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2022年  35卷  第4期

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2022 年 4 期封面
2022, 35(4): 1-1.
摘要:
2022 年 4 期目录
2022, 35(4): 1-2.
摘要:
尾叶桉 × 细叶桉多年生生长及其与材性相关的遗传分析
邱妍, 翁启杰, 李梅, 陈升侃, 周长品, 李发根, 甘四明
2022, 35(4): 1-8. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2022.004.001
摘要:
目的 了解尾叶桉 × 细叶桉多年生生长的遗传规律,为大径材良种培育的早期选择年龄的确定提供可靠依据。 方法 对10株尾叶桉 × 10株细叶桉不完全析因交配产生的59个杂种组合13、16年生树高、胸径和材积采用混合线性模型估算母本、父本和母本 × 父本互作的方差分量,计算狭义遗传力,检测与早期生长及10年生材性性状间的表型相关和加性遗传相关,并基于遗传相关和主成分回归分析进行生长性状早期选择年龄的确定。 结果 尾细桉 × 细叶桉杂种组合13、16年生树高、胸径和材积均高于母本自由授粉家系,16年生时1个组合和47株单株的胸径达到≥28 cm的大径材标准;母本效应对2个年龄的树高、胸径和材积均显著,但父本效应仅对材积显著,母本 × 父本互作仅对13年生树高显著,表明母本对杂种生长的影响明显大于父本;2个年龄的树高、胸径和材积的狭义遗传力为0.17~0.23,均属中等偏低的水平;16年生树高、胸径和材积与之前年龄(0.5、1.5、2.5、4、7.5、10和13年生)的相应生长性状的表型相关和加性遗传相关均达0.01或0.001的显著水平(与1.5年生材积的相关除外),2.5年生开始加性遗传相关即较稳定。16年生与早期生长性状的回归分析显示:2.5年生能够分别解释16年生树高、胸径和材积变异的73.9%、71.9%和66.2%;13年生和16年生的生长与10年生木材基本密度均呈显著的正相关,而与木质素含量均呈显著的负相关(H16除外)。 结论 尾叶桉 × 细叶桉13、16年生生长具有一定的杂种优势,可用于选育大径材良种;生长性状持续受母本效应的显著影响,父本效应对晚期材积亦影响显著,需要重视优良杂交母本和父本的选择;早晚期生长显著相关,早期选择可在2.5年生时进行;晚期生长与10年生木材基本密度和木质素含量分别呈显著的正和负相关,可进行间接选择。
板栗果实内生真菌群落组成及分化特征
闾星, 窦桂铭, 汪慧华, 李如华, 江泽平, 李志朋, 严东辉
2022, 35(4): 9-22. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2022.004.002
摘要:
目的 探明果实内生真菌群落结构组成和多样性是了解果实健康微生物组功能和机制的基础。 方法 采用高通量测序技术和传统组织分离方法,对6个板栗品种的健康果实及其果肉(子叶)和果壳(含种皮)组织的内生真菌群落进行了多样性和组成分析。 结果 6个品种的果实及其2个组织共36个样本总共产生3 229 205条高质量序列,注释出真菌1 557个OTUs,分属10个门,38个纲,97个目,203个科,350个属。板栗果实中子囊菌门Ascomycota(平均相对丰度80.40%)丰度最高,其次为担子菌门Basidiomycota(平均相对丰度7.70%),优势纲为粪壳菌纲Sordariomycetes(平均相对丰度43.00%)和酵母纲Saccharomycetes(平均相对丰度15.10%)。品种间共有(Shared)真菌类群富集在座囊菌纲Dothideomycetes上,其丰度>90%。板栗果实品种间,子囊菌门在每一个品种中同样体现为最丰富类群,相对丰度为57.96%~90.15%,其次为担子菌门,相对丰度为3.28%~23.71%;纲水平上,优势类群出现变化,酵母菌纲真菌相对丰度(39.21%)在毛板红品种中是最高的,而粪壳菌纲真菌是另外5个板栗品种中最丰富类群(29.47%~59.56%)。果实组织间,果肉组织较之果壳具有更高的特有真菌多样性,果肉组织特有优势类群全部为担子菌,尤其是银耳纲Tremellomycetes的红菇目Russulales。LEfSe分析显示,果壳和果肉组织存在显著性差异群落组成或种群,镰孢属Fusarium、梅奇酵母属Metschnikowia、迈耶氏酵母属Meyerozyma和德巴利酵母属Debaryomyces真菌在果肉组织中具有显著优势。采用人工培养方法共获得有效菌株2 346株,分属子囊菌、担子菌和毛霉菌门Mucoromycota。除酵母菌类需特殊培养基筛选外,可培养方法显示果实及其果壳、果肉上的真菌优势类群,在群落组成和丰度上与高通量测序技术结果相似。 结论 板栗果实具有丰富的以子囊菌粪壳菌纲和酵母菌纲为优势类群的内生真菌群落组成和种群多样性,但建群种类主要来自座囊菌纲。板栗果实品种间的内生真菌群落组成结构具有明显差异。板栗果肉较之果壳组织有更为丰富的特有内生真菌多样性。板栗果肉和果壳组织内生真菌群落组成具有明显分化。本文系统报道了板栗果实内生真菌组的组成结构,为利用板栗健康微生物组防控果实病害和了解坚果类果实微生物组提供了基础。
10年生杉木人工林叶片和细根功能性状对土壤磷添加的响应
张运, 宋崇林, 陈健, 史作民, 肖文发, 赵广东, 袁小平, 吴建国
2022, 35(4): 23-32. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2022.004.003
摘要:
目的 揭示10年生杉木人工林叶片、细根功能性状对土壤磷添加的响应,为提高杉木人工林生产力提供科学依据。 方法 在10年生杉木人工林中设置P0(对照)、P1、P2、P3、P4、P5共6个处理,土壤施磷量分别为0、60、120、180、240、300 kg·hm−2·a−1,进行了3年模拟磷沉降控制试验,分析了叶面积(LA)、比叶面积(SLA)、叶组织密度(LTD)、叶干物质含量(LDMC)、比根长(SRL)、比根表面积(SRA)、根组织密度(RTD)、可塑性指数(PI)的响应及功能性状之间的相关性。 结果 在土壤磷缺乏情况下,随着施磷浓度程度的增加,杉木的LASLASRLSRA均先增加后降低,LTDLDMCRTD均先减小后增加。在不同施磷处理下,杉木叶片、细根功能性状的PI平均值分别为0.21、0.16,CV的范围为3.9%~15.9%,属于较弱变异。杉木叶功能性状LTDLASLA在P0、P2处理下呈显著( P < 0.05)或极显著( P < 0.01)负相关,LTDLDMC在P1处理下呈显著正相关( P < 0.05);SLALA在P0、P3处理下呈显著正相关( P < 0.05),SLALDMC在P4处理下呈极显著负相关( P < 0.01)。杉木细根功能性状SRLSRA在P0、P3、P4、P5处理下呈极显著正相关( P < 0.01),SRLRTD在P3、P4处理下呈显著( P < 0.05)或极显著( P < 0.01)负相关;RTDSRA在P0、P2、P3、P4、P5处理下呈显著( P < 0.05)或极显著( P < 0.01)负相关。 结论 杉木通过协调叶片和细根功能性状的耦合关系响应不同梯度的土壤磷添加,进而形成应对土壤磷含量变化的生存策略。本研究表明,适当的磷添加(P2、P3)有利于10年生杉木人工林的土壤养分吸收和生长。
基于表型和SSR标记的陇南油橄榄品种鉴定与遗传多样性分析
徐悦, 黄兰, 李金花, 邓煜, 张建国, 曾艳飞
2022, 35(4): 33-43. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2022.004.004
摘要:
目的 该研究对我国油橄榄主产区甘肃省陇南市现有品种进行了的准确鉴定和遗传多样性计算,为我国油橄榄种质资源引种和驯化、育种及利用提供参考。 方法 利用13个SSR标记对来自83个油橄榄品种的110棵单株进行品种鉴定和遗传多样性分析,并对其中属于68个品种的90棵单株进行叶片、果实和果核形态性状的测定和分析,最后开展了基于表型性状和SSR标记的单株聚类和结果比较。 结果 陇南油橄榄表型数量性状和质量性状多样性指数分别为1.83和0.79;SSR分析发现83个品种包括78个不同的基因型,观测杂合度和期望杂合度分别为0.683和0.754;这些基因型可分为3大组,基因型所属分组与其起源地有一定相关性;我国选育品种的基因型大多与起源意大利的品种分组更近;与基于表型的聚类树相比,基于SSR基因型的聚类树更倾向于将同一品种的不同单株聚在同一支。 结论 陇南共有78种不同基因型的品种,SSR标记比表型鉴定品种更具准确性,且能反映亲缘关系。该地区油橄榄表型多样性和遗传多样性较高,引种品种主要是来自地中海西部和中部国家,国内选育品种与意大利起源的品种相似;为更多样化可考虑引种或选育更多起源国的品种。
刀状黑黄檀基因组特征与种群遗传变异分析
刘宇, 郑勇奇, 李长红, 林富荣, 黄平
2022, 35(4): 44-53. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2022.004.005
摘要:
目的 本研究旨在分析刀状黑黄檀基因组基本特征,发掘一套多态性好、重现性高的基因组SSR分子标记并用于评估其野生种群遗传变异程度。 方法 利用二代测序(NGS)方法初步评估刀状黑黄檀基因组大小、杂合度和重复序列;利用MISA对基因组上潜在的SSR位点进行检索,解析SSR类型与特征;利用Primer Premier v 5.0设计合成300对引物,通过琼脂糖凝胶电泳、非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳对潜在的SSR位点进行初筛与复筛,最后采用荧光标记毛细管电泳进行SSR位点多态性与种群遗传多样性分析。 结果 刀状黑黄檀基因组特征分析结果显示:其基因组大小约为706.92 Mb,杂合度为1.26%,重复序列比率为55.74%。通过筛选实验,发掘了27个具有良好多态性的SSR标记,并进行了验证。结果显示27个SSR位点共扩增得到117个等位基因,多态性信息含量(PIC)介于0.149 ~ 0.803。对3个野生种群遗传多样性分析结果显示:种群水平的平均期望杂合度(He)为0.504,遗传分化系数(FST)为0.034;AMOVA分析显示:种群间变异占比3.46%,种群内变异占比96.54%,这表明遗传变异主要来源于种群内。 结论 刀状黑黄檀基因组属于高杂合、高重复的复杂基因组,研究结果为制定基因组精细组装策略提供了参考依据;发掘与验证的27个SSR标记具有较好的多态性与扩增稳定性;3个野生种群具有中等遗传多样性和较低的遗传分化,本研究为开展刀状黑黄檀的种质资源收集保存与分析评价提供科学依据。
杜鹃红山茶与山茶‘媚丽’杂交后代花青苷变异特征
杨美英, 李建宾, 张莹, 李辛雷, 刘信凯, 钟乃盛, 黎艳玲
2022, 35(4): 54-62. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2022.004.006
摘要:
目的 研究杜鹃红山茶、山茶‘媚丽’及其杂交后代花瓣中花青苷成分与含量,揭示其主要花青苷成分与含量的变异特征,为高花青苷含量山茶花新品种选育及其开发利用提供科学依据。 方法 应用高效液相色谱-光电二极管阵列检测(HPLC-DAD)和超高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱联用技术(UPLC-Q-TOF-MS)定性定量分析杜鹃红山茶、山茶‘媚丽’及其35个杂交后代花瓣中花青苷成分与含量。 结果 杜鹃红山茶及其杂交后代花瓣中共检测到14种花青苷,其中含量较高的主要花青苷有8种,包括矢车菊素-3-O-(2-O-β-木糖基)-β-半乳糖苷(Cy3GaX)、矢车菊素-3-O-β-半乳糖苷(Cy3Ga)、矢车菊素-3-O-(2-O-β-木糖基)-β-葡萄糖苷(Cy3GX)、矢车菊素-3-O-β-葡萄糖苷(Cy3G)、矢车菊素-3-O-[6-O-(E)-p-香豆酰]-β-半乳糖苷(Cy3GaEpC)、矢车菊素-3-O-[2-O-β-木糖基-6-O-(E)-p-香豆酰]-β-半乳糖苷(Cy3GaEpCX)、矢车菊素-3-O-[2-O-β-木糖基-6-O-(E)-p-香豆酰]-β-葡萄糖苷(Cy3GEpCX)和矢车菊素-3-O-[6-O-(E)-p-香豆酰]-β-葡萄糖苷(Cy3GEpC)。杜鹃红山茶主要花青苷总量高于山茶‘媚丽’,杂交后代花青苷总量存在较大的变异;杂交后代中Cy3GX、Cy3GaX含量均低于杜鹃红山茶,Cy3GEpCX、Cy3GaEpCX含量总体上高于杜鹃红山茶,Cy3G、Cy3Ga、Cy3GEpC和Cy3GaEpC含量基本上介于双亲之间。 结论 杜鹃红山茶及其杂交后代中含2-O-β-木糖基的花青苷含量高于相应不含2-O-β-木糖基的花青苷,含葡萄糖苷的花青苷高于相应含半乳糖苷的花青苷。杜鹃红山茶主要花青苷为Cy3GX和Cy3GaX, 山茶‘媚丽’为Cy3GEpC和Cy3G,杂交后代主要为Cy3GX和Cy3GEpCX,其次为Cy3G和Cy3GEpC;杂交后代中含2-O-β-木糖基的花青苷来源于杜鹃红山茶,其所占比例高于相应不含2-O-β-木糖基的花青苷,表明含2-O-β-木糖基的花青苷具较强的遗传能力。
牡丹种间远缘杂交不亲和的细胞学与生理机制研究
张翔宇, 贾文庆, 何松林, 邱永杰, 王乔健, 胡缓, 史来琨, 刘会超
2022, 35(4): 63-71. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2022.004.007
摘要:
目的 明晰牡丹种间远缘杂交不亲和的细胞学及生理机制,为牡丹远缘杂交提供理论及试验基础。 方法 以牡丹‘凤丹’为母本,保康牡丹为父本,进行远缘杂交授粉亲和性研究,探讨授粉后雌蕊保护酶活性、可溶性物质含量及内源激素含量变化与花粉萌发、花粉管生长之间的联系。 结果 保康牡丹与‘凤丹’远缘杂交亲和性差的细胞学原因是花粉萌发慢,花粉管多有胼胝质沉积、扭曲缠绕严重,生长多无序并伴有分枝现象,只部分能穿过花柱到达子房。生理机制研究结果表明:授粉后,SOD活性快速升高有利于花粉柱头识别及花粉管生长;MDA含量快速增加不利于远缘杂交授粉花粉管的伸长生长;远缘杂交雌蕊较自交雌蕊可溶性蛋白及可溶性糖含量高,表现为柱头识别作用及雌蕊排异作用加强;自交雌蕊IAA含量显著高于杂交,高水平IAA、GA3、IPA有助于花粉萌发及花粉管生长;远缘杂交雌蕊ABA含量显著高于自交雌蕊,高水平ABA、JA对花粉管生长显示抑制作用,诱发胼胝质沉积,花粉管扭曲缠绕生长无序。 结论 ‘凤丹’与保康牡丹远缘杂交存在受精前障碍,其与雌蕊内部酶活性变化、内源激素含量的动态变化及可溶性物质含量密切相关。
栗杂交F1代群体遗传结构及其农艺性状关联分析
江锡兵, 章平生, 张东北, 吴仁超, 吴剑, 吴聪连, 赖俊声, 龚榜初
2022, 35(4): 72-83. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2022.004.008
摘要:
目的 解析控制栗属农艺性状的自然等位变异并获得与其相关联的SSR位点,为分子标记辅助选择和高效育种奠定基础。 方法 以涵盖9个杂交组合的235份栗杂交子代混合群体为材料,采用SSR标记对其进行群体遗传结构和连锁不平衡(LD)分析,并将32个高多态性SSR标记与25个农艺性状进行关联分析。 结果 统计概率P < 0.05时,32对SSR标记组成496个位点中存在一定的连锁不平衡,其中,74个位点的连锁不平衡水平较高,占总标记对的14.92%;而P < 0.01时,32个SSR位点间LD总体水平较低。群体遗传结构分析结果显示,当K=4时,Delta K值接近最大。据此,F1代混合群体被划分为4个亚群,且每个亚群中子代分布呈现出一定的遗传分化,平均混合度为0.120。GLM模型中,高达28个SSR标记位点与树高等24个农艺性状呈极显著关联,每个性状可检测到关联的SSR位点数1~22个不等,解释率范围为4.65%~24.02%;MLM模型中,得出26个SSR位点与树高等23个性状呈极显著关联,解释率范围为5.04%~24.02%。综合两种模型关联分析结果,发现15个SSR标记与树高等3个生长性状关联,14个SSR标记与1年生枝条长度等3个枝条性状关联,26个SSR标记与叶片长度等18个叶片表型及其光合生理性状关联。 结论 ICMA017s等15个SSR标记分别与树高等13个农艺性状高度关联,标记对性状的解释率均在10.00%以上,且存在同一标记与多个性状、同一性状与多个标记高度关联的现象。
林隙大小对华北落叶松人工林林下更新动态的影响
张宇, 魏曦, 梁文俊, 刘子琦, 李福明, 赵怡, 冯泳翰
2022, 35(4): 84-92. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2022.004.009
摘要:
目的 明确关帝山华北落叶松人工林林隙下天然更新现状,探究林隙大小对更新的影响。 方法 通过调查不同林隙下华北落叶松幼苗幼树密度、生长现状及林隙下幼苗幼树空间分布,应用K2函数进行点格局分析,了解林隙下幼苗幼树的空间格局。 结果 (1)华北落叶松更新密度和生长指标随林隙面积的升高呈现正显著影响(P<0.05)。林隙大小对幼苗幼树生长指标(基径、高度、年龄)的影响最显著,最大均值多出现在林隙等级I(20~50 m2),幼苗幼树密度最大均值分别出现在林隙等级II(50~100 m2)和III(100~150 m2)中。(2)幼苗幼树大部分分布在树冠投影区及冠空隙边缘,且有逐渐向林隙中心生长的趋势。(3)华北落叶松林样地林隙内更新苗大部分呈现聚集分布且发生在小尺度上,小部分呈现均匀分布。 结论 林隙大小对华北落叶松更新有显著影响,林隙等级I(20~50 m2)有助于幼苗的建立和萌发,随着平均胸径的增大,为提高资源的有效性、减少更新苗之间的竞争、扩展更多生态位空间,后期可通过人为干扰扩大林隙面积至等级II(50~100 m2),促进幼苗的存活及幼树的生长。
缙云山针阔叶混交林涡相关适用性及碳通量变化特征
王松年, 王云琦, 王凯, 冯印成, 王杰帅
2022, 35(4): 93-102. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2022.004.010
摘要:
目的 探讨涡度相关法在缙云山针阔叶混交林的适用性,并明晰针阔叶混交林生态系统的碳源/碳汇情况,从而为该地区的森林经营和林业可持续发展提供科学依据。 方法 利用涡度协方差观测方法,获得了缙云山针阔叶混交林2019.11—2020.10的碳通量监测数据。通过湍流数据质量评价、能量闭合及通量足迹,分析对涡度相关应用于该下垫面的适用性进行验证。在时间序列上对碳通量的变化进行分析,并对研究区内碳源或碳汇情况进行评估。 结果 研究期内,显热通量(H)、潜热通量(LE)和碳通量(Fc)的湍流数据质量评价较好,高质量数据占比分别为77%、61%和62%;在生长季(4—10月),上层能量闭合率为0.82,下层能量闭合率为0.73;研究期内通量高贡献区域所处方向与全年主风向(东北)一致;在研究期内,该生态系统年固碳量为887.40 g·m−2,月均日变化和季节均日变化大多为双峰型,生长季的Fc累积变化量为:−826.2 g·m−2,非生长季则只有:−61.2 g·m−2;影响碳通量的主要环境因子是光合有效辐射和风速,R2分别是0.75和0.43。 结论 涡度相关法在缙云山针阔叶混交林生态系统的监测过程中具有较好的适用性,且通量监测的数据来源可信,质量评价良好。研究期内,该生态系统处于碳汇过程,生长季的碳汇能力显著高于非生长季。光合有效辐射和风速是影响碳通量变化的主要环境因子。
基于U-Net模型的多时相Sentinel-2A/B影像林分类型分类
杨丹, 李崇贵, 李斌
2022, 35(4): 103-111. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2022.004.011
摘要:
目的 基于多时相Sentinel-2A/B影像,探究深度学习模型在森林植被上的分类效果。 方法 以黑龙江省孟家岗林场为研究区,以多时相Sentinel-2A/B影像、数字高程模型(DEM)为数据源,通过各森林类别的JM距离,确定最佳单一时相。同时,构建多时相植被指数及红边指数特征(DVI、mNDVI、CIred-edge、NDre1)。采用支持向量机和优化的U-Net模型分别对单一时相 + DEM和单一时相 + DEM + 多时相植被指数两种方案进行分类实验。 结果 (1)在单一时相 + DEM基础上,加入多时相植被指数后,U-Net模型精度为77.87%,比单一时相 + DEM精度高6.67%;(2)U-Net模型的总体精度明显优于支持向量机,并且分类效果更好。同时,深度学习U-Net模型能够避免“椒盐”现象,分类结果更细腻。 结论 基于多时相Sentinel-2A/B影像,构建植被指数及红边指数时序特征,同时采用U-Net模型在一定程度上能够提高林分类型分类精度。
不同产地三花槭繁殖体表型变异及选择研究
孙安然, 张明, 庞忠义, 于海洋, 谢影, 张世凯, 赵曦阳
2022, 35(4): 112-122. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2022.004.012
摘要:
目的 阐明东北地区不同产地三花槭繁殖体表型性状变异规律,为三花槭种质资源保护和良种选育提供基础。 方法 以黑龙江、辽宁和吉林三省的4个产地的三花槭繁殖体为材料,对其表型和活力等性状进行测定分析。 结果 果实方差分析结果表明:除翅果长宽比(P = 0.787)外,其它性状在产地间均差异极显著(P < 0.01),不同产地间三花槭表型性状存在显著差异。各性状间相关性分析结果表明:果实长与果实宽、翅果长、着生痕长、翅长和空壳率呈显著正相关(0.368≤r≤0.421),种子生活力与空壳率和翅果长呈极显著负相关(r = −0.897,r = −0.507)。三花槭繁殖体与环境因子的相关性分析表明:翅果长、翅果宽、果实厚度和翅长均与海拔呈极显著负相关(−0.556≤r≤−0.529),果实长、果实宽和千粒质量与海拔呈显著负相关(−0.456≤r≤−0.380),空壳率与年均气温呈极显著负相关(r = −0.549),种子生活力与年均气温呈极显著正相关(r = 0.516)。利用多性状综合评价法对产地和家系进行综合评价,P2产地综合评价值较高,果实长等现实增益为2.83%~22.08%。以20%的入选率,初选出6个优良家系,果实长等现实增益为1.13%~78.65%。 结论 三花槭繁殖体表型性状存在丰富的差异,主要受海拔和年均气温2个环境因子的影响。根据多性状综合评价初步选定P2产地和家系19、12、6、22、27、28为优良材料。
不同林分密度指标在杉木单木直径年生长模型的应用
姜丽, 张雄清, 段爱国, 张建国
2022, 35(4): 123-129. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2022.004.013
摘要:
目的 分析不同林分密度指标在直径生长模型中的应用,对林分密度的精准管理具有重要意义。 方法 以福建邵武杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林密度长期试验林28 a连续观测数据为研究对象,基于可变生长率法,对7种不同的林分密度指标在单木直径年生长模型中的应用进行了比较研究,共构建了8种杉木单木直径年生长模型。 结果 8种模型的拟合精度比较高,R2均在0.96以上。相比较含有密度指标的杉木单木直径模型精度高于不含密度指标模型。在所有含有密度指标的模型中,决定系数最高的是以林分密度指数(SDI)为密度指标的模型,其次为以林分断面积BA和Nilson密度指数为密度指标的模型。 结论 基于SDI林分密度指数构建的杉木单木直径模型最优。
桑树HD-Zip I亚家族基因的鉴定及表达分析
胡景涛, 李彦杰, 段艳艳, 阮宇, 顾欣, 肖国生
2022, 35(4): 130-142. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2022.004.014
摘要:
目的 研究桑树中HD-Zip I亚家族成员的进化及结构等特点,明确该家族基因的器官特异性表达模式,阐明ABA及淹水、盐和脱水处理对桑树HD-Zip I基因表达水平的影响。 方法 通过桑树基因组数据库鉴定桑树HD-Zip I基因,并进行生物信息学分析;利用桑树与拟南芥HD-Zip I蛋白的序列比对结果,构建系统进化树;利用桑树RNA-seq数据分析桑树HD-Zip I基因的组织/器官特异性表达谱;利用qRT-PCR分析桑树HD-Zip I基因在激素及非生物胁迫处理下的表达模式。 结果 共鉴定出14个桑树HD-Zip I基因,根据进化关系可进一步将其分为6个分枝,各分枝内的成员具有相似的基因结构及保守基序。RNA-seq数据分析发现,MnHD-Zip 2MnHD-Zip 6在根、枝条、冬芽、雄花和叶片中均呈现高水平表达。激素处理后的基因表达分析发现,MnHD-Zip 8MnHD-Zip 9MnHD-Zip 11MnHD-Zip 12MnHD-Zip 13受到ABA不同程度的上调诱导,桑树其余HD-Zip I基因的表达水平均受到ABA不同程度的抑制。非生物胁迫处理表达分析发现,桑树HD-Zip I亚家族基因均受到3种非生物胁迫不同程度的诱导表达。 结论 桑树β分枝成员受到盐和脱水胁迫的显著诱导表达,且在各种器官中也有较广泛的高表达,因此,推测这些基因在桑树生长发育及逆境胁迫中均发挥着重要的调控作用。此外,MnHD-Zip 8MnHD-Zip 12受到了盐、淹水及脱水胁迫的显著诱导,由此推测它们在桑树逆境胁迫响应中具有潜在重要功能。
不同基因型橡胶树花药体胚发生能力的差异分析
顾晓川, 彭素娜, 戴雪梅, 周权男, 孙小龙, 桂明春, 黄华孙, 华玉伟, 黄天带, 张源源
2022, 35(4): 143-152. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2022.004.015
摘要:
目的 探明不同基因型橡胶树的体胚发生能力差异,为优化橡胶树不同品种体胚发生体系提供理论基础。 方法 以国家橡胶树种质资源圃保存的32个橡胶树主栽品种及其亲本为材料,通过系谱分析明确品种间的遗传关系,并以花药作为外植体诱导愈伤组织并进一步诱导体胚发生,结合体胚诱导率和遗传关系分析不同基因型体胚发生能力的差异。 结果 对32个橡胶树品种进行系谱分析表明:PR107、GT1、PB86、Tjirl、海垦1、天任31-45、合口3-11这7个品种为初生代无性系,其余25个品种中的23个与以上7个初生代无性系中的1 ~ 3个存在亲缘关系,表明我国橡胶树主栽品种亲本来源狭窄。结合系谱和体胚发生结果分析表明:橡胶树品种的体胚发生能力与亲本来源密切相关,亲本体胚发生能力决定其子代品种体胚发生能力。父母本均为难诱导体胚发生品种时,其杂交后代多数难诱导体胚发生;父母本中含1个易诱导体胚发生品种,即使另1个亲本为难诱导体胚发生品种时,其杂交后代多数体胚发生效率高,但这些后代间体胚发生频率差异显著,且存在超亲现象,推测橡胶树体胚发生是由多基因参与控制的。GT1、天任31-45、93-114和RRIM513等为难诱导体胚发生品种,以其为亲本来源的杂交后代多数难以诱导体胚发生(如云研77-2、云研77-4、云研73-46、保亭1-285、湛试32713、热研217),而PB86、RRIM600、热研88-13和海垦1等为易于诱导体胚发生品种,以其为亲本之一的杂交后代多数体胚发生效率高(如大丰95、海垦2、热研917、热研73397、热研879、热研918、徐育3、徐育141-2)。 结论 本研究发现,橡胶树体胚发生能力存在明显的基因型差异,且这种差异可遗传。依据体胚诱导率和遗传关系,本文将橡胶树亲本的体胚形成率同子代的诱导率结合进行分析并分组,为利用基因型分组优化橡胶树栽培品种的体胚发生体系提供了依据。
北京海坨山典型林分土壤固氮菌群落特征研究
史策, 聂立水, 魏一凡, 祝琳, 杨昊, 张润哲, 聂浩亮, 王江, 薄慧娟
2022, 35(4): 153-161. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2022.004.016
摘要:
目的 探讨北京海坨山不同林分类型下土壤固氮菌多样性和群落结构及其与土壤性质的相关关系,为暖温带森林土壤氮循环及森林植被恢复提供理论依据。 方法 选择4种典型林分类型(油松林(Pinus tabuliformis Carriere)、针阔混交林(Pine-poplar mixed)、蒙古栎林(Quercus mongolica Fisch)、核桃楸林(Juglans mandshurica Maxim))分别设置3块 (20 m × 20 m) 标准样地,采集0 ~ 20 cm土层土样,分析相关土壤性质,采用高通量测序分析土壤固氮菌多样性和群落结构特征,并探究不同土壤特性对土壤固氮微生物群落特征的影响。 结果 4种林型下共测定出4门6纲13目16科29属。多样性分析显示,4种林型下土壤固氮菌α多样性存在显著差异,具体表现为油松林>针阔混交林>核桃楸林>蒙古栎林。β多样性分析显示,4种林型土壤固氮菌群落组间差异大于组内差异。在已鉴定的土壤固氮菌中,各林型以变形菌门为主,核心菌属为慢生根瘤菌属、广泛固氮氢自养单胞菌属和斯克尔曼氏菌属。RDA分析显示,土壤特性能解释固氮菌群落变异的65.48%,其中土壤有机质和全氮含量显著影响 4 种林型下土壤固氮菌群落组成。 结论 北京海坨山地区土壤固氮菌资源丰富,不同林型下土壤特性、固氮菌多样性和群落结构差异明显,其中土壤有机质和全氮含量是显著影响土壤固氮菌群落组成的主要因子。
六盘山华北落叶松林坡面土壤密度空间变异与合理取样数
邓佳楠, 刘帆, 刘泽彬, 郭建斌, 王彦辉
2022, 35(4): 162-169. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2022.004.017
摘要:
目的 明确森林坡面土壤密度的空间异质性并量化其合理取样数,对于准确理解坡面产流变化机制具有重要意义。 方法 结合传统统计学和地统计学方法,分析了六盘山华北落叶松林坡面0~100 cm土层土壤密度的空间异质性,用Monte Carlo模拟重抽样的方法,量化95%置信区间、10%误差下土壤密度的最少取样数。 结果 华北落叶松林坡面100 cm土层土壤密度变化范围0.99~1.48 g·cm−3;随土层加深,土壤密度逐渐增加。传统统计学表明,0~20 cm土层土壤密度属弱变异,其它土层均为中等变异,石砾含量的空间异质性是导致坡面不同土层土壤密度空间变异的主要因素。地统计学表明,各层土壤密度空间结构均为中等空间自相关性。不同土层土壤密度空间变异程度的不同导致其最少取样数存有明显差异,在95%的置信区间,若要控制坡面100 cm土层土壤密度评估精度在10%误差内,至少需布设10个以上的取样点。 结论 森林坡面土壤密度存有较大空间变异,且其合理取样数的大小取决于空间变异程度,未来应基于土壤密度空间变异程度与合理取样数的关系制定合理、高效的取样策略。
氮添加对亚热带黄山松林土壤磷组分的影响
林巧玉, 曾泉鑫, 元晓春, 崔琚琰, 谢欢, 林惠瑛, 李伟鹏, 杨庆波, 陈岳民
2022, 35(4): 170-178. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2022.004.018
摘要:
目的 探究氮沉降背景下黄山松林土壤磷组分的变化,并进一步探究磷组分变化的驱动因素,为黄山松林如何适应未来氮沉降持续加剧情况提供科学依据。 方法 对福建省戴云山黄山松林进行短期氮添加试验,测定土壤磷组分、微生物生物量、酸性磷酸单脂酶(ACP)、磷酸二酯酶(PD)和磷脂脂肪酸,探究氮沉降对亚热带土壤磷组分、土壤微生物群落的影响和驱动土壤磷转化的关键因素。 结果 与对照相比,高氮添加显著降低0~10 cm土层中等易分解态磷和难分解态磷含量(p<0.05),对易分解态磷的含量、微生物生物量磷、ACP、PD活性和土壤微生物群落组成无显著影响。总体上,10~20 cm土层磷组分变化趋势与0~10 cm土层一致,但变化不显著。高氮添加显著降低10~20 cm土层微生物生物量磷含量,显著提高ACP、PD活性和微生物生物量氮/微生物生物量磷。此外,低氮添加显著降低10~20 cm土层革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌的比值(p<0.05)。冗余分析表明,可溶性有机碳和丛枝菌根真菌是影响土壤磷组分变化的关键因素。 结论 短期低氮添加下通过磷组分转化(如中等易分解态磷的矿化)维持了土壤磷有效性。这些结果有助于理解短期氮沉降下贫磷生态系统土壤磷有效性和生产力的维持机制。
科尔沁沙地主要造林树种叶片δ13C比较研究
于丰源, 张金鑫, 孙一荣, 宋立宁
2022, 35(4): 179-187. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2022.004.019
摘要:
目的 明确不同造林树种水分利用特征差异,为干旱半干旱沙区植被恢复和重建过程中造林树种的选择提供理论依据。 方法 通过测定科尔沁沙地南缘主要造林树种樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)、彰武小钻杨(Populus × xiaozhuanica)、油松(Pinus tabuliformis)和白榆(Ulmus pumila)生长季(6—10月)叶片δ13C值和不同深度土壤含水量,比较了不同树种的水分利用效率(δ13C指示),并探讨了水热因子对树木水分利用效率的影响。 结果 樟子松、油松和白榆叶片δ13C值随季节变化逐渐降低,而彰武小钻杨叶片δ13C值随季节变化呈先增加后降低趋势;从整个生长季δ13C平均值来看,樟子松叶片δ13C值(−26.92‰ ± 0.11‰)显著高于彰武小钻杨(−27.40 ‰± 0.10‰)和油松(−27.57 ‰± 0.14‰),而彰武小钻杨和油松显著高于白榆(−29.23‰ ± 0.17‰)。叶片δ13C逐月变化量与水热因子的响应程度因树种而异,樟子松和白榆叶δ13C逐月变化量与水热因子相关关系不显著,而油松叶δ13C逐月变化量与降水量、气温和湿度呈显著负相关关系,彰武小钻杨叶δ13C逐月变化量与气温呈显著正相关关系。 结论 樟子松具有较高的水分利用效率,彰武小钻杨和油松次之,白榆最低。不同树种水分利用效率差异不仅与树种生物学特性有关,而且与受外界水热因子响应程度有关。
大别山区两种柿资源种实表型性状的多样性
杨旭, 徐阳, 龚榜初, 谢其均
2022, 35(4): 188-196. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2022.004.020
摘要:
目的 揭示大别山区罗田甜柿和野柿群体间和群体内种实表型性状的变异程度和变异规律,为两种柿资源的综合利用和遗传改良提供科学依据。 方法 以大别山区罗田甜柿和野柿的11个群体为研究试材,对其果实和种子的表型性状进行形态学测定和统计分析。 结果 (1)罗田甜柿13 个表型性状的极大值为极小值的 1.42(柿蒂大小)~4.07倍(单果质量),表型性状平均变异系数为13.78%,平均shannon′s多样性指数为1.80。野柿表型性状的极大值为极小值的1.48(果形指数)~5.53(种子质量)倍,平均变异系数22.15%, 平均shannon′s多样性指数为2.04,其变异程度显著高于罗田甜柿;(2)巢式方差分析结果表明,罗田甜柿群体内变异(34.30%)显著高于群体间变异(17.07%),平均表型分化系数为33.23%,群体间分化较小;野柿群体间变异(48.75%)显著高于群体内(6.69%)变异,平均表型分化系数为73.13%,群体间表型有较大的分化。 结论 罗田甜柿表型多样性为中等水平,离散程度较轻,各性状分布相对集中,较稳定,不易发生群体分化,而野柿的表型多样性水平相对较高,具有较高的分化潜力;其中,单果质量、种子数等性状进化及适应性潜力相对较大,最易产生变异,是遗传改良的重要基础。作为广布种的野柿和狭域种的罗田甜柿,对复杂多变的生境具有不同的响应能力。
山东省侧柏枝枯病病原菌鉴定及其致病性测定
刘在哲, 亓玉昆, 吕娟, 张玉娇, 张伟, 刘云, 付翠翠, 刘慇, 刘保友, 王清海
2022, 35(4): 197-204. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2022.004.021
摘要:
目的 明确引起山东省济南市侧柏枝枯病的病原菌种类,为该病的防控提供依据。 方法 采用组织分离法和单孢分离法进行病原分离纯化,通过形态学和多基因系统发育分析 (ITS、TEF-1αTUB2)相结合的方法对分离菌株进行鉴定,通过人工接种测定其致病性。 结果 菌落初期白色,菌落中间簇状,后期菌落深灰绿色,背面黑褐色。分生孢子单孢透明,梭形、椭圆形、卵球形。根据形态特征和多基因系统发育分析将分离菌株鉴定为Neofusicoccum occulatum Sakalidis, M. L., Burgess, T. I.。人工接种分离菌株,均可以引起侧柏枝条、鳞叶发病,症状与田间一致。从发病部位同样可以分离获得接种菌株。 结论 明确了N. occulatum是引起山东省济南市林场侧柏枝枯病的致病菌。