铅锌矿区马尾松波谱特征与微量元素相关性分析

以马尾松针叶野外高光谱测量数据和叶微量元素含量为基础,分析了铅锌矿区和对照区马尾松针叶反射光谱特征和红边效应,对蓝移偏移量和叶绿素归一化指数与叶主要微量元素含量的相关性做了分析.结果表明:矿区马尾松针叶在近红外区域反射率要低于对照区,马尾松针叶红边位置发生了6~19 nm的蓝移,马尾松针叶红边蓝移偏移量与铅、锌两种元素含量成正相关,叶绿素归一化指数与铅、锌、锰3种元素含量成负相关.     

黄土高原半干旱区春小麦冠层光谱对不同程度水分胁迫的响应

于2011年在定西地区开展了观测试验,主要测定了不同水分控制条件下春小麦冠层高光谱反射特征,同步测定了各项生理参数响应.在分析不同水分胁迫下春小麦冠层光谱特征基础上,研究了该地区春小麦冠层光谱对不同水分胁迫的响应特征.结果表明:在水分胁迫下春小麦冠层光谱在可见光区(VIS)和近红外区(NIR)均呈现明显的趋势性变化,随水分减少,VIS光区与短波红外光区(SWIR)反射率都呈增加趋势,而NIR光区反射率呈下降趋势;小麦水分指标冠层等效水厚度(EWTcanopy)比叶片相对含水量(F MC)能够更敏感地体现水分胁迫变化;光谱指数对不同水分胁迫的响应分析表明,WI指数的监测效果较差;反演半干旱区冠层尺度作物水分,红边植被指数与EWTcanopy相关性最高,PRI指数可反映作物水分胁迫后的光合效率变化,间接反映水分状况,但不适合监测重旱;OSAV I对土壤调节系数的修订比SAVI提高了相关性;短波红外波段对水分胁迫的变化响应比较稳定,进一步结合红边波段构建新的水分指数有望提高研究区冠层水分的监测精度.     

铜铅重金属胁迫下玉米光谱分形维数与污染监测研究

通过设定不同浓度梯度的重金属Cu、Pb胁迫下的玉米盆栽试验,利用美国高性能地物光谱仪SVC HR-1024I对不同浓度铜铅污染的玉米老、中、新叶片进行光谱测量,同时采用SPAD-502叶绿素含量测定仪测定各类叶片中叶绿素含量相对值,并通过化学方法测定不同胁迫程度下玉米叶片中的铜铅含量。在分析玉米叶片中Cu、Pb含量与光谱曲线的绿峰高度(GH)、红谷深度(RD)、蓝边(DB)、红边最大值(MR)、红边面积(FAR)、红边一阶微分曲线陡峭度(FCDR)之间相关性的基础上,利用分形理论对叶片410~780 nm之间的光谱曲线进行分形测量,提出运用光谱曲线分形维数(FRAC)对受不同浓度重金属铜铅污染的玉米叶片进行污染监测,同时对相同浓度铜铅胁迫下的老、中、新叶片也进行了光谱响应研究。结果表明,随着叶片中重金属含量增加光谱曲线分形维数也逐渐增大,同等浓度重金属铜铅胁迫程度下,分形维数从新叶到老叶逐渐减小,并且发现光谱曲线分形维数与绿峰高度、红谷深度、红边面积具有较好的相关性,说明光谱曲线分形维数不仅可以综合描述曲线的光谱特性,还能定量反映玉米叶片受重金属铜铅污染程度及其健康状况。因此,光谱曲线分形维数可以作为玉米叶片重金属污染监测的一种新方法。     

马尾松PmCBL3基因的克隆及其表达分析

【目的】为明确马尾松(Pinus massoniana)CBL基因结构特征及干旱胁迫下的表达特性,探讨该基因在马尾松抗旱调控过程中的生物学功能。【方法】以马尾松优良家系为试材,采用RT-PCR和RACE方法克隆马尾松CBL基因全长cDNA,运用生物信息学方法,分析其蛋白质性质和亲缘关系,利用荧光定量PCR分析干旱胁迫下的基因表达特性。【结果】获得马尾松的一个CBL同源基因,命名为PmCBL3,该基因cDNA序列全长1 035 bp,包括681 bp的完整开放阅读框,编码226个氨基酸。PmCBL3蛋白含4个EF-hand功能域,且相邻EF-hand功能域之间的氨基酸数目非常保守,属于EFh家族蛋白。系统进化分析表明:该蛋白与其他植物CBL同源性达62%～98%,其中与北美云杉(Picea sitchensis)CBL亲缘关系最近。qRT-PCR结果显示,PmCBL3在马尾松根中表达量最高,茎和叶次之; 干旱第15天表达量最大,随干旱胁迫加剧,表达量逐渐降低。【结论】PmCBL3基因属于CBLs家族,与北美云杉亲缘关系最近。该基因响应干旱胁迫,推测其可能参与马尾松干旱逆境的应答调控。     

高等植物中硅元素的生态学作用

植物既可对环境产生生态响应,也可反作用于环境,产生生态效应.硅(Si)广泛存在于地壳及植物体中,在其生物地球化学过程中循环,也在植物-土壤系统中循环.植物硅含量及分布与系统发育、土壤有效硅含量以及气候因子相关.植物对硅的利用可影响植物对环境的多种生态响应,包括对干旱胁迫的响应、对贫瘠胁迫的响应、对铝毒及重金属胁迫的响应、对机械胁迫的响应以及对盐分胁迫的响应等.同时,植物硅还会影响植物的多种生态效应,包括植物与植物关系、植物与动物关系、植物与微生物关系,也还会改变生态系统结构、生态系统功能和生态系统服务.植物硅也是重要的功能性状,在未来研究中应该得到更加重视.     

缺磷胁迫下马尾松和杉木苗根系有机酸的分泌

用溶液培养的方法研究了缺磷胁迫下不同种源马尾松和杉木苗木根系有机酸的分泌.结果表明:缺磷胁迫下杉木和马尾松苗木根系有机酸的分泌量显著增加,在P0(KH2PO4,0 mmol/L)、P1(KH2PO4,0.03 mmol/L)和P2(KH2PO4,0.09 mmol/L)3种缺磷水平下,马尾松根系有机酸的平均分泌量分别比正常供磷P3(KH2PO4,0.5 mmol/L)时提高328.6%、267.9%和126.4%,其中浙江马尾松根系分泌有机酸最多;浙江杉木根系有机酸分泌量分别比正常供磷时提高325.0%、150.0%和50.0%.缺磷胁迫下,不同种源的杉木和马尾松增加分泌有机酸的种类不同,浙江马尾松主要增加分泌草酸、酒石酸、柠檬酸和苹果酸,广西马尾松主要增加分泌草酸和酒石酸,贵州马尾松主要增加分泌酒石酸、草酸和苹果酸;杉木主要增加分泌草酸和酒石酸.     

福建红壤侵蚀区土壤重金属污染特征及马尾松富集

对采自福建省长汀县黄泥坑区域的马尾松根部土壤及树轮中重金属元素(Cr、Ni、Cu、Zn、Cd)的含量进行测定,研究黄泥坑区域土壤重金属污染状况和重金属在马尾松树轮中的富集特征,并进行评价与分析.结果表明:土壤中各重金属含量表现出ZnCuCrNiCd的趋势,利用单因子污染指数和潜在生态风险指数两种评价方法,发现土壤中Cd存在明显的污染现象和极高的潜在生态风险;除Cd以外,土壤重金属元素Cr、Ni、Cu和Zn彼此间皆呈显著的正相关关系,表明Cd元素与Cr、Ni、Cu和Zn具有不同的来源,受人为活动影响较为明显;马尾松树轮对各重金属元素的富集能力表现为CrNiZnCuCd,其中对Cd的富集能力极低,非南方红壤区土壤Cd污染修复的优选树种.     

植物重金属胁迫的高光谱遥感研究进展

从光谱角度出发,归纳了植物特征光谱在不同波段的主要控制因子和吸收特征;从生理角度出发,阐述了重金属胁迫对不同植物叶绿素含量、细胞结构和含水量的影响,及这些光谱控制因子在重金属胁迫时的变化机制;从应用角度出发,讨论了植物重金属胁迫下叶绿素含量、叶片结构和含水量的敏感波段与目前的一些研究成果;总结了高光谱遥感应用于植物重金属胁迫监测研究中的不足并作了展望。     

铜胁迫下玉米叶绿素质量比与光谱反射率关系

通过对不同程度重金属铜污染土壤(16个样本)上玉米叶绿素浓度和相应的玉米冠层光谱反射率数据测试,进行铜胁迫下玉米叶绿素浓度与光谱数据相关分析研究,研究结果表明:铜胁迫下玉米叶绿素浓度与其光谱反射率之间具有相关性,在350~695nm光谱区内相关性最好,且在464nm处两者达到最高的相关性;铜胁迫下玉米的"红边"随着铜污染程度的加剧而发生有规律地"蓝移";铜胁迫下玉米的"红边"波长位置与其叶绿素浓度之间具有很强的相关性,复相关系数为0.884,由此可看出利用野外地物光谱数据定量估算和分析铜胁迫下玉米的叶绿素浓度是可行的.     

重金属镉、铅胁迫下湿地植物丁香蓼的生理生化特征研究

为了研究乡土湿地植物对重金属污染的生理响应特征,并以此作为乡土植物修复湿地土壤重金属污染的可行性依据,以分布于乐安河上游重金属污染区域的优势湿地植物丁香蓼(Ludwigia prostrata)为研究对象,采用土培实验,设置不同浓度重金属镉、铅及其复合污染胁迫处理各盆栽中的土壤,经历2个不同培养周期后,分别测定不同重金属污染胁迫下丁香蓼的生长状况、叶绿素含量、抗氧化酶活性等指标.研究结果表明:Cd、Pb单因素污染或其复合污染均能抑制丁香蓼的生长,且抑制作用随着各污染物浓度的增加而增强; 无论是Cd、Pb单因素或其双因素污染物对丁香蓼的胁迫均呈显著负相关; 丁香蓼叶片的叶绿素a、b及叶绿素a+b的含量则随着重金属污染物胁迫浓度的增加而呈下降趋势; 重金属Cd、Pb的单因素污染或其复合污染对丁香蓼叶片的超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)活性的影响表现出不同的趋势.     

磷铝胁迫对马尾松苗期生长的影响及评价

为明晰磷铝胁迫下马尾松(Pinus massoniana Lamb.)苗期的生长变异规律，筛选出耐低磷酸铝型优良家系，本文以马尾松二代种子园54个优良家系幼苗为研究对象，对磷铝胁迫下其株高、地径、主根长和干重等生长指标进行测定并计算其耐低磷酸铝胁迫系数，将各指标的耐胁迫系数作为耐胁迫评价指标，运用相关性分析和因子分析将7个耐胁迫指标降维归纳为3个综合指标，并使用隶属函数法加权计算出综合评价值——D值，综合评价不同家系马尾松幼苗的耐低磷酸铝特性，并利用系统聚类分析进行分等定级。结果表明：低磷酸铝胁迫下，不同家系马尾松幼苗的生长均受到抑制，株高、主根长和地下部干重积累受抑制最严重；除株高与根冠比、地上部干重与根冠比呈负相关外，其他各指标之间呈正相关。家系间D值为0.155-0.919,17号家系耐低磷酸铝特性最好，25号家系最差。综上，低磷酸铝胁迫下，马尾松的长势特征为体矮径细，其干物质的积累受抑制、分配方式发生改变，使得其根冠比大幅度减少。     

环境条件对植物有机酸影响研究进展

全球环境变化日趋严重,环境变化在很大程度上会影响植物生长发育。有机酸是植物体内重要的代谢产物,具有重要的代谢功能,因此研究不同环境条件对植物有机酸的影响及其对环境因素的内在响应机制具有一定意义。目前,有关不同环境条件下植物形态、生长发育等研究相对广泛,但关于植物体内有机酸对环境变化的响应机理有待深入探究,综述了高浓度CO_2、水分胁迫、盐碱胁迫、重金属胁迫条件下植物有机酸种类、内源含量、分泌量的变化及其内在响应机制,为未来环境条件下的植物生长和作物栽培等生产实践提供理论依据,并展望有待深入的研究方向。     

谐波分析重金属铜铅胁迫玉米的污染效应

提出了谐波分析法监测玉米的重金属污染效应。通过设置不同浓度Cu和Pb胁迫下的玉米盆栽实验,测得了玉米冠层叶片光谱、叶绿素以及Cu含量。利用谐波分析技术将玉米叶片光谱特征信息转化为以振幅和相位的能量谱特征信息,提取低次谐波振幅和初始相位,分析了振幅和相位与玉米的健康状况以及重金属污染效应之间的关系。实验结果和分析表明,振幅反映着光谱的能量信息,与叶片中的Cu离子含量有很强的相关性;初始相位携带着光谱辐射峰值的位置信息,与玉米叶片中重金属含量以及叶片光谱的红边位置具有一定的线性比例关系。因此,可以通过光谱谐波分解的振幅和相位间接的判断Cu和Pb胁迫玉米的污染程度。     

锶胁迫条件下生菜光谱效应特征

锶（Sr）胁迫条件下生菜的反射光谱特征会发生明显改变。通过室内生菜水培试验，获取了36个不同生长期、6个不同锶浓度胁迫的生菜叶片400～950 nm波段区间的生化参数信息（叶绿素含量、细胞结构、叶片金属含量）和反射光谱信息，利用光谱技术并结合数学统计方法研究了生菜叶片7个光谱特征参数与实测叶片锶元素含量之间的相关性，优选了较敏感光谱特征参数，建立了其与生菜叶片锶含量的线性回归模型。结果表明，锶胁迫生菜叶片叶绿素含量呈先上升后下降的规律，细胞结构差异不明显。锶胁迫生菜叶片反射光谱直观上无规律，通过采用光谱技术方法分析得出锶胁迫生菜叶片的红边波段位置先“红移”再“蓝移”，红谷波段位置则“红移”，植被指数B4/B3比值先升高后降低，红边归一化植被指数（NDVI）值随着锶浓度的升高而降低。相关性及线性回归模型分析表明红边波段位置与叶片锶含量显著相关。本文为下一步基于光谱特征的叶片重金属含量反演模型的构建提供了较好的数据源和基础理论。     

非生物胁迫处理后拟南芥过氧化氢含量变化的分析

干旱、低温、盐胁迫和重金属污染等非生物胁迫,对植物的生长发育会产生严重的抑制作用.在这些条件下,植物细胞内各种代谢过程会有一定程度的受损或不工作,将会导致活性氧(Reactive oxygen species,ROS)在植物体内过量积累.过氧化氢是植物体内中最稳定形式的活性氧之一,植物体内积累过量的过氧化氢会严重威胁植物细胞的膜系统.在本实验中,选取了野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana)为材料,分别进行低温处理、盐处理和干旱处理,并通过对未处理的和非生物胁迫处理的植物中过氧化氢含量变化进行比较分析.实验结果表明,胁迫处理后,拟南芥植物体内的过氧化氢含量不同程度地增加,为深入研究植物对逆境响应的分子机制奠定研究基础.     

不同林龄马尾松人工林针叶功能性状及其与土壤养分的关系

【目的】植物功能性状将植物与环境的结构、过程与功能有机联系起来,反映了植物对环境的适应机制。探究马尾松叶功能性状对林龄和土壤养分的响应,揭示马尾松人工林对喀斯特环境的适应策略,为喀斯特地区更好地营造马尾松人工林提供科学依据。【方法】以黔西北地区14、26、33年生马尾松人工林群落为研究对象,用空间代替时间的方法来分析不同林龄对马尾松叶功能性状和土壤养分的影响。【结果】8个叶功能性状中变异系数最小的是有机碳(OC)含量,最大的是比叶面积(SLA),除SLA和叶面积(LA)外,其他叶功能性状均属弱变异;随着林龄的增长,马尾松叶功能性状值(除叶干物质含量外)均呈增长的趋势,各叶功能性状之间存在一定的相关性;土壤全磷含量和土壤有机碳含量是影响不同林龄马尾松叶功能性状的主要土壤因子。【结论】不同林龄马尾松叶功能性状的差异表明马尾松针叶具有较强的可塑性,可以通过性状的耦合协调或组合来适应环境。植物功能性状对土壤理化性质的响应是一个长期的过程,需加强长期监测。     

盐胁迫下盐芥和拟南芥内源激素质量分数变化的研究

采用酶联免疫吸附(ELISA)法测定了盐胁迫下盐芥(Thellungiella halophila)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)叶片中生长素(IAA)、赤霉素(GA)、细胞分裂素(ZR)和脱落酸(ABA)等4种内源激素的质量分数,分析了2种植物的4种内源激素在盐胁迫下的响应特征.结果表明:48 h盐胁迫下拟南芥中的ABA质量分数增加2～2.7倍,是主要的胁迫响应激素;盐芥中呈积累增加的是IAA、ZR、GA,皆为促进生长的激素.说明盐胁迫下2种植物的激素应答方式不同.     

重金属胁迫下丛枝菌根真菌对白茅生长和生理生态特征的影响

以重金属污染矿区生态恢复过程中的优势植被白茅为研究对象，探究重金属铅和镉胁迫下，接种不同丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)对白茅生长和生理生态特征的影响。通过温室盆栽试验，模拟矿区镉和铅的含量，对重金属胁迫下接种根内球囊霉(Rhizophagus irregularis)和摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)的白茅生长和生理指标进行测定，分析不同AMF对白茅生理生态特征的影响。结果表明，AMF种类和重金属胁迫显著影响AMF菌根侵染率、孢子密度、净光合速率以及蒸腾速率。在铅胁迫下，接种根内球囊霉会显著增加白茅地上总氮含量，降低地上碳氮比。AMF种类、重金属胁迫及二者交互作用对白茅叶绿素含量有显著影响。重金属胁迫降低了白茅植株叶绿素b以及总叶绿素含量。此外，镉胁迫下，接种AMF显著提高了白茅的蒸腾速率，且接种根内球囊霉对白茅胞间CO₂浓度、气孔导度和净光合速率均有显著促进作用；铅胁迫下，接种摩西管柄囊霉显著提高了白茅的气孔导度和蒸腾速率。重金属胁迫下接种AMF能够促进植物的生长、提高植物光合作用，接种...     

匍枝青藓(Brachythecium procumbens)对铅胁迫的生理响应

苔藓植物是对环境变化最为敏感的指示植物之一.以匍枝青藓(Brachythecium procumbens(Mitt.)Jaeg.)为实验材料,测定铅胁迫下藓类植物的生理生化变化,研究探讨匍枝青藓对重金属胁迫的响应.实验结果表明:匍枝青藓总叶绿素含量随着铅胁迫时间的延长和铅处理浓度的升高而表现为先升后降的趋势;过氧化物酶(POD)含量总体呈现升高的趋势,但在铅处理浓度为0.0010～0.0012 mmol/L时表现出了最大的耐受限度;丙二醛(MDA)含量随着铅处理浓度的升高呈现逐渐升高的趋势,随着铅处理时间的延长MDA含量整体呈现先升后降的趋势.结果说明匍枝青藓在铅胁迫下产生明显的生理生化指标变化,为进一步探索藓类植物对重金属胁迫的响应及其机理提供了科学依据.     

水分和热胁迫对5种苗木生长及生物量的影响

以杉木、马尾松、花旗松、北美乔柏和扭叶松为对象，研究了水分和热胁迫对苗木生长期间生长和生物量的影响。结果表明：(1)水分胁迫对杉木、马尾松、花旗松、北美乔柏和扭叶松5个树种的苗高增长量和增长率均有显影响，但影响的程度因树种而异；(2)热胁迫对苗高增长量和增长率也有一定影响，但不如水分胁迫的影响大。热胁迫对北美乔柏和花旗松的苗高增长量及增长率有显影响，对其它树种的影响较小；(3)水分胁迫对杉苗生物量的影响不大，热胁迫对杉苗生物量指标的各部分干重有显影响；热和水分胁迫对马尾松苗木3个生物量指标均有显影响；热胁迫对花旗松、北美乔柏和扭叶松苗木生物量指标的影响均大于水分胁迫；(4)5个受试树种的根茎比受热和水分胁迫的影响都不大。