国家Ⅱ级保护植物疏花水柏枝[Myricaria laxiflora(Franch.)P.Y.Zhang et Y.J.Zhang]为柽柳科(Tamaricaceae)水柏枝属(Myricaria)多年生两栖灌木,高1.5～2 m;老枝红褐色或紫褐色,当年生枝条绿色或红褐色.叶密生于当年生小枝上;总状花序顶生,花较疏松;苞片披针形或卵状披针形,约4×1.5mm,渐尖;花柄长约2 mm;萼片披针形或长圆形,(2～3)×1mm,先端钝或锐尖;花瓣倒卵形,粉红色或淡紫色;花丝1/2或1/3部分合生;子房圆锥形;蒴果狭圆锥形,长6～8 mm;3心皮,1心室,基底胎座;每个果实种子150～190枚;种子顶端芒柱一半以上被白色长柔毛;花果期10-12月.

多枝柽柳作为干旱荒漠区重要的防风固沙灌木,其长期与风沙作用过程中形成了柽柳灌丛沙堆,在维持区域生态环境稳定及遏制沙漠蔓延方面发挥着重要作用.以古尔班通古特沙漠西南缘地区不同发育阶段沙堆上生长的多枝柽柳(Tamarix ramosissima)为研究对象,以空间序列代替时间序列的方法模拟沙堆堆积发育过程,揭示多枝柽柳生理特征对沙堆不同堆积发育阶段的响应及适应机制.结果表明:(1)在沙堆堆积发育过程中,多枝柽柳叶片相对含水量(RWC)及自由水/束缚水(Vs/Va)均呈先上升后下降的变化,其中,在增长阶段沙堆上最高,衰退阶段沙堆上最低,水分饱和亏(WSD)则呈相反趋势;组织含水量(TWC)呈逐渐上升的变化,清晨水势(ΨPD)及正午水势(ΨMD)呈逐渐降低的变化.(2)在沙堆堆积发育过程中,多枝柽柳的光合有效辐射(PAR)、叶片温度(TL)、光合电子传递速率(ETR)以及调节性能量耗散[Y(NPQ)]日变化均呈先上升后下降的变化,衰退阶段沙堆上多枝柽柳各参数的日均值最大;各发育阶段沙堆上多枝柽柳的非调节性能量耗散[Y(NO)]日变化均呈先下降后上升的变化,实际光化学效率[Y(Ⅱ)]日变化均呈"N"型,且Y(Ⅱ)日均值大小依次为增长阶段沙堆(0.489)＞稳定阶段沙堆(0.463)＞雏形阶段沙堆(0.455)＞衰退阶段沙堆(0.439).(3)气温(TEMP)和PAR与叶片Y(Ⅱ)均呈显著负相关,与ETR均呈显著正相关;Y(Ⅱ)与ETR、Y(NO)与Y(NPQ)均呈现显著负相关;PAR、TEMP是影响不同堆积阶段沙堆上多枝柽柳生理特性的主要环境因子.综合分析表明,在沙堆堆积发育过程中,多枝柽柳可通过调节光合作用和水分利用之间的协同关系来响应微环境的变化,从而减少其脱水风险以实现最大程度资源利用.

多枝柽柳(Tamarix ramosissima)与疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia)是塔里木河下游优势种,也是重要的丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)共生植物,二者常相伴而生且均受水分严重限制.研究采用盆栽试验法,以疏叶骆驼刺和多枝柽柳幼苗为试验材料,设定正常水分[土壤相对含水量(70±5)％,D0]、中度水分胁迫[土壤相对含水量(40±5)％,D1]和重度水分胁迫[土壤相对含水量(20±5)％,D2]3个水分梯度,设置接种(AMF+)和不接种(AMF-)2种处理,以及供体植物疏叶骆驼刺和受体植物多枝柽柳之间2种菌丝传递距离(长菌丝传递距离30 cm,L;短菌丝传递距离15 cm,S),探究了干旱胁迫下丛枝菌根真菌菌丝传递距离对2种不同生活型的植物生长和生理的影响.结果表明,(1)供体植物接种AMF后在供、受体间形成丛枝菌根菌丝网络(arbus-cular mycorrhizal networks,AMNs),其中与正常水分(D0)处理下的侵染率相比,重度水分(D2)处理下长距离处理受体侵染率的降幅为73.22％.(2)在中度水分处理下,AMF对长、短距离处理受体均有促进作用,而在重度水分处理下对长距离处理受体株高、基径相对增长率和生物量无促进作用.(3)各水分处理下AMF对受体植物根系生长指标具有显著促进作用(P＜0.05),且S处理优于L处理,但在重度水分及长距离处理下的受体表现出显著较低的水平.(4)在中度水分处理下,AMF对长、短距离处理受体抗氧化酶活性、渗透调节物质含量、叶绿素含量和叶片相对含水量均有促进作用,且不同距离处理间差异不显著,而在重度水分处理下对长距离处理幼苗无促进作用.因此,在正常水分和中度水分处理下,接种AMF可显著促进长距离端受体植物的表观生长、生物量积累、抗氧化酶活性、渗透调节物质和叶绿素的含量,提高受体植物的抗旱性,在重度水分胁迫下AMF对长距离端受体植物的促进作用不显著.

目的 结合网络药理学、分子对接技术及其体外实验,探讨青蒿应用于脓肿分枝杆菌感染的作用机制.方法 从中药系统药理学数据库和分析平台(traditional Chinese medicine systems pharmacology database and analysis platform,TCMSP)系统中获得青蒿的活性成分,使用 PharmMapper、SwissTargetPrediction预测青蒿作用靶点.从GeneCards数据库和OMIM数据库获得脓肿分枝杆菌感染相关靶点.获得共同靶点后,使用STRING数据库和Cytoscape软件构建蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)网络图.使用 Metascape 数据库进行基因本体(gene ontology,GO)功能富集分析和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)通路富集分析.筛选出青蒿主要潜在活性成分与核心靶点进行分子对接.将青蒿提取物及筛选出的青蒿主要潜在活性成分进行体外实验,探究其最小抑菌浓度,与常用抗脓肿分枝杆菌抗生素的体外联合作用,及其对脓肿分枝杆菌活力的影响.结果 共发现48个青蒿靶点参与脓肿分枝杆菌感染的发病机制.MMP9、MAPK3、CASP3、IL2、CASP1、MMP2共6个靶点预测为通过青蒿治疗该疾病的核心靶点.KEGG富集分析表明,青蒿可能通过IL-17信号通路、中性粒细胞胞外陷阱形成、Toll样受体信号通路、肿瘤坏死因子信号通路、MAPK信号通路等炎症和免疫相关信号通路治疗该疾病.分子对接结果表明,青蒿与这些核心靶点具有高亲和力.筛选出柽柳黄素、艾黄素、双氢青蒿素、青蒿提取物对脓肿分枝杆菌具有体外抑菌活性,单独药物的最小抑菌浓度(MIC)值分别为200、100、100、100 μg/mL.联合使用青蒿提取物后,克拉霉素、阿奇霉素、阿米卡星、亚胺培南、头孢西丁的MIC值都较单独使用时下降,下降倍数为2～8倍.结论 青蒿可能通过多靶点和多途径作用于脓肿分枝杆菌感染,其对脓肿分枝杆菌具有体外抑菌作用并与部分抗生素产生协同作用.

盐碱胁迫是全球范围内重要的非生物胁迫形式之一,但目前对植物水力学特性和碳代谢应对盐碱胁迫响应的研究还不多.本研究以耐盐碱植物枸杞(Lycium chinense Miller)和柽柳(Tamarix chinensis Lour.)为对象,测定不同盐碱程度下两种植物的枝条水势和导水损失率(PLC)、叶片光合作用和气孔导度、不同部位的非结构性碳(NSC)浓度以及植株生长情况.结果显示,重度盐碱胁迫显著降低了两种植物凌晨和正午水势、光合速率和枝条PLC,重度胁迫下柽柳的光合速率、气孔导度和枝条PLC下降程度均大于枸杞,重度盐碱胁迫下枸杞不同部位的NSC浓度均显著降低,但柽柳的地上部分NSC浓度显著增加,根部NSC浓度显著减低.两种植物有不同的应对盐碱胁迫策略,枸杞有较强的气孔调节能力,对水力结构的维持有利,但会限制碳摄取,柽柳气孔调节能力弱,水力结构易受影响,但对碳平衡维持有利.

分析了塔里木河上游荒漠区灌木植物叶片和土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量特征以及二者之间的相关性,旨在阐明荒漠植被在极端环境下养分循环及限制状况,为塔里木河上游荒漠生态系统的恢复与保护提供理论依据.以塔里木河上游多枝柽柳(Tamarix ramosissma)、盐穗木(Halostachys caspica)、黑果枸杞(Lycium ruthenicum)、铃铛刺(Halimodendronhalodendron)4种荒漠灌木植物叶片和土壤为研究对象,分析植物叶片和土壤C、N、P生态化学计量特征及其相关性.结果表明:在4种不同荒漠灌木植物叶片中柽柳叶片的C含量为(484.77±59.74) mg/g,显著高于其他灌木植物(P＜0.05);铃铛刺的N含量是(14.20± 1.58) mg/g,显著高于其他灌木植物(P＜0.05);柽柳叶片的P含量为(0.54±0.16) mg/g,显著低于其他灌木植物(P＜0.05).4种灌木植物叶片C/N比值大小为黑果枸杞＞柽柳＞铃铛刺＞盐穗木,且黑果枸杞的C/N比值显著最高为(37.83±7.74) (P＜ 0.05);C/P为柽柳＞铃铛刺＞盐穗木＞黑果枸杞,盐穗木和黑果枸杞的C/P显著低于其他灌木(P＜0.05),其比值分别为(379.76±158.63)和(383.47±128.95);N/P为柽柳＞铃铛刺＞盐穗木＞黑果枸杞,柽柳的N/P比值显著最高为(22.34±4.60)(P＜0.05).4种不同荒漠灌木土壤的有机碳(soC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及其化学计量比特征均未表现出显著的差异.由相关性分析可知柽柳叶片仅P含量与土壤TP含量呈现出显著正相关(P＜0.05);铃铛刺叶片C含量与土壤TN、叶片P含量与土壤TN/TP均呈显著负相关(P＜0.05),而叶片C含量与土壤TN/TP呈极显著负相关(P＜0.01);盐穗木和黑果枸杞叶片化学计量特征与土壤的化学计量特征均未表现出显著相关性(P＞0.05).说明植物叶片化学计量特征并非是由土壤养分含量特征直接决定的,更多受植物自身遗传特性的影响,体现了荒漠灌木植物对极端生境的适应性.

以古尔班通古特沙漠西部退化梭梭林为研究对象,野外取样调查和实验室检测分析相结合,探讨退化梭梭群落植物分布及多样性特征,并结合土壤理化性质分析引起梭梭群落退化的主要环境因素.结果显示:(1)退化梭梭群落共有6种多年生植物,其中梭梭在各样地均有分布,其分布频度达到60％以上的样地数占总样地数的80％.盐生假木贼在60％的样地中有分布,而柽柳、白刺、淡枝沙拐枣和翼果驼蹄瓣仅在个别样地有分布且分布频度较低.(2)退化梭梭群落Shannon-Wiener指数变化幅度为0-1.25,Simpson优势度指数大于0.5的样地数占总样地数的90％,而仅有9个样地的Pielou均匀度指数大于0.5.(3)相关分析表明梭梭群落盖度与0-40 cm土层中的有机质、电导率、氯离子(Cl-)、土壤含水量有显著的正相关关系.(4)主成分分析发现0-40 cm土层的有机质、电导率、Cr含量、土壤含水量对群落物种多样性指数均产生显著的负作用,而40-80 cm土层的有机质、电导率、Cl含量、土壤含水量对群落物种多样性指数均产生显著的正作用.因此认为,古尔班通古特沙漠西部优势物种梭梭退化群落植物多样性简单,随着梭梭退化,表层土壤理化性质变劣,对群落中不同物种的种子萌发、幼苗建立产生影响,影响了植物分布和多样性组成,进而导致梭梭群落物种多样性的变化.

采用连续土钻取样和分解袋分解法,对三工河流域5个不同盐碱化植物群落(琵琶柴群落、骆驼刺群落、沙枣群落、多枝柽柳群落、芦苇群落)整个生长季节的细根垂直分布、季节变化、分解动态、周转规律及其与土壤因子的关系进行研究.结果表明,细根生物量随土层深度的增加均呈现先增加后逐渐降低的趋势,除芦苇群落外,均在10-20cm土层达到最大值;5个群落的细根生物量分别为51.55、93.09、146.24、57.95、419.34 g/m2,随季节变化均呈现先增加后降低的趋势,在8月或9月达到峰值;在5个月的细根分解试验中,5个群落的细根分解速率呈现快、慢、快3个明显的阶段,分解速率属Peterson划分的慢组;不同群落的细根死亡量、年分解量和净生产力差异显著,三者均表现为芦苇群落＞沙枣群落＞骆驼刺群落＞多枝柽柳群落＞琵琶柴群落;5个群落的细根周转速率范围为1.41-1.98次/年,高于陆地生态系统细根的周转速率0.56次/年;逐步回归分析表明土壤pH、土壤电导率、土壤容重、土壤含水量是影响各变量的主要因子或共同主要因子,土壤pH是影响根系分布、分解和周转的最主要因素.因此,盐碱植物群落细根生物量小,分解慢而周转快,土壤水盐特征决定了细根的分布和动态.

土壤微生物对土壤肥力的形成和植物营养的转化起着积极的作用.对盐渍化土壤中植物根际微生物群落组成和多样性进行研究,有助于发现新的重要微生物功能类群或者功能潜力,对于盐碱土壤的植被恢复和生态重建都具有十分重要的意义.通过高通量测序和分离培养方法,对宁夏银北地区盐渍化土壤中的6种耐盐植物根际细菌的群落结构和多样性进行了分析.结果 表明:所有土壤样品共检测到31门(亚门)67纲253科400属细菌类群,不同植物根际微生物群落组成相似,但丰度各有差异,厚壁菌门、变形菌门、放线菌门和拟杆菌门为主要优势类群;在纲水平芽孢杆菌纲相对丰度最高,其次为α-变形菌、γ-变形菌和梭菌纲;在属水平上,芽孢杆菌属以极高的丰度(15.57％-53.85％)占据绝对优势,其次是鞘氨醇单胞菌属、不动杆菌属和节杆菌属.6种植物根际细菌的群落结构组成表现为芨芨草和柽柳相似,柳枝稷、苜蓿与枸杞相似,苦豆子则与另外5种差别最大.分离培养出的110株根际细菌多数具有较强的盐碱耐受性和一种以上生物学活性,分别隶属于芽孢杆菌属、假单胞菌属、鞘氨醇杆菌属、节杆菌属和中华根瘤菌属,在属水平上多样性单一,其中芽孢杆菌属是优势属.传统的分离培养和高通量测序结果都反映出银北地区盐渍化土壤中定殖着许多有重要生态功能的微生物类群,可用于进一步筛选和利用根际微生物改良盐碱土壤.

干旱区人工防护林植物采用滴灌的方式补给水分以促进人工生态屏障的建成和稳定性维持,然而持续滴灌导致表层土壤盐分累积,最终威胁人工防护林的生长和生态功能.本研究通过测定塔克拉玛干沙漠南缘防护林和自然群落多枝柽柳(Tamarix ramosissima)的茎水、各潜在水源(土壤水和地下水)的稳定氢(δD)氧(δ18O)同位素值,以及叶片氮(N)、磷(P)含量和稳定碳同位素(δ13C)值,探究滴灌补水对多枝柽柳叶片养分特征和水分利用策略的影响.结果 表明:滴灌群落多枝柽柳对中层土壤水(40～ 100 cm)的利用率高于自然群落,但其主要水分来源仍然是地下水,说明其根系已经深达地下水层;滴灌群落多枝柽柳叶片N、P含量显著高于自然群落,表明水分的补给影响了植物对养分元素的吸收和转移;滴灌群落多枝柽柳长期水分利用效率显著高于自然群落,可能与灌溉造成的盐分胁迫或其叶片N、P含量较高有关,但盐分胁迫尚未对多枝柽柳造成毒害.防护林建成后可以减少灌溉用水量或停止滴灌,从而节约防护林长期建设的用水量和维护防护林生态屏障的稳定性.