低温胁迫下6种木兰科植物的生理响应及抗寒相关基因差异表达

分析了6种木兰科植物对低温胁迫的生理响应及耐寒相关调控基因HSP90和WRKY33的差异表达,为木兰科植物抗寒机理的研究和抗寒品种的选育提供理论基础。结果表明,6种木兰科植物的低温LT50在-10.64—-22.06℃,从高到低依次为红花深山含笑、峨眉含笑、杂交含笑、阔瓣含笑、六瓣含笑和乐东拟单性木兰;低温过程中,6种木兰科植物叶片可溶性蛋白(SP)、游离脯氨酸(Pro)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物歧化酶(POD)活性呈先升高后降低的趋势,可溶性糖(SS)和丙二醛含量(MDA)则不断积累;筛选出REC、MDA、SP、SS和Pro作为6种木兰科植物抗寒性评价的关键指标;聚类分析将6种木兰科植物在抗寒性能上分为强、中、弱三类,分别为乐东拟单性木兰和六瓣含笑,阔瓣含笑、杂交含笑和峨眉含笑,以及红花深山含笑。对HSP90、WRKY33基因的差异表达分析表明,2个基因在6种木兰科植物中的相对表达量呈先升高后降低的趋势,在临近各树种LT 50时,2个基因的表达被强烈抑制且后期表达量不可逆。0℃时,2个基因的表达量差异不显著;-5℃时,2个基因开始被激活,表达量增加;-10℃时,HSP90、WRKY33基因在红花深山含笑叶片中的表达量较-5℃时分别下调了0.76倍和0.68倍,而在其他5个树种中的表达被进一步激活;-15℃时,HSP90和WRKY33基因在抗寒性中等的阔瓣含笑、杂交含笑、峨眉含笑中亦被强烈抑制,较-10℃时分别下调了0.38倍、0.33倍、0.32倍和0.71倍、0.72倍、0.74倍,在抗寒性强的乐东拟单性木兰和六瓣含笑中的表达被进一步激活;-20℃以后,2个基因在6个树种中的表达均被强烈抑制,但在抗寒性最强的乐东拟单性木兰中的表达量仍高于其他5个树种。抗寒基因的激活与表达是影响植物抗寒性的重要因素,抗寒性不同的树种对低温的应答机制明显不同。抗寒性越强的树种越能快速启动低温应答机制,激活抗寒相关基因的表达,进而调整生理生化活动以抵御和适应冷应力。不抗寒树种中抗寒基因的表达则受到抑制,降低了其对低温逆境的耐受能力。

基于MaxEnt模型的中国构树潜在适生分布研究

构树是桑科构树属植物,基于良好的经济价值和生态价值,2015年构树被确定为国家精准扶贫树种,构树扶贫成为国家战略,为了解构树在我国的潜在适生区,采用Maxent生态位模型,结合ArcGIS技术对构树在国内的潜在适生分布区域进行模拟预测。结果表明:(1)预测结果的精度采用ROC曲线法检测,结果显示数据精度为0.935,预测结果极准确,获得了较好的预测结果。(2)模型预测认为构树适生区域面积为307.104万km^2,适生区域占国土面积比例为31.99%;高适生区和极高适生区面积为178.752万km^2,占比为18.62%,长江流域、四川盆地、云贵高原和黄河流域部分地区为高适生区域。(3)降水和温度是影响构树潜在分布的气象要素。构树潜在适生区的研究对了解构树生物学特性具有重要意义,能够为合理制定构树扶贫开发政策提供参考。

幼年东方田鼠长江亚种对苔草的取食研究

为了解食物对东方田鼠(Microtus fortis)种群的影响,笔者对洞庭湖幼年东方田鼠取食苔草进行研究,为了解东方田鼠种群增长提供基础,为东方田鼠综合管理提供参考。使用洞庭湖东方田鼠在洲滩环境的主要食物——苔草(Carex brevicuspis),在人工饲养条件下对20~30日龄不同性别东方田鼠进行饲喂。结果表明:喂食1周苔草后,雌性幼鼠体重明显下降(P<0.05),而雄性幼鼠体重略有增加,不显著(P>0.05);雌性幼鼠单位取食量和单位排泄量均稍高于雄性幼鼠,但差异不明显(P>0.05)。研究认为,在生长发育阶段,雌性幼鼠比雄性幼鼠对环境及食物的要求更高,单一食物会造成幼年雌鼠营养不良。

黑茶发酵过程中微生物多样性研究进展

黑茶作为一类具有重要经济和保健价值的微生物发酵茶,与微生物存在密切的联系,在黑茶加工发酵储存过程中都有微生物参与。为明确微生物种类与黑茶品质关系,对发酵过程中微生物多样性变化进行了综述。比较了不同黑茶种类制作工艺以及渥堆过程中的微生物差异。对黑茶渥堆过程中微生物的变化规律进行了说明,细菌、霉菌、酵母分别在渥堆前期、中期、后期大量繁殖,细菌早期较多,中后期逐渐让位于霉菌和酵母菌。在黑茶—微生物后续研究中宜借助现代鉴定手段明确优势菌的种群构成和分类地位,探究不同微生物组合对黑茶品质影响研究,加强黑茶渥堆机械化控制技术及深加工的研究是未来的重要研究趋势。

不同矿山修复模式植被多样性研究:以冷水江锡矿山为例

近年来,不同措施和修复工程被应用于冷水江锡矿山,当地绿色矿山建设取得了良好成效。为了评估不同修复模式下锡矿山植被修复效果,明确锡矿山植被多样性特征,本研究选取冷水江锡矿山的6种代表性植被群落,分析了不同植物群落的组成、结构和多样性,进而阐明植被修复模式对群落结构特征以及植物物种多样性的影响。研究结果表明:1)所调查的群落植物隶属于34科57属64种,其中乔木3科4属4种,占比6.25%;灌木13科18属22种,占比34.38%;草本18科35属38种,占比59.38%。2)通过系列矿山修复措施,冷水江锡矿山植被群落得到了较好的修复,其中灌木和草本的恢复优于乔木。3)通过比较不同修复模式发现,以盐肤木+苎麻+五节芒的灌草群落人工配置方式更具优势。

利用AtLUP1超量表达体系在拟南芥中合成羽扇豆醇

羽扇豆醇是一种存在于多种果蔬及中草药中的五环三萜类化合物,具有抗炎症、抗氧化、抗癌等药理作用。羽扇豆醇合酶(Lupeolsynthase,LUP)是羽扇豆醇合成途径中的关键酶。前期研究显示,编码该酶的基因在原核和酵母表达体系中均难以获得有生物活性的蛋白产物。本研究以拟南芥为受体,通过超量表达拟南芥羽扇豆醇合酶1(AtLUP1)基因,分析利用植物细胞生产羽扇豆醇的可行性。使用气相色谱GC检测AtLUP1超量表达拟南芥植株中的羽扇豆醇含量,发现48号植株中羽扇豆醇含量为0.9155mg·g^-1,显著高于野生型。本研究证明超量表达AtLUP1基因可以在拟南芥中促进羽扇豆醇的合成,为羽扇豆醇的工业化生产提供了新的思路。

构树对干旱、盐碱和重金属胁迫的适应机制研究进展

构树为桑科构树属植物,广泛分布于亚洲东部和太平洋岛屿,具有重要的经济价值和生态价值。为了研究构树在干旱、盐碱以及重金属等环境胁迫条件下的耐受适应机制,对国内外有关构树在各种胁迫处理情况下的形态结构特征、生理生化反应和分子适应机制等问题的研究进展作出了综合分析,为探明构树在恶劣环境下的响应机理,确立构树抗旱、抗盐碱和抗重金属栽培技术以及育种方面提供重要的理论基础,也为深入开发利用构树资源提供理论参考。

糙皮侧耳以果皮为基质固态发酵产漆酶及其酶学性质的研究

以漆酶活性为指标,利用不同果皮为基质对糙皮侧耳(Pleurotus ostreatus)固态发酵产漆酶的条件进行优化并对所产漆酶进行纯化,研究纯化后漆酶的酶学性质。结果表明:以柚皮为培养基质(5g柚皮、25mL水、20μL吐温-80),30℃固态发酵10d,糙皮侧耳产漆酶的活性最高,比活力为21800U/g;在该条件下将糙皮侧耳所产漆酶的粗酶液用硫酸铵沉淀、透析、浓缩、DEAE-纤维离子交换柱层析得到漆酶蛋白单一条带,SDS-PAGE检测蛋白相对分子质量约66000;该漆酶命名为Lac h2,其最适反应温度为60℃,最适反应pH值为4.5;在30～50℃,pH 4.5～6.0范围内稳定;金属离子Zn^(2+)、Mn^(2+)、Cu^(2+)和Mg^(2+)对纯化的漆酶Lac h2的酶活力有促进作用而Ca^(2+)、Ag^+和Fe^(2+)对Lac h2的酶活力有抑制作用。

外源水杨酸对高温胁迫下牡丹幼苗耐热性的影响

为明确外源水杨酸(SA)提高牡丹幼苗耐热性的作用机制,以牡丹品种凤丹(Paeonia ostii Fengdan)幼苗为试材,研究了不同浓度SA对高温胁迫后牡丹幼苗热害指数和叶片电解质渗透率的影响,最适浓度SA对高温胁迫下牡丹幼苗生长和叶片生理指标的影响。结果表明,100.0μmol/L为SA提高牡丹幼苗耐热性的最适浓度。与单纯高温处理相比,100.0μmol/L的SA处理能显著增加牡丹幼苗干质量,降低热害指数、电解质渗透率、丙二醛(MDA)含量;提高超氧化物歧化酶(SOD)活性,显著增加可溶性蛋白含量;在高温胁迫后期(≥4 d),显著增加游离脯氨酸和叶绿素含量。说明外源SA可以通过提高牡丹幼苗抗氧化能力和渗透调节能力来诱导牡丹幼苗耐热性,缓解高温伤害。

桂南木莲繁育系统及其传粉适应性

为阐明桂南木莲(Manglietia chingi)自然条件下结实率低的原因及其传粉适应性意义,运用花粉活力测定、柱头可授性检测、传粉昆虫观察和套袋试验等方法研究其繁育系统及开花特征。结果表明:桂南木莲单花花期3~4 d,过程分为松蕊阶段、初次开放阶段、闭合阶段、再次开放阶段、衰败阶段;其中闭合阶段柱头可授性最强,花粉活力最高(31.34%),但雄蕊群未对外散粉;再次开放阶段雄蕊群对外散粉,但花粉活力低(8.85%);花朵两次晚上开放吸引少量甲虫访问,花朵白天下垂合拢滞留活力极低的花粉(1.93%)并吸引蜜蜂访问;桂南木莲的花粉/胚珠值(P/O)为12 430,属专性异交,自交不亲和。因此,桂南木莲二次开合、花朵下垂是对昆虫异交传粉机制的适应,自然条件下对外散出的花粉活力低、缺少有效传粉昆虫是其结实率低的主要原因。

珙桐苞片发育过程中内源激素的变化特征

珙桐苞片是重要的生殖器官和观赏部位。将珙桐各个生长期的苞片依据颜色和苞片横径比划分为4各阶段,利用高效液相色谱(HPLC)技术测定各个阶段苞片及叶片各阶段中的脱落酸(ABA)、赤霉素(GA3)、细胞分裂素(ZT)、3-吲哚乙酸(IAA)4种植物内的主要内源激素含量,分析其比值的动态变化,将叶片各阶段激素动态变化做对比。本实验旨在阐明和揭示内源激素在珙桐苞片发育过程中的的作用,有助于对珙桐苞片生长发育过程的了解,还可以进一步对开展珙桐苞片的生长,激素相关基因调控表达研究奠定基础。

高温胁迫对月季生理特性和叶绿素荧光参数的影响

以中国古老月季品种月月红、月月粉为试材,研究高温胁迫对其生理特性和叶绿素荧光参数的影响,筛选评价月季耐热性的指标,并利用综合隶属函数进行耐热性评价,为研究月季耐热性机制提供依据。结果表明:随着高温胁迫时间的延长,2种月季相对电导率、固定荧光(Fo)呈持续上升趋势,最大荧光产量(Fm)、光化学猝灭系数(qP)、光合电子传递速率(ETR)、有效光化学量子产量(Fv′/Fm′)呈持续下降趋势,丙二醛(MDA)含量、脯氨酸(Pro)含量(月月红)、可溶性糖(SS)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性呈现先上升后下降的趋势;月月红MDA含量、可溶性蛋白含量、SS含量、SOD活性在处理6 h均达到最大值,而月月粉Pro含量、SS含量、SOD活性则在处理12 h或24 h达到最大值;高温胁迫12～24 h,月月红Fm、qP、ETR、Fv′/Fm′均显著下降,而月月粉除Fm、Fv′/Fm′显著下降外,qP、ETR无显著变化。通过对2种月季13项指标进行耐热性指标筛选得知,可作为评价月季耐热性的指标有Fm、qP、ETR、Fv′/Fm′、Fo、qN及相对电导率、SS含量、叶绿素含量、SOD活性、MDA含量。耐热综合指数显示,月月红(0.520)耐热性稍强于月月粉(0.496)。

铅锌胁迫对山苍子幼苗生理生化特性的影响

为了探讨南方优势树种山苍子Litsea cubeba对铅锌重金属的耐受性,设置质量分数梯度为0、200、400、600、800mg/kg的Pb^2+、Zn^2+单一及Pb^2++Zn^2+复合胁迫,研究铅锌单一和复合胁迫下山苍子幼苗的抗氧化系统以及渗透调节物质的变化情况,揭示山苍子幼苗对铅锌重金属的适应能力,为山苍子修复铅锌污染土壤提供参考依据。结果表明:1)叶绿素a含量在Pb^2+、Zn^2+处理下逐渐下降,在Pb^2++Zn^2+胁迫下先增后减;叶绿素b、叶绿素a+b含量在Pb^2+、Zn^2+及Pb^2++Zn^2+处理下均呈先升后降的趋势,且叶绿素a/b值均低于对照;2)山苍子幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性随着Pb^2+、Zn^2+及Pb^2++Zn^2+质量分数的增加先上升后下降,叶片丙二醛(MDA)含量则随着质量分数增加逐渐上升;在高质量分数Zn^2+、Pb^2++Zn^2+(质量分数≥600mg/kg)胁迫下,叶片内的POD、CAT酶活性比同质量分数单一Pb^2+胁迫下更强,植物受到的损害更严重;3)随着Pb^2+、Zn^2+及Pb^2++Zn^2+质量分数的升高,幼苗叶片中可溶性糖、可溶性蛋白含量均呈先上升后下降的趋势,脯氨酸含量随着质量分数的增大持续上升。总体来说,当离子质量分数不超过400mg/kg时,山苍子幼苗生长良好,说明山苍子幼苗对铅锌重金属具有一定的耐性,可作为铅锌污染地植物修复的材料。

锰胁迫对黄花草种子萌发及幼苗生理生化特征的影响

为探明锰胁迫下黄花草的抗性生理适应机制,以该植物种子为试验材料,研究了不同浓度锰(0,1000,5000,10000,15000和20000μmol·L^-1)胁迫对黄花草种子萌发、幼苗生长的影响及胁迫7、15、30 d生理生化特征的变化。结果表明:1)随着锰浓度的增加,黄花草种子的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数均呈下降趋势;幼苗芽长、根长、生物量和根冠比则先增加后下降,呈现出“低促高抑”现象;2)1000~5000μmol·L^-1锰处理增加了黄花草幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b含量和叶绿素a/b值;当浓度继续增加且胁迫时间延长时,叶绿素含量和叶绿素a/b值降低;3)在胁迫第7天,黄花草叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性随锰浓度增加逐渐下降,过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性随锰浓度增加呈上升趋势;在胁迫第30天,SOD和POD活性均显著下降,CAT活性无明显下降;4)黄花草幼苗叶片中脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量在胁迫第7、15天随锰浓度增加而增加,在胁迫30 d后则均下降;5)丙二醛(MDA)含量随着锰浓度的增加和胁迫时间的延长而显著增加。研究结果表明,1000~5000μmol·L^-1锰处理会促进黄花草幼苗的生长;该植物可以通过不同抗氧化酶差异化响应及渗透调节物质含量的提高,减轻高浓度锰胁迫所造成的损伤,提高对锰的耐性。

重金属污染区与非污染区平车前生物量分配的比较

选择重金属污染区与非污染区自然生长的平车前Plantago depressa为研究对象,通过比较这2个种群植物个体大小、种子大小与数量、生物量分配的异同,揭示该植物对重金属胁迫环境的生态适应模式。结果显示:(1)污染区平车前植株高度为17.03 cm,单株生物量为1.62 g,较非污染区分别下降了16.9%和40.7%。(2)污染区平车前每株穗数、每穗果实数、每果实种子数较非污染区分别下降了47.3%、27.0%和12.7%;种子千粒重由非污染区的0.39 g减少为污染区的0.31 g,减少了20.5%。(3)与非污染区相比,污染区平车前根生物量分配比例显著增加,繁殖分配比例则无显著差异。研究结果说明平车前可通过减小个体大小、增加根生物量分配比例等方式来适应矿山胁迫环境。

施肥、刈割对短尖苔草生理生化特征的影响

短尖苔草(Carex brevicuspis)是洞庭湖分布面积最广的植物之一,具有生物量大、营养价值高等特点,是优良的畜牧饲料资源。为探明该植物对施肥、刈割的生理响应机制,从而为开发该饲料植物提供依据,研究了该植物在不同施肥量与刈割次数条件下的生理生化变化。结果表明:随着施肥量的增加,短尖苔草可溶性蛋白含量呈现先下降后上升趋势,较对照增加140.01%;叶绿素、可溶性糖、脯氨酸、丙二醛(MDA)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性均呈现先上升后下降的趋势。随着刈割次数的增加,短尖苔草叶绿素含量呈现下降的趋势,其降幅达21.30%;SOD活性呈现先上升后下降的趋势,可溶性蛋白含量呈现先下降后上升趋势,POD、CAT活性则呈现上升趋势。可见施肥量为20 g/m2时可促进短尖苔草光合作用,增加抗氧化酶的活性;刈割两次促进了渗透调节物质的合成,为植物恢复生长提供了生理基础。

大叶榉‘恨天高’对干旱胁迫的生理响应及抗旱性评价

以大叶榉新品种‘恨天高’及普通大叶榉的幼苗为供试材料,采用盆栽控水人工模拟轻度、中度和重度干旱胁迫环境的方法,研究了供试材料对不同程度干旱胁迫的生理响应,筛选出了适合评价大叶榉的抗旱性生理指标,并结合隶属函数值对供试材料的抗旱性进行了综合评价。结果表明:(1)随着干旱胁迫程度的加剧,2种供试材料的Rec、MDA含量、WSD和Pro含量呈持续上升趋势,2种供试材料的POD活性、SOD活性和Chl含量随着干旱胁迫程度的加深,呈现先上升后下降的"抛物线"趋势;(2)‘恨天高’其SS含量随着干旱胁迫的加剧而逐渐升高,但普通大叶榉其SS含量呈先上升后下降的趋势;(3)Rec、MDA、WSD、Pro和POD这5个生理指标的含量变化与大叶榉的抗旱性密切相关,可以作为大叶榉抗旱性评价指标;通过对大叶榉的8项抗旱生理指标的隶属函数值进行计算,以及与主成分分析结果对各指标进行合成的综合指数表明‘恨天高’(0.58)的抗旱性稍强于普通大叶榉(0.56);(4)‘恨天高’其抗旱能力与侧柏等景观绿化树种相当,从抗旱性来看符合城市景观绿化及高速公路绿化的应用要求。

广玉兰新品种‘碧翠’的抗寒性评价及抗寒性指标筛选

为评价广玉兰新品种‘碧翠’的抗寒性以及筛选抗寒性评价指标,通过低温胁迫对‘碧翠’和‘埃克斯茅斯’抗寒性进行对照研究,测定其离体叶片的生理生化指标,对抗寒性进行综合评价及指标筛选.结果表明:随着温度的降低,两者的相对电导率(REC)和丙二醛(MDA)含量均逐渐升高,SOD活性和POD活性无明显变化规律,可溶性蛋白(SP)和游离脯氨酸(Pro)呈现先上升后下降的趋势,半致死温度(LT 50)均随气温的下降而降低,‘碧翠’LT 50为-3.03℃,‘埃克斯茅斯’LT 50为-4.28℃,与抗寒性综合分析结果相一致,‘碧翠’<‘埃克斯茅斯’.6个抗寒性指标中REC、SP两个生理生化指标是反应抗寒性强弱的较佳指标.

不同因素对马尾松松针精油提取率的影响

马尾松是我国重要的造林树种,产量丰富。为优化马尾松松针精油提取工艺,本研究综合考察了样品处理方式、溶剂种类、溶剂浓度、超声处理时长、料液比和蒸馏时间对马尾松松针精油提取率的影响,结合响应面设计等方法,确定了马尾松松针精油提取的最佳条件。单因素试验确定最佳提取条件为:选择风干马尾松针作为提取原料、选择浓度为2%的MgS04溶液作为溶剂、超声处理时长为15 mins、料液比为1:5、蒸馏时间为4 h。通过响应面模拟,确定最佳工艺条件为:溶剂浓度6%、料液比1:5.8、蒸馏时间4.47小时。在该条件下得到的最优精油提取量为399.193 mg/g,优化后木质剩余物精油提取率提高了17.41%。本研究为进一步优化马尾松松针精油提取工艺提供了试验支持。

Box-Behnken法优化大叶榉树黄酮类超声辅助提取方法及初步鉴定

为了探讨大叶榉树Zelkova schneideriana叶片黄酮类成分,以1年生大叶榉树叶片为材料,在超声波辅助下,通过单因素和Box-Behnken试验,探究并优化了大叶榉叶片黄酮类乙醇提取方法;采用常规显色法,对大叶榉树叶片中黄酮类物质种类进行初步鉴定。结果表明:(1)优化后的大叶榉树黄酮类提取方法为:乙醇浓度63%、液料比31:1mL·g^-1、提取时间1.7 h,大叶榉树黄酮类提取量为(31.067±0.11)mg·g^-1;(2)初步鉴定发现:大叶榉树叶片中含有黄酮、具有邻二酚羟基结构的黄酮类化合物、具有邻二苯酚羟基或兼有3-OH,4=O或5-OH,4=O的化合物;可能有黄酮醇、二氢黄酮、二氢黄酮醇等;不含查尔酮和橙酮。