荒漠植物红砂响应高浓度NaCl的生理机制

本研究以泌盐型荒漠植物红砂(Reaumuria soongorica)为材料,探讨了150 mmol·L-1 NaCl对其生长、盐腺泌盐以及整株Na+分配格局的影响。结果显示,7周龄的红砂经150 mmol·L-1 NaCl处理7 d后,地上部鲜质量和干质量分别比对照增加了14%和18%,而组织含水量则与对照相当;根系Na+净吸收速率显著增加了44倍,植株地上部Na+分泌量和积累量也相应增多,分别为对照的25倍和2.1倍;整株Na+分配格局发生了显著变化,通过盐腺分泌的Na+比例由对照的4.3%增至35%,而积累在地上部的Na+比例也高达43%。上述结果表明,在高盐条件下,红砂能够吸收大量Na+并将其绝大部分通过盐腺排出体外或积累在地上部中,从而减轻Na+毒害、维持植株水分状况,促进植株生长。     

内蒙古阿拉善左旗红砂荒漠土壤盐分离子含量与其含水量相关关系研究

对内蒙古阿拉善左旗红砂荒漠土壤盐分离子含量和土壤含水量的分布规律进行了研究,并对两者之间做了相关和回归分析。结果表明,阿拉善左旗红砂荒漠土壤中盐分离子的含量,阳离子以Na+为主,阴离子以SO42-为主。在垂直分布上,Mg2+、Na+、Cl-和SO42-含量随着土层深度的增加而增加,而K+、CO32-和HCO3-含量随着土层深度的增加而减少。阿拉善左旗3个地区(乌力吉、长流水和孪井滩)的土壤含水量介于1.39%～8.01%之间,平均含水量为5.02%。3个地区中,红砂荒漠土壤所含盐分离子中的Mg2+、Cl-和SO42-均与其土壤含水量之间存在明显的线性关系。     

星星草泌盐能力的初步研究

研究表明星星草具有泌盐能力，不同生育时期星星草的泌盐量差别不大，生长不同年份星星草的泌盐能力不同。从单位干重星星草的泌盐量看，一年生＞二年生≥三年生＞六年生；从单位面积草地的泌盐量看，二年生≥三年生＞一年生＞六年生。     

赤霉素对盐胁迫下红砂种子萌发的影响

超旱生小灌木红砂是干旱半干旱区优势乡土物种,但是种子依靠萌发繁殖活力较低,研究赤霉素与不同浓度盐交互作用对红砂种子萌发的影响,对于植被恢复和改善我国西部的生态环境具有重要作用。本试验采用培养皿纸上发芽法,对红砂种子进行不同赤霉素浓度(100、200、400、600 mg/L)、盐浓度(50、100、150、200、250、300 mmol/L)以及赤霉素与盐交互作用3种处理,以蒸馏水处理为对照,研究赤霉素对盐胁迫后红砂种子萌发和幼苗生长情况的影响。结果表明:盐胁迫抑制种子的萌发,红砂种子的发芽率随盐浓度升高逐渐下降,发芽整齐度随浓度升高而逐渐增大,胚根长与盐浓度具有显著负相关关系(R²=0.9452);使用较高浓度的赤霉素处理红砂种子,发芽率、发芽指数与发芽速度均随浓度增大而先减小后增大的趋势,阈值为200 mg/L,不同浓度赤霉素处理后的红砂种子的胚根长及胚芽长之间无显著性差异;赤霉素对较高浓度(>100 mmol/L)盐胁迫后红砂种子的发芽率有显著的改善作用,可以提高种子的发芽速度、发芽指数。赤霉素能促进盐胁迫后红砂的种子萌发,促进胚的发育。     

内蒙古乌拉特荒漠草原红砂灌丛林引入柠条后地面节肢动物群落结构分布特征

在内蒙古乌拉特荒漠草原退化红砂灌丛林地内,引入柠条灌丛已成为一种重要的生态恢复措施。关于人工种植柠条灌丛对天然红砂灌丛林地地面节肢动物群落结构及其多样性分布的影响研究,是该区域生物多样性保育和退化生态系统恢复过程研究的重要科学问题。本研究以红砂和柠条灌丛作为研究对象,以灌丛间裸露地为对照。于2018年春季（5月）、夏季（8月）和秋季（10月）,利用陷阱诱捕法,调查柠条和红砂灌丛微生境内地面节肢动物的群落结构分布及其与环境因子间的关系。结果显示：1）试验调查期间,共捕获地面节肢动物560只,隶属于10目23科。其中,优势类群有拟步甲科和蚁科,其个体数分别占总个体数的41.07%和22.14%;常见类群有10类,其个体数共占总个体数的32.68%;稀有类群有11类,其个体数共占总个体数的4.11%。2）地面节肢动物的群落组成在红砂灌丛、柠条灌丛和裸露地微生境内存在较大差异,狼蛛科和管巢蛛科仅在柠条灌丛微生境内存在,蜉金龟科和木伪蝎科仅在裸露地微生境内存在。3）地面节肢动物的个体数、类群数、Shannon-Wiener指数和Simpson指数在红砂灌丛、柠条灌丛和裸露地微生境间均无显著差异（P>0.05）。4）红砂灌丛、柠条灌丛和裸露地微生境间的Jaccard相似性指数均处于较高水平,为0.65~0.71,属于高度相似。5）冗余对应分析（RDA）和偏RDA结果表明,土壤pH是影响地面节肢动物个体数分布的主要环境因子。研究表明,在乌拉特荒漠草原红砂灌丛林地内种植柠条灌丛,虽然会对地面节肢动物的群落组成产生一定的影响,但对其个体数、类群数和多样性分布的影响较小,说明种植柠条灌丛对地面节肢动物多样性恢复乃至生物多样性恢复均存在局限性。     

土默川平原主要盐生植物盐分特征及其与土壤盐分关系的研究

在土默川平原3个样地对盐生植物种群分布特征及其土壤盐分的测定表明,耐盐植物空间分布的优势度随土壤盐分含量的增加而增高,且植物体内的离子结构特点与土壤离子结构有关。如果植物体内的K++Na+、Cl-浓度高,植物的耐盐性就较强,如碱蓬、碱地风毛菊、碱蒿等的耐盐碱能力较强。同一种植物的盐分离子含量随土壤盐分离子含量的增加而增大,且植物体内盐分含量变化幅度比土壤盐分含量的变化幅度要大,植物耐盐性越强,植物盐分变幅越大,表明植物能够富集土壤中的相应离子。     

干旱胁迫下荒漠草地植物红砂幼苗对外源ABA的生理响应

以2年生红砂（Reamuria soongorica）幼苗为试材,采用盆栽试验研究了正常水分（CK）及轻度、中度和重度干旱胁迫下喷施0.1,1,10和100 μmol·L^-1 4种浓度外源脱落酸（abscisic acid,ABA）对红砂幼苗生理特性的影响,分析了红砂抗旱性对外源ABA的响应。结果表明：干旱胁迫下外源ABA的喷施促进了红砂体内渗透调节物质脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖的积累,能明显阻止干旱胁迫后红砂体内超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）和过氧化物酶（peroxide enzyme,POD）活性的减弱以及叶绿素含量的降低,抑制受旱红砂叶片丙二醛（malondiadehyde,MDA）增生,从而增强红砂的抗旱性。但是外源ABA对红砂干旱胁迫下的生理调节作用有一定的浓度限制值即10 μmol·L^-1,超过此浓度,作用会减小。外施ABA对红砂抗旱生理机能产生影响并不表现在对某一种生理指标上,而是多个指标的相互关联和相互影响。综合分析表明,干旱胁迫下叶面喷施一定浓度的脱落酸可以维持红砂生长季叶片正常的生理代谢功能,有效控制叶片的衰老进程。     

封育对盐生假木贼荒漠和博乐绢蒿荒漠群落特征的影响

以盐生假木贼荒漠和博乐绢蒿荒漠为对象,采用野外简单取样的方法,探讨两种荒漠中围栏内外群落数量特征和植物多样性对短期封育的响应及封育效果,结果表明:(1)与自由放牧区相比,盐生假木贼荒漠短期封育(6a)后植物群落地上生物量、盖度、高度、丰富度指数、均匀度指数和多样性指数显著提高(P<0.05),但密度显著降低(P<0.05);博乐绢蒿荒漠群落数量特征和植物多样性对短期封育(5a)的响应较小。(2)从类型上看,盐生假木贼荒漠封育区高度、盖度、多样性指数和均匀度指数比博乐绢蒿荒漠封育区高28.3%~47.5%,差异显著(P<0.05);而盐生假木贼荒漠自由放牧区高度、丰富度指数、Margalef指数比博乐绢蒿荒漠低23.3%~49.5%,差异显著(P<0.05)。总之,短期封育有利于退化盐生假木贼荒漠草地的恢复和植物多样性的维持,但对博乐绢蒿荒漠影响较小,表明围栏封育效果与荒漠草地类型有密切关系。     

珍稀泌盐植物长叶红砂RtSOD基因的克隆及功能分析

长叶红砂是一种强旱生泌盐盐生植物,对盐渍荒漠环境具有极强的适应性。超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)在植物抵御逆境胁迫过程中发挥着重要作用。本研究利用已有长叶红砂转录组数据库中SOD基因的已知序列设计引物,采用PCR方法克隆得到大小为663 bp、编码220个氨基酸的SOD基因的开放阅读框,并将其定名为RtSOD。预测该基因编码蛋白分子量为55.90 kDa,理论等电点5.11。多重序列比对分析结果显示该蛋白属于Cu/Zn SOD家族,与其他植物中SOD蛋白同源性较高。系统进化分析结果显示RtSOD基因与刚毛柽柳的SOD基因亲缘关系较近。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析结果显示NaCl、4 ℃、PEG、H₂O₂及ABA处理均能诱导该基因表达。构建RtSOD真核表达载体,将其转化到拟南芥中,结果发现:盐、干旱胁迫条件下,转RtSOD基因拟南芥的生长状况明显优于野生型,转基因株系抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)和脯氨酸含量较野生型显著升高,H₂O₂及MDA含量较野生型显著降低。qRT-PCR检测发现转基因拟南芥中响应逆境胁迫相关基因的表达量均显著高于野生型。上述结果说明RtSOD基因的过表达可提高转基因植物的抗逆性,进一步说明RtSOD参与长叶红砂对非生物胁迫的响应,是该植物抗氧化系统中的重要元件。     

短期封育对白梭梭荒漠和盐生假木贼荒漠土壤营养成分的影响

以白梭梭荒漠和盐生假木贼荒漠为对象,采用野外调查取样法,通过对两类不同类型荒漠草地土壤营养成分的测定分析,探讨不同类型荒漠草地土壤营养成分对短期封育的响应规律,为荒漠草地的管理和保护提供科学依据。结果表明:1)盐生假木贼荒漠草地的土壤营养成分含量显著高于白梭梭荒漠草地;2)短期封育对盐生假木贼荒漠草地土壤系统的碳密度、全氮、全磷和全钾含量的影响较小(P>0.05);3)短期封育下,白梭梭荒漠草地土壤碳密度增加了43.46%(P>0.05),但全磷和全钾分别降低了33.53%(P<0.05)和60.30%(P<0.05)。综上所述,短期封育对盐生假木贼荒漠影响较小,而对白梭梭荒漠草地土壤碳密度的积累有利;同时,导致白梭梭荒漠草地土壤全磷和全钾含量有下降趋势,表明封育效果与荒漠植被类型和土壤类型之间存在密切的关系。     

长叶红砂RtVAMP2-2基因克隆及功能验证

长叶红砂(Reaumuria trigyna)是一种珍稀泌盐盐生植物,其特有的盐腺结构是长叶红砂适应盐渍荒漠环境的关键,膜泡运输参与该植物的盐腺分泌过程.本研究基于盐胁迫下长叶红砂的转录组数据,克隆获得膜泡运输相关基因RtVAMP2-2.生物信息学分析发现,RtVAMP2-2基因的开放阅读框为1074bp,编码357个...     

荒漠植物红砂根系对干旱胁迫的生理响应

以抗旱性不同的红砂2个种源2年生苗木为试材,通过盆栽实验,测定干旱胁迫后红砂苗木根系的活力、膜透性(RPP)、脯氨酸 (Pro)、可溶性糖 (SS)、可溶性蛋白 (SP)、丙二醛(MDA)含量和抗氧化物酶系(SOD、POD、CAT)的活性变化,并通过灰色关联度法分析了各指标与红砂根系抗旱性的关系。结果表明,水分胁迫导致红砂根系活力下降,膜透性RPP和膜质过氧化产物MDA 含量增加,渗透调节物质Pro含量、SS含量和SP含量明显增加,抗衰老酶SOD、POD和CAT活性显著升高,且抗性强的种源比抗性弱的种源对干旱胁迫的生理生化反应更明显。红砂根系的RPP、Pro和根系活力的关联度虽然都大于0.9,但红砂根系并不是完全通过这几种机理适应干旱,而是发生了一系列适应性的生理变化,以提高其根系的抗旱性。     

碱茅叶表面超微结构的观察——碱茅不是泌盐植物的结构证据

分别对盐（ＮａＣｌ）与干旱（ＰＥＧ模拟）处理１５ｄ的碱茅幼苗叶表面超微结构进行了扫描及透射电镜观察，并用典型泌盐植物——狗牙根作为对比观察植物，以检验碱茅耐盐机制的有关研究结果。结果显示，碱茅叶气孔稀疏而下陷，保卫细胞的细胞质浓密，富含叶绿体。腺毛稀疏，呈单细胞结构，细胞质浓缩，仅含线粒体，无其它细胞器，这种结构不同于已报道的泌盐植物的盐腺。根据腺毛的密度及结构分析，碱茅叶表皮的腺毛不能视为“盐腺”或类似的泌盐结构。根据洗叶方法测定的叶含盐量或溶液浓度的变化主要是叶内含物向低渗溶液中的外渗所致，从而否认了将碱茅作为“泌盐植物”的观点。     

放牧强度对荒漠草原土壤含水量及群落特征的影响

以内蒙古高原短花针茅荒漠草原为研究对象,随机设置了不放牧、适度放牧和重度放牧3个放牧处理,每个处理3次重复,对不同放牧处理下土壤含水量以及群落特征进行测定。结果表明,在不同放牧条件下,随着放牧强度增大,土壤含水量会发生明显的变化,土壤含水量在0～10cm和10～20cm土层逐渐下降,依次表现为不放牧>适度放牧>重度放牧,在20～30cm土层呈现先上升后下降趋势,在重度放牧处理下最低;放牧显著降低了植物高度、盖度和地上生物量。适度放牧下多年生禾草和一二年生草本的重要值增加,群落α多样性指数符合“中度干扰假说”,Simpson指数和Shannon-wiener指数均在适度放牧下最高;土壤含水量和群落特征如地上生物量、生物多样性密切相关。综合来看,适度放牧最有利于荒漠草原的可持续发展利用。     

降水量和生长方式对红砂和珍珠根系形态特征的影响研究

为揭示典型荒漠植物地下根系对降水变化和种间关系的响应,本研究以红砂(Reaumuria soongorica)和珍珠(Salsola passerina)为材料,通过人工模拟降水变化,测定不同降水量(年降水量50 mm～300 mm,Δ=50)下单生和混生红砂和珍珠的根系形态特征指标.结果表明:随着降水量的增加,单生、...     

景泰绿洲边缘荒漠草地土壤特征研究

为合理利用荒漠草地资源,对景泰绿洲边缘荒漠草地植被及土壤养分（0～150 cm土层）特性进行了较系统研究。结果表明,景泰荒漠绿洲边缘荒漠草地可分为砾质荒漠草地、砂质荒漠草地和盐渍化荒漠草地亚类。砾质荒漠草地亚类植物生长条件差,表现为土层薄、结构差、养分含量低、水分少;主要植物群落类型有红砂Reaumuria songarica群落、猫头刺Oxytropis aciphylla var.群落、霸王Zygophyllum xanthoxylon群落、甘蒙锦鸡儿Caragana opulen群落、膜果麻黄Ephedra przewalskii群落和绵刺Potaninia mongolica群落,植被盖度一般小于30%。砂质荒漠草地亚类以沙土为主,土壤水分差,土壤有机质、氮、磷、钾等养分含量都低于砾质草地亚类的养分含量;主要植物群落有白刺Nitraria tangutorum群落和沙蒿Artemisia desertorum＋甘蒙锦鸡儿;植被盖度介于17.5%～32.6%,产草量低。盐渍化荒漠草地亚类土层深厚,土壤水分含量和盐分含量高;主要植物群落类型有盐爪爪Kalidium foliatum群落和芦苇Phragmites australis群落;植被盖度高达55%,一般为30%～45%,草层高度可达48.8 cm;此类草地由于避风低暖,产草量高,多为家畜冬春放牧地和割草地。     

珍稀泌盐植物长叶红砂两个ＷＲＫＹ转录因子的克隆及表达分析

 根据长叶红砂转录组数据信息,选取在盐胁迫处理后表达上调明显且注释结果为ＷＲＫＹ 转录因子的两个ｃＤＮＡ 片段。通过ｃＤＮＡ 末端快速扩增技术（ｒａｐｉｄａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｃＤＮＡｅｎｄｓ,ＲＡＣＥ）,从长叶红砂中克隆获得２个ＷＲＫＹ基因。在ＮＣＢＩ数据库比对与拟南芥At ＷＲＫＹ ３３同源性分别为７９％和８７％,因此命名为Rt ＷＲＫＹ３３-１和Rt ＷＲＫＹ ３３-２。其中Rt ＷＲＫＹ３３-２的ｃＤＮＡ 全长２１６３ｂｐ,开放阅读框（ｏｐｅｎｒｅａｄｉｎｇｆｒａｍｅ,ＯＲＦ）长度为１６８１ｂｐ,编码５７３个氨基酸;Rt ＷＲＫＹ ３３-１的ｃＤＮＡ 全长２１５５ｂｐ,开放阅读框长度为１７７６ｂｐ,编码５９１个氨基酸。氨基酸序列分析表明这两个基因均具有两个ＷＲＫＹ 结构域,属于典型的Ｉ类ＷＲＫＹ 转录因子。蛋白结构预测分析发现,两个蛋白的一级结构和二级结构在ＷＲＫＹ 结构域的氨基酸序列和结构特性的相似性较高,但是在非保守结构域部分,尤其是Ｎ 末端（１～８０ａａ之间）、第１个ＷＲＫＹ 结构域之前（１９０～２４０ａａ之间）和两个ＷＲＫＹ 结构域之间（４３０～４５０ａａ之间）等位置的差异明显,可能对两个基因功能有一定影响。半定量ＲＴ－ＰＣＲ 分析表明,４ 种非生物胁迫均能诱导这两个基因的表达,但是盐、冷和ＡＢＡ 对Rt ＷＲＫＹ ３３-２诱导尤为明显,同时Rt ＷＲＫＹ ３３-２对干旱胁迫的响应更快,因此这两个基因在长叶红砂抵御非生物胁迫的应答反应中发挥的作用可能不同。本研究为深入探索ＷＲＫＹ３３转录因子在长叶红砂中的作用机制奠定了基础。     

北疆退化荒漠草地土壤颗粒的分形特征

研究了新疆北部退化荒漠草地土壤颗粒的分形特征,探讨了土壤颗粒分形维数与土壤理化性质的关系。结果表明,该退化草地土壤颗粒的分形维数在2．316～2．753,随着草地退化程度加剧,土壤黏粒含量增高,分形维数逐渐增大。表层土壤的分形维数与粉粒含量呈极显著负相关,与黏粒含量显著正相关。土壤颗粒的分形维数与土壤物理性质没有相关性。由于土壤表层（0～10cm）受放牧影响较大,致使其化学性质与土壤颗粒的分形维数没有相关性。土壤颗粒的分形维数与土壤下层（10-30cm）的全磷、pH值、全钾和速效钾含量显著正相关。土壤颗粒的分形维数的变化在一定程度上能够很好地表征退化草地土壤的理化性质的变化趋势,可以作为评价退化草地土壤性状的一个综合指标。     

红砂幼苗根系形态特征对降水格局变化的响应

以西北荒漠生态系统典型植物红砂一年生幼苗为研究对象,利用塑料遮雨棚,研究了人工模拟不同降水格局下红砂幼苗根系形态的变化特征。结果表明,(1)降水量一定时延长降水间隔时间,红砂幼苗根系各指标均呈增加趋势,总根长、总根体积和根系生物量增加最为显著,分别为39.22%、62.50%和63.20%。(2)降水间隔时间延长至10 d时,降水量增加30%对幼苗根系各指标均有促进作用,且对总根体积和根系生物量的作用尤为突出,使其分别显著增加116.27%和224.40%(P<0.01)。(3)在自然降水条件下延长降水间隔时间,比根长和比表面积达到最大值,幼苗其他指标则无显著变化,说明幼苗对此水分条件的适应能力最强。(4)相关分析表明,不同降水格局条件下,红砂幼苗各形态指标间存在相关关系,但水平各异。总根长、总根表面积、总根体积、根平均直径及根系生物量之间呈显著正相关,且相关系数接近0.5,说明红砂幼苗根系具有较强的形态可塑性。