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小麦种子内源性物质及基因组DNA甲基化对小麦面筋品质的影响研究
No full text影响小麦面筋品质的因素有很多，内在因素主要受种子储藏蛋白的类型和含量，及其它内源性物质的影响，如内源性面筋形成交联酶和氨基酸合成酶。HMW-GSs和LMW-GSs主要通过二硫键和酪氨酸键形成面筋空间结构。交联酶通过影响二硫键，酪氨酸键及其它键的数目和类型影响面筋交联和特点，从而影响小麦面筋品质。半胱氨酸是面筋交联共价键二硫键的主要来源，其主要合成酶乙酰丝氨酸转移酶（SAT）和半胱氨酸合成酶（OAS-TL）对面筋品质起着不可忽视的作用。外在因素主要是环境气候条件，如小麦灌浆期的温度高低，氮肥的施用量等均可以影响面筋的形成。已有研究结果表明沉降值高低与面筋品质成极显著正相关。本文主要从种子内源性物质变化对小麦面筋品质的影响以及种子内源性物质基因表达调控的方式进行研究。其研究结果如下：1. 对122份国内外小麦材料进行Glu-A3基因等位变异鉴定，根据基因等位变异与SDS沉降值之间的关系，筛选出了一个优质高分子谷蛋白GluA3d亚基。方差分析显示含有Glu-A3等位基因的材料SDS沉降值均值之间差异显著，Glu-A3位点基因的等位变异能解释SDS沉降值变异的9.09%，7个等位基因中含等位基因gluA3a，gluA3g和gluA3d的材料其平均沉降值都较高，而含gluA3b，gluA3f，和gluA3e的材料其平均沉降值都较低。不同HMW亚基背景下的分析结果也符合这个规律。等位基因gluA3e在地方材料中出现的频率很低，gluA3e所属材料的SDS沉降值均值显著低于所有材料沉降值均值；国外引进材料中出现频率最低的等位基因gluA3d，其所属材料SDS沉降值均值显著高于所有材料的SDS沉降值均值。这些特异材料有待进一步研究，可以作为面筋品质改良的亲本，等位基因可作为品质选育的指标。2. 探索出了小麦种子POD测定的最佳方法。小麦种子中的过氧化物酶的活性可以通过分光光度计采用愈创木酚来进行测定。本研究比较了不同提取条件（3个不同缓冲液，3种不同的提取方法，4种不同的提取时间，6个不同的提取温度，4种不同的提取离心速率）对酶活测定的影响。结果表明，醋酸盐比用磷酸钾和磷酸钠作为缓冲液，测定值更高。而以KH2PO4提取的酶液，其酶活值在18个小时内变化最小，最稳定。在提取方法上，先研磨再加提取液震荡浸泡测定，比加提取液研磨测定其测定酶活值重复性更高。不同的材料其最适的提取温度和提取时间是不相同的，所以只要能保证酶活尽量没有损失即可。另外，离心速率的不同对POD的测得值并没有显著影响，但不可过低，否则得不到澄清的上液。所以小麦种子POD测定应先研磨再加提取液测定，提取液使用KH2PO4，提取温度4oC,提取时间30min,提取离心速率为10000 ×g最好。3.小麦籽粒过氧化物酶(POD)与小麦(Triticum aestivum L.)面筋品质密切相关。本研究选用120份小麦品种（系），用分光光度计法测定了2年度(2012，2013)POD活性，并进行了聚类分析（最长距离法(Euclidean distance)）和阳离子活性电泳检测。结果表明，2年测定的供试小麦品种（系）间的POD活性均达到极显著差异，年份间POD活性相关极显著(r=0.5143)。2个年度的品种（系）间差异顺序基本一致，POD活性主要受遗传控制。120份材料POD活性聚类分析为6类，每类酶活平均值和每类SDS沉降值大于4 mL的品种（系）数占每类中总材料数比例之间呈现显著相关性(r=0.939)，验证了POD活性影响面筋品质。4.初步研究证明谷胱甘肽还原酶 (GR) 对面筋品质起负向作用。本研究对普通小麦种子中的细胞质GR进行克隆并测序，得到了同源性达到96.7%的两个细胞质GR:TaGR2-1 和TaGR2-2。TaGR2-1 (TaGR2-2)这两个序列拥有一个相同的开放阅读框（1,490bp），没有叶绿体转运信号序列，其编码蛋白由496个氨基酸残基组成，分子量为53031.8 Da (52900.5 Da)，等电点为5.93 (5.93)。通过同源性分析显示TaGR2-1位于染色体6AL，而TaGR2-2 位于染色体 6DL。TaGR2在小麦种子中开花后5天开始表达。其表达量和酶活在氮胁迫下都有增加，但是变化模式在灌浆初期并不一致。同时氮胁迫下，品质参数降低。说明GR可能和GSH一样对小麦面筋品质具有负向影响。5. 分析结果显示二硫键异构酶（TaPDI1）的变异系数大于高分子麦谷蛋白亚基Dx2 + Dy12的变异系数，说明这个内源性酶基因可能比劣质高分子亚基对小麦面筋品质的影响更大。检测各种小麦种子内源性酶基因在氮胁迫下的基因转录表达变化，这些基因包括储藏蛋白HMW-GS和LMW-GS基因，蛋白质合成相关酶基因半胱氨酸合成酶（OAS）， 丝氨酸乙酰转移酶(SAT)，谷胱甘肽还原酶（GR）;交联酶基因包括二硫键异构酶(PDI),过氧化物酶（ POD）,硫氧还蛋白类(Trxh)基因。结果表明，所有的麦谷蛋白基因的表达高峰期在灌浆中期，另外HMW-GS在氮胁迫下，其基因表达都有下降，而LMW-GS基因则有些上调，有些下降。内源性酶基因除了POD之外，其表达高峰期在灌浆期前期和后期，除了GR之外，氮水平的提高都可以促进这些酶基因的表达。另外，分析结果显示氮胁迫导致基因转录表达量变化排在前7位都是麦谷蛋白基因，而内源性基因中PDI的变化还比部分麦谷蛋白的变化大。进一步证实了储藏蛋白HMW-GS和LMW-GS是影响面筋品质的关键因素。6. 小麦种子基因组的表观遗传学-甲基化的变化，改变了种子的发育，从而影响小麦面筋品质。生物胁迫导致小麦种子成分、含量发生变化的同时，籽粒基因组甲基化模式也发生变化。本研究测定了氮胁迫下与小麦面筋品质密切相关的SDS沉降值变化，并采用MSAP(甲基化敏感扩增多态性技术, methylation sensitive amplification polymorphism)技术比较了，开花后5,8,11,14,16, and 21天小麦基因组甲基化的变化。结果显示氮胁迫导致SDS沉降值降低，籽粒总蛋白和HMW-GS（2,12,20）含量降低。氮胁迫诱导开花后8,11,21天小麦种子基因组总的甲基化率升高，其中开花后21天差异最大，达到14.1%。CCGG 位点中17.07% -30.99%发生甲基化/去甲基化的变化，其中位点变化最大在开花后第8天。对开花后第8天才发生的甲基化/去甲基化13个差异片段进行克隆并测序。序列同源分析显示，大多数序列参与种子贮藏物质（蛋白质，脂肪）的代谢，还有一些涉及到胁迫应答和生理调节。RT-PCR分析显示去甲基化片段其表达量增加，而甲基化片段则表达受到抑制。表明小麦种子基因组的表观遗传学-甲基化的变化，在氮胁迫下可能影响种子的发育，改变种子的成分、含量最终影响小麦的品质
光能变价离子钛的抑菌及切花保鲜作用
No full text我国是农业大国，农药的使用一定程度上保证了农作物的产量及品质。但是随着农作物致病菌耐药性的产生，导致有毒有害的化学农药杀菌、抑菌制剂等大剂量施用，引起农产品农药残留过量，土壤、水体严重污染等重大问题。因此，开发新型安全高效杀菌或抑菌制剂，用以防治农作物病虫害、食品防腐及环境消毒等具有迫切的市场需求。光能变价离子钛（Titanium ion of variable valence with light energy，TIVL）是一种环境友好的新型钛离子制剂。大田试验显示，低浓度的TIVL能提高植物种子的发芽率，显著增加作物产量，提高作物品质，减少作物的发病率并降低发病症状，从而有效降低农药和化肥的使用量。研究者推测离子钛对植物生长有多种调节作用，对细菌、真菌等农作物致病菌也有抑制作用。为研究光能变价离子钛的作用机理，本论文以多种细菌和2种鲜切花为材料，初步研究了TIVL的抑菌和切花保鲜作用。首先选择了5种细菌，利用平板涂布法检测TIVL对细菌的抑制作用，并对农作物致病菌茄科雷尔氏菌（Ralstonia solanacearum）进行了生长曲线实时OD值测定；进一步以康乃馨（Dianthus caryophyllus）和非洲菊（Gerbera jamesonii Bolus）鲜切花为材料，通过瓶插试验观察花期和瓶插液的变化，测定切花钛元素含量，并利用二代高通量测序技术测定16S rRNA基因序列分析瓶插水培液中细菌的种类和丰度，研究了TIVL的保鲜作用及广谱抑菌活性。获得以下结果：一、光能变价离子钛对5种细菌的抑制作用1．为探究TIVL对细菌的抑菌作用，设置不同浓度的TIVL对5种细菌，包括大肠杆菌（Escherichia coli）、娄彻氏链霉菌（Streptomyces rochei）、根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）、成团泛菌（Pantoe aagglomerans）和茄科雷尔氏菌，进行平板抑菌试验研究。结果显示，在一定菌液浓度下（≤ 2×104 CFU/mL），16 mg/L的TIVL即可显著抑制这5种菌绝大部分菌落的定植和生长。TIVL浓度为4 mg/L时，即可有效抑制娄彻氏链霉菌，抑菌率达97.33 %；浓度为8 mg/L时，99.15 %大肠杆菌和89.16 %根癌农杆菌被抑制；浓度为16 mg/L时，87.68 %成团泛菌和74.06 %茄科雷尔氏菌被抑制，表明TIVL在低浓度下即对这5种菌有良好的抑制作用。2．对雷尔氏菌的OD值实时测定结果表明，在一定时间内，随着TIVL浓度升高，对雷尔氏菌的完全抑制时间也越长，但超过时间节点，随着TIVL浓度升高，雷尔氏菌达到稳定期的菌液浓度反而越高，显示TIVL对雷尔氏菌的抑菌作用需要在一定的浓度范围。二、光能变价离子钛对非洲菊和康乃馨鲜切花的保鲜作用1．光能变价离子钛对非洲菊的保鲜作用。在室温条件（春末夏初，23~25℃）下，瓶插非洲菊，对照组和处理组各3组重复，每重复10朵花。对照组为自来水，处理组为自来水添加8 mg/L TIVL。培养7 d后，对照平均有4±1朵直立盛开，其他6±1朵弯头；而TIVL处理组尚有8±1朵直立盛开，2±1朵弯头，差异显著（P < 0.05），显示8 mg/L TIVL明显延长非洲菊鲜切花的保鲜时间。在不同季节多次试验，均获得类似结果。2．光能变价离子钛对康乃馨的保鲜作用。在室温条件（冬季，13~15℃）下，瓶插康乃馨，对照组和处理组各3组重复，每组重复10朵花。对照组为自来水，处理组自来水添加8 mg/L TIVL。培养35 d后，每组10朵花中，对照平均8±1朵枯萎，只有2±1朵盛开；而TIVL处理组尚有5±0朵盛开，5±0朵枯萎，差异显著（P < 0.05），表明8 mg/L TIVL即显著延长康乃馨鲜切花的保鲜时间。在不同季节多次试验，均获得类似结果。3．康乃馨钛含量测定：分别取培养后的康乃馨中段花梗及花冠，测定钛含量。TIVL处理组中段花梗及花冠的钛含量显著高于对照组，处理组中段花梗钛平均含量14.19±1.79 mg/kg，对照组平均含量4.33±0.71 mg/kg；处理组花冠钛含量为8.48±1.30 mg/kg，对照组为2.19±0.20 mg/kg，表明瓶插鲜花会吸收钛离子。三、非洲菊瓶插液菌群种类及丰度差异分析1. 平板涂布：非洲菊夏天瓶插6 d后，瓶插液稀释涂平板检测菌的生长。结果显示，对照组在LB平板上生长的菌落数明显多于处理组，约1000~1500倍。2. 非洲菊瓶插液细菌种类及丰度分析：利用二代测序技术，通过对瓶插液中细菌的16S rRNA基因序列进行深度测序，分析细菌的种类和丰度。结果显示，TIVL处理组瓶插液菌群多样性减少，表明TIVL对部分细菌种类具有抑制作用；β-多样性分析结果显示，TIVL处理组间瓶插液菌群结构相似，而对照组3次重复间菌群结构差异较大。这些结果表明TIVL不仅降低了菌群总量，具有广谱抑菌性，而且对不同种类的细菌具有不同程度的抑制作用，从而影响了菌群结构。综上，在一定菌液浓度下，低浓度的TIVL（4~16mg/L）即对多种细菌具有明显的抑制作用。8 mg/L TIVL即可显著延长鲜切花的保鲜时间。推测鲜切花保鲜时间的延长有三个因素，一是TIVL抑制了水培液中多种细菌的生长繁殖，二是TIVL可能影响鲜切花多种代谢途径，减缓鲜切花细胞衰老、死亡，三是相对新鲜的鲜切花对细菌的抵抗能力较强，从而延缓腐败。三个因素相互作用，共同延长了鲜花的保鲜时间。本论文为开发新的切花保鲜剂提供依据，并且以切花为模式研究亦具有普适意义，为进一步研究TIVL抑菌机理及农业生产应用提供依据，为农药减施、绿色农作物产品生产提供新途径
氮添加对青藏高原东缘窄叶鲜卑花灌丛碳储量的影响
No full text高寒灌丛是陆地生态系统的重要组分部分，但由于高寒灌丛生态系统的特点以及研究历史等原因，与森林和草地相比，目前还十分缺乏高寒灌丛生态系统碳循环过程的研究。氮是高寒灌丛生态系统初级生产力的重要限制因子，全球大气氮沉降的迅速增加，将会直接或间接影响高寒灌丛生态系统的结构和功能，进而改变高寒灌丛生态系统碳蓄积和碳循环过程。因此，基于高寒灌丛生态系统为对象，开展灌丛生态系统碳分配和土壤碳平衡对氮添加响应的研究，进而评估全球大气氮沉降背景下高寒灌丛生态系统碳汇功能的潜在变化，更加深刻地认识高寒灌丛生态系统碳循环过程具有重要意义。针对上述问题，本试验利用在四川省松潘县卡卡沟建立的高寒灌丛氮添加实验样地，研究了高寒窄叶鲜卑花灌丛生态系统碳分配、土壤呼吸、凋落物和细根生产与分解对不同氮添加水平 (0，20，50，100 kg N ha-1 year-1) 的短期影响 (4年)。主要研究结果如下：(1) 窄叶鲜卑花灌丛灌木、草本、凋落物、土壤 (0-100 cm) 碳库和总碳库分别为：3.99、0.17、0.09、31.68和36 kg C m-2。窄叶鲜卑花灌木和草本碳库主要分配在根部，其根部碳库分别占了灌木和草本碳库的54% 和58%。在窄叶鲜卑花灌丛碳库中，土壤占有最大比例，约占总碳库的88%。(2) 窄叶鲜卑花灌丛凋落物和细根 (0-30 cm) 年碳输入量及土壤呼吸年碳输出量分别为73、360和438 C m-2 year-1。因此，窄叶鲜卑花灌丛土壤为“碳平衡系统”，即凋落物和细根的土壤年碳输入量 (433 g Cm-2 year-1) 约等于土壤呼吸年碳输出量 (438 C m-2 year-1)。此外，细根年碳输入量是凋落物年碳输入量的4.9倍，是土壤呼吸年碳输出量的82%，因而细根在调控窄叶鲜卑花灌丛土壤碳平衡方面起着关键作用。(3) 窄叶鲜卑花细根难分解组分的比例是凋落物难分解组分比例的6.7倍，分别为0.47和0.07。该研究结果表明，除较高的细根生产外，较低的细根分解速率也是窄叶鲜卑花灌丛土壤碳密度较高的重要原因。(4) 随着氮添加浓度的增加，窄叶鲜卑花灌丛地上碳库无显著变化，但地下根系碳库和土壤碳库显著增加，从而引起生态系统碳库显著增加。这一研究结果表明，短期氮添加通过增加窄叶鲜卑花灌丛生态系统的地下碳库促进了生态系统碳的积累。(5) 随着氮添加浓度的增加，细根年碳输入量 (360 g C m-2 year-1) 显著增加了22-64%，但凋落物年碳输入量和土壤呼吸年碳输出量无显著变化，从而使土壤从 “碳平衡” 变为“碳汇” (42-208 g C m-2 year-1)。短期氮添加主要通过增加细根碳输入而不是通过增加凋落物碳输入或降低土壤呼吸碳输出使土壤碳库增加。(6) 随着氮添加浓度的增加，窄叶鲜卑花细根难分解组分的比例无显著变化，但窄叶鲜卑花凋落物难分解组分的比例显著增加了1.9-2.04倍。氮添加处理下，较低的凋落物分解速率对于土壤碳的积累有一定的促进作用。我们的结果表明，短期氮添加主要通过促进细根生长增加细根的碳输入，从而促进窄叶鲜卑花灌丛土壤碳库和整个生态系统碳储量的积累。因此，全球大气氮沉降的增加可能通过增加高寒灌丛地下细根的碳输入使高寒灌丛成为大气CO2的汇
水位降低对若尔盖泥炭地土壤中原核微生物和亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化菌垂直分布的影响研究
No full text原核微生物是有机物的主要分解者和土壤元素循环的重要参与者，在土壤生态系统的碳循环、氮循环等土壤生物地球化学循环中具有重要的作用。甲烷（CH4）是一种重要的温室气体，它引起的温室效应是等摩尔二氧化碳的20倍，对全球变暖的“贡献率”达到20%，而亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化（Nitrite-dependent anaerobic methane oxidation, N-DAMO）可以有效的减少自然环境中甲烷的排放，减缓因温室效应带来的全球气候变暖，同时连接了碳循环和氮循环这两大生物地球化学循环。在气候变暖、降雨减少、挖沟排水等全球变化的背景下，若尔盖泥炭地的水位正不断下降，因此，研究水位降低对原核微生物和亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化菌（N-DAMO菌）的影响，将有助于了解全球变化背景下泥炭地中的生物地球化学循环，并对甲烷的减排具有重要的意义。本研究利用分子生物学方法研究了水位降低对原核微生物和亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化菌垂直分布的影响，主要得到以下三个方面的结果：（1）原核微生物和亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化菌的垂直分布 利用16S rRNA的高通量测序方法，研究了若尔盖泥炭地土壤中原核微生物群落沿深度（0-10 cm、20-30 cm、50-60 cm、和90-100 cm）的垂直分布情况。发现泥炭地中原核微生物群落由细菌和古菌共同构成，其中细菌占83.86%，古菌占15.67%，主要的原核微生物类群有：变形菌门（Proteobacteria，27.63%）、拟杆菌门（Bacteroidetes，14.58%）、泉古菌门（Crenarchaeota，12.42%）、绿弯菌门（Chloroflexi，12.31%）、酸杆菌门（Acidobacteria，6.35%）、放线菌门（Actinobacteria，2.59%）等，其他相对丰度较高的微生物门还有Planctomycetes、OP9、Euryarchaeota、Nitrospirae、Chlorobi、NC10、OP8等。结果显示，深度对原核微生物的多样性指数（Observed species、Shannon diversity和Chao1 richness）没有显著的影响，而对总体群落结构有显著的影响（PERMANOVA 检验, P < 0.001），随着土壤深度的增加，细菌的比例逐渐下降，而古菌的比例相应增加。从表层到深层，变形菌门、拟杆菌门、酸杆菌门和放线菌门等好氧菌的相对丰度逐渐下降，而泉古菌门、绿弯菌门、浮霉菌门、NC10门等厌氧菌的相对丰度逐渐增加。 利用N-DAMO菌特异的16S rRNA引物，通过构建克隆文库的方法，研究了若尔盖泥炭地N-DAMO菌沿深度（0-10 cm、20-30 cm、50-60 cm、和90-100 cm）的垂直分布情况。系统发育树分析显示，获得的N-DAMO菌都属于NC10门细菌中的Group B，与代表菌Candidatus Methylomirabilis oxyfera（M. oxyfera）的16S rRNA序列的相似性在88.70%-93.67%之间。根据97%的阈值进行OTU的聚类，获得的N-DAMO菌总共可以分为14个操作分类单元（operational taxonomic units，OTU），并且发现表层的OTU数、Shannon多样性指数和Chao1丰富度指数等多样性指数比深层的高。N-DAMO菌主要OTU为OTU14和OTU20，与这两个OTU亲缘关系最近的序列来自于三峡水库的沉积物中获得的克隆ZXH30-45（KP708969）。随着深度的增加，OTU14和OTU20的相对比例降低，而其他OTU的相对比例增加。（2）水位降低对原核微生物群落垂直分布的影响 将起始的水位（0.32 cm）分别降低为-4.04 cm和-10.37 cm，利用高通量测序方法，来研究泥炭地中水位降低对原核微生物群落的影响。结果显示，水位降低减少了原核微生物的多样性指数（observed species、Shannon diversity和 chao1 richness），但是在不同的深度，减少的幅度不同，在20-30 cm和50-60 cm的土层中减少幅度较大，而在0-10 cm和90-100 cm中减少幅度较小。水位降低显著影响了总体的原核微生物群落（PERMANOVA检验，P<0.001），水位降低减少了Bacteroidetes、Crenarchaeota、Euryarchaeota等微生物门的相对丰度，同时增加了Acidobacteria、Nitrospirae、NC10等的相对丰度。其中，相对丰度减少最明显的是拟杆菌门（Bacteroidetes），相对丰度在四个深度都显著减少了（P<0.05），而相对丰度增加比较明显的酸杆菌门（Acidobacteria），说明水位降低减少了富营养型微生物的含量（如拟杆菌门）而增加了寡营养型微生物的含量（如酸杆菌门）。本研究发现，在若尔盖泥炭地中影响原核微生物群落结构的主要环境因子为pH、总有机碳含量（TOC）和总氮含量（TN）。（3）水位降低对亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化菌垂直分布的影响 将起始的水位（0.32 cm）分别降低为-4.04 cm和-10.37 cm，发现水位降低增加了N-DAMO菌的相对丰度，并且N-DAMO菌主要分布在50-60 cm，其次为20-30 cm和90-100 cm，而在表层0-10 cm分布很少。结果显示，本研究获得的N-DAMO菌的包括32个OTU，高于大部分已有的报道，并且多样性指数（OTU数、Shannon多样性指数和Chao1丰富度指数）在水位为-4.04 cm的样地最高。在若尔盖泥炭地中N-DAMO菌的主要类群为包括NC10门细菌的Group A（30.96%）和Group B（69.04%），与代表菌M. oxyfera的16S rRNA序列的相似性为85.59-96.95%（<97%），说明本研究中获得的N-DAMO菌可能是与M. oxyfera属于同一个属的不同种。水位降低显著的改变了N-DAMO菌的群落结构（PERMANOVA检验，P<0.001），群落按不同水位聚成三簇：在水位为0.32 cm时，全部是NC10门的Group B（100%）；当水位降低为-4.04 cm时，包括Group A（7.73%）和B（92.27%），但主要的为Group B；当水位降低为-10.37 cm时，也包括Group A（88.97%）和B（11.03%），但主要的为Group A，说明水位降低增加了Group A的含量，并且Group A 主要存在于50-60 cm和20-30 cm的土壤深度。结果显示，水位降低明显改变了N-DAMO菌的主要OTU，在起始水位时，主要的OTU为OTU14（35.81%）和OTU20（33.76%）；当水位降低为-4.04 cm时，主要的OTU为OTU7（33.11%）和OTU8（32.67%），与代表菌M. oxyfera的16S rRNA序列的相似性都为92.39%，与这两个OTU亲缘关系最近的序列来自于日本琵琶湖（Lake Biwa）的沉积物中获得的克隆R8（AB661499）；当水位降低为-10.37 cm时，主要的OTU为OTU6（34.10%）和OTU5（32.56%），与代表菌M. oxyfera的16S rRNA序列的相似性分别为96.52%和96.74%，与这两个OTU亲缘关系最近的序列来自于三峡水库的沉积物中获得的克隆WJG40-42（KP708890）。在本研究中，影响N-DAMO菌群落的环境因子主要为pH和硝态氮含量。 综合上述，本研究发现，水位降低显著影响了总体的原核微生物群落，减少了原核微生物的多样性，减少了富营养型微生物的含量（如拟杆菌门）而增加了寡营养型微生物的含量（如酸杆菌门），而影响微生物原核微生物群落结构的主要环境因子为pH、总有机碳和总氮。本研究还发现，水位降低将若尔盖泥炭地中N-DAMO菌的主要类群由Group B变成了Group A，并且Group A 主要存在于50-60 cm和20-30 cm的土壤深度，而影响N-DAMO菌群落的环境因子主要为pH和硝态氮含量。因此，本研究揭示了水位降低对原核微生物和亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化菌的影响，加深了我们对全球变化背景下泥炭地中碳循环和氮循环的认识，并为减少甲烷等温室气体的排放提供了一定的理论依据
锤头型核酶细胞内进化及其剪切位点序列规则研究
No full text核酶是一类具有催化功能的RNA分子，自剪切核酶是诸多功能的核酶家族中较为显著的一个分支，其中典型的为锤头型核酶（hammerhead），发夹型核酶（hairpin）及最近发现的twister等。这些自剪切核酶在工作机制方面都依赖RNA二级、三级结构上活性构象的正确形成，并且不同种类的自剪切核酶均具备自身独特的结构形式。锤头型核酶（HHRz）作为自剪切核酶家族中尤为重要的一个成员，不仅是该分类中首个被发现的核酶，而且在后续研究工作中被证实几乎存在于所有的生物学领域，很可能是分布最广泛的一类核酶。相对简单的结构模式和作用方式使得HHRz具备了被广泛应用的巨大潜力。HHRz经典的二级结构主要由三个可变的茎环结构（stem I/II/III和loop I/II/III）围绕着催化核心构成，该催化核心由13个保守的必需核苷酸组成（见蓝色部分），而HHRz自剪切反应发生位点往往存在于一个核苷酸三联体GUC↓ 3’端。HHRz在随后的研究工作中通过从loop III被劈开，成为了两个独立的分子。其中剪切位点位于作为底物的部分分子内，而保守催化核心则位于另一部分被视为核酶的RNA分子内，这就使得HHRz的自剪切催化反应完成了成分子内（cis-）到分子间（trans-）的转变。反应过程中，核酶分子通过剪切位点两侧的binding arm识别识别并结合底物分子，二者因此形成分子间剪切复合体的完整形式，并得在三联体核苷酸位点后发生剪切。这种催化核心保守，同时binding arm可变的作用方式意味着 ，任何一段RNA序列，只要其内部包含满足识别条件的剪切位点，理论上均能通过针对性设计与之匹配的核酶序列，实现对目标RNA底物分子的剪切。目前研究表明，理想RNA底物分子内部的剪切位点核苷酸三联体需满足“NUX↓”序列规则，其中N代表任意一种核苷酸，U代表尿嘧啶核苷酸，X代表除鸟嘌呤核苷酸以外的其他三种核苷酸。也就是说，原则上所有包含满则“NUX↓”核苷酸三联体序列规则的RNA分子，均能与其对应的核酶分子发生分子间剪切。因此，数十年间HHRz被认为是研究RNA分子间剪切的理想工具模型，大量基于其分子间剪切能力的相关研究也如火如荼。迄今为止HHRz已经被应用于通过RNA剪切抑制HIV复制，并且AIDS病人基因治疗也进入了临床一期的研发，同时HHRz还被发现能通过特异性识别并剪切病毒基因组抑制HCV的感染。围绕锤头型核酶的结构与功能研究，本论文由两部分组成，主要内容包括：第一部分，细胞内直接进化锤头型核酶策略的构建。在利用HHRz剪切位点“NUX↓”序列规则针对目标RNA分子设计核酶序列的过程中，始终存在局限性，也就是说预期剪切位点是鸟嘌呤核苷酸时，并不能通过现有的HHRz模式完成理想剪切，这就需要有目的的对其进行进化筛选。事实上，目前为止针对HHRz的筛选工作多采用经典的体外筛选策略，但体外筛选条件并不能完全模拟细胞内复杂而多变的环境，事实上体外筛选得到的相当一部分HHRz在体内所表现出的催化效率往往差强人意。因此，针对锤头型核酶进化与功能限制方面，本文建立了一种基于毒性蛋白报告基因的体内进化筛选HHRz的方法，并以该策略为基础，进行了剪切位点为鸟嘌呤的特异性HHRz细胞内筛选，在此基础上得到剪切位点G特异性的核酶序列，以期为HHRz作为分子间RNA剪切工具提供更为广泛的应用空间。此外，通过随机库细胞内筛选分子间作用HHRz的尝试，表明了该方法在筛选HHRz或RNA方面的可行性，该策略被认为有潜力被应用于其他类似功能性RNA的细胞内筛选，并最终为基因表达调控相关研究提供依据与支持。 第二部分，锤头型核酶剪切位点序列规则研究及表征。锤头型核酶作为潜力巨大的分子工具，其模式结构不断经历概括与修正，人们先后提出了包括minimal HHRz、extended HHRz在内的数个锤头型核酶模体概念，关于其催化核心的保守位点与可变区域也在数十年间众说纷纭，目前关于HHRz剪切位点较为统一的说法是“NUX↓”序列规则。然而我们在利用Schistosoma mansoni HHRz进行RNA剪切实验发现了剪切位点为GUG时HHRz仍然具备催化活性这一与目前研究结论矛盾的现象。我们针对前人的具体相关研究进行了剪切实验的重复，并针对具体剪切结果提出并验证了假说，最终认为目前关于锤头型核酶序列规则的相关结论是不准确的。因此本文针对性地对锤头型核酶重新进行了表征，以期为后续利用锤头型核酶进行RNA剪切的相关研究提供依据与说明
暴露空气阴极单室微生物燃料电池构建及其在污水处理中的应用
No full text我国经济与环境的不协调发展，水污染持续恶化，环境压力持续加大。城市污水处理提标改造工作正积极展开，但是目前我国城市污水普遍存在低COD/N比问题造成了处理难度日益增加，特别是在现有工艺处理后的废水碳氮比更低，造成后续反硝化大量缺乏电子，脱氮更难。因此，反硝化过程电子供体不足已经严重制约着污水处理提标进度。为了解决这一问题，开发针对低COD/N比废水的可持续高效脱氮工艺是十分必要的。本研究的核心是筛选可自养异养生长的脱氮微生物，构建低成本微生物燃料电池（MFCs）系统处理低COD/N比含氮废水。在MFCs中，可将传统的生物脱氮过程分置于两个不同的区域进行，其中有机物通过阳极微生物氧化降解释放电子，然后通过外电路将电子传递至阴极，阴极的微生物完成还原反应，将传来的电子用于反硝化脱氮。但是目前传统的脱氮过程一般都是经过好氧硝化后，额外添加碳源或回流前端完成反硝化，不经济且效果差；而在现有MFCs中则多以异位好氧硝化后泵入阴极进行反硝化，未能考虑利用污水现存的有机物作为反硝化的能源，仍需能量投入。实验通过生物电化学的方法，构建微生物燃料电池，在空气阴极条件下，接种筛选富集的混合菌群（主要优势菌为陶厄氏菌Thauera sp.），阳极发生有机物氧化，阴极完成同时硝化反硝化。该技术可充分利用废水中的化学能，通过阳极氧化偶联阴极硝化反硝化的方式，基本实现自给型脱氮。具体研究结果如下：（1）以污水厂剩余污泥为接种物，好氧条件下驯化富集了具有好氧硝化反硝化脱氮功能活性污泥。当进水氨氮350 mg/L、COD 600 mg/L和溶解氧（DO）小于2.0 mg/L时，经2.2天处理水中氨氮、总氮和COD的去除率最高分别达99%、60%及92%左右，相应的氨氮和总氮最大去除负荷分别在154.55 mg/(L·d)和71.82 mg/(L·d)。高通量测序分析结果显示，该活性污泥中陶厄氏菌（Thauera sp.）相对丰度近75%，为其主要优势菌群。（2）为了考察以Thauera sp.为主的好氧活性污泥能否在燃料电池缺氧厌氧条件下生存，构建传统单室微生物燃料电池（SCMFC）并驯化电极生物膜，在不同进水氨氮浓度、COD/N比、缓冲液浓度及外加电阻条件下进行废水同步处理产电影响研究。经过半年的启动驯化，成功实现了好氧脱氮功能污泥为接种物的SCMFC的运行。当进水氨氮125~145 mg/L、COD 230~260 mg/L（COD/N比在1.58~2.08）时，单周期内NH4+-N、TN和COD的最大去除率分别在95%、87%和95%左右。相对应的最大输出电压约为550 mV，开路电压约620mV，最大输出功率密度约为1.40W/m2，库伦效率在60~70%。微生物菌群高通量测序分析结果表明，Thauera sp.在阴阳两极表面都是优势菌群，证实了该菌可在厌氧和缺氧条件下生长，此外发现在阴极内侧生物膜上有明显的Nitrosomonas sp.富集。可见阴极虽无明显电化学活性峰，但同样具有生物硝化功能。（3）进一步考察不同因素条件下对传统SCMFC同步脱氮产电影响发现：当进水氨氮浓度增加时，SCMFC的脱氮效率呈现先上升后下降的趋势，这可能与该传统单室构型及有限的阴极表面积使得氧传递速率受限从而影响硝化有关；产电方面，氨氮在一定范围内能对其无太大影响。结果表明：随着COD/N比值的下降，脱氮效果变差，可能与游离氨（FA）抑制、以及其用于脱氮的电子供体不足有关。此外，外加电阻、缓冲液浓度高低对反应器产电影响较大，而对脱氮影响相对较小。但值得注意的是，在实验中外电路负载对于脱氮过程影响明显，排除了FA影响，可能与其影响参与阴极反应的电流大小有关。（4）为了简化装置结构，克服传统SCMFC膜承压问题，降低成本便于实际应用，探索采用暴露空气型生物阴极无膜SCMFC（AEB-SCMFC）处理含氮废水的可行性及其规律，实验期间对进出水水质进行监测，同时通过高通量测序分析其间微生物菌群结构并对生物膜进行扫描电镜（SEM）分析。结果表明：在阴极暴露空气比例95%左右，进水氨氮130~140 mg/L、COD为240~260 mg/L时，AEB-SCMFC具有良好的同步脱氮产电性能，氨氮与总氮去除效率均在95%以上，输出平台电压在430mV左右，最大功率密度超过100 mW/m3。实验还证实了反应器高效脱氮性能与生物电化学脱氮过程有关。此外，SEM结果显示阴阳两极附着有大量短杆和球形微生物，特别是暴露空气阴极（AEB）上也有相当多的微生物。菌群高通量测序分析揭示证实了不同位置生物膜中Thauera sp.仍占据优势地位，相对丰度均大于40%；而随着AEB与空气的接触及营养物的变化，Nitrosomonas，Alishewanella 和Arcobacter也得以驯化富集生长。不同电极菌群结构分析比较发现：阳极微生物数量及多样性要优于阴极；阳极主要优势菌属有Thauera，Flavobacterium，Alishewanella和Pseudomona等组成；而阴极则为Thauera，Nitrosomonas, Arcobacter，Rheinheimera和Alishewanella等。（5）为了进一步考察该技术在实际生活污水处理中可行性。以碳基材料制作三维电极（3D electrodes），构建基于暴露空气生物阴极的微生物电化学滤床反应器（UBEFR）并对实际生活污水进行处理。在无曝气、连续流运行条件下，考察不同停留时间（HRT）、不同材料（碳毡、活性炭颗粒）对于生物膜生长、反应器运行效能的影响。在近140天运行过程中，进水pH、DO、氨氮和COD分别在7.4~7.8、0~0.2 mg/L、50~70 mg/L和180~300 mg/L，随着HRT的增加UBEFR出水氮氮、总氮和COD的去除率呈显著增加，最大去除率分别99%、95%和90%以上。可见，在适当的水力条件下UBEFR可实现生活污水的高效去除，脱氮负荷最高达0.048 kgN/(L·d)，但是由于实际水质情况复杂，其产电情况不是很理想。对不同HRT条件下阴阳极生物膜中微生物群落结构分析发现：接种的优势菌群Thauera sp.在连续运行过程中随着污水中的土著微生物对其持续冲击，造成其优势明显下降；而一些在污水中的良好脱氮功能的微生物逐渐富集，如Ignavibacterium、Dokdonella、Gemmatimonas、Nitrosomonas、Geminicoccus等。此外，该过程中未检测到厌氧氨氧化菌群，排除了厌氧氨氧化的可能。（6）最后，对比不同电极材料UBEFR处理生活污水产电，发现不同反应器均可完成生活污水脱氮，但是有机物去除效果不太理想，导致了产电性能较差。菌群分析结果表明在该型反应器主要是以异养和自养菌共生的系统，其中阳极上的Hydrogenophaga、Sediminibacterium、Azoarus、Methyloversatilis丰度高于对应阴极的，而Ignavibacterium、Thauera、Nitrosomonas、Ohtaekwangia和Arcobacter在阴极上高于相应阳极的。材料之间对比发现以碳毡为填料的反应器生物生长好于活性炭颗粒为填料的反应器。综上所述，本文通过接种筛选的以陶厄氏菌（Thauera sp.）为优势的特异性脱氮混合菌群，并构建以暴露空气生物阴极微生物燃料电池系统，成功实现了在非曝气条件下生活污水脱氮除碳及产电。在单室、缺少隔膜情况下，污水与阴阳极同时接触，阳极氧化污水中的有机污染物产生电子并通过外电路传至阴极，阴极暴露空气可以有效实现氧还原，同时暴露空气阴极上富集好氧硝化菌，产生硝酸盐氮也可用作电子受体，实现同步脱氮和产电。但对于具体电极生物反应过程、电子传递机制需要进一步研究。总之，本研究为今后污水处理的低成本化、可持续化提供了重要参考
几种外源添加物对盐胁迫下小麦种子萌发和幼苗生长的影响
No full text土地盐渍化会对抑制植物的正常生长发育，植物生长的环境中含盐量太高会扰乱细胞的生理代谢，限制植株根系对土壤中营养元素的吸收，导致植株的生长受限以及品质和产量的下降。本实验用四种外源物质VB6、VC、多肽和GA3分别对川育21、川育23、川育25和川育26这四个小麦品种进行浸种处理，研究了用这几种外源物预处理后的小麦种子在无NaCl（自然生长条件）和200mM/L NaCl的环境下，其对小麦种子的萌发的影响。实验结果显示，不管是否处于盐渍胁迫条件，与对照相比，经四种外源物质（VB6、VC、多肽和GA3）浸种处理后均能不同程度的促进川育21、川育23、川育25和川育26小麦种子的萌发和生长，其种子的萌发率、种子活力、发芽指数、根系长度和幼苗高度均得到了不同程度的增加，且用这四种外源物处理后的小麦种子内的a-淀粉酶活性也与对照相比有所提高，综合这几种外添物质的促进作用效果大小顺序为：GA3>VB6>多肽>VC。本实验结果表明，VB6、VC、多肽和GA3浸种后提高了小麦种子在盐环境下的萌发率和生物量，由此推测可能是因为浸种后小麦种子中的a-淀粉酶活性得到提高，因而促进种子萌发时淀粉的分解为种子萌发提供营养和能量，使小麦种子的萌发数量和生长活力得到提高。鉴于VB6对促进小麦种子萌发的效果较好，且VB6又是参与许多生理代谢途径中的重要的辅酶，因此本实验在田间对四个不同小麦品种喷洒不同浓度的VB6，研究VB6对小麦的后期性状（穗长、小穗数、籽粒数、千粒重、分蘖数和株高）的影响。结果显示，用50mg/L的VB6喷洒后提高了小麦的千粒重，但是仅只有川育26的千粒重与对照相比差异显著（p<0.05），其它三个品种（A11、繁33、繁34）均未达到显著水平。VB6对A11、繁33、繁34和川育20四个小麦品种其它性状均没有产生影响，由此结果推断，因VB6是许多代谢反应中的重要辅因子，可能参与了小麦籽粒淀粉的合成和积累，以及参与了有机物质向籽粒的转运，所以提高了小麦籽粒的千粒重，但因品种间基因型的差异使千粒重的变化存在差异。氨基酸、多肽作为动植物体内蛋白质的重要组成成分，调控因子或信号分子等调节或影响一些酶的合成和活性，在植物抗逆生长中起着重要的调节作用。本实验研究了在100mM NaCl和200mM NaCl胁迫条件下，1/600浓度的‘氨基酸-多肽’溶液处理对小麦种子萌发和小麦幼苗生长的促进作用及其生理机制。本研究发现，随着NaCl添加量的增加，小麦种子的发芽率以及幼苗的生物量、相对含水量（RWC）、叶片光合色素都在不断地减少，而叶片中丙二醛（MDA）含量和过氧化氢（H2O2）含量却在不断增加。但是不管是否用盐处理，经外源‘氨基酸-多肽’溶液处理后，小麦种子的萌发率以及叶片相对含水量（RWC）、生物量、光合色素、可溶解蛋白质和脯胺酸含量以及抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性均显著增加，小麦叶片中的丙二醛（MDA）和H2O2的产生和积累量减少。因此本研究表明外源‘氨基酸-多肽’能缓解盐胁迫对小麦造成的不利影响，促进小麦的盐适应能力
极端降雨和干旱对花椒农林复合系统土壤微食物网的影响
No full text随着全球气候变化，极端降雨和干旱呈现增加的趋势。生态系统对极端气候干扰如何响应已成为迫切研究的问题。本研究在种植模式包括花椒单作、花椒苜蓿间作和花椒大豆间作的农林复合系统中模拟30天的极端降雨和干旱实验，运用磷脂脂肪酸方法研究土壤微生物群落，使用显微镜鉴定土壤线虫。通过计算土壤微生物和线虫群落抵抗力和恢复力来评定是否存在邻居植物可以缓和极端降雨和干旱对花椒生长的影响。结果表明：（1）极端降雨显著改变了土壤属性，在极端降雨处理中，三种种植模式中土壤含水量显著高于对照处理，而土壤硝态氮含量显著低于对照处理。（2）极端降雨显著影响土壤微食物网群落结构，在花椒单作模式中，极端降雨显著降低了总微生物量、细菌生物量、真菌生物量和食真菌线虫密度；在花椒苜蓿间作模式中，极端降雨显著降低了总微生物量、细菌生物量、真菌生物量、食细菌线虫密度和杂食捕食线虫密度，而增加了食真菌线虫密度；在花椒大豆间作模式中，极端降雨显著降低了细菌生物量、总线虫密度、食细菌线虫密度、食真菌线虫密度和杂食捕食线虫密度。花椒大豆间作模式中总微生物抗性指数显著高于花椒单作模式和花椒苜蓿间作模式，而食细菌线虫抗性指数显著低于其它两种种植模式。（3）在极端降雨处理下，花椒大豆间作模式中花椒叶片氮含量最高，显著高于花椒单作模式和花椒苜蓿间作模式中花椒叶片氮含量。相关分析表明花椒叶片氮含量与微生物抗性指数正相关，与线虫抗性指数负相关。（4）极端降雨结束45天后，土壤微生物和线虫群落的恢复受到豆科植物的显著影响，在花椒单作模式中，微生物量恢复到对照水平，但微生物群落结构并没有恢复到对照水平，线虫各营养类群密度恢复到对照水平，但线虫功能团、线虫属的密度和线虫属群落结构都没有恢复到对照水平；在花椒苜蓿间作模式中，微生物量和群落结构都恢复到了对照水平，但总线虫密度、食细菌线虫密度、杂食捕食线虫密度、线虫功能团、线虫属密度和线虫属群落结构没有恢复到对照水平；在花椒大豆间作模式中，微生物量、微生物群落结构、线虫密度和线虫属群落结构都恢复到了对照水平。（5）干旱对三种种植模式中土壤微生物量和群落结构无显著影响，然而干旱增加了花椒单作模式和花椒大豆间作模式中土壤微生物的生理压力指数。在花椒单作模式中，干旱对线虫密度无显著影响；在花椒苜蓿间作模式中，干旱显著增加了总线虫密度、植食性线虫密度、食细菌线虫密度和食真菌线虫密度；在花椒大豆间作模式中，干旱显著降低了总线虫密度、食细菌线虫密度和食真菌线虫密度。（6）花椒单作模式中总线虫抗性指数、食细菌线虫抗性指数和食真菌线虫抗性指数显著高于花椒苜蓿间作模式和花椒大豆间作模式。干旱处理下，花椒苜蓿间作模式中花椒叶片氮含量最高，显著高于花椒单作模式和花椒大豆间作模式中花椒叶片氮含量。相关分析表明花椒叶片氮含量与微生物生理压力指数呈负相关，与食真菌线虫抗性指数和杂食捕食线虫抗性指数呈负相关。（7）干旱结束45天后，土壤微生物和线虫群落的恢复受到植物群落构成的显著影响，在花椒单作模式中，微生物量恢复到了对照水平，但微生物群落结构没有恢复到对照水平，杂食捕食线虫密度、线虫功能团、线虫属密度和线虫属群落结构没有恢复到对照水平；在花椒苜蓿间作模式中，微生物量和群落结构、线虫密度和群落结构都恢复到对照水平；在花椒大豆间作模式中，总微生物量、细菌生物量和真菌生物量显著高于对照处理，而且微生物群落结构也没有恢复到对照水平，植食性线虫密度显著高于对照水平，而且线虫功能团、线虫属密度和线虫属群落结构也没有恢复到对照水平。因此，不同的邻居作物的生理和抗性特点影响土壤食物网抗性和恢复力，进而影响目标物种营养吸收。在全球气候变化背景下，邻居作物可以通过影响土壤食物网稳定性缓和目标作物生长
道路扩展对生态脆弱区土地利用及景观格局的影响—以青藏高原东缘为例
No full text道路作为典型的线状廊道，是人类干扰自然生态系统的主要途径之一。随着我国城镇化过程的深化，生态脆弱区道路交通网络也迅猛扩展，进而对区域土地利用及景观格局造成了深刻影响。因此，研究生态脆弱区道路扩展的生态学效应，对于深化景观生态学格局与过程互馈的科学认知，以及区域生态系统的可持续性管理，具有重要的科学和实际意义。本研究选择青藏高原东缘地区作为典型案例，基于1989、1994、2000、2009和2015年的5期TM/ETM遥感影像，运用ArcGIS、Fragstats、R等软件对研究区近30年来道路扩展特征及其对土地利用/土地覆被及景观格局的影响进行分析研究，并探讨了该区土地利用及景观格局变化的驱动因素。研究得出的主要结论如下：（1）1989-2015年间，研究区路网总长度增加2735.4km，总密度增加1.85倍；各等级道路中，二、三级道路变化幅度较小，而四级路增加趋势明显（总长度增加2695 km，密度增加8.88倍）；二、四级道路对研究区林地的影响最大，三级道路对草地的影响最大。（2）二级路与其影响域内水域面积变化呈显著正相关；三级路与草地面积变化呈显著负相关；四级路与林地、建设用地变化呈显著正相关，与草地、未利用地变化呈显著负相关。从不同等级道路影响域内景观格局来看，四级路影响域内斑块数量最多，AREA_MN和FRAC_MN值最小，说明四级路影响域内生态系统破碎程度最高；不同等级道路影响域内SHDI值和SIEI值均为二、四级道路较高，三级道路较低，说明二、四级道路影响域内景观斑块类型的丰富度及斑块分布的均衡化程度均高于三级道路影响域。（3）研究时段内区域土地利用类型中耕地、草地面积呈减少趋势；林地和建设用地面积呈增加态势；未利用土地先增后减；水域先减后增。就整个研究时段（1989-2015）来说，区域景观总体破碎度和异质性上升，景观类型增多且个体分配趋于均匀，且景观格局变化幅度较大时期发生在2000-2015年间。 （4） 就整个研究区来说，道路长度是引起建设用地和林地面积变化的最主要驱动因子，年末实有牲畜存栏量是草地和水域面积变化的主要驱动因子；道路密度、GDP对景观指数NP的变化贡献率最大，而人口对AI、SIEI和SHDI指数变化的贡献率最大
青藏高原东缘不同雪被厚度下草本植物的物种多样性及其分布、性状和生物量分配
No full text青藏高原素有“世界第三极”之称，有着丰富的雪被资源。在全球气候变化的背景下，雪被厚度及融雪时间均会有着复杂的变化。雪被下的土壤状况及植物的生长发育也会随之发生变化。因此，从群落物种多样性及其分布、性状和生物量分配的角度探讨植物对雪被环境变化的适应，对理解高寒生境中的植物对全球变化的响应策略具有积极意义。基于此，在青藏高原东缘按照雪被厚度设置了两条样带-厚雪和浅雪，按照开花物候分为早期、中期和晚期三个开花时期，并对土壤因子进行了监测，于中期开花时期对样地内草本植物进行了群落调查，探究不同雪被地段物种多样性及其分布的差异。在不同开花期，采集9种草本植物，从个体和功能群尺度（开花物候），探究了植物性状和生物量分配对雪被环境变化的适应及响应策略。最后，通过交互移栽试验验证雪被环境对晚期开花植物华丽龙胆（Gentiana sino-ornata）的性状和生物量分配的影响。主要结果如下：（1）早期和中期开花时期，厚雪地段的土壤状况要优于浅雪地段，而晚期开花时期，浅雪地段的土壤条件略好于厚雪地段。（2）中期开花时期，青藏高原东缘高寒草地草本植物群落的α多样性指数和β多样性指数对雪被地段所代表的土壤因子的改变并无显著的响应。（3）土壤微生物因子（MBC & MBN）能够单独解释物种分布14.6%的变异，华丽龙胆（Gen. sino-ornata），矮生蒿草（Kobresia humilis）和盘花垂头菊（Cremanthodium discoideum）三种植物的多度随着MBC的增大而增大，大唇马先蒿（Pedicularis megalochila），六叶龙胆（Gentiana hexaphylla），灯心草（Juncus effusus）和藁本（Ligusticum sinense）四种植物的多度随着MBC的增大而减小；土壤理化性质（pH, SOC, STN, SAP）可单独解释物种分布11.4%的变异，华丽龙胆（Gen. sino-ornata）的多度随着pH的增大而减少，盘花垂头菊（C. discoideum）随着SOC的升高而减少，灯心草（J. effusus）则与SOC具有显著的正相关关系。两类土壤因子可共同解释21.9%的变异。（4）在个体尺度上，9种草本植物性状和生物量指标对雪被地段的适应策略既有一致的规律性，也有物种特异性。（5）在功能群尺度上，中期开花植物具有最大的株高和比叶面积，所在样地的土壤养分条件很可能并不是植物生长发育的限制性因素，温度和水分条件可能是主要的限制性因素。在三种类型开花物候植物中，面对雪被环境的变化，均会优先保证繁殖分配，以利于种群的延续。（6）草本植物叶片性状到个体生物量的较好的尺度推绎或许是可行的，但要扩大性状的检验范围，以获得更好的模型。（7）交互移栽试验中的华丽龙胆（Gen. sino-ornata），在原位和移栽后生物量分配并无变化，比叶面积和叶片大小发生了变化，说明植物具有表型可塑性，可通过调整形态性状来适应环境的改变