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旱地小麦理想株型与生长冗余

生态学报 2015年第8期35卷 2428-2437页

作者：王建永李朴芳程正国 asfa batool 吕广超祝英熊友才兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室干旱农业生态研究所生命科学学院兰州730000 甘肃省科学院生物研究所兰州730000

自1968年Donald提出作物理想株型(ideotype)以来,众多学者在如何减少生长冗余、塑造理想株型方面做了大量努力,在旱地小麦育种策略和栽培管理模式创新方面取得了一定进展。而该方面的进展有限,不同领域的研究者对理想株型和生长冗余的... 详细信息

自1968年Donald提出作物理想株型(ideotype)以来,众多学者在如何减少生长冗余、塑造理想株型方面做了大量努力,在旱地小麦育种策略和栽培管理模式创新方面取得了一定进展。而该方面的进展有限,不同领域的研究者对理想株型和生长冗余的认识存在严重分歧。综述了近年来旱地小麦理想株型研究进展,以过去20年黄土高原雨养农业区的观测数据为主进行了集成分析,将产量分别与根系生物量、地上生物量和株高等指标进行回归分析,勾画了旱地小麦在根系、茎秆和分蘖等器官中生长冗余的演变趋势,对生长冗余产生的生态学机制展开了分析,并对理想株型与生长冗余的互作关系进行了讨论。已有的研究进展表明,旱地小麦理想株型演变是一个不断消减生长冗余,但又无法完全消除冗余的复杂过程,一定程度的冗余存在是理想株型发生的物质基础。旱地小麦理想株型育种必须以基因型和环境互作关系为基础,通过减少个体间的竞争强度和个体大小不整齐性,促进物质和能量更多地向籽粒迁移,最终提高种群产量。综上所述,旱地小麦理想株型选择需建立在生长冗余理论基础上,根据生态学基本原理对基因型和表现型进行耦合分析与选择权衡。

关键词：旱地小麦理想株型生长冗余互作关系研究进展

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山黧豆毒素β-ODAP的生态学功能及应用

应用生态学报 2014年第4期25卷 1197-1205页

作者：熊俊兰白雪 asfa batool 孔海燕谭瑞玥王亚馥李志孝熊友才兰州大学生命科学学院/草地农业生态系统国家重点实验室/干旱农业生态研究所兰州730000

山黧豆是一种具有广谱抗逆性且营养丰富的豆科作物,但其含有β-N-草酰-L-α,β-二氨基丙氨酸(β-N-oxalyl-L-α,β-diaminopropionic acid,β-ODAP)神经毒素,人畜长期大量食用会导致神经性中毒,因此限制了山黧豆种质资源的利用.本文综... 详细信息

山黧豆是一种具有广谱抗逆性且营养丰富的豆科作物,但其含有β-N-草酰-L-α,β-二氨基丙氨酸(β-N-oxalyl-L-α,β-diaminopropionic acid,β-ODAP)神经毒素,人畜长期大量食用会导致神经性中毒,因此限制了山黧豆种质资源的利用.本文综述了干旱胁迫下山黧豆毒素β-ODAP对植株渗透调节和生长调节的影响,以及β-ODAP的分析方法、毒理机理和实用价值方面的研究进展,并对低毒和无毒品种选育策略进行了总结.干旱胁迫下,山黧豆合成大量毒素β-ODAP,其含量随胁迫程度增强而逐渐升高.β-ODAP可为植株生长和种子发育提供氮源,并积极参与清除活性氧过程,作为小分子可溶性氨基酸参与渗透调节,作为锌离子转运体参与根瘤发育.而含硫氨基酸(甲硫氨酸和半胱氨酸)含量升高可使山黧豆毒性显著降低.近年来,在山黧豆种质资源收集、杂交育种,以及通过组织培养和基因操作等技术进行低毒或无毒山黧豆品种选育方面做了大量工作.β-ODAP可通过破坏细胞内Ca2+稳态和作为谷氨酸类似物引发兴奋性中毒,但在止血和抗肿瘤等方面有重要的药用价值.

关键词：山黧豆 β-N-草酰-L-α β-二氨基丙氨酸神经毒素生态学功能干旱适应性

丛枝菌根真菌与植物共生对植物水分关系的影响及机理

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生态学报 2015年第8期35卷 2419-2427页

作者：祝英熊俊兰吕广超 asfa batool 王兆滨李朴芳熊友才草地农业生态系统国家重点实验室干旱农业生态研究所兰州大学生命科学学院兰州730000 甘肃省科学院生物研究所兰州730000 兰州大学信息科学与工程学院兰州730000

自1885年Frank首次提到菌根(mykorhiza)概念以来,大量的试验证实了丛枝菌根真菌(AMF)与植物根系之间形成具有一定结构和功能的共生体,促进植物生长并提高干旱耐受能力,在干旱生态系统中发挥重要的作用。该研究多集中在对宿主植物生理生... 详细信息

自1885年Frank首次提到菌根(mykorhiza)概念以来,大量的试验证实了丛枝菌根真菌(AMF)与植物根系之间形成具有一定结构和功能的共生体,促进植物生长并提高干旱耐受能力,在干旱生态系统中发挥重要的作用。该研究多集中在对宿主植物生理生态的影响及其机制方面,然而菌根共生对宿主植物水分吸收和信号产生、传递的影响研究少而分散,缺少系统总结。综述了最近四十多年丛枝菌根真菌与植物共生体对宿主植物干旱适应性影响研究进展,讨论了菌根共生对植物根冠通讯的影响及机理。干旱胁迫下AMF与植物共生,通过影响宿主植物一系列生理生态过程,提高宿主植物横向根压和纵向蒸腾拉力。经典的Ohm吸水模型是该方向最有代表性的研究成果,该模型揭示了菌根共生的根外菌丝具有不同于根细胞的细胞结构和水分运输性能,这为宿主植物提供一种特殊的快速吸水方式,可提高植物对土壤水分的吸收和运输能力。研究表明,AMF会影响宿主植物根冠通讯过程,如诱发信号级联反应,诱导根系尽早感知水分胁迫并产生非水力根源信号,提高宿主对干旱的耐受性。讨论了AMF在根冠通讯分子机制研究方面存在的问题及可能的解决途径,展望了AMF在干旱农业生产中的应用潜力。

关键词：丛枝菌根真菌共生水分运输非水力信号根冠通讯

旱区农业雨水资源利用与生态系统可持续性:2013干旱农业和生态系统可持续性国际会议综述

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生态学杂志 2014年第11期33卷 3127-3136页

作者：王慧莉田涛王建永 asfa batool 赵旭喆莫非 Nudrat Aisha Akram 熊友才兰州大学生命科学学院/旱区农业与生态修复教育部工程研究中心兰州730000 巴基斯坦政府学院大学植物科学系巴基斯坦费萨拉巴德38040

随着全球气候变化的日益凸显,旱区农业和生态系统可持续性发展越来越受到世界各国政府和生态学家的关注。本文综述了2013年10月14—18日在兰州大学举行的干旱农业和生态系统可持续性国际会议全部28场学术报告,围绕"旱区雨水资源高效利... 详细信息

随着全球气候变化的日益凸显,旱区农业和生态系统可持续性发展越来越受到世界各国政府和生态学家的关注。本文综述了2013年10月14—18日在兰州大学举行的干旱农业和生态系统可持续性国际会议全部28场学术报告,围绕"旱区雨水资源高效利用与生态系统可持续管理"的主题,分别从干旱农业面临的机遇和挑战、雨水资源高效利用、旱区生物多样性保护、生态信息系统构建、生态系统可持续管理和加强发展中国家之间的国际合作等几个方面进行了总结。文章最后围绕生态系统圈层管理理论,总结了最近几年在旱区农业水资源利用和生态系统管理方面的最新进展,构建了生态保育和农业生产之间的耦合关系图,为气候变化下旱区粮食安全、农户生计改善、生态系统可持续管理和社会经济协调发展提供理论依据。

关键词：干旱农业水资源高效利用生态系统可持续性

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人工选择下旱地小麦生长塑性与产量形成特征

应用生态学报 2017年第11期28卷 3805-3814页

作者：刘英霞王建永程正国 asfa batool 祝英陈应龙王静熊友才兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室/干旱农业生态研究所/生命科学学院兰州730000 甘肃省科学院生物研究所兰州730000 中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100 西澳大学地球与环境学院/西澳大学农业研究所

旱地小麦在进化过程中经受了自然和人工的双重选择,其中人工选择在品种驯化和改良过程中扮演了关键的角色.本文综述了人工选择下旱地小麦进化特征、生理可塑性、形态可塑性和种群属性演变等几个相对独立、但又相互联系的问题,探讨了旱... 详细信息

旱地小麦在进化过程中经受了自然和人工的双重选择,其中人工选择在品种驯化和改良过程中扮演了关键的角色.本文综述了人工选择下旱地小麦进化特征、生理可塑性、形态可塑性和种群属性演变等几个相对独立、但又相互联系的问题,探讨了旱地小麦适应逆境胁迫的生理生态机理,并勾画了其进化路线.在旱地小麦从二倍体到六倍体的漫长进化历程中,自然选择对小麦适应外界环境起到关键作用;随着人工选择的介入,以产量为主要目标的性状选择不断得到强化,从群体上呈现适应逆境的形态特征.人工选择下旱地小麦的水分及养分利用效率不断提升,生物量分配呈现出地下部减少、地上部增加的分配特征,对密度胁迫和高温胁迫的耐受性不断增强,但单位面积光合速率呈逐渐降低趋势.旱地小麦生产是复杂的群体过程,而非简单的个体反应.人工选择提高了旱地小麦的种群适合度和个体繁殖分配,强化了与环境的协同性,却弱化了其自然种群属性.本文还对旱地小麦的进化图进行了描绘,对气候变化下旱地小麦育种和栽培管理提出几点建议.

关键词：旱地小麦人工选择生理塑性表型塑性进化

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极端干旱条件下燕麦垄沟覆盖系统水生态过程

生态学报 2014年第7期34卷 1757-1771页

作者：周宏张恒嘉莫非赵鸿王润元吴姗邓浩亮 asfa batool Baoluo Ma 熊友才甘肃农业大学工学院兰州730070 兰州大学生命科学学院干旱农业生态研究所/草地农业生态系统国家重点实验室兰州730000 中国气象局兰州干旱气象研究所甘肃省气候变化与减灾重点(开放)实验室兰州730020 甘肃省干旱生境作物学重点实验室兰州730070 加拿大农业部ECORC研究中心加拿大渥太华K1A 0C6

围绕极端气候条件下沟垄沟覆盖系统水文过程和水生产力变化问题开展两年的大田试验研究。以裸燕麦坝莜3号品种为材料,于2010年和2011年在甘肃定西进行,以充分灌溉为对照组,设置平地无种植、垄沟无覆膜种植、垄沟覆膜种植、裸地4个处理(... 详细信息

围绕极端气候条件下沟垄沟覆盖系统水文过程和水生产力变化问题开展两年的大田试验研究。以裸燕麦坝莜3号品种为材料,于2010年和2011年在甘肃定西进行,以充分灌溉为对照组,设置平地无种植、垄沟无覆膜种植、垄沟覆膜种植、裸地4个处理(此4个处理均无灌溉),测定生育期降雨、气温、0—140 cm土壤剖面水分变化、作物生长和产量等指标。结果表明,2010年和2011年分别为阶段性极端干旱和全生育期极端干旱两个类型,均导致所有处理组中土壤剖面60—100 cm的"土壤干层"现象,垄沟覆膜处理对"土壤干层"现象具有显著的缓解效应。与对照组相比,垄沟覆膜处理显著促进了收获期土壤剖面贮水量的回升,其贮水量分别提高了41.2 mm(2010年)和22.4 mm(2011年),全生育期水分利用效率和水生产力分别提高了1.7、0.4 kg·hm-2·mm-1(2010年)和6.5、9.8 kg·hm-2·mm-1(2011年)。另外,垄沟覆膜处理组的地上生物量比对照组降低了30.5%(2010年)和67.42%(2011年),但收获指数较对照分别提高了33.4%(2010年)和55.6%(2011年)。研究表明,垄沟覆膜处理促进了降水向土壤水和作物水的转化效率,显著地缓解了作物水分供需矛盾,是应对极端气候变化的重要生态策略。

关键词：极端干旱垄沟覆膜系统土壤水分水生态过程燕麦

气候变化下旱区生态系统可持续管理——第十一届国际旱区发展大会综述

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干旱区地理 2014年第6期37卷 1147-1154页

作者：赵旭喆王慧莉富广强莫非 asfa batool 王绍明熊友才兰州大学生命科学学院干旱农业生态研究所草地农业生态系统国家重点实验室甘肃兰州730000 石河子大学生命科学学院新疆石河子832003

干旱区是受气候变化影响最大的地区,旱区生态系统可持续性与粮食安全是最为关注的热点问题。2013年3月国际旱区发展委员会(IDDC)和中国科学院等十家单位在北京举办了第十一届国际旱区发展大会,会议围绕"气候变化下干旱区的粮食及能源安... 详细信息

干旱区是受气候变化影响最大的地区,旱区生态系统可持续性与粮食安全是最为关注的热点问题。2013年3月国际旱区发展委员会(IDDC)和中国科学院等十家单位在北京举办了第十一届国际旱区发展大会,会议围绕"气候变化下干旱区的粮食及能源安全"主题共做了114场报告,其中旱区生态系统可持续管理是最突出的主题。本文综述了大会主要报告内容,包括气候变化对旱区生态系统的影响、旱区水土资源利用、农业生态系统管理、草地发展与牧草管理、植物逆境生理学、旱区植物抗性改良新技术应用和旱区社会-自然和生态耦合关系等诸多方面。最后还对会议主题进行了述评,就旱区态系统可持续管理与社会经济和居民生计等耦合关系进行了讨论。

关键词：气候变化干旱区生态系统管理可持续性综述

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山黧豆神经性中毒机理的研究进展

生物物理学报 2015年第1期31卷 3-12,2页

作者：谭瑞玥熊俊兰胡文涛朱浩孔海燕 Shiv Kumar Agrawal asfa batool 熊友才兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室干旱农业生态研究所生命科学学院兰州730000 中国科学院近代物理研究所空间辐射生物研究室兰州730000 国际旱地农业研究中心(ICARDA)

山黧豆(Lathyrus sativas L.)是优良的旱地作物种质资源,但长期过量食用会导致人畜神经性山黧豆中毒(neurolathyrism)。山黧豆中毒是一种发生在人类和动物中的神经退行性疾病,在发展中国家(如印度、孟加拉国、巴基斯坦、尼泊尔、埃塞俄... 详细信息

山黧豆(Lathyrus sativas L.)是优良的旱地作物种质资源,但长期过量食用会导致人畜神经性山黧豆中毒(neurolathyrism)。山黧豆中毒是一种发生在人类和动物中的神经退行性疾病,在发展中国家(如印度、孟加拉国、巴基斯坦、尼泊尔、埃塞俄比亚和我国西北等地区)时有发生,但其细胞及分子机理尚不明确。研究山黧豆中毒的致病机理对防止山黧豆中毒和中毒后的有效治疗具有重要意义。已有的研究表明,β-N-草酰-L-α,β-二氨基丙酸(β-N-oxalyl-L-α,β-diaminopropionic acid,β-ODAP)为主要致病毒素,其可通过干扰谷氨酸的正常功能、破坏神经细胞内钙稳态、加剧氧化胁迫并破坏线粒体的功能等来诱发神经细胞损伤或死亡,阻断交感神经对肌肉的控制,最终导致人下肢或动物后肢肌肉萎缩和不可逆瘫痪。文章综述了近年来神经性山黧豆中毒的机制研究,对今后的研究提供参考和借鉴。

关键词：神经性山黧豆中毒 β-ODAP 氧化胁迫钙稳态神经退行性疾病谷氨酸

土壤水动力学模型在SPAC系统中应用研究进展

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干旱地区农业研究 2014年第1期32卷 100-109页

作者：吴姗莫非周宏 asfa batool 赵鸿邓浩亮陈应龙熊友才张恒嘉甘肃农业大学工学院甘肃兰州730070 兰州大学生命科学学院干旱农业生态研究所/草地农业生态系统国家重点实验室甘肃兰州730020 中国气象局兰州干旱气象研究所甘肃省气候变化与减灾重点(开放)实验室甘肃兰州730020 西澳大学地球与环境学院/农业研究所

从土壤水动力学典型的裸地蒸发模型、蒸发蒸腾量模型、土壤水分入渗模型出发,综述了SPAC系统下国内外现行的植物根系吸水模型、溶质运移模型、农业生态系统模型等研究进展,归纳和讨论了目前土壤水动力学模型在SPAC系统建模中存在的问题... 详细信息

从土壤水动力学典型的裸地蒸发模型、蒸发蒸腾量模型、土壤水分入渗模型出发,综述了SPAC系统下国内外现行的植物根系吸水模型、溶质运移模型、农业生态系统模型等研究进展,归纳和讨论了目前土壤水动力学模型在SPAC系统建模中存在的问题与不足。并对该领域的研究方向和应用前景进行了展望:建立准确的数值模型来解决实际问题是蒸发蒸腾量模型未来研究的趋势;入渗模型从点至区域的动态扩展,并结合土壤侵蚀、污染物运移等因素的农业倾向性研究为潜在的重要分支方向;根系吸水模型应更多被用于监测土壤水分动态、设计合理的灌溉制度及干旱预警等体系;利用计算机、遥感等技术手段建立农业生态系统物能循环的机理性模型将为模型的实用性和精度提供有力支撑。

关键词：土壤水动力学 SPAC系统模型