雌雄异株植物与性别比例有关的性别差异研究现状与展望

雌雄异株植物是陆地生态系统的重要组分,自然种群中其雌雄个体的性别比例通常为1∶1,但随水分、养分、CO2浓度、温度、光照和干扰水平等的不同而有所不同.一般来说,在逆境下性别比例偏雄性,这是雌雄异株植物性别分离的常见模式.雌雄异株植物不同性别间的差异主要体现在:(1)存活率,(2)形态特征,(3)生理生化特性,(4)物候期,(5)资源分配模式等方面,但对于雌雄个体差异的分子机理未见报道.这些差异导致了雌雄植株个体环境适应性的不同,从而表现为在不同环境下雌雄异株植物性别比例偏倚的现象.基于此,可结合不同树种雌雄性的不同用途,开展有关研究.参59     

杨柳科植物对干旱胁迫的性别响应差异

杨柳科(Salicaceae)植物多为雌雄异株植物,在自然种群中常出现性别偏倚现象,雌雄植株之间不同的资源吸收和利用策略以及外界环境压力是造成性别偏倚的重要因素.干旱胁迫是影响植物生长的不利因素之一,了解雌雄异株植物对干旱胁迫的性别差异响应对全面认识植物在有限水分条件下的抗性机制至关重要.本文从形态、生理、分子水平的变...     

地钱(Marchantia polymorpha)雌雄配子体对酸雨胁迫的耐受性差异

通过长期的进化,植物可以在个体、细胞及生理生化等多个水平上对酸雨胁迫作出响应.采用不同pH的模拟酸雨胁迫处理苔藓植物地钱(Marchantia polymorpha)雌雄配子体,比较两者之间的耐受性差异.结果表明:(1)与对照(pH 6.8)相比,酸雨胁迫可对地钱造成可见伤害症状;存活率、叶绿素含量、PSII原初光能转化效率(F_v/F_m)和实际光化学量子产量(Y_(eild))均降低,而丙二醛(MDA)含量、抗氧化物酶(POD、SOD、CAT)活性、基础荧光(F_0)和非光化学淬灭系数(NPQ)均升高.(2)与对照相比,中(pH 4.0)、重度(pH 2.5)酸雨胁迫可对地钱的上述测定值造成显著影响;(3)中度酸雨胁迫下,存活率、MDA、POD、SOD、光合色素含量、F_v/F_m值、F0、NPQ值和Yeild值的变化雌雄之间均达到了显著性差异水平,其中雌性的存活率、POD、SOD、F_v/F_m值和Y_(eild)值均低于雄性.综上所述,酸雨胁迫会对地钱的植株、细胞膜系统以及光合系统造成不同程度的损伤,且雌雄配子体之间存在差异;酸雨胁迫下雄配子体抗褪绿和抗氧化的能力要高于雌配子体,表现出对酸雨胁迫更强的耐受性.本研究结果可为深入研究植物的性别生态适应以及酸雨对植被的影响提供重要的理论依据.     

近5年增强UV-B辐射对植物影响的研究进展

综合分析了近5年增强UV-B辐射对植物影响的最新研究进展.结果发现近5年来增强UV-B辐射对植物影响的研究明显具有以下趋势:1)增强UV-B辐射对植物个体影响的研究总体上趋于减少;2)对植物信号转导的研究日益增多;3)植物对增强UV-B辐射胁迫的防卫机制和伤害修复研究仍是重点,但更偏重于防卫机制方面的研究;4)更加重视对植物群体及生态系统影响的研究;5)增强UV-B辐射与其它因子(环境背景因子和污染胁迫因子)的复合作用研究成为新的热点和重点.根据近5年的研究进展,推断在今后一段时间内,有关增强UV-B辐射对植物和生态系统影响的研究还会加强,信号转导、分子水平机理以及增强UV-B辐射与其它因子的复合作用研究可能是今后的研究热点.     

赤霉素介导下植物对重金属的耐性机理

重金属对大多数植物具有毒性,可严重影响植物的正常生理代谢,但植物也进化出缓解重金属胁迫的相关机制,如增强抗氧化系统响应、加快光合效率、调整代谢速率、将重金属区隔化等。赤霉素(GA)是一类经典的植物激素,可调控植物生长发育,增强植物对重金属的耐性,并促进其对重金属的吸收。该研究根据近年来国内外相关文献报道,从重金属胁迫下赤霉素与植物生物量、抗氧化、光合系统修复、重金属区隔化和信号传递的关系等方面,综述了赤霉素介导下植物对重金属的耐性机理,并从重金属胁迫下赤霉素的合成及分解机制、赤霉素提高植物耐受重金属的深入机制、赤霉素在重金属胁迫下植物激素调控网络中的功能以及赤霉素对植物修复效率的影响等方面,对该领域的发展趋势作了展望。     

干旱胁迫对植物根际环境影响的研究进展

全球气候变化下频发的干旱灾害已成为一个世界范围内的重大气候问题.根际环境是植物适应极端环境的有效方式之一,探讨干旱胁迫下根际环境改变及其与植物抗逆性和生产力的关系,已逐渐成为包括植物营养学、植物生理学、土壤学、微生物学等多学科的研究热点.本文在介绍干旱的严重性及根际环境的重要性的基础上,根据近年来国内外关于干旱对植物根际环境影响的研究成果,重点阐述干旱胁迫对植物根系分泌物的组成和含量、根际土壤碳氮磷养分状况、根际土壤酶活性及根际微生物数量和种群结构的影响,结果表明干旱胁迫不仅会提高植物根系分泌物的数量,改变其组成,而且会改变根际土壤酶活性及土壤微生物群落结构多样性与功能,同时也会改变土壤养分的循环与可利用性,从而影响植物生长,且这些改变会因植物种类、植物所处发育阶段、干旱胁迫强度与时间等的不同而异;但这些研究仅从现象上对其变化趋势进行了探究,目前对其相关机理性的研究仍非常缺乏、不够系统深入.未来应结合一些现代的新技术和方法,从根际化学信号及微生物组学的细微尺度上,加强干旱胁迫及其与其他环境胁迫耦合下植物根际环境变化与机理的系统深入研究,对丰富和推进植物对干旱逆境的适应与响应机理性的认识具有重要意义.(参91)     

贡嘎山高低海拔上优势杨柳科植物性别比例与繁殖特性北大核心CSCD

雌雄异株植物的性比问题一直是进化生物学的研究热点之一.为揭示杨柳科植物不同性比格局的内在机理,从繁殖投入、种群密度和传粉效率等方面对贡嘎山两个海拔高度（2 000和2 600 m）上冬瓜杨和川滇柳的性别比例与繁殖投入进行对比研究.结果显示：（1）低海拔下冬瓜杨和川滇柳雄雌性比（M/F）接近1：1平衡;而在高海拔区域出现性比失衡,即杨树偏雄（M/F=2.36,P=0.008）,而柳树偏雌（M/F=0.62,P=0.033）.（2）冬瓜杨和川滇柳种群密度随海拔升高均明显下降,但川滇柳密度显著高于冬瓜杨,柱头接收花粉数量亦显著高于冬瓜杨.（3）枝条水平上,杨柳的总繁殖结构生物量（花序干重＋种子干重）在两个海拔上都为雌株高于雄株;相对繁殖投入在低海拔时雌株高于雄株,高海拔上冬瓜杨雌株高于雄株,而川滇柳由于叶片的补偿生长,包括更高的叶片生物量投入和光合能力,导致相对繁殖投入雌雄间无显著差异.冬瓜杨雌株繁殖投入显著高于雄株,雌株对高海拔更敏感,因而高海拔时偏雄性.川滇柳的繁殖投入在海拔间无差异,加之传粉效率较高,可能容易产生花粉管竞争,从而偏雌性.本研究发现较之低海拔,贡嘎山上杨柳科植物在高海拔上叶与繁殖结构生物量权衡关系改变容易导致性比失衡,未来需在分子水平上,结合性别决定基因、性染色体和表观遗传学等进一步深入研究.     

蚯蚓对镉胁迫的响应及其毒理机制研究进展

近年来,土壤重金属污染对生物生存和生态环境质量造成负面影响且危害严重,成为研究热点而被广泛关注。蚯蚓作为典型的大型土壤无脊椎动物,在陆地生态系统的物质循环、能量传递与信息交流的相关环节具有极其重要的生态功能。国内外关于镉(Cd)胁迫对蚯蚓的生理、生长、肠道微生物多样性、组织损伤等影响及蚯蚓的响应效应与适应研究较多,但对毒理机制与响应机理的综合系统归纳较少。从分子、细胞、组织、个体及种群等不同层次总结了土壤Cd胁迫对蚯蚓的毒害效应及机理,系统阐述了蚯蚓通过拒绝吸收、结合钝化、氧化应激及隔离4方面对Cd胁迫作出的响应,进一步总结了蚯蚓适应Cd胁迫土壤的环境行为,从污染危害、生物响应、环境行为3方面阐述蚯蚓与Cd胁迫的相互关系,为土壤重金属污染的生态毒理机理及生物响应机制、环境行为研究提供参考,为土壤环境质量的生态风险评价及后续污染修复提供理论支持,并进一步探索未来污染与生物相互关系研究的发展方向。     

多年生植物的芽休眠及调控机理研究进展

芽休眠是一种有益的生物学特性,能够使多年生植物避开不利的环境条件,使种群在不利环境条件下得以生存.综述了多年生植物芽休眠的机制及其调控的研究进展.芽休眠是一个受多个因素和多种基因综合调控的复杂生命现象,其形成和解除受到光照、温度、水分等外界环境因素的影响和调控.在这个过程中,植物体内的激素、糖类、多胺和Ca2+等信号分子以及抗氧化酶类和能量代谢酶类等发生一系列的变化与之相适应.这些变化是在相应的基因表达调控下实现的,这些基因涉及到光、温响应基因,水分响应基因,能量代谢基因,胁迫响应基因,激素相关基因,以及MADS-box转录因子等,它们构成一个复杂的调控网络,共同控制着芽休眠的形成与解除.结合研究课题提出今后芽休眠机制的研究方向以及在农业上的应用前景.图1参67     

近地层O3污染对陆地生态系统的影响

随着全球气候变化对生态环境的影响日益增加,近地层臭氧(O3)污染的环境生态效应备受人们关注.现有研究表明,陆地生态系统的温室气体NOx和CH4释放、矿质能源消耗和机动车辆尾气排放量的增加将加剧近地层O3污染.O3污染通过降低植物叶片气孔导度、光合速率和净同化作用,改变同化物的分配,进而抑制植物生长和加速植物老化,导致作物和林木减产.O3污染导致植物-土壤系统碳积累和周定降低势必影响未来全球碳动力学和碳预算,而植物和根系生长受到抑制则不利于土壤养分、水分的吸收进而影响植物-土壤系统养分循环,但目前报导极少,尚无法准确判断对全球碳和养分循环的影响,亟待深入研究.由于环境因素间具有互作效应,目前模拟研究过多集中O3与CO2增加对陆地生态系统的复合效应方面,而与其它环境因子(如O3与NO、SO2、水分、温度等)的复合效应研究偏少,不利于在全球气候变化背景下深入了解与预测O3污染对陆地生态系统的影响程度与趋势.基于研究现状,未来应加强:(1)地表O3监测网络建设和监测,结合田间试验和建模加强草地、森林和农田生态系统对O3污染的响应研究;(2)长期定位研究,侧重陆地生态系统对O3污染连合其它温室气体、温度增加等模拟未来气候情景下的环境响应研究;(3)O3污染下土壤.植物系统碳循环和固定研究;(4)O3污染条件下优势植物和农作物在不同时空条件下的土壤.植物系统养分利用研究;以期为判断和预测全球气候变化背景下陆地生态系统对近地层O3污染加剧的响应程度与趋势提供数据资料和科学依据.     

磷胁迫对高原湿地浮水植物大藻根系分泌物的影响

目前湿地水体富营养化越来越严重,其自净能力逐渐下降.通过研究湿地典型浮水植物大薸根系分泌物在磷胁迫下的适应机制,以期为高原湿地污染修复的根际调控措施提供科学依据.实验采用营养液水培方式,研究不同磷浓度胁迫对大薸根系分泌物的影响.结果表明,大薸根系分泌物主要有烷烃、酯、醇、胺、苯和酸类化合物,无磷处理分泌物中烷烃类、酸类和胺类的相对含量较大,分别占总检出面积的41.02%、24.74%和12.11%,其中三类化合物中分泌量最多的物质分别为环戊硅氧烷8.47%,邻苯二甲酸20%,萘胺6.39%;在磷胁迫下,大薸根系分泌物的种类和对应的相对含量差异较大且分泌物的种类逐渐减少,其中邻苯二甲酸的含量在每一种胁迫条件下相对含量均较高;磷胁迫下的大薸根系分泌物有机酸总的相对含量均高于无磷胁迫状态,且随着磷浓度的增加,有机酸的种类和相对含量减少;邻苯二甲酸、苯二羧酸和环己硅氧烷在6种磷胁迫下的根系分泌物中相对含量显著差异且随着磷浓度的增加均出现先增加后减少的变化趋势;磷胁迫浓度与邻苯二甲酸间有极显著的负相关关系,与苯二羧酸存在显著的负相关关系,其中邻苯二甲酸与苯二羧酸间存在极显著的正相关关系.本研究表明磷胁迫下大薸根系增加邻苯二甲酸的分泌是响应环境胁迫的一种重要机制.     

少根紫萍转录因子及其营养胁迫下的表达

少根紫萍(Landoltia punctata)是一种浮水生、多功能、高环境适应能力的能源植物,为了解其生理特性的分子机制,利用少根紫萍转录因子预测数据与拟南芥、水稻、玉米数据库数据进行宏观比较,并结合转录组测序技术对少根紫萍营养胁迫后转录因子表达分析.结果显示,少根紫萍有1 076个转录因子,分属于66个家族,其中在b ZIP、WRKY、AP2/ERFERF、MYB、NAC、MADS-box等家族基因数明显减少,一定程度上解释了浮萍高黄铜低木质素、难开花的生理特性;少根紫萍在营养胁迫下偏向上调AP2/ERF-ERF、MYB、bHLH家族特定基因和下调AP2/ERF-ERF、WRKY家族特定基因来响应营养胁迫,尤其是AP2/ERF-ERF、WRKY两个家族中特定基因表达下调在响应水体营养胁迫中有非常重要的作用.本研究在转录因子层面对浮萍的生理特性,特别针对营养胁迫下转录因子的表达进行了探究,可为建立浮萍水生模式植物系统、深入探讨少根紫萍响应营养胁迫机制以及改造成耐受胁迫的高效淀粉积累能源植物提供理论指导.     

荒漠生态系统中生物的信息联系特征

探讨了生物与水分、植物与植物以及植物与动物之间的信息传递方式,信息传递在维持荒漠生态系统正常运转中的作用.阐明了把握荒漠生态系统信息传递的特征及过程对认识干旱环境形成机制、演变规律及发展趋势,构建退化生态系统重建及恢复模式的重要意义.     

成都不同地区地钱挥发油成分的差异性

为了探究地钱(Marchantia polymorpha Linn.)挥发性成分与性别和环境的关系,采用超声辅助法提取地钱挥发油,利用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)分别对成都地区5个产地雌、雄株地钱挥发油成分进行差异性分析、主成分分析、聚类分析和典型相关性分析.结果显示:(1)同一产地雌雄株地钱挥发油成分的种类大体相同,均以倍半萜为主,其中氧化石竹烯的含量均为最高,其次是β-花柏烯和α-布藜烯;但不同地区地钱挥发油成分存在一定的差异;(2)雌性和雄性地钱挥发性成分之间无显著差异;(3)含量较低的二萜、三萜、脂肪酸等物质对地钱产地区分作用较大,且地理位置对地钱挥发油成分有一定的影响;(4)温度和相对湿度是对地钱的挥发性成分影响最大的环境因子,且不同环境因子对不同成分的影响程度有所不同.本研究表明地钱挥发性主要成分无性别差异,地区间差异是由于环境因子不同所致;结果可为全面、深入认识雌雄异株植物与环境的相互关系提供参考,同时也有利于更有效、合理地利用植物的次生代谢产物.(图10表4参32)     

中华鳖的性别决定机制

设置了6种温度条件,对中华鳖卵进行了人工孵化,以探讨其性别决定机制。结果显示,温度条件能够影响子代性比（♂/[♂ ♀]),在24℃、27℃、31℃33℃、和35℃孵育条件下,子代性比出现明显偏差（P＜0.01）;在29℃条件下雌雄比例相近（P＜0.05）,为证实孵化的结果,还对中华鳖的染色体G－带型和精母细胞联会复合体进行了分析,没有发现有异型性染色体的分化;PCR扩增Sox基因,亦未见有雌、雄个体的差异,本研究结果认为,中华鳖的性别决定属于温度依赖型（TSD）机制。     

根系分泌作用及其诱导机制

根系分泌作用及其实现植物对胁迫环境的适应,是近年来根际学领域的一个研究热点.文章评述了环境胁迫对植物根分泌物组成、含量的影响以及植物根系分泌的四种诱导假设;并对环境胁迫条件下的信号传递及根系分泌作用的生理及分子生物学基础进行了讨论.在此基础上,认为特定根分泌物的分泌是植物在进化过程中适应环境胁迫的实质.     

中国草地生态系统碳储量及碳过程研究进展

草地为陆地生态系统的主体,是陆地上最主要的碳储库和碳吸收汇之一。近年来,随着“草原承包责任制”、“退耕还林还草”和“封育禁牧”等重大生态工程项目的实施及草地生态系统的恢复和草地生产力的提升,草地生态系统碳储量、固持潜力、土壤碳循环机制及稳定性机制越来越受到学术界的关切。文章全面综述了近年来我国草地生态系统碳储量及其碳过程的研究工作,总结了不同研究中,我国不同草地类型碳库的特征及其储量、分析了草地生态系统碳过程等,评述了土壤碳过程相关科学问题的研究进展,指出了当前草地生态系统土壤碳储量及碳过程的研究进展、存在的问题,分析了未来草地生态系统土壤碳研究的重点研究方向和发展趋势。研究表明：草地生态系统在调节碳循环和减缓全球气候变化中起着重要作用。但是,由于草地类型的多样性、结构的复杂性以及草地对干扰和变化环境响应的时空动态变化,至今对草地生态系统碳储量和变率的科学估算,以及草地生态系统土壤关键碳过程及其稳定性维持机制的认识还十分有限,随着高分辨率的MODIS、TM数据、数学模型及不同草地类型实测点的建立,以及通过枯落物碳库将植物碳库与土壤碳库的有机连接,草地生态系统的土壤碳储量及固持潜力取得了重要进展;土壤有机碳来源、组成,有机碳化学结构以及环境因子是影响土壤有机碳稳定性的重要因素,而固体赫兹共振、碳同位素示踪等对破解有机碳稳定性提供了重要手段。未来,还将进一步厘清草地生态系统土壤固碳的驱动机制,构建草地生态系统土壤固碳量化方法体系等。     

丛枝菌根对盐胁迫的响应及其与宿主植物的互作

丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizae Fungi,AMF)作为陆地生态系统的组成部分之一,在促进宿主植物对土壤养分和水分的吸收、提高植物生物量生产、调节种群和群落的结构、维持生态系统的稳定性等方面发挥了重要作用。其中,盐渍化是自然生态系统中广泛存在的一种胁迫生境条件,全球盐渍化土地约占耕地总面积的10%,因而探讨AM菌根在此胁迫生境下对宿主植物生长的影响具有重要意义。从以下几个方面,围绕盐胁迫条件、AM菌根和宿主植物三者之间的关系对当前国际上相关领域的研究进展进行了综述:1)AM真菌对盐胁迫的响应,包括菌根共生体形成、菌根侵染率、AM真菌的分布、菌丝体生长发育、孢子的形成和分布等;2)盐胁迫条件下AM菌根对宿主植物的效应,包括AM菌根促进宿主植物对P、N等元素的吸收、降低植物体内Na 的含量、提高光合作用能力,进而提高植物的生物量和对植物的群落结构产生影响等;3)AM菌根提高宿主植物耐盐性的机理,分别从植物根系形态的改变、水分吸收能力的加强、细胞内营养物质的平衡,以及细胞生理代谢的调节等方面对AM菌根促进植物抗盐性的机理进行了剖析。     

Pb在豌豆幼苗细胞中的超微结构分布与毒性研究

伴随日趋严重的重金属环境污染问题,植物修复的可能机制及重金属胁迫下植物的损伤与抗性机理成为研究热点.采用透射电子显微镜和X-射线微区分析技术,研究了中度(50mg/L)和严重(200mg/L)Pb2 胁迫下豌豆幼苗根叶细胞的超微结构损伤和铅在植物器官和细胞器水平的区域化分布情况.结果显示,重金属对植物的毒害表现为对细胞的膜结构和各种细胞器的整体性伤害,且各细胞器的受损程度不同;豌豆对铅的相对耐性机理可能包括重金属胁迫下不同细胞器的差异反应、根系富集、细胞壁结合和液泡的区隔化作用等.图6参24     

高山植物对全球气候变暖的响应研究进展

高山地区被认为是对全球气候变化最敏感的区域之一,气候变暖导致高山生境内生物与非生物环境因子发生不同程度的改变,从而引起高山植物从不同层面作出不同的变化或响应.综述了高山及亚高山高海拔生境内,植物从宏观生态系统层面到微观个体生理层面对全球气候变化进行响应的研究进展.植物由个体自身的生理及形态上产生不同响应,逐步经过"瀑布式上升效应(Cascade effects)",最后引起整个高山生态系统的转变.受局地差异性及物种差异性影响,生物多样性在不同高山地区呈现出或是增加或是减少的趋势;林线及植被向高纬度、高海拔地区扩张;植物间相互关系由协作转向中性乃至竞争;植物物候、繁殖、生物量生产、光合作用、年轮生长、营养结构等方面均呈现出不同的响应模式.这些从微观到宏观的不同响应模式,最终将引起高山生态系统在结构、功能上的改变,进而在很大范围上威胁到高山植物的生存与发展.最后提出该领域未来的研究重点.参147