目的 探究短时程光照对视交叉上核(SCN)和外侧缰核(LHB)谷氨酸受体表达的影响.方法 利用T7(3.5 h/3.5 h光暗循环)建立短时程光周期模型组和T24(12 h/12 h光暗循环)正常光建立对照组,通过蛋白免疫印迹(Western blot)的方法对SCN和LHB脑区关键受体蛋白的表达进行分析,包括谷氨酸能受体、垂体腺苷酸环化酶激活肽(PACAP)受体以及下游信号分子.结果 Western blot结果显示,与T24相比,T7下SCN在授时因子时间(ZT)1、ZT 5的α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸受体亚型2(GluR2)的表达增多(P<0.05,P<0.01),T7组GluR2总体表达比T24组增多(P<0.01),而LHB中T7组GluR2总体表达比T24组减少(P<0.01),与T24光周期相比,T7光周期下SCN的N-甲基-D-天冬氨酸受体亚型2(NR2B)的总体表达上升(P<0.05),T7光周期下LHB的磷酸化的细胞外调蛋白激酶(P-ERK)的总体表达上升(P<0.05).结论 T7光周期会导致SCN中GluR2和NR2B表达增多、LHB中GluR2受体表达降低及P-ERK的表达升高.

目的:探讨3种不同物理处理方法对新疆紫草种子萌发过程中过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活力的影响.方法:以新疆紫草种子为实验材料,分别选择不同贮藏时间、不同光照、不同温度处理并测定其发芽率、日均发芽率、根长,同时用紫外吸收法测定CAT活力、愈创木酚法测定POD活力、氮蓝四唑光化还原法测定SOD活力.结果:贮藏1年的新疆紫草种子发芽率为74.11％,CAT、POD、SOD活力最高值分别为78.66 U/(g·min)、100.86 U/(g·min)、78.66 U/g;白炽灯光照处理时其发芽率为78.89％,CAT、POD、SOD活力最高值分别为52.21 U/(g·min)、329.27 U/(g·min)、117.43 U/g;60℃短时高温处理时其发芽率为81.11％,CAT、POD、SOD活力最高值分别为70.03 U/(g·min)、166.603 U/(g·min)、156.23 U/g.结论:经贮藏1年、白炽灯光照、60℃短时高温处理的新疆紫草种子发芽率更高,酶活力更大,长势也相对更好,可作为促进其种子萌发的最佳物理处理方法推广应用.

幼苗更新是森林更新的关键过程,而林窗对于植物幼苗更新、生长及最终存活具有重要影响.极端气候事件会使森林在短时间内形成大量林窗,从而显著影响林内幼苗更新和存活.本研究以2015年雪灾后云南省哀牢山中山湿性常绿阔叶林优势种黄心树(Machilus bombycina)幼苗为对象,对194个1 m×1m样方中的幼苗生长和死亡动态进行为期4年的监测,利用线性混合模型(LMM)和广义线性混合模型(GLMM),分析林冠开阔度对幼苗高度相对生长率、叶片相对增长率、新增率和死亡率的影响,研究了雪灾干扰后的林冠开阔度对植物幼苗更新的影响.结果 表明:(1)林冠开阔度随时间推移逐渐变小(20.07％～9.97％),且速度由快到慢;(2) 2015-2016年,已有幼苗高度相对生长率与林冠开阔度呈显著正相关(P＜0.05),其余年份两者间无显著相关性;2016-2017年已有幼苗叶片相对增长率与林冠开阔度呈显著正相关(P＜0.05),其余年份两者间无显著相关性;(3)林冠开阔度与幼苗新增率和死亡率均无显著相关性.本研究表明,雪灾后造成的林冠开阔度增加有利于黄心树幼苗生长.

脂氧合酶是脂肪酸代谢途径中的关键酶,在植物生长发育、响应环境胁迫、合成香气物质等方面起着重要作用.本试验以紫红3号叶片诱导的红色愈伤组织为试材,对MdLOX1α基因及其部分启动子序列进行扩增.测序发现MdLOX1α的开放阅读框为2592 bp,编码863个氨基酸,预测其蛋白分子量为97.69kD,等电点为5.14.MdLOX1α定位于苹果基因组的第9号染色体,由8个外显子与7个内含子构成.氨基酸序列进化树分析表明,MdLOX1α与Pb9S-LOX5在同一进化枝.此外,克隆获得MdLOX1α启动子序列1058 bp,启动子元件预测表明该启动子包括响应多种胁迫的顺式作用元件.亚细胞定位发现,MdLOX1α在细胞膜与细胞核上均有定位.组织差异分析表明,MdLOX1α基因在果皮中的表达量最高,在花和果肉中次之;同时随着果实成熟MdLOX1α基因的表达量上调并且短时间光照能够诱导MdLOX1α基因表达,低温(16℃)以及不同浓度的外源ABA处理后,MdLOX1α基因的表达量均明显降低.过表达MdLOX1α验证发现较于对照组,实验组香气各成分有不同程度增加,说明MdLOX1α与香气物质的合成有关.

叶绿素由一系列酶促反应催化生成,其最后一步是叶绿素合成酶(chlorophyll synthase,CHLG)催化合成叶绿素a和叶绿素b.该实验主要以蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)生态型R108和两种不同秋眠级紫花苜蓿(Medicago sativa)为材料,采用生物信息学方法对蒺藜苜蓿叶绿素合成酶(MtCHLG)的进化关系和基因结构进行分析,采用实时荧光定量方法分析MtCHLG对光照/黑暗、脱落酸(ABA)及聚乙二醇(PEG)的响应,利用叶绿素酸酯a加氧酶(MtCAO)突变体确定其与MtCHLG的上下游关系,并分析豆科牧草紫花苜蓿中MsCHLG表达量与其株高和产量的关系.结果 表明:(1)植物CHLG功能域保守,其基因结构高度一致,植物在向陆生进化的过程中,CHLG基因数目略有增加,内含子长度明显增长.(2)克隆到MtCHLG的CDS为1,137 bp,其编码378个氨基酸,蛋白与紫花苜蓿MsCHLG相似性高达99.2％.(3)qRT-PCR分析显示,MtCHLG基因主要在蒺藜苜蓿幼嫩叶中表达且受光诱导和黑暗抑制,表现为显著的昼增夜降的表达特征;100 tμmol·L-1的ABA在短时间(2 h)处理后叶片中MtCHLG基因表达量下降为对照的26％(P＜0.05);5％的PEG长时间(24 h)处理后MtCHLG基因表达量降低至对照的42％(P＜0.05).(4)瞬时表达重组蛋白MtCH LG-GFP于烟草(Nicotiana benthamiana)表皮细胞,荧光检测结果显示,该蛋白主要定位在叶绿体上.(5)定量分析发现,mtcao突变体中几乎检测不到MtCAO基因的表达,且MtCHLG基因的表达水平约为野生型的44％,证明MtCAO功能缺失导致了MtCHLG转录水平降低,表明MtCHLG位于MtCAO的下游.(6)高秋眠级紫花苜蓿材料的株高为低秋眠级材料的2.5～3.5倍,其平均产量约为低秋眠级材料的2.1倍,且前者中MsCHLG基因的表达量略高于后者(1.2～1.5倍);相关性分析发现,紫花苜蓿中MsCHLG基因的表达水平与株高、产量成正相关.研究暗示,MsCHLG表达可作为苜蓿产量早期预测的参考指标,CHLG基因也可作为培育高产豆科饲草的备选基因.

为了解析施氮和短时光辐射变化下毛竹幼苗的光合限速因子,该文对毛竹幼苗进行施氮处理,并在不同光照辐射条件下(高光:1200μmol·m-2·s-1,低光:200μmol·m-2·s-1)测定其光响应曲线和CO2响应曲线,并利用改进的FvCB模型研究了毛竹幼苗的光合特性.结果表明:(1)经过施氮处理的毛竹幼苗生物量显著高于对照,且光饱和最大净光合速率(PLmax)、表观羧化速率(CE)、最大羧化速率(Vcmax)和最大电子传递速率(Jmax)均显著高于对照.(2)短时的高光照条件下,毛竹幼苗的CO2饱和最大净光合速率(PCmax)、CE、叶肉细胞导度(gm)、磷酸丙糖利用率(Tp)、CO2饱和点(CSP)均显著大于低光照水平的植株.(3)施氮处理并未改变毛竹幼苗的gm大小,而短时光辐射的降低则使得植株的gm减少了60.31％.因此,氮素处理可以通过较高的Vcmax和Jmax使得毛竹幼苗在光合作用过程中催化1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/氧化酶(Rubisco)蛋白酶的数量和活性较高,促进了光合磷酸化和NADPH的合成,提高了1,5-二磷酸核酮糖(RuBP)的再生速率,促使毛竹幼苗能够充分进行光合碳同化,促进毛竹的高生长以及生物量积累.可以推断对未添加氮素的植株来说,Rubisco的含量、活性和RuBP的再生能力是其光合限速因子.综上所述,光照异质性影响了毛竹叶片内部的光合生理生化变化,光照强度的降低能够有效地调控gm和Tp的变化,毛竹幼苗的光合作用主要受到gm和Tp的限制.该研究表明,施氮和短时光辐射的改变影响了毛竹幼苗的光合作用和碳获取,同时对毛竹幼苗的生长和更新造成了影响.

大气氮氧化物(NOx=NO+NO2)随着干沉降进入森林生态系统时,会首先接触森林冠层.森林乔木能通过叶片吸收多少NO2以及对吸收的NO2是如何分配的,目前尚不清楚.该研究利用15N稳定同位素示踪技术,对中国南方常见乔木树种木荷(Schima superba)和马尾松(Pinus massoniana)幼苗在黑暗和光照两种条件下进行了15NO2静态箱熏蒸实验,检测并分析了两种植物的15N回收率以及吸收的NO2在植物各组织中的分配结果.结果显示:植物主要通过气孔吸收NO2,木荷和马尾松在黑暗条件下整体分别能回收10.3％ ±5.9％和20.4％ ±7.0％15NO2,在光照条件下整体分别能回收35.9％ ±5.4％和68.2％ ±7.6％15NO2.两种植物各组织中的平均干质量15N回收率均表现为叶>枝>干>根,大部分吸收的NO2在短时间内都留在叶片中,木荷和马尾松叶片15N回收率占比在黑暗条件下分别为72％和49％,在光照条件下分别为91％和96％.本研究的结果表明森林乔木对NO2的吸收不可忽略,森林乔木吸收NO2这一过程在森林生态系统氮收支中起着十分重要的作用.