中国荒漠与沙地生物土壤结皮研究

生物土壤结皮广泛分布于干旱半干旱区,其盖度占该区域地表活体覆盖的40%以上,是联结荒漠地表生物与非生物成分的"生态系统工程师"和荒漠/沙地生态系统健康的重要标志,也是干旱区地球表面过程研究中生物学与地球科学交叉研究的热点科学问题.21世纪初,相关研究绝大多数来自国外,且集中在热带荒漠、寒漠和欧洲草原,很少有来自中国和温性荒漠的报道.本文评述了2000年以来中国学者在这一研究领域开展的系列创新性研究,涉及生物土壤结皮组成、分布和演替,对环境胁迫及全球变化的生理生态学响应,与土壤生态、水文过程,与维管植物和土壤动物关系,对干扰响应和人工培养及在生态恢复实践中的应用等,介绍了中国学者对国际生物土壤结皮研究所做的贡献.     

红砂促分裂原活化蛋白激酶MAPK基因cDNA片段克隆及序列分析

研究了参与非生物胁迫的促分裂原活化蛋白激酶MAPK基因在红砂抗旱中的作用.通过实验克隆得到了红砂MAPK基因550 bp的cDNA片段,与已知的植物MAPK基因的相应片段表现出较高的同源性(最高达80.5%).MAPK基因在红砂叶片和茎中无组织特异性表达,且随着干旱胁迫程度的加剧其表达量增加,说明MAPK基因在红砂抗旱中起重要作用.     

红砂愈伤组织耐低温和盐胁迫的适应性

对荒漠植物红砂愈伤组织分别在不同低温(0℃,4℃)和不同浓度NaCl处理下细胞的相对活性、质膜透性和脂质过氧化程度、抗氧化物质黄酮类质量分数以及抗氧化系统酶活性的变化进行研究.结果表明:低温0℃,4℃处理对红砂生理变化的影响差别不大.与室温相比,红砂愈伤组织在0℃,4℃低温胁迫的48 h内敏感性较高,细胞质膜透性增大,细胞活性有所降低,H_2O_2、丙二醛(MDA)和具有抗氧化能力的花色素苷质量分数升高,抗氧化系统酶过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性逐渐升高,但活性均低于对照材料的,而总黄酮质量分数以及超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性的变化随处理时间变化不太明显.低温处理48 h后这些生理指标都趋于稳定.同时,不同浓度NaCl处理下发现红砂愈伤组织在50 mmol/L NaCl中生长最快,总黄酮质量分数随着盐浓度增加而升高.这些结果表明红砂愈伤组织具有很强的适应低温和盐胁迫的调控能力.     

河西走廊不同生境芦苇叶表皮微形态和解剖结构特征

以生长于河西走廊地区不同生境的芦苇为材料,通过扫描电镜和光学显微镜的观察,对其叶片表皮微形态及横切面解剖结构进行了分析.结果表明:不同生境芦苇表皮微形态变化中,流动沙丘的芦苇表皮以倒剌和晶体颗粒为主要特征;半固定沙丘和固定沙地的芦苇有倒刺而无晶体颗粒,但表皮毛和蜡质片层密度很高;盐湖中的材料以乳突为直观特征,除绒毛和蜡质层与固定沙丘的一致外,还具有少量晶体颗粒物;而沙碱地和戈壁的材料也具有乳突,蜡质和绒毛密度都较小,并有少许颗粒物.横切面解剖结构分析显示叶片厚度与叶肉厚度、维管束大小存在差异,大维管束木质部面积/韧皮部面积的变化为戈壁芦苇的最大,沙碱地的最小,高盐盐芦的大于低盐的,流动沙丘的大于固定沙地的.说明芦苇随着自然生境的恶化,叶片以增加表皮附属物及改变内部结构的相对比例来适应环境变化.