NaCl胁迫对荒漠苔藓齿肋赤藓膜结构稳定性的影响

苔藓结皮作为生物土壤结皮演替的最高阶段和生物量的最主要贡献者,对维持荒漠地表稳定和改善微环境具有重要作用。齿肋赤藓Syntrichia caninervis Mitt.作为荒漠苔藓结皮的优势种,是不可多得的开展抗逆性资源研究的重要材料。研究对齿肋赤藓进行不同NaCl浓度(0、200、300和400 mmol/L)和不同胁迫时间(处理1 d、2 d、3 d、5 d、7 d和14 d)处理,主要从结构特性和生理特性对其膜结构进行研究。结果表明:齿肋赤藓在中浓度NaCl胁迫(200 mmol/L和300 mmol/L)下均未观察到电导率显著变化,而随着胁迫时间的增加,细胞超微结构发生明显变化,特别在高浓度NaCl胁迫(400 mmol/L)下,细胞发生严重的质壁分离,叶肉细胞部分发生死亡,且出现大量泡状结构,而叶绿体大部分解体,片层结构消失,淀粉粒数量增加且体积变大,但这一过程中没有膜损坏的直接证据。据此关于齿肋赤藓耐受NaCl胁迫的膜结构稳定性有2种可能推测:(1)齿肋赤藓具有特殊的形态和解剖特征,例如:细胞壁较厚,且存在角隅加厚现象,使其能够在恶劣的盐胁迫环境下生存,并保留细胞结构完好无损;(2)在NaCl胁迫过程中,快速且持续的增加可溶性糖(“组成性”保护物质)和游离脯氨酸,有助于提高细胞膜的稳定性。荒漠苔藓齿肋赤藓虽然没有被定义为盐生植物,但以上研究结果表明,齿肋赤藓可以作为一种新的模式物种展开关于盐胁迫方面的研究。

荒漠藓类植物齿肋赤藓对4年积雪深度变化的生理生化响应

冬季降雪作为古尔班通古特沙漠最主要的降水形式,在荒漠生物土壤结皮的稳定和发育发挥重要作用。全球的持续变暖和极端气候事件的频繁发生导致荒漠冬季的积雪格局发生重大变化。荒漠藓类植物作为荒漠重要地被类型生物土壤结皮的重要组成成分,在生理生化层面将如何响应长期的积雪深度变化还不清楚。因此,通过野外设置去除积雪(-S)、自然积雪(S)、2倍积雪(2S)和3倍积雪(3S)4个积雪梯度,探讨经历4年积雪深度变化下齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)的生理生化特征。结果表明,积雪深度变化显著影响了齿肋赤藓的植株含水量、最大光化学量子产量(F_(v)/F_(m))、实际光化学效率(Y(II))、渗透调节物质含量和抗氧化酶活性。与去除积雪处理相比,随着积雪深度的增加,齿肋赤藓的植株含水量、F_(v)/F_(m)和Y(II)呈现增加趋势,而植株内的游离脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖、丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)活性呈现降低趋势。相关性分析显示,齿肋赤藓的F_(v)/F_(m)和Y(II)与土壤温度和植株含水量呈显著正相关,而可溶性蛋白、可溶性糖、MDA含量及SOD、POD和CAT活性与土壤温度和植株含水量呈显著的负相关。值得注意的是,与自然积雪相比,4年3倍积雪增加处理显著降低了齿肋赤藓的Y(II),增加了MDA含量。这说明积雪在一定程度上为齿肋赤藓创造了良好的生存环境,降低了齿肋赤藓的干旱和冷胁迫程度,但长期大量的积雪增加和长期减雪均会对齿肋赤藓的生长造成负面影响。

不同微生境下齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)生理生化特性对不同季节的响应

齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)作为典型的耐旱藓类,在古尔班通古特沙漠的藓类结皮中占优势地位。该沙漠的季节气候差异较大,冬季低温湿润,春季干旱,夏季高温且干旱。荒漠藓类植物叶片仅具单层细胞,对外界环境的变化十分敏感。而有关荒漠藓类植物在生理上如何适应这种剧烈环境变化还不得而知。研究测定了生长于两种不同微生境下的齿肋赤藓,经由低温湿润的冬季到干旱的春季再到高温干旱的夏季过程中生理生化变化特征,以探究不同微生境下齿肋赤藓在水热变化剧烈的不同季节的适应机制。研究发现:季节、微生境及二者的交互作用能够显著影响齿肋赤藓的游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白及丙二醛(MDA)含量、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性。夏季的高温干旱使齿肋赤藓的脯氨酸、可溶性糖、MDA含量及3种抗氧化酶活性均显著高于冬季及春季,而可溶性蛋白含量却呈相反趋势。干旱的春季齿肋赤藓脯氨酸及可溶性糖显著高于冬季。而在低温湿润的冬季,齿肋赤藓丙二醛含量及过氧化氢酶活性均显著高于春季。表明夏季齿肋赤藓所受胁迫最大,脯氨酸、可溶性糖含量及抗氧化酶活性大幅度提高。同时,在具有积雪覆盖的冬季,两种微生境下的齿肋赤藓生理生化特性无显著差异;而在无积雪覆盖的春夏季节,灌丛的遮阴作用为齿肋赤藓提供了水含量相对较高的良好生活环境,其下齿肋赤藓的渗透调节物质含量和抗氧化酶活性均显著低于裸露地。表明生长在裸露地的齿肋赤藓较活灌丛拥有更强的胁迫耐受性。

荒漠齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)非结构性碳水化合物含量对植株脱水的响应

苔藓结皮作为生物土壤结皮演替的最高阶段和生物量的最主要贡献者,具有很强的环境适应性,对维持荒漠地表稳定和改善微环境具有重要作用。非结构性碳水化合物是植物重要的组成部分,能够抵御环境胁迫对植物造成的损伤。目前,荒漠藓类植物非结构碳水化合物对干旱的响应机制尚不清楚。选取古尔班通古特沙漠南缘和腹地苔藓结皮中优势藓类植物齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)为研究对象,对其在复水后脱水过程中非结构性碳水化合物含量变化特征进行了分析。结果表明:植株含水量在脱水24 h内下降趋势显著,此后趋于稳定。可溶性总糖、蔗糖、果糖、淀粉含量在脱水1h内显著下降。可溶性总糖、蔗糖、果糖、淀粉含量在脱水2—16 h没有显著的变化。但16—24 h可溶性总糖、蔗糖、果糖、淀粉含量出现显著增加,脱水24—48 h,腹地齿肋赤藓可溶性总糖、蔗糖、果糖、淀粉含量缓慢下降到复水前水平,而南缘可溶性总糖、蔗糖、果糖含量低于复水前水平。复水前不同地区齿肋赤藓非结构性碳水化合物含量存在显著性差异,脱水结束后两个地区齿肋赤藓非结构碳水化合物含量无显著差异。结果说明齿肋赤藓在不同地区其非结构性碳水化合物含量不同,在同一脱复水过程中不同地区齿肋赤藓非结构性碳水化合物含量表现出不同的变化趋势,主要原因是可溶性糖含量对脱水过程中水分胁迫的响应不同。齿肋赤藓脱水过程中非结构性碳水化合物的研究,有助于抗旱非维管植物在干旱环境中从降雨湿润进入干旱过程的适应策略研究。

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。

齿肋赤藓乙醛脱氢酶基因ALDH21的克隆与表达分析

本文采用RT-PCR方法,从齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)总RNA中获得ALDH21基因cDNA序列,连接到pMD19-T载体上并转化E.coli DH5α,阳性克隆经PCR鉴定后测序,将测序结果与GenBank中山墙藓(Tortula ruralis)和小立碗藓(Physcomitrella patens)相关基因序列进行同源性比对。结果表明,实验成功克隆了S.caninervis的ALDH21基因的cDNA序列(GenBank登录号:GQ245973),为一个完整的ORF,其长度为1452bp。该序列与T.ruralis和P.patens的cDNA序列同源性分别为98%和78%,推导的氨基酸同源性分别为97%和87%。生物信息学分析表明该蛋白质分子量为52.98kD,等电点pI为5.96,编码483个氨基酸,具备ALDH21蛋白家族特征;半定量RT-PCR结果表明:ALDH21在干旱胁迫状态时的表达量显著高于水合状态,说明ALDH21基因可能参与干旱胁迫应答。本文为进一步研究齿肋赤藓ALDH21基因的抗旱机理提供理论依据。

叶片毛尖对齿肋赤藓结皮凝结水形成及蒸发的影响

凝结水(隐匿降水)和降水是荒漠地区两种不同形式的水分来源,对荒漠生态系统极为重要。叶片毛尖(leaf hair points,LHPs)是很多荒漠藓类的重要外部形态结构特征,但它在藓类植物利用凝结水和降水中的作用尚不清楚。齿肋赤藓(Syntrichiacaninervis)是古尔班通古特沙漠藓类结皮的优势种,其叶片顶端具有较长的白色毛尖。采用自制微渗计(h=3.5 cm,d=5.7cm)研究了正常有毛尖和人工去除毛尖的齿肋赤藓结皮的凝结水特征及其在3种模拟降水梯度(1、3、6 mm)下的短期蒸发特征,结果表明:(1)在凝结阶段,有毛尖结皮每时段的凝结水量均大于无毛尖结皮,但日出后有毛尖结皮凝结水下降速度稍快;有毛尖结皮的日凝结水量均大于无毛尖结皮,且前者的总凝结水量比后者多10.26%,即毛尖能增加10.26%的凝结水量。(2)3种模拟降水梯度下,有毛尖结皮在各时段的累积蒸发率始终小于无毛尖结皮,以蒸发前期阶段最为明显,表明毛尖能显著减少和延缓结皮内的水分蒸发、延长植株水合时间,而且降水量越大减缓效果越明显。毛尖对这2种不同形式水分利用的差异是因为利用方式不同:对凝结水的利用主要归因于毛尖增大了结皮表面粗糙度,而减少对降水的蒸发主要是毛尖能反射阳光、形成内部毛细管及减小植株间隙的缘故。因此,毛尖的存在有利于齿肋赤藓结皮对凝结水和降水的利用,增强了藓类结皮对干旱环境的适应能力。

生物结皮中齿肋赤藓叶片毛尖对植株含水量及水分散失的影响

采用相对含水量、含水率、蒸散率、累积蒸散率等指标研究了古尔班通古特沙漠生物结皮中优势藓类齿肋赤藓(Syntrichia caninervis Mitt.)叶片毛尖对其离体植株含水量及水分散失的影响。结果表明:(1)虽然毛尖仅占植株重量的4.77%,但水合过程中毛尖内部及附属齿状芒刺均充分吸水,毛尖的存在使植株饱和水量增加了31.03%。(2)脱水过程中有毛尖植株的含水率和相对含水量的下降速度明显慢于无毛尖植株,而完全脱水后二者(不计毛尖重量)实际含水量相等。(3)脱水前期(第30 min之前)有毛尖植株的蒸散率小于无毛尖植株,且直至完全脱水前,前者的累积蒸散率都始终小于后者。实验表明,有毛尖植株的4个水分指标均比无毛尖植株延迟20 min达到恒定。研究结果在个体水平上证实了毛尖能有效提高和维持齿肋赤藓植株含水量并延缓水分散失速度。

荒漠生物结皮中齿肋赤藓总RNA最佳提取方法的确立

目的:根据不同提取方法对提取荒漠齿肋赤藓总RNA质量的影响,寻找一种快速高效提取齿肋赤藓总RNA的方法。方法:采用改良RNAiso Reagent试剂法、RNAprep pure植物总RNA提取试剂盒法(TIANGEN)、皂土法分别提取采自新疆古尔班通古特沙漠生物结皮中齿肋赤藓的总RNA,用紫外分光光度计测定其浓度、纯度和产量,并通过RT-PCR进一步检测其质量。结果:三种方法均能提取出RNA,但质量差异较大。其中改良的RNAiso Reagent试剂法提取的RNA产量可达1298～1318μg/g,完整性好且纯度高,OD260/OD280值为1.86～1.92,且经济、操作简便,能有效抑制多酚物质氧化和次生代谢物质的影响,,适合用于进一步的RT-PCR反应。结论:改良的RNAisoReagent法经济且操作简便,提取的荒漠齿肋赤藓RNA完整性和纯度较高,可用于RT-PCR反应。

基于HMM的齿肋赤藓VOZ转录因子的预测与分析

VOZ(Vascular plant One Zinc finger protein)作为与植物的进化与发育密切相关的基因,在极端耐旱荒漠苔藓植物齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)中对VOZ基因进行挖掘和分析有利于更好的揭示VOZ基因的进化关系,且可作为抗逆基因进行更为深入的分子生物学研究。在VOZ转录因子蛋白中VOZ-domain是一个保守的DNA结合结构功能域,利用VOZ-domain多序列联配构建隐马尔可夫模型序列谱能够很好的进行家族成员的识别和预测。利用拟南芥、小立碗藓和水稻等植物已知的转录因子序列信息构建HMM序列谱模型,对荒漠苔藓齿肋赤藓转录组进行比对搜索。最终得到一条新的齿肋赤藓VOZ转录因子ScVOZ1(NCBI/EBI检索号:HG764415),序列长度为1 495 bp,具有完整的VOZ-domain结构域。生物信息学分析表明其具有转录调控功能和核定位潜能。多序列比对、进化和保守基序分析表明,ScVOZ1蛋白序列与小立碗藓VOZ家族和拟南芥AtVOZ1相似度较高。本研究为进一步研究ScVOZ1基因的功能以及其进化起源奠定了基础。

齿肋赤藓早期光诱导蛋白ELIPs的生物信息学分析

从齿肋赤藓转录组数据库出发,共得到39条注释的早期光诱导蛋白Sc ELIPs unigene,其中2条(Sc ELIP1与Sc ELIP2)具有完整ORF。利用多种生物信息学分析工具,对这2条Sc ELIPs序列的同源性、理化性质、保守域、信号肽、疏水性、亚细胞定位、二级结构、跨膜结构、三维结构、活性位点等方面进行分析。结果表明:2条Sc ELIPs序列的ORF全长分别为711 bp和624 bp,分别编码236和207个氨基酸,二者都具有完整的Chloroa_b-bind功能域,定位于叶绿体类囊体膜,含有3个跨膜α螺旋,第1、3螺旋通过Glu和Arg残基形成双重对称结构,且具有至少4个叶绿素结合活性位点。通过对得到的2条Sc ELIPs进行氨基酸序列比对及基因树分析,得出Sc ELIP1与小立碗藓、山墙藓及盐生杜氏藻聚为一支,而Sc ELIP2与高等植物聚为一支,表现出ELIP从低等到高等植物的进化特征。本研究为Sc ELIPs基因后续的克隆和功能研究奠定了基础。

齿肋赤藓中半定量RT-PCR方法的探讨

目的:建立一种半定量RT-PCR方法,用于齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)基因表达研究。方法:比较常用的几种内参照基因actin、tubulin及18S rRNA在齿肋赤藓中的表达情况,以确定表达稳定的内参基因;分析PCR扩增动力学,确定内参和靶基因的PCR体系。结果:琼脂糖凝胶电泳检测分析表明:18S rRNA作为齿肋赤藓的内参基因更稳定;同管扩增试验表明:18SrRNA的引物滞后6个循环加入PCR扩增体系中,至第26个循环,二者同时处于指数扩增期,且靶基因RT-A的扩增效率不受影响。结论:18S rRNA与RT-A可以同管扩增,18S rRNA可以作为半定量RT-PCR的内参照,为齿肋赤藓基因表达研究奠定基础。

汞胁迫对齿肋赤藓生物结皮细胞超微结构的影响

细胞器结构是生物细胞功能的基础,而重金属会对细胞器结构产生毒害效应,进而破坏生物的组织器官完整性及生理代谢功能,汞对生物结皮细胞器超微结构的影响尚未见报道。为探究汞胁迫对齿肋赤藓生物结皮叶肉细胞超微结构的影响,将叶肉细胞暴露于不同浓度的汞溶液中(0、10、20、30、40、50和60 mmol·L^-1),连续培养7 d,采用透射电镜技术观察叶肉细胞的变化。与对照组相比,汞浓度在20~60 mmol·L^-1时,齿肋赤藓生物结皮的细胞器超微结构随汞浓度增加逐渐发生变化,细胞壁逐渐模糊,出现质壁分离现象,液泡出现一定的空泡化,叶绿体膜破损,类囊体、基粒及基质片层消失,细胞核解体及核仁消失。综上所述,齿肋赤藓生物结皮在低汞浓度时可维持有机体免受毒害,表明齿肋赤藓生物结皮有一定的重金属胁迫耐性,但超过阈值(20 mmol·L^-1)时,出现汞胁迫伤害,且随汞浓度增加,胁迫毒害效应加剧。本研究结果可为干旱区非维管植物(齿肋赤藓)适应重金属胁迫环境理论及抗性物种培养提供参考。

齿肋赤藓热激蛋白60基因的电子克隆和生物信息学分析

用电子克隆方法获得耐旱苔藓齿肋赤藓的热激蛋白60基因,采用生物信息学方法,对该基因编码蛋白从氨基酸组成、结构保守域、理化性质、信号肽、疏水性/亲水性、亚细胞定位、跨膜结构域、二级结构、功能域、活性位点、及同源性等方面进行了预测和分析。结果表明:齿肋赤藓热激蛋白60基因全长1 841bp,开放阅读框1 581bp,编码526个氨基酸残基;编码蛋白含有GroEL保守域,是chaperon-like superfamily家族;亚细胞定位分析显示,编码蛋白位于内质网中;活性化位点分析表明,编码蛋白存在6类活性位点;同源性分析表明,齿肋赤藓热激蛋白60与小立碗藓预测的HSP60同源性最高,达到92%,与卷柏的HSP60次之,同源性达88.83%。研究结果为该基因的实验克隆奠定基础。

Pb-N复合胁迫对齿肋赤藓生理生化的影响

在全球范围内,氮沉降水平和重金属污染事件的发生频率都在不断上升。为更好地了解苔藓植物对Pb-N胁迫的生理响应,以荒漠典型苔藓植物齿肋赤藓为研究对象,用不同浓度的硝酸铅(Pb(NO_(3))_(2))或硝酸铵(NH4NO_(3))及混合溶液胁迫处理,测定植株体内叶绿素含量、渗透调节物质含量、抗氧化酶活性等相关生理指标。结果表明:Pb、N单一处理均会显著降低齿肋赤藓Chl(a+b)含量,但可相应提高Chl(a+b)值。齿肋赤藓可通过提高渗透调节物质含量(Pro、SS)和抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)来耐受低浓度Pb胁迫,过量N处理显著降低了齿肋赤藓渗透调节物质含量(Pro、SS、SP),抑制了抗氧化酶活性(POD、CAT),形成了铵毒害。在Pb-N联合处理下,齿肋赤藓的叶绿素与渗透调节物质含量以及抗氧化酶活性会随着混合溶液中Pb浓度的升高而增加,较同浓度单一N处理下会得到一定程度的恢复。综合分析说明过量Pb、N对齿肋赤藓植株产生明显毒性,Pb、N联合添加存在一定的拮抗作用。齿肋赤藓在Pb-N复合胁迫下表现出交叉适应性。Pb是Pb-N复合胁迫的主导因子,同时,适度的Pb对齿肋赤藓的过量N胁迫有一定程度的缓解作用。

齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)氮磷计量特征对降水量的响应

荒漠藓类植物是典型的变水植物,对水分能够快速做出反应,恢复光合、呼吸等生理活性,且荒漠藓类植物对水分的敏感性显著高于维管束植物。藓类植物的生态化学计量特征易受到微环境影响,对于藓类植物生态化学计量特征是否受荒漠降水梯度的影响并不清楚。为深入了解荒漠藓类结皮氮(N)、磷(P)化学计量特征对荒漠年降水的响应特征,以齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)作为研究对象,测定3个年降水量下齿肋赤藓植物地上、地下部分N、P元素含量,分析不同降水梯度下齿肋赤藓植物N、P元素化学计量特征。结果表明:(1)齿肋赤藓植物地上部分N、P含量显著高于地下部分,地下部分N、P元素的变异系数比地上部分高,齿肋赤藓植物地上部分氮磷比(N∶P)值为10.17~12.03,生长可能受到氮限制;(2)随年降水量的增加,齿肋赤藓植物地上部分N、P含量呈下降趋势,N∶P比均呈升高趋势;(3)齿肋赤藓植物N、P含量显著正相关,且随年降水量的增加,齿肋赤藓植物地上、地下部分的N-P幂关系指数无显著变化。古尔班通古特沙漠齿肋赤藓植物在N、P养分分配上具有较高的稳定性,且能够通过调节地上与地下部分N、P元素化学计量特征维持其生长以适应荒漠降水量的变化。

积雪变化对温带荒漠齿肋赤藓结皮土壤磷组分的影响

在荒漠生态系统中,降水变化显著改变生物土壤结皮(BSCs)和表层土壤磷含量和有效性。然而,冬季积雪作为荒漠重要水源,其变化将如何影响BSCs及下层0—5 cm土壤磷组分变化还不清楚。基于此,以BSCs发育高级阶段的齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)结皮为研究对象,设置去除积雪(-S)、自然积雪(CK)和加倍积雪(+S)三个处理,通过测定齿肋赤藓结皮层和结皮下层0—5 cm土层土壤理化性质(硝态氮、铵态氮、全氮、有机碳、全碳)、可利用性磷(树脂磷:Resin⁃P;碳酸氢钠无机磷:NaHCO_(3)⁃Pi;碳酸氢钠有机磷:NaHCO_(3)⁃Po)、中等可利用性磷(氢氧化钠无机磷:NaOH⁃Pi;氢氧化钠有机磷:NaOH⁃Po)、难利用性磷(盐酸磷:HCl⁃P;残余磷:Residual⁃P)和磷循环相关酶活性(碱性磷酸酶、磷酸二酯酶和酸性磷酸酶)。研究结果发现:(1)与CK相比,-S和+S处理显著影响了齿肋赤藓结皮层可利用性磷和难利用性磷,但对结皮下层0—5 cm土壤磷组分均无显著影响。具体而言,-S和+S处理在降低了齿肋赤藓结皮层中Resin⁃P和NaHCO_(3)⁃Pi含量的同时增加了NaHCO_(3)⁃Po含量。-S显著降低了难利用性磷(HCl⁃P和Residual⁃P)含量,说明积雪处理对磷组分的影响主要集中于齿肋赤藓结皮层。(2)沿-S、CK和+S的积雪梯度,齿肋赤藓结皮层总无机磷含量呈增加的趋势,但有机磷含量呈先增加后降低的趋势,结皮下层0—5 cm土层无机磷和有机含量均表现为先增加后降低的变化特征。(3)随机森林预测模型显示积雪处理下,可利用性磷、中等可利用性磷和难利用性磷的主要影响因素,分别为土壤水分含量、碱性磷酸酶活性和土壤全氮含量。这些结果表明在水分限制强烈的荒漠生态系统中,冬季积雪变化在BSCs和表层土壤磷组分变化中扮演着重要角色。

模拟降雨对齿肋赤藓(Syntrichiacaninervis)生理特性的影响

新疆古尔班通古特沙漠地表具有发育完好的生物土壤结皮,本文以参与组成生物土壤结皮的优势藓类———齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)为研究对象,在实验室内对其进行模拟降雨处理,降雨量分别为0mm(对照)、2mm、6mm、10mm和15mm,研究模拟降雨影响下齿肋赤藓植株含水量、光合色素含量及可溶性糖、游离脯氨酸、可溶性蛋白、抗氧化酶(SOD、CAT和POD)、丙二醛含量的变化,以探讨其对降雨的生理生化响应。结果表明:随降雨量的增加,齿肋赤藓植株含水量显著增加;随齿肋赤藓植株含水量的增加,其光合色素含量和可溶性蛋白含量显著增加;随降雨量增加,抗氧化酶(SOD、CAT和POD)活性和可溶性糖含量呈大致递减的趋势,游离脯氨酸和丙二醛含量呈先下降后上升的变化趋势。在干燥状态下齿肋赤藓通过提高体内保护酶(SOD、CAT和POD)活性,增加可溶性糖和游离脯氨酸含量来抵御外界干旱胁迫的环境;而降雨能够增加齿肋赤藓植株含水量,激活其光合生理活性,显著提高光合色素含量,但是降雨量过大又将加剧齿肋赤藓膜脂过氧化的程度。

荒漠苔藓齿肋赤藓(Syntrichia caninervis Mitt.)瞬时遗传转化方法建立

以野生极端耐干藓类植物齿肋赤藓(S. caninervis)为转化受体,进行农杆菌浸染,对GUS基因的瞬时表达率进行组织染色和分子检测分析。结果表明:GUS基因在野生齿肋赤藓植株个体中有一定表达,农杆菌培养过程中农杆菌浓度和瞬时转化过程中共培养时间对瞬时转化率有很大的影响。其中,最优条件为用1/2 MS+100μmol/L AS+3%蔗糖+0.02%Tween20,p H=5.6调整菌液浓度至0.8,得到最高转化苗GUS瞬时表达率,为38%。本研究建立了一种齿肋赤藓外源基因瞬时遗传转化方法,为后续抗逆基因功能原位快速鉴定提供理论参考。

采自不同微生境的齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)沙培植株生长与叶形态差异

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。本研究通过碎片撒播法,对采自不同微生境(灌丛下遮荫和灌丛间裸露地)的齿肋赤藓样品进行沙培试验,旨在探明采自不同微生境苔藓样品的沙培植株在生长和叶形态方面是否存在差异,以期为耐旱藓类样品的采集和人工培养提供一定参考。结果表明:(1)沙培植株盖度及密度呈显著差异,而生物量和株高则无显著差异。采自灌丛间裸露地的苔藓样品沙培植株的密度、盖度及生物量均高于灌丛下遮荫生境的样品,而株高的差别则相反。(2)采自灌丛间裸露地的样品沙培后的植株中部和底部叶片的宽度、顶部叶片的叶片毛尖长度均显著高于采自灌丛下遮荫样品沙培后的植株;而两生境的沙培藓株从顶部至底部的叶片长度及中肋宽度无显著差异。采自灌丛间裸露地样品的沙培植株具有更大的植株密度和盖度,且叶片顶部具有更长的毛尖,这些特征都与植株的抗旱性有关。因此,采自灌丛间裸露地齿肋赤藓沙培植株表现出较强的抗旱性。