

氮素和水分是植物生长的重要环境限制因子,尤其是在受养分和水分限制的荒漠生态系统。氮沉降和降水格局变化对荒漠植物的影响是近年来的研究热点。以单生红砂(Reaumuria soongorica)、单生珍珠猪毛菜(Salsola passerina)和混生红砂-珍珠猪毛菜3种生长方式的一年生红砂和珍珠猪毛菜幼苗为研究材料,采用盆栽试验,研究施氮水平(0、4、8 g·m^(-2)·a^(-1))和降水处理(W-30%、W、W+30%)对红砂和珍珠猪毛菜抗氧化酶及渗透调节物质等生理特性的影响。结果表明:(1)氮水耦合均显著降低不同生长方式下红砂和珍珠猪毛菜的丙二醛(MDA)含量。(2)在降水减少和正常降水下增施氮肥更能显著提高红砂和珍珠猪毛菜的抗氧化能力。(3)两种植物的可溶性蛋白和脯氨酸含量均在高氮与降水减少交互处理下含量较高,说明增施氮肥能提高干旱条件下植物的渗透调节物质,提高其抗旱能力。(4)混生红砂的MDA含量显著高于单生红砂,而珍珠猪毛菜相反,且增施氮肥和降水增加交互能降低红砂混生下MDA增加的幅度和使混生珍珠猪毛菜的MDA减少幅度增大。(5)混生均使二者过氧化氢酶(CAT)活性显著提高,而过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性反而降低,混生红砂是以提高可溶性蛋白含量来增强其渗透调节能力,而混生珍珠猪毛菜则是增加脯氨酸含量,且水氮处理下能更好地维持混生红砂和珍珠猪毛菜的抗氧化和渗透调节能力。

盐胁迫下珍珠猪毛菜根茎叶矿质离子的吸收与分配响应

以珍珠猪毛菜(Salsola passerina)幼苗为材料,在不同盐浓度溶液中(0、100、200、300 mmol·L-1和400 mmol·L-1NaCl)培养5 d和10 d,研究盐胁迫下珍珠猪毛菜幼苗根茎叶矿质离子的吸收与分配响应。结果表明:盐胁迫5 d和10 d后,随盐浓度增加,珍珠猪毛菜幼苗Na+含量降低,K+含量增加,叶片Na+含量低于根茎,叶片K+/Na+比值增大;盐胁迫10 d的茎叶中Cl-含量比胁迫5 d的趋于降低,Ca2+和Si4+含量趋于增加。通过分析K+和Na+在不同部位(根、茎、叶)的运输选择性系数变化,发现珍珠猪毛菜的根与茎具有选择性运输K+,抑制Na+进入叶片的作用。

散枝猪毛菜的果实多型性及个体大小依赖的繁殖输出

对散枝猪毛菜在自然种群中的个体大小、结实和萌发特性进行了观察。结果表明:①自然种群中,散枝猪毛菜具有大小不同的个体,其在植物体干重、株高、分枝级数、节数上具有显著差异,其个体大小表现出极大的可塑性;②散枝猪毛菜产生4种不同类型的果实(种子),并具有不同的萌发行为和散布特性;③依据个体大小的变化,4种类型的果实在植株上的比例发生了显著变化;随着植物个体的增大,A型果实所占比例逐渐增多,由2.253%增加到24.116%,B型果实所占比例逐渐增多,由6.026%增加到41.307%,C型果实所占比例逐渐减少,由81.561%减少到17.709%,D型果实所占比例逐渐增多,由8.077%增加到17.087%。总之,散枝猪毛菜个体大小的表型可塑性和果实多型性是对荒漠异质环境的一种适应。

新疆猪毛菜属17种C_4植物叶片和子叶的解剖结构研究

通过对藜科猪毛菜属17种C4植物的叶片和子叶的解剖学研究,共得到2种叶片的解剖结构类型,Salsoloid具有皮下组织型(SALS+H型)和Salsoloid不具有皮下组织型(SALS-H型);4种子叶的解剖结构类型分别是C3-异面叶型(C3-DV型)、Atriplicoid且具有皮下组织型(ATR+H型)、SALS+H型和SALS-H型。同一种植物子叶和叶片的解剖结构类型并不完全一致,分为2大类。一类是子叶和叶片都是C4型解剖结构,包括叶片SALS+H型/子叶ATR+H型、叶片SALS+H型/子叶SALS+H型和叶片SALS-H型/子叶SALS-H型;另一类是叶片具有C4型解剖结构,子叶具有C3型解剖结构,包括叶片SALS+H型/子叶C3-DV型和叶片SALS-H型/子叶C3-DV型。同组植物子叶和叶片的解剖结构类型具有一定的规律性,不同组之间植物光合器官的解剖结构类型存在较大的差异,这些差异性与植物生活型、地理分布没有关系。

几种天津野生中药材中无机元素含量的测定

[目的]分析天津野生猪毛菜、萹蓄、艾草中9种无机元素的含量,为进一步研究其药效提供科学依据。[方法]采用湿法处理猪毛菜、萹蓄、艾草,用火焰原子吸收分光光度计测定其Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、K、Pb、Na和Mn的含量。[结果]3种野生中药材中Ca的含量为6 440.49~9 364.01μg/g;Cu的含量为13.19~31.14μg/g;Mg的含量为5 156.66~10 423.99μg/g;Mn的含量为63.71~108.03μg/g;K的含量为18 262.22~24 836.81μg/g;Na的含量为109.92~6 329.75μg/g;Zn的含量为67.07~90.94μg/g;Fe的含量为969.32~2 147.52μg/g;3种野生中药材中均检出含有一定量的Pb。3种中药材中,萹蓄中各种无机元素含量均较低,艾草中无机元素含量较高。[结论]该方法准确、稳定、操作简便、快捷。

准噶尔荒漠两种猪毛菜果实扩散特性研究

植物的扩散能力受扩散体数量和形态特征、扩散方式和扩散距离等因素的影响。文中以分布于准噶尔荒漠的紫翅猪毛菜(Salsola affinis)和散枝猪毛菜(Salsola brachiata)为研究材料,对其扩散体形态特征及扩散特性进行了研究。实验结果表明:两种猪毛菜果实数量和株高、果实生物量和植株总生物量呈正相关;果实是该物种的扩散单元,风和水是其主要扩散媒介,风媒扩散属于近距离扩散,水媒扩散属于远距离扩散;果翅的大小对扩散具有显著影响。以上特征是该物种适应荒漠环境的重要因素。

新疆和吉尔吉斯斯坦2种猪毛菜种群构件生物量分析

植物种群构件理论认为,植物种群构件生物量是植物与环境因素共同作用的结果。以共同分布于吉尔吉斯斯坦南部和中国新疆北部荒漠环境中的紫翅猪毛菜(Salsola affinis)和散枝猪毛菜(Salsola brachiata)为研究材料,从构件水平对2种猪毛菜种群构件的生物量进行了定量分析。结果表明:2个分布区的2种猪毛菜属植物生长与分配均有规律性的同速生长,各种群构件生物量的比例有差异(P<0.01);分布于新疆的2种猪毛菜各构件生物量和个体总生物量均比分布于吉尔吉斯斯坦的大(P<0.01);紫翅猪毛菜的各构件生物量和个体总生物量比散枝猪毛菜大(P<0.01)。这可能是因为新疆和吉尔吉斯斯坦地理和气候等条件差异以及这2种猪毛菜对特殊环境的适应机制不同所致。因此,两者之间的关系适合于植物种群构件理论。

松叶猪毛菜瞬时转化体系的建立及初步验证

松叶猪毛菜(Salsola laricifolia)是典型的荒漠C3-C4中间型植物,隶属于藜科(Chenopodiaceae)猪毛菜属,是研究C4途径进化以及光呼吸减少机制的最佳物种。以松叶猪毛菜无菌苗为试验材料,通过农杆菌介导的瞬时转化方法,分别对质粒载体、苗龄、农杆菌侵染浓度、侵染时间和乙酰丁香酮浓度进行研究,探究各因素对松叶猪毛菜植株瞬时遗传转化效率的影响,以确立最佳的瞬时转化体系;并在上述体系的基础上,过表达松叶猪毛菜叶绿体型NADP-苹果酸酶基因(SaNADP-ME1),通过GUS组织化学染色和荧光定量PCR验证瞬时转化效果。结果表明:(1)采用pCAMBIA1301构建表达载体,以30 d苗龄植株作为转化受体,在侵染液中添加200μmol·L^-1乙酰丁香酮,农杆菌菌液OD600为0.8,侵染6 h条件下,瞬时转化效率最佳(92%);(2)构建过表达载体并瞬时转化松叶猪毛菜植株,通过染色检测到GUS活性,并且荧光定量PCR检测到SaNADP-ME1的表达量相比对照组显著增高,该基因成功瞬时过表达转化至植株中。综上所述,本试验在松叶猪毛菜植株中建立了一种快速基因功能验证方法,为以后研究松叶猪毛菜功能基因奠定了基础。

生物结皮中优势蓝藻胞外多糖对几种荒漠草本植物种子萌发的影响

蓝藻是荒漠生物结皮的重要组成。选取生物结皮中的优势蓝藻(具鞘微鞘藻(Microcoleus vaginatus)、眼点伪枝藻(Scytonema ocellatum)、地木耳(Nostoc commune)),通过提取其胞外多糖,研究了不同蓝藻胞外多糖对荒漠植物种子萌发的影响。结果表明:具鞘微鞘藻、眼点伪枝藻的胞外多糖对粗枝猪毛菜(Salsola subcrassa)的种子萌发表现为低浓度抑制、高浓度促进作用,地木耳的胞外多糖仅在高浓度时对粗枝猪毛菜的种子萌发具有促进作用(p<0.05);具鞘微鞘藻胞外多糖对小花荆芥(Nepeta micrantha)种子萌发无明显的影响作用,但眼点伪枝藻和地木耳对小花荆芥种子萌发具有抑制作用。具鞘微鞘藻、眼点伪枝藻和地木耳胞外多糖对琉苞菊(Hyalea pulchella)种子萌发具有明显的抑制作用。藻种胞外多糖组分的差异和不同种子的生物学特性差异可能是造成不同藻种胞外多糖对种子萌发产生不同影响的主要原因。