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响应面法优化森吉木霉M75菌株发酵培养条件
张铭, 宁少华, 高茜, 谢宪, 程元, 梁军
摘要:
目的 利用响应面法优化森吉木霉M75菌株的液体发酵培养条件,使其无菌滤液拮抗松枯梢病病原菌松球壳孢菌的抑菌活性得到有效提高,获得森吉木霉M75高效抑菌的发酵培养基配方。 方法 采用Plackett-Burman试验设计、最陡爬坡试验,结合响应面设计法优化森吉木霉M75的发酵培养基,采用Design Expert 11.0软件对试验数据进行处理分析。 结果 得到了培养基配方中对森吉木霉M75发酵滤液抑菌活性影响最显著的3个主要因素:葡萄糖、温度和转速,同时得到了最佳发酵培养浓度为:葡萄糖2.75%,胰蛋白胨1.2%,硫酸锌0.2%,马铃薯浸汁1 000 mL,温度31.0 ℃、转速195 r·min−1,接种量5%,装液量180 mL,发酵培养5 d。 结论 获得了在实验室条件下森吉木霉M75菌株高效抑菌的发酵培养基配方和培养条件,为森吉木霉菌株后续的研究提供了有效依据。
杜仲种质资源叶片表型性状多样性分析
孟益德, 杜红岩, 王璐, 吕庚鑫, 庆军, 何凤, 黄海燕, 杜庆鑫
摘要:
目的 以701份杜仲种质资源为研究对象,探究杜仲种质资源叶片表型性状遗传多样性,为杜仲优良资源选育和开发利用提供理论支撑和材料。 方法 对杜仲叶片14个表型性状进行测定,结合相关性分析、主成分分析和聚类分析等统计方法,探究杜仲不同种质间叶片表型的遗传多样性。 结果 不同来源地杜仲叶片的14个表型性状间存在较大差异,叶面积变异系数最大(20.68%),叶绿素参考值变异系数最小(4.57%);各表型性状的遗传多样性指数为 1.90~2.09,叶片长和叶柄长的遗传多样性指数最大,均为2.09;叶片表型性状间呈极显著正相关的有26对,呈极显著负相关的有19对,叶片长、叶片宽、叶面积、叶周长、叶柄长5个性状间均呈极显著正相关。主成分分析提取的6个主成分,累积贡献率达89.211%。基于14个表型性状,将701份杜仲种质划分为4类,各类群间叶片表型性状存在较大差异。 结论 杜仲种质资源叶片表型性状表现出丰富的多样性,筛选出叶面积、鲜比叶质量、叶片绿色成分、叶绿素参考值、长宽比、节间距6个性状可作为评定杜仲资源的主要表型指标,为叶用杜仲良种选育及综合利用提供了优异的种质基础。
长柄扁桃适宜分布区对气候变化的响应
张君明, 边磊, 周飞梅, 王兴梅, 杨涛, 张生平, 王伟, 宋敏丽, 许新桥
摘要:
目的 揭示新型生态经济树种长柄扁桃集中适宜分布区对未来气候变化的响应。 方法 结合实地调查地理数据,利用MaxEnt和ArcGIS软件预测长柄扁桃在未来气候情景下集中适宜分布区的变化。 结果 长柄扁桃适宜分布区集中在中国、蒙古和俄罗斯,分布范围为97.23°~122.62° E和35.49°~54.91° N。基准气候(1970—2000)情景下,中、高适宜分布区主要位于中国境内。降水季节性变化(bio15)是预测过程中得分最高的气候变量。在4种未来(2021—2100)气候情景(SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5)下,长柄扁桃适宜分布区的几何中心整体表现出向西北方移动的趋势。随着排放情景的升级,各气候情景中几何中心的平均迁移率也在增加。 结论 降水季节性变化(bio15)是限制长柄扁桃分布的最关键变量。长柄扁桃集中适宜分布区有向西北方迁移的趋势。高排放情景下适宜分布区的变化比低排放情景更为活跃。
中国沙棘树冠上中下部枝条的水碳代谢与生长结实性状研究
李海波, 薛浩, 薛静茹, 曹希娟, 王林
摘要:
目的 为了解沙棘树冠不同位置枝条的水碳代谢与生长结实的关系,也为制定针对沙棘树形培养的栽培技术措施提供一定的理论依据。 方法 本研究选取中国沙棘树冠上部、中部、下部的2年生枝条为研究对象,比较其水分状况、光合作用、非结构性碳水化合物(NSC)含量、枝叶生长、结实性状和果实营养成分。 结果 树冠不同部位枝条凌晨水势差异不显著,下部枝条正午水势显著高于上部和中部枝条;中部枝条凌晨导水损失率(PLC)显著低于上部和下部枝条,下部枝条正午PLC显著高于上部和中部枝条;上部枝条的茎、叶面积比导水率显著高于中部和下部枝条;净光合速率按从大到小的顺序为上部枝条>中部枝条>下部枝条;中部枝条枝条木质部NSC含量显著高于上部枝条,但二者与下部枝条差异都不显著,各位置间枝条韧皮部NSC含量无显著性差异,上部和中部枝条的叶片NSC含量显著性高于下部枝条;下部枝条的花芽纵横径、纯花芽比例、发芽率、新梢数量、新梢基径、叶面积、比叶质量均显著低于上部和中部枝条,下部枝条的果实纵横径、坐果率、可溶性固形物含量也低于上部和中部枝条,上部枝条的枝长、基径显著高于中部枝条,中部枝条的百果质量和果实纵横径显著高于上部枝条,不同部位枝条总黄酮、维生素C和可滴定酸含量差异不显著。 结论 下部枝条受遮光的影响较大,明显限制光合产物摄取和生长,并较大程度的影响了其结实性状,上部枝条在生长上占有优势,中部枝条在结实性状上占有优势。因此,中国沙棘的树形培养应充分考虑其光照条件,及时清除下部低光照区域枝条;同时注意营养生长和生殖生长的平衡,充分利用树冠上部和中部枝条结实是提高沙棘产量和品质的重要措施。
砂质海岸不同密度黑松叶片养分重吸收特征
任奕炜, 衣华鹏, 钟小瑛
摘要:
目的 研究3种密度下(高密度:1 150株·hm−2,中密度:535株·hm-2,低密度:285株·hm−2)黑松的养分重吸收特征及叶片、土壤养分含量及化学计量特征对重吸收效率的影响,为黑松合理的经营管理提供科学依据。 方法 以烟台牟平海岸带防护林内黑松(Pinus thunbergii Parl.)为研究对象,通过采集不同林分密度的黑松成熟叶、衰老叶及林下0~20 cm土壤样品,测定植物、土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)及硝态氮(NO3 -N)、铵态氮(NH4 + -N)、速效磷(AP)含量,分析不同密度下黑松叶片重吸收特征及叶片与土壤养分含量、化学计量特征及其相关关系。 结果 (1)牟平海防林黑松的氮重吸收率(NRE)平均为52.44%,磷重吸收率(PRE)平均为48.53%,NRE与全球针叶树种平均水平相近,PRE低于全球针叶树种。3种密度下,生长发育更多受到N限制,符合“相对重吸收假说”。(2)在中密度时,成熟叶养分含量及N、P重吸收率均最高,NRE显著高于高密度。黑松成熟叶C、N、P含量随密度增大先升高后降低,衰老叶含量在不同密度之间差异不显著。中密度林分成熟叶C:N显著高于低、高密度林分;低密度林分衰老叶C:P显著低于中、高密度林分。(3)低密度林分土壤的AP含量显著高于中、高密度林分;中密度林分土壤的TN含量显著高于高密度林分;高密度林分土壤TP显著低于中、低密度林分。高密度林分的土壤C:N、C:P显著高于低密度林分,中密度林分的土壤N:P显著高于低、高密度林分。(4)衰老叶养分及化学计量指标对于养分重吸收的影响更显著,不同密度的NRE、PRE对叶片、土壤养分及其化学计量特征的响应有所差异。 结论 本试验条件下,中密度黑松可以相对提高养分的利用效率,更有利于适应该地区的N限制。
内蒙古黄土丘陵区4种柠条林土壤水分入渗特征
江磊, 秦富仓, 曾令建, 赵琦, 宋秀敏, 王立宇, 史芮嘉
摘要:
目的 研究内蒙古黄土丘陵区4种柠条林土壤入渗特征及其影响因素,为当地合理造林及植被恢复提供参考。 方法 以柠条、山杨 × 柠条、山杏 × 柠条、油松 × 柠条林下土壤为研究对象,采用环刀进行多点取样并测定土壤理化性质,单环土柱法观测原状土壤水分入渗,并将入渗特征与土壤理化性质进行相关性分析。 结果 4种林地初始入渗率、稳定入渗率、5 h累计入渗量、湿润锋前进速率均表现为山杏 × 柠条(8.60 mm·min−1,1.05 mm·min−1,279.83 mm,2.5 mm·min−1) > 山杨 × 柠条(5.6 mm·min−1,0.76 mm·min−1,255.65 mm,2.2 mm·min−1) > 油松 × 柠条(4.80 mm·min−1,0.73 mm·min−1,243.03 mm,2.0 mm·min−1) > 柠条(3.16 mm·min−1,0.53 mm·min−1,178.64 mm,3.4 mm·min−1);入渗后土壤饱和含水率、田间持水率表现为:山杏 × 柠条 > 山杨 × 柠条、油松 × 柠条 > 柠条;土壤密度和孔隙状况是影响4种林地入渗能力和水分状况的主要因素。 结论 在研究区内,山杏 × 柠条较其他林地有更好的调节作用和涵养水源功能,有效减少地表径流和土壤侵蚀。
农杆菌介导的山苍子遗传转化体系的构建
王民炎, 俞文仙, 赵耘霄, 陈益存, 高暝, 吴立文, 吴善群, 汪阳东
摘要:
目的 筛选适合山苍子愈伤组织分化的激素比例,研究其对抗生素的耐受性,构建山苍子遗传转化体系。 方法 以山苍子无菌苗茎段诱导的愈伤组织为试验材料,研究不同激素浓度配比对山苍子愈伤组织诱导不定芽及不定芽生根的影响,探讨愈伤组织对潮霉素和头孢霉素的临界筛选浓度,并通过农杆菌介导法将外源基因导入山苍子愈伤组织中。 结果 筛选出诱导愈伤组织不定芽分化培养基为:MS + 2.0 mg·L−1 6-BA + 0.01 mg·L−1 IBA + 0.05 mg·L−1 TDZ,分化率为16.67%~36.67%;不定芽生根培养基为1/2MS + 0.5 mg·L−1 IAA,生根率为97.33%。遗传转化初期筛选抗性愈伤组织的潮霉素浓度为5 mg·L−1(约7~10 d),通过逐步增加潮霉素浓度至30 mg·L−1进行筛选培养,头孢霉素最适浓度为300 mg·L−1。采用农杆菌介导法将外源基因转入愈伤组织中,并设计PCR引物进行鉴定,共检测16株抗性苗均含有目的条带,表明目的基因已插入山苍子基因组中,转化率为0.67%。通过Southern检测表明,目的片段已插入山苍子愈伤组织中。 结论 初步建立山苍子再生及遗传转化体系,且已获得多个基因的抗性愈伤组织,为进一步开展基因功能研究及遗传改良提供技术支持。
基于实例分割的高郁闭度林分单木树冠无人机遥感提取
谢运鸿, 荆雪慧, 孙钊, 丁志丹, 李睿, 李豪伟, 孙玉军
摘要:
目的 利用遥感影像获取高郁闭度林分树冠信息。 方法 试验了一种基于实例分割模型的无人机遥感影像单木树冠提取方法,选用7种残差网络用于模型的特征提取,逐一对不同郁闭度杉木纯林进行单木树冠提取。 结果 表明,7个实例分割模型对低郁闭度林分树冠分割的边界框AP值和掩膜AP平均值分别为55.89%、57.29%,林分东西冠幅、南北冠幅和树冠面积参数提取均方根误差平均值分别为0.161、0.179和0.341,平均预测决定系数R2分别为0.912、0.918和0.957;对高郁闭度林分树冠分割的边界框AP值和掩膜AP平均值分别为46.00%、44.45%,单木东西冠幅、南北冠幅和树冠面积参数提取均方根误差平均值分别为0.479、0.497和1.256,平均预测R2分别为0.806、0.762和0.936。 结论 各参数提取精度均优于传统调查精度,该方法能自动化、快速化、精准化获取树冠信息。
土壤活性有机碳及碳库管理指数对石漠化治理措施的响应
李金垚, 潘雯, 王佳, 薛亮, 张显松, 李生
摘要:
目的 探讨石漠化地区土壤活性有机碳库及土壤碳库管理指数对不同治理措施的响应,为喀斯特地区土地合理利用和石漠化生态治理提供科学依据。 方法 以喀斯特地区3种石漠化治理措施——梯田嵌套鱼鳞坑(NL)、鱼鳞坑(FSP)和梯田(TR)为研究对象,自然坡地为对照(CK),分析不同石漠化治理措施下土壤活性有机碳库及碳库管理指数分布特征。 结果 土壤活性有机碳含量和活性有机碳储量均在不同石漠化治理措施下总体呈鱼鳞坑最高,梯田嵌套鱼鳞坑次之,梯田最低的变化趋势,其中,鱼鳞坑土壤易氧化碳和可溶性碳含量及碳储量显著高于对照和其它石漠化治理措施。土壤碳库管理指数(CPMI)表现为鱼鳞坑措施大于其它2种石漠化治理措施,其中,石漠化治理措施在0~10 cm土层的土壤碳库管理指数均大于100.00%,表明石漠化治理措施提高了喀斯特地区表层土壤质量。 结论 石漠化治理措施显著影响了喀斯特坡地土壤活性有机碳储量。鱼鳞坑措施较梯田和梯田嵌套鱼鳞坑措施土壤活性有机碳储量和碳库质量明显提高。鱼鳞坑措施可作为喀斯特地区石漠化生态恢复优先考虑的治理措施。
不同林分密度指标在杉木林分蓄积量模型的应用研究
姜丽, 张雄清, 段爱国, 张建国
摘要:
目的 林分密度是反映单木林分中林木株树和竞争的一个重要指标,构建林分生长与收获模型的一个重要变量。选择合适的林分密度指标来构建杉木林分蓄积量模型,提高林分预测精度。 方法 以福建邵武杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林密度长期试验林28 a连续观测数据为依据,基于可变生长率法,建立了含5种林分密度指标的杉木林分蓄积年生长模型。 结果 模型决定系数R2均在0.979以上,精度高于不含密度指标的对照组模型。在包含密度指标的模型中,精度最高的为每公顷株数N密度模型,其次是相对植距RS密度模型,但是这两个模型参数估计不显著而被舍弃。所有模型的R2数值由高到低顺序为:每公顷株数N林分蓄积量模型(0.979 9)、相对植距模型(0.979 9)、林分密度指数SDI模型(0.979 4)、优势高营养面积比Z模型(0.979 3)、Nilson密度指数模型(0.979 0)以及不含密度指标模型(0.972 8)。 结论 除去N指标和RS指标模型,杉木林分蓄积量模型中表现最好的是以林分密度指数SDI为密度指标的模型。其次,还发现在低造林密度(1 667~3 333 株·hm−2)林分,蓄积生长量要大于中高造林密度(5 000~10 000 株·hm−2)的林分。
典型中亚热带天然阔叶林林木高径比与胸径及树高关系
严铭海, 王金池, 黄清麟, 庄崇洋, 郑群瑞, 卓鸣秀, 官晓辉
摘要:
目的 揭示典型中亚热带天然阔叶林各林层林木高径比与胸径及树高的关系特征,为中亚热带人工阔叶林、半天然林和天然阔叶林可持续经营提供参考。 方法 在建瓯万木林省级自然保护区内5个最典型中亚热带天然阔叶林分中,分别设置50 m × 50 m的样地,运用Spearman秩相关系数分析典型林分各林层林木高径比与胸径及树高的相关性,选用指数函数和双曲线函数拟合各林层林木高径比与胸径关系曲线。 结果 5个样地全林林木高径比平均值为103.1,各亚层高径比平均值排序为:第Ⅲ亚层(112.7) > 第Ⅱ亚层(89.0) > 第Ⅰ亚层(66.9);各亚层最小值与最大值排序与其平均值排序一致。各样地各林层林木高径比与胸径均呈现极显著负相关且相关系数都较高,相关系数绝对值第Ⅰ亚层(0.896~0.961)和第Ⅱ亚层(0.912~0.971)最高,全林(0.613~0.749)居中,第Ⅲ亚层(0.415~0.596)最低;各样地各林层林木高径比与树高的关系较为复杂且相关系数绝对值都较低(0.020~0.480)。采用指数函数拟合第Ⅰ亚层、第Ⅱ亚层林木高径比与胸径关系曲线的R2分别为0.852~0.906和0.830~0.914,而拟合全林分和第Ⅲ亚层的R2分别为0.465~0.575和0.202~0.399;采用双曲线函数拟合第Ⅰ亚层、第Ⅱ亚层林木高径比与胸径关系曲线的R2分别为0.874~0.937和0.856~0.968,而拟合全林分和第Ⅲ亚层的R2分别为0.387~0.536和0.186~0.350;指数函数拟合全林分和第Ⅲ亚层林木高径比-胸径关系的R2相对较高,RMSEAMR相对较小,而双曲线函数拟合第Ⅰ亚层和第Ⅱ亚层林木高径比-胸径关系的R2相对较高, RMSEAMR 相对较小。 结论 典型中亚热带天然阔叶林林木高径比会因所属亚层的不同而变化,因此有必要分亚层来探讨林木高径比与胸径及树高关系;同一亚层的林木高径比也会因胸径不同而变化,各林层林木高径比与胸径均呈现极显著负相关且相关系数都较高,其关系曲线拟合是有意义且必要的;双曲线函数能很好地描述第Ⅰ亚层和第Ⅱ亚层的关系曲线,指数函数更适合描述全林分和第Ⅲ亚层的关系曲线;各林层林木高径比与树高的关系较为复杂且相关系数都较低,其关系曲线拟合是没有意义的;典型中亚热带天然阔叶林林木高径比特征需要且可以采用各林层林木高径比与胸径的关系曲线来表达。
滇牡丹MYB家族成员鉴定及PdMYB2的功能验证
邹红竹, 韩璐璐, 周琳, 吕纪杭, 贾莹华, 王雁
摘要:
目的 研究MYB转录因子家族在滇牡丹黄色花花色变黄过程中的重要作用,为牡丹花色改良和分子育种提供候选基因。 方法 本研究基于滇牡丹花瓣的转录组数据,对滇牡丹MYB家族进行了成员鉴定及分类。依据系统进化树、同源序列比对、基因差异表达筛选到候选基因PdMYB2,利用亚细胞定位、实时荧光定量PCR、转基因烟草及液相色谱等方法对PdMYB2进行功能验证。 结果 在滇牡丹转录组中共鉴定到64个MYB基因家族成员,分别为R2R3-MYB成员25个,R1R2R3-MYB 1个,4R-MYB 2个,MYB-related 36个。筛选到1个R2R3-MYB转录因子PdMYB2,定位在细胞核和细胞质中,在烟草中过表达PdMYB2会引起烟草花青素积累量的增加,在花瓣中与花青素相关的结构基因NtCHSNtCHI的表达量均上调。 结论 MYB转录因子家族中的PdMYB2在类黄酮合成途径中具有正调控作用,可以促进花青素的积累,提高类黄酮途径上结构基因的表达量。
37份文冠果优新种质资源表型性状遗传变异分析
王娅丽, 顾志杰, 贾巧霞
摘要:
目的 明确文冠果优新种质资源表型性状的变异特点和多样性,为遗传改良提供依据。 方法 2019—2020年连续2年对37份种质资源的35个表型性状进行了方差分析、主成分分析、聚类分析等。 结果 37份种质资源的35个表型性状的平均变异系数为25.49%,变异范围为12.80%~63.25%,各部位变异系数大小排序为枝条性状(45.51%)>花序性状(31.01%)>果实性状(24.67%)>花性状(24.35%)>种子性状(21.82%) >叶性状(21.45%)。平均表型分化系数为80.525%,表明种质资源间的变异是表型变异的主要来源。主成分分析结果表明,前9个主成分的累积方差贡献率达到80.333%,可以综合反映35个性状的信息。聚类分析将37份文冠果种质资源根据其特点分为2个主要类群,6个亚类群,并初步明确了各亚类群性状特征和育种价值。 结论 文冠果种质资源表型性状遗传变异丰富,其中,花序、果实和花等性状变异范围大于叶片和种子,为文冠果种质资源的遗传改良、保存和评价提供了有益的信息。
不同寄主植物对云南松毛虫生长发育、繁殖及生理酶活性的影响
沈海燕, 梁运, 陈正浩, 华银, 李昌良, 张珠河, 翁怀锋, 黄飚, 张飞萍, 梁光红
摘要:
目的 基于不同寄主植物对云南松毛虫(Dendrolimus houi Lajonquiere)生长发育、繁殖、解毒酶和消化酶活性的影响,解析其对不同寄主植物的生理适应机制,为营造新型混交林开展生态调控提供理论依据。 方法 以柳杉、侧柏、柏木、云南松和马尾松为寄主植物进行室内饲养,分别比较不同寄主植物条件下云南松毛虫幼虫、蛹的发育历期和成虫繁殖力,并测定云南松毛虫5龄幼虫的解毒酶(谷胱甘肽-S-转移酶(GSTs)、细胞色素P450酶(CYP450)、羧酸酯酶(CarE))和消化酶(蛋白酶、淀粉酶(AMS)、脂肪酶(LPS))的活性。 结果 取食柳杉、柏木、侧柏和云南松的云南松毛虫幼虫具完整的生活史,而取食马尾松的幼虫只存活至5龄,不具有完整的生活史。同时,取食柳杉和柏木的云南松毛虫幼虫和蛹发育历期短、雌蛹重且成虫产卵多。取食柳杉和柏木的云南松毛虫5龄幼虫体内谷胱甘肽-S-转移酶和细胞色素P450酶活性显著高于取食云南松、侧柏和马尾松的幼虫(P<0.05)。在3种消化酶中,取食柳杉与柏木的云南松毛虫幼虫体内蛋白酶活性均处于较高水平。 结论 云南松毛虫对柳杉和柏木具较好的适应性,虫体内解毒酶和蛋白酶可能是其对柳杉和柏木有较好适应性的主要原因。
马尾松与乡土阔叶树种混合凋落叶分解的质量损失
张艳, 李勋, 宋思梦, 张健
摘要:
目的 了解马尾松凋落叶与不同乡土阔叶树种凋落叶的混合分解特征,探明混合凋落叶的质量损失率与阔叶凋落叶的种类和所占比例之间的关系。 方法 本文以针叶马尾松 (P)与乡土阔叶树种香樟 (C)、檫木(S) 以及香椿(T)凋落叶为研究对象,采用凋落叶分解袋法在野外进行2 a的针阔混合分解实验,通过将上述4个树种凋落叶按照1针1阔、1针2阔和1针3阔组合(即PC、PS、PT、PSC、PST、PCT和PSCT)且每种组合设置不同混合比例,共得到31个混合处理,研究这31个混合处理和4种纯凋落叶(合计35种处理凋落叶)的质量损失变化特征。 结果 分解2 a后,PT、PC、PCT、PST以及PSCT组合的质量损失率高于PS和PSC组合。混合凋落叶的质量损失率基本表现为协同效应且随分解时间的延长呈先增强后减弱的趋势,在分解18个月时最强(67.74%),相对于其它混合处理,PT、PCT和PSCT质量比分别为6:4、7:2:1和7:1:1:1时的质量损失率在4个分解时期均表现出较强的协同效应。 PLS回归分析表明,凋落叶的分解系数k值和混合效应均与凋落叶的初始总酚含量、木质素含量、纤维素含量、C/N、C/P、木质素/N以及木质素/P表现为显著的负相关,与初始N和P含量表现为显著的正相关。 结论 总体上看,阔叶所占比例为30%~40%时,尤其是含有香椿(T)的混合凋落叶(PT,PST,PCT和PSCT)有利于促进马尾松凋落叶分解和林地养分循环。