山豆根(Euchresta japonica)为我国II级重点保护野生植物.该研究通过设置不同遮阴网的层数和采用不同浓度的聚乙二醇溶液浇灌,探讨了山豆根光合特性对光强和干旱的响应.结果表明,山豆根叶片的饱和光强为 683.06～907.07 μmol/(m2·s);单层遮阴处理叶片的最大电子传递速率和最大净光合速率整体高于双层遮阴处理,其中单层遮阴且未进行干旱处理的叶片最大电子传递速率和最大净光合速率最高,分别为55.36和6.73 μmol/(m2·s);相同遮阴条件下,叶片的最大净光合速率及其对应的饱和光强均随干旱程度增加整体呈下降趋势;单层遮阴条件下的蒸腾速率和水分利用效率均整体高于双层遮阴条件下的.不同处理下叶片光系统II的实际光化学效率、光化学猝灭系数以及非光化学猝灭系数等整体上均无显著差异(P＞0.05).山豆根属半阳生植物,其叶片利用弱光能力较强,植株具有较强的耐干旱能力.因此,建议在开展野外回归、迁地保护、人工栽培等工作时,进行适当遮阴处理并保持充足的土壤含水量.

选择新鲜洋葱圈、水培的葱幼苗作为实验材料,创新和优化苏教版生物学七年级"外界溶液浓度影响根细胞的吸水"实验.该实验设计遵循宏观到微观的认知规律,引导学生得出实验结论,且能有效缩短实验准备和实验现象观测时间.

以4年生银杏幼苗为材料,进行不同浓度盐胁迫(50、100、200 mmol·L-1)处理,叶片喷施和土壤浇灌外源褪黑素溶液(0、0.02、0.1、0.5 mmol·L-1),研究外源褪黑素对盐胁迫下银杏幼苗渗透调节和抗氧化能力的影响.结果表明:盐胁迫显著抑制银杏幼苗渗透调节和抗氧化能力,而在盐胁迫下施用适宜浓度(0.02、0.1 mmol·L-1)的外源褪黑素能够促进植株生长,降低电解质外渗率,减少黄酮和丙二醛含量,促进叶片中过氧化物酶、超氧化物歧化酶(SOD)活性的提高,但高浓度(0.5 mmol·L-1)外源褪黑素会进一步加剧氧化胁迫和渗透胁迫.0.02和0.1 mmol·L-1外源褪黑素处理缓解了盐胁迫下银杏幼苗的渗透胁迫和氧化胁迫,且0.02 mmol·L-1外源褪黑素处理对盐胁迫缓解效果最佳.地径、枝条宽度、枝条长度、电解质外渗率、SOD活性和黄酮含量可作为快速鉴定银杏受盐胁迫程度的关键指标.

以蒸馏水为对照,探究不同浓度不同比例的盐碱混合溶液对红花幼苗生理特性的影响.结果表明:在盐碱溶液处理下,红花叶片的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素以及丙二醛的含量均发生不同程度的变化;可溶性糖和脯氨酸的含量均高于对照;超氧化物歧化酶活性部分高于对照,部分低于对照,而过氧化物酶活性均低于对照.根系活力除胁迫为NaCl∶NaHCO3 = 1∶1,0.3 mol/L时低于对照,其余均高于对照.因此,在盐碱地栽培红花时,要根据土壤的盐碱浓度范围,选择适宜红花品种,才能为优质高产打下基础.

[背景]生物表面活性剂具有毒性低、生物兼容性好和可降解等优点,是化学表面活性剂的优良替代物.目前产生物表面活性剂的微生物多为常温菌,从低温环境中挖掘高产新型生物表面活性剂的生产菌株具有重要的意义.[目的]从南极土壤中筛选产表面活性剂的低温微生物,对其表面活性剂进行纯化和结构解析并评估其性能.[方法]采用排油圈法对分离自南极菲尔德斯半岛土壤样品中的细菌菌株进行筛选,获得一株在菌苔表面产白色固体颗粒的菌株,对菌株进行形态观察和 16S rRNA 基因序列分析以确定该菌株系统发育地位.利用高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)分离产物,并用核磁共振波谱(nuclear magnetic resonance,NMR)技术对产物的化学结构进行鉴定.采用单因素试验和响应面设计方法对发酵培养基进行优化.此外,对产物的乳化性能及其对柴油的降解能力进行评估.[结果]得到了一株高产生物表面活性剂的耐冷土地杆菌属(Pedobacter)GW9-17,其最优发酵培养基(g/L)组成为:可溶性淀粉18.0、胰蛋白胨 9.0、C3H3NaO34.4、K2HPO43.6、MgSO41.2,pH 7.0±0.2.在此条件下,按 10%(体积分数)接种量、28℃、180 r/min培养 7 d后表面活性剂的浓度可达到(3.0±0.5)g/L.利用HPLC和 NMR 技术发现菌株 GW9-17 表面活性剂主要成分为 flavolipid-9U,9U,表面活性剂粗提物的甲醇-水溶液(体积比 1:1)对液体石蜡油有良好的乳化能力,菌株GW9-17 在柴油含量为 5%时,在 4℃和 28℃条件下对柴油的降解率分别达到 40.1%和 57.3%.[结论]从南极土壤中获得了一株高产低分子量表面活性剂的低温Pedobacter sp.GW9-17,其产物flavolipids具有对烷烃类污染物质增溶分解的潜力,对石油污染的低温生态修复有重要的利用潜能.

重金属镉(Cd)是农田土壤中的重要污染源,可在植物和植食性昆虫中积累与传递.本文采用水培法,研究了不同浓度的Cd在番茄Solanum lycopersicum不同组织和在其重要害虫西花蓟马Frankliniella occidentalis体内的积累量.结果表明,随着水培营养液中Cd浓度的增加,番茄植株的根、茎和叶中Cd含量呈增长趋势.根中Cd的积累量远高于茎和叶,当水培溶液中Cd含量为20 mg/L时,根、茎和叶中的积累量分别达19 333.67±233.38、122.67±6.84 和147.33±2.96 mg/Kg(干重).随着Cd浓度的增加,番茄根、茎和叶的鲜重和干重均显著下降.西花蓟马取食Cd处理的番茄叶片后,体内Cd显著积累,最高达 1.95±0.36 mg/Kg.同时,Cd积累量的提高进一步影响了以番茄叶片为食的西花蓟马的适合度,降低了其存活率.除对照外,番茄茎-叶的转移系数和叶片对Cd的富集系数均大于1,叶片表现出较强的富集能力.而在所有的试验浓度处理中,西花蓟马对Cd的富集系数和转移系数均小于1,表明Cd未在其体内产生生物放大作用.研究结果明确了Cd在番茄各组织及其害虫中的积累和传递水平,为揭示重金属在农业生态系统食物链中的富集效应提供了基础数据.

采用PEG-6000模拟干旱胁迫处理,测定了紫穗槐幼苗根系的可溶性糖、可溶性蛋白质、丙二醛、游离脯氨酸含量及SOD、POD酶活性变化以及解剖结构特征,旨在比较不同干旱程度对紫穗槐幼苗根系生理指标、内部解剖结构的影响,探索紫穗槐幼苗对水分胁迫的适应能力,揭示紫穗槐幼苗根系对土壤水分胁迫的响应和调控机制.结果表明:丙二醛含量变化显示当PEG-6000溶液浓度超过50g/L以后,紫穗槐幼苗根的膜系统开始受到损伤,并在PEG-6000溶液浓度达到250g/L受损程度显著增强,达到了对照的1.6倍,同时启动渗透调节作用(游离脯氨酸含量显著增加),达到了对照的3.8倍,在PEG-6000溶液浓度低于200g/L时,紫穗槐幼苗根系中至少没有启动以游离脯氨酸为主的渗透调节过程.可溶性糖和可溶性蛋白质含量及SOD、POD酶活性的变化印证了胞内发生的生理代谢变化,在PEG-6000溶液浓度为200g/L时,可溶性糖含量仅为0.121mg/g,达到最低点,随后上升,当PEG-6000溶液浓度进一步增加到250g/L时,紫穗槐幼苗根系中的可溶性糖含量则迅速回升到0.64mg/g,为对照组的63.37％.可溶性蛋白质含量在低浓度PEG-6000溶液(50g/L)处理下即有明显反应,下降到对照的61.5％,随后呈波动性变化.SOD和POD活性对PEG-6000模拟干旱胁迫的响应规律类似,均对PEG-6000模拟干旱胁迫处理迅速响应且活性增加.当PEG-6000溶液浓度达到50g/L至100g/L时,抗氧化酶的合成量最高,而后活性下降.60d的PEG-6000模拟干旱胁迫处理影响了紫穗槐幼苗根系的生长发育,随着PEG-6000溶液浓度增加,维管柱的直径变大,木质部厚度增大,导管直径变小、但导管密度增加,当PEG-6000溶液浓度达到250g/L时,导管密度比对照组增加了41.3％,木质部厚度比对照组增加了91.5％.以上结果表明,PEG-6000模拟干旱胁迫处理下,不同胁迫程度紫穗槐内部生理和根系解剖结构变化不同,通过改变自身生理代谢和根系内部解剖结构,以适应土壤水分胁迫的逆境条件,来满足自身生长和发育的需求平衡.

以阔叶树种木荷和栾树1年生幼树为对象,采用室内盆栽,通过配制3个不同浓度梯度的PbCl2溶液于盆栽土壤中(L1＜L2＜L3),对比研究Pb胁迫下两种幼树叶片叶绿素荧光参数的响应规律,运用Lake模型从能量平衡及分配的角度揭示不同浓度Pb胁迫下木荷和栾树光系统Ⅱ运转状况,并为木本植物幼树耐Pb程度的快速诊断提供数据支撑.结果表明:3个不同浓度的Pb处理下,两种供试幼树随着入射光强(PAR)的增大,除非调节性能量耗散(YNO)以外其他叶绿素荧光参数均随着PAR的变化而变化,相对电子传递速率(rETR)和可调节性能量耗散(YNPQ)呈上升趋势,而光系统Ⅱ(PSⅡ)量子效率(YⅡ)和光化学猝灭(qL)呈下降趋势.同时,两种供试幼树的最大光能利用效率(Fv/Fm)、rETR、YⅡ、qL,随着Pb污染浓度的增加而降低,而YNPQ和YNO则随着Pb污染浓度的增加而升高.Pb对两种供试植物叶绿素荧光参数的抑制效果在最大净光合速率(Pn)上也有体现.本实验还得出,在L1浓度时木荷PSⅡ反应中心的开放程度能保持在较高水准,随着污染浓度的增大,其光能转化能力弱于栾树.同时,栾树调节能量耗散的能力和对Pb胁迫的敏感程度均高于木荷,进一步说明了栾树对Pb的耐性高于木荷.综合分析后得出,YNO和YNPQ可作为植物Pb胁迫的评价指标.

在增温和氮沉降等气候变化背景下,土壤溶液养分元素供应是否平衡对加速或减弱土壤养分循环起着至关重要的作用.为探究增温和施氮对亚热带杉木人工土壤溶液养分动态的影响,分别于各样地的0-15、15-30cm和30-60cm土层安装土壤溶液采集器.利用真空泵的负压原理采集土壤溶液,对其有机组分及无机组分进行了两年的动态监测.结果显示:增温及增温+施氮显著增加了各土层溶解性总氮(DTN)及硝态氮(NO3-)浓度,而施氮促进了植被对其的大量吸收而未呈现显著的促进作用.整体而言,短期增温和施氮处理显著降低了可溶性有机碳(DOC)浓度,对土壤溶液K+、Ca2+、Na+、Mg2+等离子含量影响较小.但相比于施氮,增温对土壤溶液中矿质元素的影响远大于施氮.增温导致的土壤孔径增大,通透性增强可极大地促进Fe3+、Al3+淋溶,同时导致表层Na+、Mg2+离子含量显著降低.增温+施氮交互作用对土壤溶液各养分的影响存在叠加效应,但并不是增温和施氮单因子的简单累加,要深入了解土壤养分对未来气候变迁的内部机制需进一步长期监测.

为探究氮沉降对亚热带杉木人工幼林土壤溶液可溶性有机物质(DOM)浓度及光谱学特征的影响,采用负压法,对0～15和15 ～ 30 cm土层土壤溶液DOM进行了2年的动态监测及光谱学特征研究.结果表明:氮沉降显著减少了各土层土壤溶液可溶性有机碳(DOC)浓度,增加了芳香化指数(AI)及腐殖化指数(HIX),但对可溶性有机氮(DON)无显著影响.土壤溶液DOM浓度存在明显的季节变动,夏秋季显著高于春冬季.傅里叶红外光谱结果表明,森林土壤溶液DOM在6个区域的相似位置存在吸收峰,其中1145～ 1149 cm-1的吸收峰最强.三维荧光光谱表明,DOM主要以类蛋白质物质(Ex/Em=230 nm/300 nm)和微生物降解产物(Ex/Em=275 nm/300 nm)为主,施氮使0～15 cm土层类蛋白质物质减少.氮沉降可能主要是通过降低土壤pH、抑制土壤碳矿化和刺激植物生长等途径显著抑制土壤溶液DOC浓度,而表层被抑制的DOC成分以类蛋白质物质和羧酸盐物质为主.氮沉降短期可能有利于土壤肥力的储存,但随着氮沉降量的积累,土壤中营养物质将难以得到有效利用.