杂交水稻光合和荧光特性对高CO2浓度的动态响应

为探究大气二氧化碳 (CO₂) 浓度增高对杂交水稻光合和荧光特性的动态影响,利用开放式空气中CO₂浓度增高(FACE)系统,研究高CO₂浓度对大田水稻不同生育期叶片光合和荧光参数的动态影响及其种间差异。以高产杂交组合甬优2640和Y两优2号为试验材料,设置环境CO₂和高CO₂浓度2个水平,测定2个品种气体交换和荧光参数。结果表明,大气CO₂浓度升高使2个品种平均叶片净光合速率(Pn)在移栽后30、59、76、91和108 d分别增加25%、16%、25%、18%和8%,除移栽后108 d外,均达极显著水平(P<0.01);甬优2640移栽后76和91 d叶片Pn对CO₂的响应明显大于Y两优2号。除灌浆末期外,CO₂浓度升高使2个品种叶片气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均呈下降趋势,且Y两优2号的降幅多大于甬优2640。CO₂熏蒸下叶片气孔部分关闭,但叶片胞间与周围空气中CO₂浓度之比无显著变化,甚至明显增加。大气CO₂浓度升高使2个品种灌浆末期PSⅡ最大光化学量子产量均下降4%,但对其他各期均无显著影响;除灌浆末期外,CO₂浓度升高使PSⅡ实际光量子产量和光化学猝灭均显著增加。两杂交组合叶片光合参数对高CO₂浓度的动态响应多存在种间差异,但荧光参数的响应品种间差异较小。本研究结果为增强气候假定情景下水稻响应的预测能力并制订应对策略提供了依据。     

FACE对三系杂交籼稻汕优63产量形成的影响

s2004-2006年利用我国农田开放式空气CO2浓度增高(FACE)研究平台,以三系杂交籼稻汕优63为供试材料,设计比大气CO2浓度(对照,370 μmol·mol-1)高200 μmol·mol-1的FACE处理(570 μmol·mol-1)和施N量为125 kg·hm-2(LN)、250 kg·hm-2(NN)处理.研究其对汕优63产量形成的影响.结果表明:(1)FACE处理使汕优63成熟期株高比对照提高6.7%,达极显著水平;FACE处理对汕优63全生育期日数无显著影响;(2)FACE处理使汕优63产量平均比对照增加34.1%,其中2004、2005、2006年分别增加42.4%、27.3%和31.2%,均达极显著水平;年度间、CO2和年度的互作效应对产量的影响达显著或极显著水平;(3)FACE处理使汕优63单位面积穗数、每穗颖花数、单位面积颖花量、结实率和千粒重平均比对照增加10.3%、10.3%、21.7%、4.9%和4.3%,均达显著或极显著水平;(4)N处理对汕优63产量和产量构成因素的影响均未达显著水平,但N×年度对单位面积的穗数、颖花量、以及产量均有显著互作效应.     

水稻拔节期根系呼吸对臭氧污染和厌氧—有氧环境变化的响应

依托O3FACE(Free-Air O3 Enrichment)研究平台,研究了大气臭氧(O3)浓度增加对拔节期水稻根系呼吸和生物量积累分配的影响,利用特制集气装置分析了厌氧—有氧条件对根系呼吸的影响。结果表明,O3浓度升高水稻冠层和总生物量略有降低,而根干物重和根/冠比分别显著降低14.7%和10.4%。9∶1和9.5∶0.5的纯N2∶O2配比利于根系呼吸,纯N2或空气、CO2饱和蒸馏水条件不同程度降低了根系呼吸速率;高臭氧处理、对照处理的水稻根系呼吸速率分别在CO2饱和蒸馏水、纯N2条件下最小,表明尽管不同根系测定条件影响根系呼吸速率,但影响程度也受植物生长的大气环境制约。臭氧污染处理水稻根系的呼吸速率在气态测定条件下显著高于正常大气处理23.6%～52.7%,在CO2饱和蒸馏水测定条件下未达到显著水平,臭氧污染效应明显降低。两个环境生长的水稻根系呼吸均随测定根系气态环境供氧量的增加呈凸二次函数变化,5%～10%比例的氧气供应促进了根系呼吸,较强的厌氧环境(纯N2)和有氧环境(Air)均不利于水稻根系呼吸。     

大气CO2浓度升高对不同类型水稻灌浆期有机物合成与分配的影响

为明确不同类型水稻对高浓度CO2的响应差异,应用先进的FACE(Free air CO_2 enrichment)试验平台,以粳稻(Japonica)武运粳21(WYJ21)和籼稻(Indica)扬稻6(YD6)为试材,研究灌浆期两种类型水稻体内有机物含量的变化。与对照相比,WYJ21籽粒中直链和支链淀粉含量在FACE处理下略有增加,YD6籽粒中直链淀粉含量在完熟期显著高于对照8.9%;WYJ21籽粒中α淀粉酶、β淀粉酶活性变化不显著,YD6籽粒中β淀粉酶活性在完熟期显著低于对照28.1%;WYJ21籽粒蔗糖含量在乳熟期高于对照11.5%,YD6籽粒中蔗糖含量在蜡熟期低于对照14.4%,WYJ21和YD6茎中蔗糖含量分别在蜡熟和乳熟期显著下降。FACE下两水稻品种茎中蔗糖合成酶(SS)活性变化自乳熟至完熟期呈现先降后升的趋势,且均在中后期达到显著水平,WYJ21在灌浆前期茎中磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性显著增加,YD6茎中SPS活性在灌浆后期显著增加;FACE处理降低了两水稻茎中蛋白质含量,其中WYJ21茎中蛋白质含量在蜡熟期显著下降38.5%,YD6茎中蛋白质含量在蜡熟和完熟期分别下降33.9%和60.5%。CO_2、时期、品种对水稻茎中蔗糖含量、SS和SPS活性的影响达到显著水平;CO_2、时期、品种以及它们的交互作用显著影响直链和支链淀粉含量、α与β淀粉酶活性以及蛋白质含量。上述结果表明,不同类型水稻在不同灌浆时期对高浓度CO_2的响应程度不同,籼稻YD6的响应程度要大于粳稻WYJ21。     

杭州新胸蚜生物学的初步研究

杭州新胸蚜是南京地区危害蚊母树蚜虫的优势种。每年11月上旬性母迂飞到蚊母树上胎生性蚜。1月中旬性蚜产卵于叶芽基部鳞片上。3月下旬孵化。4月上旬于母形成虫瘿。5月中旬迁移蚜由瘿内爬出迁飞到白栎、槲栎、抱树等栎属植物上胎生侨蚜越夏。11月初侨蚜胎生性母。经多年防治试验,以性蚜期进行化学防治效果最好。     

不同含水率对四倍体刺槐抗弯强度及弹性模量的影响

为研究四倍体刺槐在弯曲负荷作用下破裂或折弯的变化规律,用数理统计的方法在万能力学试验机上对不同含水率的四倍体刺槐枝条的弯曲力学特性进行了研究。结果表明,4种含水率水平下,四倍体刺槐在弯曲载荷作用下的抗弯强度为54.12～94.42 MPa、弹性模量为4.81～9.30GPa。四倍体刺槐枝条的最大载荷在各个含水率水平下均随枝条直径的增大呈线性提高。四倍体刺槐的抗弯强度及弹性模量与含水率水平成一元线性相关关系,随含水率水平的降低四倍体刺槐的抗弯强度及弹性模量呈线性增大。     

外源镧的吸附对红壤阳离子交换量和溶液组成的影响

采用不同用量外源锋土镧,研究其在红壤上的吸附及对红壤阳离子交换量和溶液组成的影响。结果表明,红壤对Ｌａ＾３＋具有较大的吸附容量和具有较高的可解吸性。当外源Ｌａ＾３＋浓度小于４００ｇｍ／ｋｇ时,被吸附的Ｌａ＾３＋具有较高的非交换性。阳离子交换量受外源镧的影响不显著;当外源镧浓度大于３００ｍｇ／ｋｇ时,土壤盐基饱和度与有效阳离子交换量显著降低,而交换性酸和交换性铝显著增加。浸出液中的盐基离子浓度随外源     

大气CO_2浓度升高与氮肥管理对麦田土壤有效氮的影响

为了探讨全球气候变化对农田土壤氮素动态的影响,采用中国稻麦轮作系统FACE(Free-Air CO2 Enrichment)平台,开展了大气CO2浓度升高和氮肥管理对麦田土壤有效氮含量影响的研究.结果表明:在低N和常规N处理下,大气CO2浓度升高使拔节期土壤C/N分别增加了5.6%和10.2%,土壤pH分别降低了 2.4%和6.4%(p＜O.05).在小麦生育期内.低N和常规N条件下.大气CO2浓度升高降低了土壤总有效氮和NO3--N含量,相对于低N处理.常规N处理下降的趋势更为明显.在低N条件下,大气CO2浓度使拔节期和成熟期土壤中NH4+-N含量分别增加了7.4%和9.9%,而常规N处理中则表现出相反的趋势.本研究显示,大气CO2浓度升高降低了土壤有效氮含量,而施用氮肥增加了土壤有效氰含量.     

近地层臭氧浓度升高对常规稻颖花形成的影响：FACE研究

FACE(free air gas concentration enrichment)研究使用标准的作物管理技术,在完全开放的大田条件下运行,代表了目前人类对未来大气环境的最好模拟。利用独特的大型稻田FACE平台,以典型的常规水稻品种武粳15(粳稻)和扬稻6号(籼稻)为供试材料,研究近地层臭氧(O3)浓度升高(比大气背景臭氧浓度平均增高26%)对常规水稻颖花形成的影响。结果表明:(1)高浓度O3对供试品种全穗以及一、二次枝梗颖化分化数均无显著影响;(2)高浓度O3使供试品种全穗和二次枝梗颖花退化数和退化率均显著增加,颖花退化增多是由于现存一次枝梗上二次枝梗大量退化而引起的二次颖花退化所造成;(3)颖花退化数在颖花分化数中所占比例很低,故高浓度O3对两供试品种全穗和一、二次枝梗颖花现存数以及稻穗构成均无显著影响。结合前报可知,选用常规水稻品种以及增施保花肥可能是未来近地层高浓度O3环境下稻作生产重要的适应措施。     

自身启动子控制的卡那霉素抗性基因在哺乳动物细胞中表达的检测

为了研究卡那霉素抗性(KanR)基因能否在哺乳动物细胞中表达以及用含相同抗性基因重组质粒防治奶牛乳腺炎的安全性,用PCR从重组质粒p215C3LYZ中扩增得KanR基因,将其克隆入原核表达载体pQE-31,用含卡那霉素(Kan)琼脂平板筛选得KanR重组菌,经IPTG诱导成功表达了预期大小的Kan抗性融合蛋白;用纯化的重组蛋白免疫小鼠,获得了Kan抗性蛋白抗血清,经Western blotting证明免疫血清特异性良好;分别用重组质粒pQE-Kan和p215C3LYZ转染COS-1细胞,在不含抗生素培养液中培养后分别收集细胞上清和细胞裂解物;将转染细胞上清分为添加和不加Kan组,接种Kan敏感菌DH5α大肠杆菌,培养物的OD600检测结果显示,添加组的指示菌生长被抑制,转染细胞上清中无Kan抗性蛋白表达;以Kan抗性蛋白免疫血清进行的Western blotting结果显示,转染细胞内无Kan抗性蛋白表达;将p215C3LYZ注射奶牛乳腺,用脱脂和浓缩奶样进行Western blotting检测,结果显示试验牛乳中也无Kan抗性蛋白表达。这些试验结果提示,来源于原核大肠杆菌的KanR基因启动子在动物细胞中无转录活性,乳腺注射含KanR基因的重组质粒不会表达对奶牛和人体有害的Kan抗性蛋白。