林木对铝的耐性机理研究进展

在酸性土壤中,铝对林木的毒害是限制林木生长、降低林木生产力、进而导致森林退化的主要因素之一。目前,国内外在林木铝毒害及耐铝机制方面已有较多的研究,但关于林木耐铝的生理和分子机制的综述性报道很少。文中综述了近年来林木对铝的富集、铝对林木生理和分子水平上的毒害等方面的研究进展,总结了林木耐铝的生理机制和分子机制,简要介绍了外源添加物对林木耐铝毒的调控机制,提出了今后有关林木铝毒需进一步研究的重点,以期为林木铝毒的深入研究提供参考以及为缓解我国酸性土壤林木铝毒害及森林的健康持续经营提供参考。     

磷素对杉木幼苗耐铝性的影响机制

【目的】在南方酸性红壤中,低磷和铝毒是制约杉木人工林产量的重要因子。通过研究不同磷水平处理下,铝胁迫对杉木幼苗生理生化指标的影响规律,从而为阐明杉木适应自然环境中低磷富铝土壤机制提供基础数据,为我国酸性土壤杉木人工林的可持续经营和生产管理提供科学依据。【方法】设置0,0.16,0.32 mmol·L-13个浓度梯度的预培养,并在Al3+(0.1 mmol·L-1)和无Al3+(0 mmol·L-1)的环境中进行模拟胁迫试验,分析不同供磷处理下铝胁迫对杉木幼苗的抗氧化酶活性等生理指标、元素吸收、根系各元素亚细胞分布规律以及透射电镜-X-射线能谱(TEM-EDS)下Al在各细胞器的分布的影响机制。【结果】Al3+导致杉木幼苗体内的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和丙二醛(MDA)等生理指标异常,随着供磷程度的增加,上述生理异常现象均得到有效的缓解。此外,随着供磷水平的增加,杉木幼苗根系中Al含量显著降低,而K、Mg、Zn和P的含量明显增加,叶片中Al、Mg、Ca和K的含量显著上升。TEM-EDS分析发现杉木幼苗根系细胞壁是铝聚集的主要场所,磷素能够促使铝向液泡转运,并在液泡当中沉积为黑色不溶颗粒。对根系亚细胞进一步分析发现,Al和P主要分布在杉木幼苗根系的细胞壁组分中,随着供磷水平的增加,根系细胞壁组分中的Al和P比例显著下降,而在可溶组分中显著增加,这说明P与Al同时向液泡转运,此外,K和Mg也出现类似的规律。【结论】铝胁迫对杉木幼苗根系的毒害作用较大,磷素的增加主要通过改变杉木幼苗细胞内抗氧化酶活性以及Ca、K、Mg和Zn的吸收和转运,并增加Al向液泡转运,降低Al在杉木根系细胞壁组分中的富集,以维持根系细胞壁的正常结构和功能,从而缓解Al对杉木幼苗造成的膜脂过氧化作用,降低Al对杉木幼苗的损伤。     

木本植物对重金属污染土壤修复的研究进展

土壤重金属污染已成为全球性的问题。文章简要介绍了土壤重金属污染的植物修复作用,就木本植物对重金属污染土壤的耐性机制以及其在重金属污染土壤方面的作用和优势研究进展做一综述,为进一步利用木本植物治理土壤重金属污染研究提供依据,并指出目前木本植物修复重金属污染土壤的发展趋势。     

杉木凋落物土壤生态功能研究进展

凋落物作为连接植物与土壤的基本载体,在养分循环中起着至关重要的作用。目前国内外的研究主要集中于自然或人工林凋落物的产量、养分含量、能量流动及碳循环等方面,而针对杉木凋落物的土壤生态功能并未深入探究。通过查阅大量文献,在前人研究的基础上,文中简述了杉木凋落物的分解特性,详尽地阐述了杉木凋落物对于土壤物理、化学性质及土壤生物的影响,并在现有研究分析的基础上对今后凋落物研究的方向进行了展望。     

杉木人工林地力衰退研究进展

杉木作为我国重要速生树种,在我国林业生产中占据不可或缺的重要地位,但其地力衰退问题日益显露,已引起相关学者的高度重视。文中通过查阅大量文献,在前人研究的基础上,论述了杉木人工林地力衰退特征,如土壤酸化、缺磷、富铝和化感等;从不同角度论述了杉木人工林地力衰退的原因,如酸沉降加剧、不适宜的营林活动、肥料施用不当等;提出了一系列维护措施,如轮作、营造混交林、追肥等;概述了杉木人工林地力衰退的最新研究进展及今后的研究方向。     

RNA-Seq定量分析盐肤木对铅胁迫的响应

为探究重金属污染地生态修复先锋植物——盐肤木对重金属胁迫的分子响应机制,设置3个铅胁迫水平(0、250、1000mg·kg~(-1)),应用Illumina HiSeq~(TM)2000进行盐肤木根系的转录组测序,并通过Gene Ontology(GO)与Pathway功能显著富集分析方法,分析说明盐肤木响应不同铅胁迫水平下的差异表达基因。结果表明,盐肤木在遭受轻度铅胁迫时,主要有4类水解酶与2类磷酸酶相关基因显著富集,说明盐肤木主要通过调节细胞内水解酶与磷酸酶相关基因来抵御胁迫,而在重度铅胁迫下,主要有6类氧化还原酶相关基因出现显著富集,此时氧化还原酶相关基因起到主要调节作用;盐肤木在铅胁迫下细胞受损,在轻、重度铅胁迫下,分别有24、16类细胞相关基因显著富集,但其自身可通过调节细胞内细胞器、细胞质等相关的细胞运动以应对逆境;核糖体代谢通路是盐肤木适应铅胁迫的主要代谢通路。研究表明,核糖体相关基因是盐肤木响应铅胁迫的主要应答与调节基因。     

不同水分条件下生物炭对红壤磷素形态及磷酸酶活性的影响

为探究土壤不同水分条件下生物炭对红壤磷素形态转化及磷酸酶活性的影响,以期为土壤磷素管理和生物炭合理利用提供参考。通过设置土壤不同含水量(33%、66%、100%)与生物炭添加量(0、0.5%、2%)进行培养试验,测定土壤的有效磷、各磷素形态(Al-P、Ca-P、Fe-P、O-P)及土壤酸性磷酸酶与碱性磷酸酶活性。结果表明:生物炭的施入显著提高了土壤有效磷含量;在培养前期,生物炭主要增加土壤中难溶态的Al-P含量,这主要是由生物炭带来的可溶性磷进入土壤中转化所导致;在培养后期,水分与生物炭都能够在一定程度上活化土壤中的Ca-P、Fe-P与O-P,释放更多磷素。生物炭本身呈碱性,添加到土壤中,有效中和了土壤酸度,使得土壤pH值上升2.82～3.13个单位,土壤酸性磷酸酶活性下降。此外,淹水条件能够降低土壤的酸性磷酸酶与碱性磷酸酶活性。研究表明,生物炭的添加能够有效提高土壤pH值、有效磷含量,同时降低土壤酸性磷酸酶的活性。