古尔班通古特沙漠中4种荒漠草本植物的生物量与化学计量特征

对于荒漠植物不同生长期生物量分配和化学计量比的研究有助于深入了解荒漠植物的功能结构,更好掌握环境对植物的生存影响。本研究选取古尔班通古特沙漠4种一年生荒漠草本植物沙蓬(Agriophyllum sqarrosum(L.) Moq.)、雾冰藜(Bassssia dasyphylla(Fisch. et Mey.) O. Kuntze)、角果藜(Ceratocarpus arenarius L.)和碱蓬(Suaeda glauca(Bge.) Bge.)对比研究了4种生物量分配与N、P化学计量学随植物生长的变化。结果显示:(1) 4种荒漠植物生物量积累配过程中,根冠比随生长季的延长逐渐降低。地上、地上生物量相关生长关系表明,角果藜为等速→异速的变化过程,沙蓬从采样初期至末期的变化过程为异速→等速生长,而沙蓬和碱蓬的相关生长指数相反,分别为异速→等速→异速、等速→异速→等速的变化格局;(2) 4种植物N、P含量随生长期的延长逐步降低。在整个生长季节4种植物的N与P含量的变化趋势均为相似。(3)植物N、P含量间达到正相关显著,除沙蓬和雾冰藜的N∶P之外其余指标分别与植物的地上、地下生物量及总生物量间呈负相关显著,而根冠比、相关生长指数与化学计量特征间未达到显著水平,表明了二者较弱的相关性。研究表明,4种荒漠草本植物生物量与化学计量特征的相关性不大,说明化学计量比并不是影响植物生物量及生活策略的主要因素,而更多是受植物自身遗传特性的影响。同时也体现了荒漠草本植物在养分匮乏的条件下,形成了自身独特的生理生态特征,且具有相对稳定的适应特性。

古尔班通古特沙漠4种短命植物生物量与化学计量特征

为了深入了解古尔班通古特沙漠植物在极端环境下养分循环及限制状况,以琉苞菊(Hyalea pulchella)、假狼紫草(Nonea caspica)、尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrrhynchum)和飘带果(Lactuca undulata)为研究对象,分析了4种短命植物的生物量与化学计量特征变化以及二者之间的相关性。结果表明,(1)4种荒漠植物生物量分配在整个生长周期内呈一致增长规律,而根冠比(R/S)均呈下降趋势;生物量累计速率在各生长期不尽相同,但4种植物随生活史的完成最终分配比例趋同。(2)4种植物的C元素在整个生长周期内居高不下,N、P元素在植物体内总体呈下降趋势。对计量比分析发现,C∶N与C∶P间呈正相关关系,且二者都与N∶P呈负相关关系,但N∶P则相比旱生植物的平均值低。(3)生物量与化学计量比的综合排序显示:第1轴、第2轴的解释程度分别为58.89%和19.43%,可累计解释其总信息量的78.32%,表明可信度较高,但整体指标间的相关性较弱,说明4种荒漠短命植物生长过程中的化学计量比并未对生物量分配起决定作用,可能是由于干旱环境下植物的不同生存策略所引起的结果,或生物量分配的主要占比因素可能是植物自身遗传所决定的。

响应面法优化新疆阿魏中阿魏酸的提取工艺及其抑制酪氨酸酶活性研究

以阿魏酸提取率为指标,在单因素实验的基础上,采用响应面法优化新疆阿魏中阿魏酸的超声波辅助酶法提取工艺,并采用酪氨酸酶多巴速率氧化法评价阿魏酸抑制酪氨酸酶活性。结果表明,新疆阿魏中阿魏酸的最佳提取工艺条件为:酶加量1.4%、料液比1∶13.19(g∶mL)、提取时间10 min、提取温度50.3℃,在此条件下,阿魏酸提取率为2.202%。阿魏酸及新疆阿魏中阿魏酸效应组分均对酪氨酸酶活性具有明显的抑制作用,并呈浓度依赖性的特点。

骆驼肠道内3种含氮杂环化合物富集培养的微生物多样性

为研究骆驼(Camelus bactrianus)体内是否存在潜在的杂环化合物降解菌,采集3头骆驼肠道内容物,分别以吡啶、喹啉和吲哚3种含氮杂环化合物作为唯一碳源和氮源进行5代富集培养.通过高通量测序技术对肠道内容物和5代富集培养微生物进行了测序分析.结果显示:骆驼肠道中经过杂环化合物(吡啶、喹啉、吲哚)富集后,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)5个门类在富集的微生物中丰度最高;骆驼肠道内吡啶富集的优势菌属于芽孢杆菌属(Bacillus)、鞘氨醇杆菌属(Sphingo-bacterium)、苍白杆菌属(Ochrobactrum)和假单胞菌属(Pseudomonas),吲哚富集的优势菌属于芽孢杆菌属、棒状杆菌属(Corynebacterium)和赖氨酸芽孢杆菌属(Lysinibacillus),而喹啉富集的优势菌以鞘氨醇杆菌属为主.骆驼肠道内容物原始样品经过吡啶、喹啉、吲哚富集5代后,优势菌群发生了较大的改变,这暗示骆驼肠道内存在具有降解吡啶、吲哚和喹啉潜能的微生物,且涉及这3种杂环化合物的降解菌群不同.

圣草酚对角质形成细胞和黑色素瘤细胞共培养体系中黑色素合成的促进作用

为了研究圣草酚对角质形成细胞(HaCaT)与黑色素瘤细胞(B16)共培养体系中细胞增殖、酪氨酸酶活性、黑色素含量以及酪氨酸酶(TYR)、酪氨酸相关蛋白1(TRP-1)、酪氨酸相关蛋白2(TRP-2)mRNA表达的影响,建立了HaCaT细胞与B16细胞体外共培养体系模拟“表皮黑色素形成单位”,分别采用MTT法测定细胞增殖率、多巴氧化速率法测定细胞酪氨酸酶激活率、氢氧化钠裂解法测定细胞黑色素合成率、实时荧光定量PCR法测定TYR、TRP-1、TRP-2的基因相对表达量。结果表明,圣草酚在低浓度下对共培养体系中的细胞无毒性作用,而且有明显的促增殖作用;12.5~50μmol·L^(-1)圣草酚对共培养体系中细胞酪氨酸酶活性有激活作用(P<0.001),并呈剂量依赖性;12.5~50μmol·L^(-1)圣草酚能显著提高共培养体系中细胞黑色素合成率(P<0.01或P<0.0001);12.5~50μmol·L^(-1)圣草酚能显著提高共培养体系中TYR的基因相对表达量(P<0.01或P<0.001),25~50μmol·L^(-1)圣草酚能显著提高共培养体系中TRP-1、TRP-2的基因相对表达量(P<0.01)。圣草酚可能通过促进TYR、TRP-1、TRP-2的mRNA表达来促进共培养体系中细胞酪氨酸酶活性提升和黑色素合成。

干旱胁迫下胡杨实生幼苗氮素吸收分配与利用

胡杨(Populus euphratica)是塔里木河流域荒漠河岸林的建群种,水分和氮素是限制胡杨幼苗的存活及早期生长的主要因子。利用^(15)N同位素示踪技术分析水和氮素的交互作用对胡杨幼苗不同生长阶段氮素的吸收分配利用及幼苗生长的影响,进一步探究氮素对胡杨实生苗早期形态建成的作用及对干旱胁迫的缓解效应,以期提高幼苗的存活率。实验以一年生胡杨实生幼苗为研究对象,采用温室内盆栽实验,设置4个干旱处理(D_1、D_2、D_3、D_4,土壤相对含水量为:20%—25%、40%—45%、60%—65%、80%—85%)和3种氮素水平(N_0、N_1、N_2:0、3、6 g/盆)测定胡杨幼苗的生长指标和各部分的Ndff、分配率及利用率。结果表明:胡杨幼苗在土壤相对含水量60%—65%(D_3)、氮素添加量3 g/盆(N_1)时,其生长表现为最佳状态;干旱胁迫下,不同氮素添加量对胡杨幼苗各部分的Ndff值存在显著差异,N_2低于N_1;随干旱胁迫减弱(D_3、D_4),植株在生长早期(25 d)根部吸收的^(15)N优先向地上部分转运,生长后期(75 d)植株Ndff最高,其中以根系中Ndff最高;不同生长期幼苗各部分的^(15)N分配存在显著差异,根系^(15)N分配率较高,但不同氮量处理间差异不显著;随生长期的推移,植株对^(15)NH_4^(15)NO_3的利用率表现为粗根最大,各处理中D_3N_1处理均显著高于其他处理。结论:轻度干旱胁迫下添加适量的氮素能够增强植株对氮素的吸收征调能力,优化水资源获取以维持生存的重要机制。

古尔班通古特沙漠四种草本植物不同生长期C、N、P化学计量比的动态变化分析

以古尔班通古特沙漠地区广泛分布的4种荒漠草本植物沙蓬( Agriophyllum squarrosum (L.) Moq.)、雾冰藜( Bassia dasyphylla (Fisch. et Mey.) O. Kuntze)、角果藜( Ceratocarpus arenarius L.)和碱蓬( Suaeda glauca (Bge.) Bge.)为对象,对他们在不同生长期的C、N、P含量及计量比的动态变化进行研究。结果显示:4种植物的C、N、P含量以及C ∶ N、C ∶ P、N ∶ P在整个生长期的变化趋势不同,不同生长期各个指标的变异系数在物种间存在明显差异;4种植物的C、N、P含量及计量比的季节性变异分析结果表明,N、P含量及 C ∶ N、N ∶ P的季节性变异幅度较大,相反,C含量和C ∶ P的变异幅度较小;4种植物C含量和C ∶ P由季节变化所引起的变异系数范围分别为2. 43%~ 15. 80%和6. 77%~ 18. 67%,而N、P含量和C ∶ N、N ∶ P的变异系数范围分别为21. 26%~ 34. 38%、11. 18%~ 30. 26%、18. 52%~ 27. 11%、14. 90%~ 25. 91%;整个生长季内,4种植物C、N、P含量及计量比的变异系数依次为:N(30. 00%)> C ∶ N(22. 87%)> N ∶ P(20. 12%)> P(17. 76%)> C ∶ P(11. 72%)> C(9. 02%)。研究结果表明4种植物在不同生长周期的C、N、P含量及计量比的变化规律与他们的生长周期和植物种类存在显著相关性。

生物结皮对荒漠草本植物群落结构的影响

通过人工去除生物结皮试验,分析古尔班通古特沙漠生物结皮对常见荒漠草本植物群落结构的影响。根据人为去除生物结皮的试验结果,结合生物结皮对种子萌发、幼苗存活以及土壤养分和水分等影响,综合分析生物结皮对草本植物多样性的影响。结果表明:尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrrhynchum)、条叶庭荠(Alyssum linifolium)、琉苞菊(Hyalea pulchella)、荒漠庭荠(Alyssum desertorum)及旱麦草(Eremopyrum triticeum)的生物量总和占总生物量的90%以上,是该沙漠的优势草本植物。去除生物结皮后,草本植物的植被高度、物种丰富度和多样性指数都显著提高;但是,植被盖度、密度和群落生物量却显著降低。说明生物结皮的存在改变了古尔班通古特沙漠南缘荒漠草本植物的群落结构,植被盖度和群落生物量提高,这对于防风固沙、稳定沙面具有重要的生态意义。

渗透胁迫条件下内生细菌对银砂槐种子萌发和主要碳水化合物含量的影响

为了探明渗透胁迫条件下内生细菌对银砂槐[Ammodendron bifolium(Pall.)Yakovl.]种子萌发和早期幼苗生长的影响,在正常(渗透势0.0 MPa)和PEG6000模拟的渗透胁迫(渗透势-0.3 MPa)条件下,对培养0、5、10和15 d接菌组(分别接种内生细菌菌株AY3、AY9和AG18,即AY3、AY9和AG18组)和对照(未接种内生细菌,CK)组银砂槐的种子萌发(种子萌发率和胚根长)及主要碳水化合物(包括淀粉、可溶性糖、蔗糖、葡萄糖、果糖和总碳水化合物)含量进行了比较分析。结果表明:总体上看,渗透胁迫条件下接菌组和CK组的种子萌发率、胚根长及葡萄糖和果糖含量均低于正常条件下,而淀粉、可溶性糖、蔗糖和总碳水化合物含量均高于正常条件下;并且,正常和渗透胁迫条件下接菌组的种子萌发率、胚根长及葡萄糖和果糖含量均高于CK组,而淀粉、可溶性糖、蔗糖和总碳水化合物含量均低于CK组。另外,正常和渗透胁迫条件下接菌组和CK组的葡萄糖含量在培养5 d时均为0.00 mg·g^(-1)。研究结果显示:渗透胁迫能够抑制银砂槐种子萌发和胚根生长;内生细菌可明显减轻渗透胁迫对银砂槐种子萌发和胚根生长的抑制效应,并能促进其种子萌发过程中碳水化合物的动员和利用。

扭果花旗杆组织培养与再生体系的建立

【目的】以扭果花旗杆(Dontostemon elegans)根和下胚轴为外植体,建立扭果花旗杆组织培养体系,为后续遗传转化体系的建立提供技术基础。【方法】以MS培养基为基础培养基,利用萘乙酸(NAA)探究根和下胚轴直接诱导不定芽情况,利用2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)、6-苄氨基嘌呤(6-BA)、NAA、苯基噻二唑基脲(TDZ)、吲哚丁酸(IBA)进行愈伤组织诱导及分化和不定芽生根试验,统计愈伤组织诱导及分化和不定芽生根情况,确定扭果花旗杆组培体系最佳培养基类型。【结果】(1)由根和下胚轴直接诱导不定芽的最适培养基分别为MS+0.3 mg/L NAA和MS+0.6 mg/L NAA,直接诱导不定芽的最佳外植体为根。(2)扭果花旗杆根和下胚轴都能诱导愈伤组织,其中根系诱导愈伤组织速度最快且状态最佳,其次为下胚轴。根系愈伤组织诱导的最佳培养基为MS+1.0 mg/L 2,4-D+0.2 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA,诱导率可达100.00%;下胚轴愈伤组织诱导的最佳培养基为MS+0.3 mg/L 2,4-D+1.5 mg/L 6-BA+1.5 mg/L NAA,诱导率可达100.00%。(3)根系和下胚轴的最佳愈伤组织分化培养基均为MS+0.5 mg/L 6-BA+0.3 mg/L NAA,分化率分别为100.00%和86.66%。(4)最佳生根培养基为MS+0.5 mg/L IBA,生根率可达50%以上。(5)将组培苗移至土壤后,在光照培养室培养15 d,其存活率可达83.33%。【结论】建立的扭果花旗杆组培体系可获得与实生苗形态一致的组培苗,为扭果花旗杆遗传转化体系的建立奠定了技术基础。

不同条件下黑果枸杞叶片气孔开度和超微结构的变化

为了探究黑果枸杞的抗旱性,以及提高其抗旱性喷施水杨酸的适宜浓度,采用人工控制水分模拟干旱胁迫条件,以黑果枸杞幼苗为实验材料,研究在不同程度干旱胁迫下喷施不同浓度(0、0.1和0.5 mmol·L-1)外源水杨酸(salicylic acid,SA)对黑果枸杞叶片结构的影响。结果显示:黑果枸杞叶片表皮气孔开度随干旱胁迫程度加深呈递减趋势,轻度(D1)和中度(D2)干旱胁迫处理组较对照(CK)显著减少(P<0.05),分别较对照减小23.2%、24.1%,重度(D3)干旱胁迫处理组较其他3组显著减少(P<0.05)。随着喷施外源SA浓度的增加,各组黑果枸杞叶片表皮气孔开度显著减小(P<0.05)。黑果枸杞叶片相对电导率随干旱胁迫程度加深而递增,中度和重度干旱胁迫处理组较对照显著增加(P<0.05),分别增加了48.72%和72.19%。随着喷施外源SA浓度的增加,重度干旱胁迫下黑果枸杞细胞膜透性显著减小(P<0.05)。黑果枸杞叶片细胞在轻度干旱胁迫下细胞器变化不明显,但在中、重度干旱胁迫下细胞器破坏较大尤其是叶绿体,喷施SA后,发现细胞器受到的伤害得到缓解,线粒体嵴结构明显可见,叶绿体中也未发现存在大量的嗜锇颗粒或淀粉粒。通过3组指标的分析,说明黑果枸杞可以抵抗轻度干旱胁迫,但在中度或重度干旱胁迫时,喷施适宜浓度(0.5 mmol·L-1)的外源SA可提高黑果枸杞的抗旱性。