为探究三个抗旱性不同的甘蔗品种['中蔗9号'(ZZ9),抗旱性强;'中蔗2号'(ZZ2),抗旱性弱;'新台糖22号'(Xintaitang22),抗旱性居中]在不同干旱胁迫环境下萌发早期种茎根和芽萌发的差异,试验采用水培法用不同浓度梯度PEG-6000[CK、10％(w/v)和20％(w/v)]模拟干旱胁迫连续培养12 d后采集根系和芽的萌发数量、根和芽的生物量、根系的形态特征及生理指标数据.研究结果显示,抗旱性强的品种'中蔗9号'根系的形态指标(根总长、根面积、根体积和根直径等)均显著高于'中蔗2号'和'新台糖22号'的.随着PEG-6000胁迫程度加深,'中蔗2号'的根系脱落率显著高于'中蔗9号'的,在高浓度PEG-6000(20％)胁迫下,随时间的延长'中蔗2号'的根系数量急剧下降,而'中蔗9号'的根系数量呈现上升趋势,说明'中蔗9号'的根点在高浓度PEG-6000模拟干旱胁迫下仍能保持生活力,并从休眠状态复苏而继续萌发.'中蔗9号'的根茎粗壮,根系生物量最多,芽体生物量最少,而'中蔗2号'反之,根系生物量最少,芽体生物量最多.在高浓度PEG-6000胁迫下,'中蔗2号'和'新台糖22号'的SOD、POD的酶活性均下降,而'中蔗9号'的处于持续上升趋势,此时'中蔗9号'根系的脯氨酸含量亦极显著(240％)上升.在PEG-6000模拟干旱胁迫下,甘蔗种茎根芽萌发的上述特征与大田抗旱表型观察结果相吻合.本研究结果为快速筛选抗旱甘蔗品种提供了参考依据.

党参作为一种药食同源的滋补中药,市场需求量很大.本研究以1年生党参种苗为材料开展田间试验,研究复合肥(750 kg·hm-2)、有机肥(15 t·hm-2)以及密旋链霉菌Act12菌剂处理(9 t·hm-2Act12菌剂+10 t·hm-2有机肥)对党参根系形态、次生代谢物含量以及党参炔苷代谢途径基因表达的影响,旨在明确3种肥料对党参根系形态及药材品质的影响.结果表明:与对照组(10t·hm-2有机肥,传统施肥模式)相比,3种施肥处理均促进了党参根系生长,形成了不同的根系形态;3种施肥处理均提升了党参多糖和次生代谢物含量,其中,Act12菌剂处理显著增加了党参炔苷、苍术内酯Ⅲ和5-羟甲基糠醛的含量.qRT-PCR分析显示,3种施肥处理提升了党参炔苷代谢途径基因的表达水平,其中Act12菌剂处理效果最显著;皮尔逊相关性分析表明,CpHCT和CpFAD基因的表达量与苍术内酯Ⅲ含量呈显著正相关.综上,3种施肥处理均能提升党参的产量与品质,其中施用Act12菌剂处理的效果优于施用复合肥和有机肥处理,是提升党参产量和品质的有效措施.

从长白山自然保护区苔原带典型植物牛皮杜鹃、毛毡杜鹃、笃斯越橘、仙女木的根系分离获得深色有隔内生真菌(DSE)菌株,研究其侵染定殖情况.采用形态特征与rDNA ITS序列分析相结合进行分类鉴定,研究了 4种苔原植物的DSE真菌群落组成和物种多样性.结果表明:4种苔原植物的根系内均形成DSE的典型结构"微菌核".共分离出69株DSE菌株,分属于10个属12个种,分别是福廷瓶头霉、链格孢、细极链格孢、黑附球菌、小孢金丝酵母、白蜡树炭疽菌、茶树炭疽菌、小球腔菌属、枝状枝孢霉、茎点霉属、淡领瓶霉属、Discosia italica,具有丰富的物种多样性,且所有种均为我国高山苔原带首次报道的DSE真菌,其中福廷瓶头霉为各苔原植物的共有种和优势种.4种苔原植物DSE真菌的Simpson、Pielou和Shannon多样性指数均差异显著.表明苔原植物具有丰富的DSE真菌多样性,且二者能够形成良好的共生关系,增强苔原植物对环境的适应性.

植物细根和丛枝菌根(AM)真菌的养分觅食策略直接影响植物的生产力与碳汇能力,是森林生态系统稳定性的关键影响因素.养分觅食精度是养分觅食策略的重要方面,指植物将其根系、菌丝精准地部署到养分相对丰富斑块中的能力.然而,目前对内生菌根树种细根和菌根菌丝觅食精度间的权衡关系,以及细根形态能否较好地预测觅食精度仍存在争议.该研究对中亚热带天然常绿阔叶林内17个AM树种进行野外原位根袋磷添加实验,以模拟土壤中磷养分斑块.施加磷肥4个月后,对对照组和磷添加组的细根进行形态扫描和分析,采用膜过滤法提取土壤中的菌丝并用电子显微镜观测,筛选中部无隔膜且易于染色的菌丝作为AM内生菌根菌丝,计算其长度.在此基础上,计算根长觅食精度和菌丝觅食精度,以研究亚热带AM树种的根长觅食精度与菌丝觅食精度间的权衡及其与细根形态间的相关关系.主要结果有:(1)AM树种根长觅食精度与菌丝觅食精度间相互独立;(2)细根组织密度与根长觅食精度呈显著正相关关系;(3)细根直径与菌丝觅食精度呈显著负相关关系,比根长与菌丝觅食精度呈显著正相关关系.该研究结果有助于理解亚热带常绿阔叶林AM树种根系养分觅食策略,表明细根形态等易观测指标可用于评估AM树种细根养分觅食精度.

丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)是球囊菌门真菌与植物根系组成的共生体系,71%的维管植物有AM.球囊菌门(Glomeromycota)现下设 1 纲 4 目 11 科 27 属,约有 300 种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF).AMF可以提高植物对干旱、盐度、重金属等非生物胁迫和由其他生物引起的生物胁迫的抵抗力以及调节植物次生代谢产物的合成.本文综述了AMF对植物逆境胁迫和次生代谢产物影响的研究进展.阐述了AMF对植物形态结构、生理生化、基因表达和次生代谢等生命活动的影响.总结了AMF提高植物逆境胁迫抗性和调节植物次生代谢产物合成方面的作用机理.旨在为深入研究AMF响应植物逆境胁迫和调节植物次生代谢产物合成的作用机理提供参考.

为探讨生活污水与营养液两种不同的水源对六价铬[Cr(Ⅵ)]污染人工湿地残根分解及铬化学形态转化的影响,该研究通过构建微型薏苡人工湿地处理含铬废水[分别以生活污水(DWS)和1/2 Hoagland营养液(HNS)配制含0、20、40 mg·L-1Cr(Ⅵ)的配制液作为模拟含铬废水],采用埋根分解法,研究残根的分解动态,以及铬化学形态转化规律.结果表明:(1)20、40 mg·L-1 Cr(Ⅵ)胁迫下,薏苡的生长均受到抑制,HNS处理株高和茎径均大于DWS处理,但HNS处理的株高和茎径受Cr(Ⅵ)抑制程度大于DWS处理.(2)薏苡残根分解速率随Cr(Ⅵ)处理浓度的提高而降低,HNS处理残根分解速率大于DWS处理.分解60 d后,DWS处理条件下,20、40 mg·L-1 Cr(Ⅵ)处理残根铬含量比埋根初期分别降低了 11.70％、8.09％,HNS处理下分别下降了 15.80％、18.42％.20、40 mg·L-1 Cr(Ⅵ)处理薏苡残根的残渣态铬占比均随埋根时间的延长而降低,而乙醇提取态铬和去离子水提取态铬占比增大,醋酸结合态铬占比则显著增大.(3)残根分解初期,HNS和DWS处理出水中的COD、TN、NH4-N以及总铬含量均有提高,而后降低,变化趋势与残根分解进程一致,HNS处理人工湿地对废水中铬的去除效率更高.该研究结果表明在人工湿地植物收割后,根系分解可短时间内提高出水中铬含量,适当改善污水中营养状况,可以促进残根分解和湿地对铬的去除.

[目的]探究外源硅对盐胁迫下西葫芦幼苗水分代谢及光合作用的保护机制,可为西葫芦抗盐栽培提供理论参考.[方法]以西葫芦品种'寒绿7042'为试材,通过水培试验,共设置对照、硅处理(0.3 mmol/L Na2SiO3·9H2O)、盐胁迫(150 mmol/L NaCl)、盐胁迫+硅等4个处理,处理10 d后测定幼苗的根系形态和活力,叶片含水量、水势、光合气体交换参数、叶绿素含量、叶绿素荧光参数及根系质膜水通道蛋白基因的表达等指标.[结果]盐胁迫显著抑制了西葫芦幼苗根系的生长,降低了根系活力、叶片含水量、叶片水势和蒸腾作用,还破坏了植株的光合系统,导致净光合速率、气孔导度、叶绿素含量和PSⅡ光化学效率显著降低.外源硅显著改善了盐胁迫下西葫芦幼苗的根系形态,提高了根系活力,并通过促进根系质膜水通道蛋白基因PIP1;2、PIP1;3、PIP1;5、PIP1;7、PIP2;1、PIP2;4、PIP2;6、PIP2;8、PIP2;9和PIP2;12的表达改善植株体内的水分状况,提高叶片含水量和水势,增强蒸腾作用;外源硅还通过提高叶片气孔导度、叶绿素含量、净光合速率、PSⅡ最大光化学效率、PSⅡ实际光化学效率、光化学淬灭系数,降低胞间CO2浓度和非光化学淬灭系数来增强盐胁迫下幼苗的光合作用.[结论]盐胁迫下添加0.3 mmol/L的硅可以有效改善西葫芦幼苗的水分代谢和光合作用状况,从而提高西葫芦幼苗抗盐胁迫能力.

对光环境的灵敏响应使得森林中常见的光照异质性成为影响植物自我更新的关键因素,然而植物地下根系结构对光照的响应较为难测而缺乏深入研究.为探究不同光强下木麻黄根系响应策略,以一年生木麻黄(Casuarina equisetifolia)幼苗为试验材料,模拟森林幼苗生长的林外(CK)、林缘(L1)、林窗(L2)和林下光环境(L3)设置4种光照强度,测定及分析木麻黄幼苗的生长、根系形态、细根解剖结构及碳氮含量等指标.结果表明:(1)L1下,幼苗采取维持高度,降低横向生长的方式,保证正常累积生物量,随光照强度的下降,株高、地径、叶片生物量及地上部分生物量逐渐下降.(2)在根系表型上,幼苗随光限制的加重呈现抑制纵伸但促进根系的横向生长,其中总根长、根平均直径及根体积达到显著差异.在径级结构上,细根发育程度随光照减弱而下降;而适当的遮光(L1)促进粗根生长但L3时除根尖数较CK上升外,根长度、根表面积、根体积均显著下降.(3)1-3级细根解剖变化较大,相较CK,1级细根皮层细胞面积显著增加,但根半径、维管柱结构、表皮厚度等指标则显著下降,2级细根根半径、皮层细胞面积、表皮厚度明显减少,但维管柱结构仅在L2、L3时显著下降;3级细根根半径、皮层细胞面积和维管柱面积均较CK显著增大,L1时维管柱结构下降,但随光照减弱加重,维管柱面积和中柱占比均明显增加.(4)在碳氮含量上,CK与L1无显著差异,TC在L2时显著下降,TN则在L2时显著上升,TC、TN均在L3达到最大,而C∶N随光强降低逐渐下降.综上所述,光限制时,木麻黄生物量及碳分配稳定根茎部分生长,采取"弱化吸收,强化储存"收缩型生长策略;当限制加重时,光合和呼吸作用失衡导致植物对细根投入养分的浪费,并最终造成林木死亡.研究结果为林下植被的更新提供理论参考.

为揭示不同种源和家系红皮云杉(Picea koraiensis)细根(直径≤2 mm)形态和生物量垂直分布特征,以黑龙江省林口县青山林场4个种源(纬度从低到高分别为穆棱、林口、金山屯、乌伊岭)30个家系的24年生红皮云杉试验林为研究对象,采用根钻法研究了不同土壤深度(h)(表层:0

[目的]本研究旨在揭示黑蚱蝉Cryptotympana atrata胚胎期的发育过程和共生菌在胚胎中的分布,确定若虫龄期数,明晰相关器官的形态发生过程以及若虫的形态变化(分化)与生境和寄主植物营养条件的相关性.[方法]通过野外采集和实验室人工饲养获得黑蚱蝉各发育阶段样本,采用光学显微镜和电子显微镜观察胚胎的发育,测量、分析不同龄期若虫的形态变化.[结果]黑蚱蝉的卵为长条形,表面具网状纹饰,卵孔位于距后极约1/4处.在胚胎发育初期,共生细菌Candidatus Sulcia muelleri(Sulcia)和类酵母共生真菌(yeast-like fungal symbionts,YLS)在卵的后极呈球状聚集;胚胎发育至约72 h后,新形成的胚带逐渐陷入卵黄中发育,共生菌球逐渐移动至前极,并进入附近宿主细胞;腹部分节后,共生菌球定殖于第6-8腹节背侧.发育至约第55天时进入滞育状态越冬,滞育期约为130 d.在胚胎发育早期,上唇节附肢从基部逐渐愈合,并与前唇基愈合形成复合结构.上颚节附肢不断延伸,形成上颚口针;下颚节附肢在胚胎发育早期即分化为外侧和内侧两个凸起,随后分别发育为近端的下颚板(后来又逐渐消失)和远端的口针.下唇节附肢在胚胎发育早期成对存在,之后愈合为一体,发育为喙管.发育至约第200天时,在第1腹节两侧出现胚足带,但发育至约第210天时随着胚胎翻转而逐渐退化.前若虫头部无齿突,胸、腹部具大量齿突,有助虫体破壳孵化;发育至约第245天时,一些胚胎开始孵化.若虫有5个龄期,各龄期除虫体不断增长外,复眼、触角、翅芽、胸足、生殖节等发生一系列形态变化,尤其是3对胸足的形态和功能分化最为显著.中足和后足细长,适于支撑和平衡身体;前足粗壮,腿节宽扁并逐渐形成齿梳,胫节镰刀状,具端齿、副齿和中叶,适于挖掘隧洞和固定于植物根系上取食.此外,1-4龄若虫均出现腹部膨大(Ⅰ型)和不膨大(Ⅱ型)两种类型个体,但5龄若虫无明显形态分化;以长势旺盛寄主植物柳树Salix babylonica和紫花苜蓿Medicago sativa为食的1龄若虫腹部形态分化早,以长势较差寄主为食的1龄若虫形态分化较迟,腹部不膨大个体比膨大个体进入2龄更早,且进入2龄后最初均为不膨大型个体.[结论]在黑蚱蝉胚胎发育过程中,由Sulcia和YLS组成的共生菌球从卵的后极移动至前极,最后定殖于第6-8腹节;上颚口针为基颚突起源,下颚口针为端颚突起源;黑蚱蝉若虫具5个龄期,幼期阶段的形态(功能)特化与其长期在地下隐蔽生活及羽化后的生态位转变密切相关,并与寄主植物的营养供给条件相关.