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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。
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,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。
PEG和NaCl胁迫下毛竹萌发种子的MicroRNAs表达谱分析
王晓静, 王涛, 杨凯, 李潞滨
摘要:
目的 鉴定和分析不同干旱和盐胁迫下毛竹种子在露白时期的microRNAs(miRNAs)及其表达模式。 方法 分别使用聚乙二醇(PEG6000)和氯化钠(NaCl)模拟干旱和盐胁迫,构建H2O、10% PEG、15% PEG、50 mmol·L−1 NaCl和100 mmol·L−1 NaCl处理下毛竹露白时期种子的small RNA文库,通过高通量测序和生物信息学分析揭示样本中的miRNA及其表达谱。 结果 通过small RNA测序共鉴定了246条已知miRNAs的成熟体序列,并预测得到262条novel miRNAs的成熟体序列;在毛竹种皮破裂阶段的种子中,丰度最高的已知miRNA为miR166,其次是miR159、miR6478、miR319等;根据miRNA靶基因预测结果,靶基因数量最多的已知miRNA属于MIR396家族,PH02Gene13935GAMYB)被预测受到MIR159、MIR319、MIR396家族共28个miRNAs的调控;在6个比较组中共鉴定了181个差异表达miRNA,与对照组相比,10% PEG、15% PEG、50 mmol·L−1 NaCl和100 mmol·L−1 NaCl胁迫下表达水平最高且显著差异表达的已知miRNA分别为phe-miR171e-5p、phe-miR3630-3p、phe-miR171e-5p和phe-miR159a.1;差异表达miRNA靶基因能够显著富集在不同的GO和KEGG途径中;对10个差异表达miRNAs进行qRT-PCR验证,荧光定量结果的整体趋势和测序数据一致。 结论 毛竹种皮破裂阶段种子中积累了大量的miR159、miR6478、miR319等已知miRNA,且在对照和胁迫处理组中均具有高表达水平,可能在毛竹种子萌发中具有保守调控作用;与对照组相比,phe-miR171e-5p,phe-miR3630-3p,phe-miR171e-5p和phe-miR159a.1在 10% PEG、15% PEG、50 mmol·L−1 NaCl、100 mmol·L−1 NaCl胁迫下分别显著差异表达,能够在毛竹种子露白阶段响应PEG或NaCl胁迫。
银腺杨PagWOX11/12a基因对茎生长发育的影响
文爽爽, 王留强, 卢孟柱
摘要:
目的 分析PagWOX11/12a基因对杨树生长发育的影响,为进一步研究该基因在木本植物中的调控机制奠定基础。 方法 利用生物信息学方法及相关软件进行系统发育进化树构建、序列比对及生化特征分析。利用qRT-PCR分析其组织特异性表达模式。利用转基因植株35S::PagWOX11/12a-SRDX(DR),分析显性抑制PagWOX11/12a后杨树的表型。 结果 PagWOX11/12a基因可编码含255个氨基酸的蛋白质。该基因在84K的不同组织中均有表达。对DR转基因植株的表型分析表明,与非转基因植株相比,显性抑制该基因可导致茎中韧皮部细胞、髓心细胞及木质部纤维细胞长度变小,节间伸长受到抑制,株高明显降低。 结论 PagWOX11/12a基因通过影响节间伸长参与调控了杨树的高生长,该研究为进一步揭示PagWOX11/12a基因参与杨树生长发育的调控机制提供了参考。
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。
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。
翅果油树人工林表型性状变异规律研究
杨玉洁, 胡晓艳, 黄尧, 王升级, 程葆昶, 张建国, 杜淑辉, 王兆山
摘要:
目的 分析翅果油树表型性状的多样性,掌握翅果油树种质资源性状变异规律,从中挖掘优异种质资源,为后续林木良种和新品种选育奠定基础。 方法 从山西省翼城县翅果油树省级自然保护区内选择100棵10年生翅果油树实生苗,根据数量分类法编制性状调查表,采用多种方法对翅果油树种质资源表型性状变异规律进行分析。 结果 翅果油树表型性状的变异系数为9.72%~37.66%,平均变异系数为22.26%。数量性状的多样性指数(H’)为1.056~2.213。相关性分析发现,单一器官不同性状的相关性均较高,不同器官间性状普遍没有相关性,但叶长与6个果实性状均具有显著相关性。主成分分析发现,前7个主成分的累积贡献率为79.053%,各性状贡献率较分散。果实性状聚类分析表明,在距离系数为10时,100棵翅果油树聚为3大类,且类别之间果实性状具有显著性差异。果实性状主成分分析表明,产量与种仁性状可以作为翅果油树良种选育的首要目标,因此,在第III类中选择个体10、17、33、37、56、74作为未来翅果油树林木良种或新品种选育的首选材料。 结论 山西省翅果油树人工林表型性状变异丰富,可分别根据不同育种目标进行选育。
三峡库区秭归段消落带重金属时空分布特征
陈天, 程瑞梅, 肖文发, 沈雅飞, 曾立雄, 王丽君, 孙鹏飞, 张萌
摘要:
目的 分析比较三峡库区消落带土壤重金属含量的时空差异,研究消落带金属污染现状并提出防治措施。 方法 以2008年、2014年和2018年的秭归段三峡库区的淹水区(高程145~175 m)和未淹水区(高程175~185 m)消落带土壤为研究对象,使用消解法对样品的理化性质和铜(Cu)、铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Mn)含量进行检测分析。 结果 结果表明:(1)对2008年、2014年和2018年的消落带土壤研究发现,淹水区土壤总氮(TN)、总磷(TP)、有机质(SOM)含量持续降低,土壤pH值较2008年增加,2018年已接近7。(2)截至2018年,消落带土壤中Cu、Fe、Mn、Zn含量不断增加,Zn在消落带中下部(高程145~165 m)、及未淹水区土壤中地质累积指数污染程度均为“强”;消落带下部(高程145~165 m)的Cu、消落带中下部及未淹水区土壤的Zn已经造成了轻度生态风险。(3)消落带土壤理化性质和4 种重金属含量的相关性分析表明,土壤pH的上升可能带来4 种重金属累积量增加的风险,土壤TP增加可能会减少土壤中4 种重金属累积,而土壤TN含量的增加可能引起未淹水对照区土壤Fe、Mn的增加以及淹水区Cu和Zn的减少。 结论 三峡大坝的运行造成土壤氮磷等养分质量的下降,消落带土壤重金属污染现状不容忽视,尤以Cu和Zn的生态风险为重,因此需要继续长期监测,必要时可以考虑改变植被构成等人工干预手段。
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。
滇南3种不同类型热带森林优势种幼树干生态化学计量特征
屠晶, 栗忠飞, 孙靖, 赵晓鹏
摘要:
目的 探讨滇南地区热带、亚热带森林物种养分元素分配模式、受限制状况、吸收利用资源能力等特征,以期揭示外界环境变化下物种的适应性机制。 方法 以滇南区域热带季节雨林、热带山地雨林和中山湿性常绿阔叶林3种热带森林主要优势种为研究对象,分析不同类型森林不同层次优势种幼树干C、N、P化学计量特征变化。 结果 1)3种森林优势种幼树干全C含量随海拔梯度的增加总体呈增加趋势,全N含量和全P含量随海拔梯度的增加呈降低趋势;2)中山湿性常绿阔叶林的C:N、C:P相对较高,热带季节雨林和热带山地雨林N:P均小于14,中山湿性常绿阔叶林大于16;3)森林上层优势种幼树干全C、全N含量均低于下层树种,全P含量则高于下层树种,上层优势种N:P均小于14,下层优势种大于16,说明上层优势种生长主要受到N元素的限制,且吸收和利用养分能力高于下层优势种;4)冗余分析表明:海拔和层次对优势种幼树干养分含量及化学计量比的影响较大。 结论 滇南地区3种森林中,中山湿性常绿阔叶林拥有相对较高的氮、磷利用效率,本区生态系统主要受到N、P元素的共同限制作用。不同生长环境条件下植物体内养分元素生态化学计量特征的差异性,可以进一步揭示物种适应各种生态环境的应对机制。
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1000 mL,温度31.0 ℃、转速195 r/min,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。
藏东南色季拉山急尖长苞冷杉非结构性碳水化合物时空动态特征
樊志颖, 陈康, 李江荣, 汪汉驹, 潘开文
摘要:
目的 为了验证高山林线的形成机理,探究树木分布上限的限制因素。 方法 本研究以色季拉山急尖长苞冷杉为研究对象,在其低海拔针阔叶混交林(3 500 m)、中海拔适生区(3 900 m)和高海拔林线过渡带(4 300 m)分别于生长季(7月初)与非生长季(11月底)测定树木叶、枝、干和根的非结构性碳水化合物(NSC)及其组分含量,以及C、N、P含量。 结果 不同生长季节急尖长苞冷杉非结构性碳水化合物源与汇含量比较稳定,未出现碳供应不足现象;海拔对急尖长苞冷杉非结构性碳水化合物及其组分影响较小;器官间NSC含量差异显著,叶、枝、干和根在不同生长季节所侧重的生理活动和功能不同;非生长季急尖长苞冷杉非结构性碳水化合物及其组分显著高于生长季,非生长季较高的可溶性糖和NSC含量有利于抵御低温等恶劣环境;急尖长苞冷杉的NSC含量随海拔的上升呈现出了递增的趋势,一定程度上支持了“生长抑制”假说。 结论 色季拉山急尖长苞冷杉的生长更多的受到了植物养分的限制,而非碳限制。
杜仲种子内生微生物群落组成及生态功能分析
张青青, 董醇波, 邵秋雨, 陆莹霞, 董旋, 梁宗琦, 韩燕峰
摘要:
目的 揭示杜仲种子内的微生物群落组成和多样性,丰富杜仲相关微生物资源。 方法 本研究采用传统培养法和高通量测序技术对杜仲种子内生微生物群落组成和多样性进行分析,同时基于FAPROTAX 和FUNGuild数据库对其进行功能注释。 结果 从杜仲种子中共分离获得真菌40株(3门11属),优势属为曲霉属(Aspergillus)(30%);细菌142株(1门6属),其中土壤芽孢杆菌属(Solibacillus)(47.18%)为主要优势属。高通量测序获得141个真菌OTUs,隶属于6门101属;442个细菌OTUs,隶属于24门313属。在属水平,种子优势真菌属为Apiotrichum(31.28%)和德巴利氏酵母属(Debaryomyces)(26.07%);优势细菌属主要为假单胞菌属(Pseudomonas)(16.66%)和乳杆菌属(Lactobacillus)(9.68%)。功能注释结果显示,真菌以降解有机物、促进宿主植物生长、促进宿主对土壤养分的吸收、改善土壤环境微生物群落结构以及致病菌群为主;细菌以化能异氧、有氧化能异养以及具有发酵和固氮作用的菌群为主。 结论 杜仲种子内携带多种有益功能菌和潜在致病菌,这些微生物对植物的生长发育具有重要影响。同时本研究还分离到多株有益功能菌,这将为后续人为调控种子微生物组以增强植物健康提供微生物资源。
光照和氮磷供应比对3种典型乔木幼苗光合生理特性的影响
向旺, 成向荣, 徐海东, 刘江伟
摘要:
目的 研究不同生态型树种光合生理特征对光照和养分供应的响应规律,为人工林高效培育提供科学依据。 方法 以麻栎、闽楠及木荷幼苗为研究对象,设置2种光环境(自然全光照,45%全光照)和3种施肥氮磷供应比(N:P=5、N:P=15、N:P=45),测定光合荧光参数以及苗高、地径的变化,研究植物光合生理参数在异质环境中的变化特征,分析林木生长与光合生理参数的关系。 结果 (1)与全光照处理相比,遮阴降低了麻栎的光饱和点(LSP)和最大净光合速率(Pnmax),增加了木荷的Pnmax,而闽楠Pnmax没有显著变化。两种光照处理下,施肥均增加了闽楠和木荷LSP和光补偿点(LCP),但施肥对遮阴下麻栎LSP和LCP影响较小。(2)遮阴显著降低了麻栎、闽楠和木荷调节性能量耗散的量子产量Y (NPQ),显著增加了电子传递速率(ETR)。在全光照处理下,施肥普遍增加了麻栎、闽楠和木荷PSⅡ实际光合量子产量Y(II)和ETR,降低了Y(NPQ);在遮阴处理下,施肥显著增加闽楠Y(II)和ETR,而麻栎Y(II)和ETR在氮磷供应比为5时显著增加,木荷Y(II)和ETR在氮磷供应比为15时显著增加。(3)相对于全光照处理,遮阴显著增加麻栎、闽楠和木荷叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a + b及类胡萝卜素含量,2种光照处理下施肥显著增加麻栎、木荷和闽楠(仅全光照处理)的光合色素含量。(4)无论在光照还是遮阴条件下,施肥普遍增加了麻栎、闽楠和木荷苗高和地径相对增长率,3个树种生长与光合色素含量均正相关。 结论 麻栎、闽楠和木荷叶片光合生理特征和生长受光照和施肥交互作用影响,不同光照强度下氮磷施肥对林木促生效应大小受氮磷供应比和树种影响。
无瓣海桑根响应盐胁迫的转录组分析
梁锐涛, 韩维栋, 杨少瑕, 陈蓓蓓
摘要:
摘要 : 目的 初步探究无瓣海桑的耐盐分子机制,筛选出无瓣海桑抗盐候选基因,为后续功能验证实验及林木抗盐性遗传育种奠定分子基础。 方法 以1年生无瓣海桑幼苗为材料,用500 mmol•L−1 NaCl分别处理0 d(对照组)和10 d(处理组),取不同条件下的根部组织进行转录组测序,并结合三代全长转录组数据进行后续生物信息学分析。 结果 (1)与对照组相比,NaCl处理10 d后,无瓣海桑幼苗根系中共有14401个差异表达基因,其中7153个上调,7248个下调。(2)GO分析发现,共有11068个差异基因在47个GO 条目得到注释。(3)在KEGG富集分析中,共有6189个差异基因富集到134条通路,其中,共有14条通路显著富集(P值<0.01,Q值<0.05)。(4)通过进一步对差异基因进行功能注释分析,共筛选出抗盐候选基因89个,其中,抗氧化基因24个,渗透调节物质基因22个,植物激素基因19个,蛋白激酶基因10个,转录因子基因14个。 结论 活性氧清除、渗透调节、植物激素、蛋白激酶及转录因子相关基因参与调控无瓣海桑盐逆境适应过程。
青藏高原东北边缘云-冷杉林火烧迹地灌木群落种群生态位特征
赵安, 周晓雷, 史瑞锦, 周旭姣, 杨富强, 贺万鹏
摘要:
目的 揭示青藏高原东北边缘云-冷杉林不同年限火烧迹地灌木群落种群生态位特征。 方法 以空间代替时间方法,采用Levins和Shannon Wiener生态位宽度指数、Pianka和Schoener生态位重叠指数计算种群生态位宽度和生态位重叠程度,并划分群落特化种和泛化种。 结果 火烧迹地和未过火林地灌木物种Levins和Shannon Wiener生态位宽度指数结果基本一致,同一物种在火烧迹地和未过火林地的生态位宽度存在差异。5 a火烧迹地有3个特化种;15 a火烧迹地有2个特化种和1个泛化种;未过火林地有1个特化种。种间生态位重叠严重的种对数占比为15 a火烧迹地>5 a火烧迹地>未过火林地;生态位重叠一般的种对数占比为5 a火烧迹地>15 a火烧迹地>未过火林地;生态位重叠较小的种对数占比为未过火林地>15 a火烧迹地>5 a火烧迹地。 结论 青藏高原东北边缘云-冷杉林经过重度火干扰后,不同年限火烧迹地灌木群落种间生态位重叠程度正在不断地发生变化,而未过火林地林下灌木层种间生态位重叠程度则保持一个相对较低的状态,火烧迹地灌木群落正处于正向演替阶段。
六盘山华北落叶松林的结构随林龄变化及其水文影响
徐小勤, 于澎涛, 王彦辉, 徐丽宏, 于艺鹏, 刘泽彬
摘要:
目的 探讨林分结构随林龄的变化及其所带来的水文影响,为六盘山半干旱区森林植被建设和经营管理提供理论依据。 方法 在六盘山半干旱区叠叠沟小流域,以主要人工林类型—华北落叶松人工林为研究对象,基于1993—2002年的日气象数据,应用林分结构耦合模型和BROOK90生态水文模型,通过情景模拟,得到植被结构(平均树高、胸径、郁闭度、LAI)随林龄的变化,及其对水分平衡分量(截留量、蒸腾量、土壤蒸发量、产流量)的影响。 结果 华北落叶松林随林龄的增加可分为快速生长期(林龄5~15 a)、缓慢生长期(林龄15~40 a)和稳定期(林龄大于40 a)。在快速生长期,林分平均树高、平均胸径、郁闭度和冠层LAI均随林龄的增加而快速增大,年均增长率分别为0.48 m·a−1、0.54 cm·a−1、0.03、0.19;在缓慢生长期,林分平均树高、平均胸径和郁闭度呈缓慢增大趋势,而冠层LAI则呈先增大后减小的趋势;在稳定期,林分结构基本稳定。在快速生长期,年均截留量和蒸腾量随林龄增加而快速增大,年均增长率分别为1.91、24.13 mm·a−1;年均土壤蒸发量和产流量随林龄增加快速减小,其年均减小速率为10.58、14.88 mm·a−1。在缓慢生长期,年均蒸腾量、土壤蒸发量和产流量随林龄的变化减慢,并在林龄30 a时就趋于稳定,其年均变化率分别为0.62、−0.75、−0.76 mm·a−1 结论 六盘山半干旱区华北落叶松人工林在林龄小于30 a,特别是林龄小于15 a时,林分结构不断变化,显著影响人工林的生态水文功能。在林龄30 a后,林分结构稳定,水分平衡分量也趋于稳定,在林水综合管理中可不必再需要考虑林龄的影响。
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。
不同浓度石墨烯对杉木幼苗生长、根系形态及15N吸收利用的影响
彭婷婷, 魏永平, 章进峰, 张筱, 陈洪华, 陈爱玲, 赵建国, 胡亚林, 曹光球
摘要:
目的 探究石墨烯对杉木幼苗生长、根系形态及N素吸收利用的影响,为杉木高效培育奠定理论依据。 方法 以1年生杉木优良无性系“洋061”为试验材料,采用盆栽试验及15N示踪技术,测定不同浓度石墨烯(0、20、25、30 mg·L−1)处理的杉木幼苗生长、根系形态指标及15N分配率和利用率。 结果 在杉木幼苗的生长和根系形态指标中,除茎干质量和根体积外,其余指标都表现为石墨烯浓度为25 mg·L−1的处理中最大,但各处理间差异不显著;杉木全株15N利用率表现为 25 mg·L−1>20 mg·L−1>30 mg·L−1>CK1,15N分配在杉木幼苗各器官中表现为叶>茎>根;根15N分配率、全株15N利用率与根系形态的相关性分析结果显示除根长、根体积、根15N分配率与根直径呈负相关外,其他各指标间均呈极显著正相关。 结论 一定浓度的石墨烯有利杉木幼苗的生长,并能促进N素的吸收利用。
辽东山区人工红松冠长率影响因子研究
刘奇峰, 陈东升, 冯健, 高慧淋
摘要:
目的 建立包含林木竞争、地形(坡度、坡向、坡位)的不同林层的辽东山区人工红松冠长率模型,研究不同竞争水平及地形对冠长率的影响,比较林层间的冠长率差异,为辽东山区红松人工林经营奠定基础。 方法 以辽宁省清原县大边沟林场红松人工林为研究对象,基于冠长率基础模型,通过再参数化方法引入竞争因子,采用哑变量方法进一步引入地形因子,选取对模型贡献最大的地形因子,最终建立包含竞争、地形变量的不同林层间的人工红松冠长率哑变量模型,模拟了各因子对人工红松冠长率的影响。 结果 与基础模型相比,引入林木竞争、地形因子坡向的不同林层冠长率模型R2a提升了0.113,RMSE降低了0.012,竞争、坡向、林层对冠长率模型的贡献率(MSER)分别为14.14%、2.25%、0.16%。冠长率随林木胸径的增大而减小,随林木竞争水平的增大而增大。随林木竞争水平的增大,冠长率随树高变化规律由负增长逐渐转为正增长。经F检验,不同坡向、林层之间冠长率差异显著,变化规律为阴坡>半阳坡>阳坡,在林层间表现为上林层>下林层。 结论 地形与林木竞争因子显著影响人工红松冠长率,坡向是对人工红松冠长率影响最大的地形因子。本研究构建的包含地形与林木竞争的冠长率模型精度较高,为辽东山区红松人工林经营管理及生长量预估提供参考。
西藏色季拉山西藏红杉径向生长对气温和降水波动的响应
于德水, 卢杰, 张萌, 张新生
摘要:
目的 基于色季拉山地区特有树种西藏红杉年轮样芯,研究西藏红杉径向生长对气温和降水量的波动响应。 方法 利用树木年代学的方法,结合TASP-Win及ARSTAN程序建立标准年表,采用Pearson及bootstrap的计算方式将年轮宽度指数与1961—2020年气温及降水分别进行相关分析。 结果 径向生长在气温波动前后存在有较大的差异。在气温波动前西藏红杉与前一年8月,当年1月及6月平均气温呈正相关(P<0.05),与前一年9—10月及12月平均降水呈正相关,与前一年8月呈负相关,与1月至12月的相对湿度呈显著正相关(P<0.01)。在气温发生波动后,与当年3—12月平均气温呈负相关,与前一年8月及当年6月降水为显著正相关。 结论 藏东南地区的气候条件极为特殊,气候的波动导致水热条件发生变化是限制西藏红杉径向生长的主要原因,在非生长季气温短暂的变化对树木径向生长同样有着显著的影响。
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(不高于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较高。 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。
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
摘要:
目的 研究内蒙古黄土丘陵区4种柠条林地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。
基于立地混合效应的湖南丘陵平原区杉木多形立地指数模型研究
宋争, 黄朗, 胡松, 张雄清, 朱光玉
摘要:
目的 研究林分立地因子对立地指数的影响,构建含立地混合效应的立地指数模型,以解决区域性立地指数模型精度低的问题。 方法 基于湖南丘陵平原地区360组杉木平均优势木高-年龄数据,利用数量化方法Ⅰ对影响林分优势高生长的立地因子进行显著性分析,并选取P<0.05的立地因子作为主导因子;采用8种常用的立地指数方程进行基础模型选择,以主导立地因子及其组合作随机效应,确定包含立地效应的立地指数模型。运用AICBIC、logLik和R2等4个评价指标比较不同组合类型的模拟精度,选取最优随机效应组合。采用K-means聚类划分立地类型组,以解决复杂立地类型的模型应用问题。 结果 1)基于数量化方法Ⅰ的显著性分析结果显示:对林分优势高具有显著影响的立地因子有海拔、坡度、坡向与土壤类型,其显著性顺序为土壤类型>海拔>坡向>坡度。2)10个候选基础模型的拟合精度均较低(R2=0.424 3~0.564 4),本研究选取M4(R2=0.564 4)作为构建多形立地指数曲线的基础模型。3)将不同立地因子及其组合作随机效应构建非线性混合模型,确定系数R2从0.424 3~0.564 4提高到0.565 5~0.808 9,模型拟合精度的高低与主导立地因子的显著性紧密相关,其中含立地类型的混合模型模拟精度最高(R2=0.808 9)。4)以确定系数≥0.99为聚类精度标准,将研究区立地类型划分为11个立地类型组,含立地类型组的混合模型在便于应用的同时,提高了建模精度(R2=0.811 7)。 结论 含立地随机效应的立地指数曲线模型可以显著提高区域复杂立地类型的立地建模精度。
AM真菌和无机磷对油茶苗磷吸收和培养土壤磷组分的影响
黄雨轩, 林宇岚, 张林平, 吴斐, 杨滢, 谭明曦
摘要:
目的 探究不同无机磷水平下丛枝菌根真菌对油茶苗磷素吸收的促进作用,为接种丛枝菌根真菌提高油茶磷效率的研究提供理论依据。 方法 以1年生油茶苗为宿主植物,接种幼套近明球囊霉(Claroideogolmus etuicatum)和施KH2PO4 (0、10、50、100 mg·kg-1),探究接种AM真菌和无机磷对油茶磷吸收和土壤磷组分的影响。 结果 在不施磷(0 mg·kg-1)、低磷(10 mg·kg-1)、中磷(50 mg·kg-1)和高磷(100 mg·kg-1)条件下,菌根化油茶苗磷含量均显著高于未菌根化,地上部分别提高了5.64%、8.14%、14.28%、5.79%,根系磷含量分别提高了12.85%、20.01%、19.63%、18.09%。接种AM真菌处理、施加无机磷处理及其两者交互作用下对土壤全磷含量、有效磷含量以及有机磷含量的影响均极显著。接种幼套近明球囊霉极显著降低了土壤中Al-P、Fe-P、Ca-P、O-P 4种磷形态含量。在低磷条件下,接种幼套近明球囊霉显著增加了油茶苗叶片和根系中Pht1;1基因的表达;在中磷、高磷条件下,接种幼套近明球囊霉则降低了油茶叶片和根系中Pht1;1基因的表达。 结论 AM真菌可改变油茶苗土壤中磷形态,促进植株对土壤中有效磷的吸收效率,并参与调控油茶植株中Pht1;1基因的表达。该试验结果为微生物菌肥提升油茶苗对土壤磷素吸收效率和减少磷肥施入量提供科学依据,同时促进我国油茶产业持续健康发展。
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。
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 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。
横断山脉亚高山带几种高山栎林下丛枝菌根菌(AMF)调查
李鸿博, 黄耀华, 康定旭, 伍建榕, 马焕成, 陈诗
摘要:
目的 明确横断山脉亚高山带高山栎林下AMF孢子分类地位。 方法 自横断山脉亚高山带不同地段选择6个高山栎根围土壤和根系样本,对其土壤中AMF孢子利用湿筛沉淀法进行选取。利用AMF特异引物对其ITS区段18SrRNA基因进行扩增,结合形态学与分子生物学手段对其进行鉴定,构建系统发育演化树并推测其亲缘关系。 结果 表明:四川、西藏高山栎林下土壤AMF孢子与根系克隆为类球囊霉属(Paraglomus),云南香格里拉高山栎林下土壤AMF孢子与根系克隆为球囊霉属(Glomus)。克隆结果表明AMF能够广泛存在于高山栎组植物根系。根系苯胺蓝染色结果可见明显类似丛枝和泡囊的结构。综合高山栎土壤AMF孢子与根际AMF鉴定结果认为,高山栎林下存在大量AMF,且目前不同采样地高山栎林下根围土和根系分别仅发现一种AMF存在,提示各高山栎同时仅能与一种AMF发生共生关系。此外,高山栎林下AMF孢子在演化过程中发生分化并介于ParaglomusGlomus的分类地位之间,且西藏、四川地区AMF与云南香格里拉地区AMF存在差异。 结论 本研究发现自然条件下横断山脉亚高山地区高山栎林下菌塘普遍存在AMF,且云南香格里拉地区高山栎根系AM与Glomus属更接近,说明AM在长期演化过程中随地域迁移出现分化。为了解横断山脉亚高山带高山栎林下AMF的形成与演化提供理论参考。
金丝楸幼苗响应盐碱胁迫的生理和转录组分析
郜新强, 王小艳, 焦伟, 王静, 郑丽月, 王丹宁, 王兴云, 侯立江, 尚增振, 刘彦珍
摘要:
目的 研究不同盐碱胁迫对金丝楸幼苗生长、光合和生理指标的影响,并结合转录组测序分析,探究楸树耐盐碱的生理机制和分子机制。 方法 采用盆栽法对金丝楸幼苗进行不同盐碱胁迫处理,分析其生物量、光合及生理指标对不同盐碱响应的差异,采用Illumina高通量测序技术进行转录组测序,通过生物信息学分析盐碱胁迫对转录水平的影响。 结果 不同盐碱胁迫下,金丝楸幼苗叶片受伤害程度为Na2CO3>混合盐碱>NaCl;新增株高和地径、地上部和根的干质量和鲜质量、生物量、根冠比均受到明显抑制,并随盐碱浓度增加而抑制加强,但生长胁迫指数均随浓度的增加而降低;丙二醛(MDA)含量和相对电导率都随胁迫浓度增加而不同程度上升,超氧化物歧化酶(SOD)活性、可溶性糖含量、脯氨酸(Pro)含量、叶绿素总量和光合速率都呈现先上升后下降的趋势。转录组测序共产生约60.4 Gb原始数据,组装得到55 793个Unigenes,其中29 534(52.93%)个Unigenes获得了注释;通过差异表达基因(DEGs)分析,3个比较组(CK vs NaCl,CK vs Na2CO3 和 CK vs 混合盐碱)分别筛选出1 779、2 835和4 059 个DEGs;DEGs GO富集分析表明,膜的整体成分、膜的内在成分、催化活性、类异戊二烯代谢和合成过程、氧化还原酶活性等条目被显著富集;DEGs KEGG分析表明,苯丙素生物合成、淀粉和蔗糖代谢、植物激素信号转导、萜类主干生物合成和精氨酸代谢等通路被显著富集;此外,在DEGs中鉴定的bHLH、ERF、MYB-related、NAC、C2H2、WRKY、MYB和bZIP转录因子家族成员最多。 结论 金丝楸主要通过积累可溶性糖和Pro,提高SOD酶活和光合作用来抵御盐碱胁迫,但都呈现“低促高抑”的现象,说明其具有一定阈值。金丝楸通过调节膜成分、催化活性、类异戊二烯代谢和生物合成过程、苯丙素生物合成、淀粉和蔗糖代谢、植物激素信号转导等生物过程和代谢途径,并结合有关转录因子共同响应盐碱胁迫。本研究为深入研究楸树耐盐碱生理机制和分子机制提供科学的理论依据。
筛胸梳爪叩甲幼虫对竹笋挥发物及CO2的行为反应
张威, 滕莹, 黄徐骏, 李志红, 张亚波, 舒金平, 王浩杰
摘要:
目的 探析南方竹区重要地下害虫筛胸梳爪叩甲幼虫定位寄主的行为及化学机制,为竹林金针虫的高效监测及防控提供科学依据。 方法 利用双向选择仪测定筛胸梳爪叩甲幼虫对竹笋和CO2释放剂颗粒的行为反应。采用固相微萃取气质联用法(SPME-GC-MS)收集鉴定雷竹鲜笋的挥发性组分,并测定其相对含量。 结果 竹笋和CO2释放剂均能显著引发筛胸梳爪叩甲幼虫定向运动。筛胸梳爪叩甲幼虫对不同质量鲜笋的取食选择无显著差异(P>0.05),而不同浓度的CO2释放剂对筛胸梳爪叩甲幼虫的定向行为有显著影响(P<0.05)。在竹笋和CO2释放剂之间,筛胸梳爪叩甲幼虫显著偏好竹笋(P<0.05)。收集鉴定雷竹笋挥发物17种,相对含量较高为烯烃类化合物(66.62%)和倍半萜(27.98%),倍半萜中以α-葎草烯含量最高。 结论 筛胸梳爪叩甲幼虫对新鲜雷竹笋和CO2释放剂颗粒均有显著趋向性,筛胸梳爪叩甲幼虫更偏好新鲜竹笋,相比CO2释放剂,竹笋萌发时所释放的挥发物对竹林金针虫搜寻寄主更为有效。本研究分离鉴定7种可能对筛胸梳爪叩甲幼虫具有吸引作用的萜烯类化合物,为竹林金针虫新型防控技术研发提供了重要依据。
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,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库储量均在不同石漠化治理措施下总体呈现出鱼鳞坑最高,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库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两种石漠化治理措施,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库储量。鱼鳞坑措施相比梯田和梯田嵌套鱼鳞坑措施土壤活性有机碳库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。
基于核桃参考基因组的SSR位点鉴定分析和单态性标记开发
贺君星, 马庆国, 裴东, 张俊佩
摘要:
目的 为了阐明核桃(Juglans regia L.)(2n=2x=32)全基因组不同染色体上SSR位点数量及其分布特征,开发并验证单态性SSR引物。 方法 基于核桃品种‘中牧查一’的高质量参考基因组序列图谱,使用MISA软件筛选并分析SSR位点,利用Primer 3.0进行引物设计,通过电子PCR进行引物多态性分析,筛选并合成单态性SSR引物并通过真实PCR实验验证其有效性。 结果 (1)在全基因组16条染色体上鉴定得到了共计357 629 个SSR位点,分布密度为662.28 SSRs·Mb−1,其中,10~30 bp长度的短序列占95.00%以上,优势重复单元以A/T碱基为主;不同染色体上SSR位点数量差异较大,其中,Chr1染色体上SSR位点数量最多,Chr16染色体上最少,SSR重复单元的数量及种类与染色体长度呈极显著正相关,进一步统计分析获得的644 种稀有SSR单元中六核苷酸重复基元占多数;(2)基于不同染色体上SSR重复单元的类型和数量构建分布矩阵,聚类分析发现以遗传距离0.075为阈值可将所有染色体分为4组,其中第4组中成员最多(11条),而第1组中仅有Chr10染色体,总体来看,Chr10染色体自成一个主枝,显示其可能经历了较为保守的进化过程;(3)利用SSR 位点侧翼的保守序列设计出SSR引物303 009对,通过电子PCR筛选并随机合成了32对单态性引物进行验证,其中30对(93.75%)在6 个核桃品种中扩增出了清晰的目标产物,28对(87.50%)的PCR扩增结果与电子PCR评估结果一致。 结论 本研究鉴定了‘中牧查一’核桃参考基因组不同染色体序列中的SSR位点,发现其数量和重复类型变化较大,且与染色体长度呈极显著正相关,单碱基重复的SSR是最常见的类型。建立了电子PCR与传统方法联用的引物开发流程,同时验证了其有效性,为核桃SSR引物的个性化快速开发提供了有效策略。筛选获得的28对单态性引物可为分子辅助育种中杂交子代“私生检测”等研究提供科学借鉴与参考。
玫瑰红菇和灰肉红菇对根际土壤微生物群落结构的影响
禹飞, 梁俊峰
摘要:
目的 通过分析玫瑰红菇和灰肉红菇根际土壤微生物群落,筛选促进两种红菇生长的土壤微生物,为两种红菇的保育促繁以及人工栽培的实现提供理论依据。 方法 以同一生态条件下两种野生食药用外生菌根真菌(玫瑰红菇和灰肉红菇)的根际与非根际土壤作为研究对象,采用高通量Illumina MiSeq测序技术分析两种红菇根际与非根际土壤微生物(真菌、细菌)的群落结构,并结合土壤理化性质进行综合分析。 结果 两种红菇根际土壤微生物略有差异,玫瑰红菇的根际土壤微生物优势菌群为热酸菌属、分枝杆菌属、Reyranella属、纤线杆菌属、罗思河小杆菌属和Oidiodendron属;灰肉红菇的根际土壤微生物优势菌群为变异杆菌属、Bryobacter属,芽生绿菌属、拟青霉属和节菱孢属;细菌(变异杆菌属、Candidatus_Solibacter属、堆囊菌属、分枝杆菌属、Singulisphaera属、Isosphaera属、蛭弧菌属、类芽孢杆菌属)和真菌(木霉属、青霉属和Hypomyces属)为两种红菇共有的菌根辅助菌。pH是影响根际土壤微生物群落结构的关键因素。 结论 两种红菇会根据生长需要特异性地选择对自己生长有益的土壤微生物,形成不同的微生物群落。本研究筛选出的红菇根际菌根辅助菌可为制备红菇微生物专用菌肥以及为红菇的人工促繁提供理论依据,这对红菇的可持续利用,扩大林下食用菌规模,提高经济效益具有重要意义。
太行山区栓皮栎、刺槐和侧柏对干旱的适应策略研究
牛存洋, 寿文凯, 杨喜田, 张志华, 乔永胜
摘要:
目的 从水力结构的角度探讨栓皮栎、刺槐和侧柏对干旱的适应策略及其差异,为太行山区植被恢复提供理论依据。 方法 以太行山区成熟龄栓皮栎、刺槐和侧柏为研究对象,利用移液管测定其多年生枝条木质部初始比导率(Ks)、最大比导率(Ksmax);利用冲洗法测定栓皮栎和刺槐导水率丧失百分比(PLC),真空法测定侧柏PLC;采用光学显微镜、扫描电镜技术测定木质部导管/管胞和纹孔解剖结构等性状。 结果 1)栓皮栎和刺槐木质部导管平均直径(Dv)、水力直径(Dh)、纹孔开口比例(Fap)、纹孔密度(NP)和纹孔比例(Fa)均显著高于侧柏,前两者木质部KsKsmax和PLC也因此显著高于侧柏;2)刺槐DvDhFapNPFa显著高于栓皮栎,但是刺槐的PLC显著低于栓皮栎,可能是由于刺槐纹孔室和纹孔口具有点状和齿状附物,因而增强了刺槐对干旱诱导气穴化的抵抗力。3)三个树种木质部导管直径越大,纹孔口,纹孔开口比例、纹孔比例等性状也越大。 结论 栓皮栎和刺槐具有较高的木质部水分传输效率,采取快速生长的策略,侧柏具有较低的木质部水分传输效率,表明侧柏采取比较保守的资源获取策略。木质部导管和纹孔结构协同影响木质部水分传输效率和抵抗干旱诱导气穴化的能力,木质部解剖结构是决定不同树种对干旱环境适应性的重要性状。
凋落物和铵态氮添加对亚热带罗浮栲和杉木林土壤碳氮淋溶的影响
王梦思, 马红亮, 官晓辉, 高人, 尹云锋
摘要:
目的 凋落物是森林土壤碳氮的主要来源,通过分析凋落物或土壤淋溶碳氮的变化,揭示凋落物分解通过淋溶对土壤碳氮的影响,以及氮添加情况下这种影响的变化,进而探究凋落物分解与土壤碳氮的关系。 方法 以亚热带天然阔叶林和人工针叶林土壤和凋落物为对象,设置6种处理:凋落物、土壤、凋落物 + 土壤、凋落物 + 氮、土壤 + 氮和凋落物 + 土壤 + 氮,每个处理3重复。氮添加量(NH4 + -N/土壤)为120 mg·kg−1 ,针、阔叶林凋落物添加量分别为12.1 g·kg−1和19.7 g·kg−1,凋落物放置在土壤或石英石表面,土壤湿度控制在60%饱和持水量,于25 ℃暗培养箱中,采用氮淋溶模拟氮沉降的方法,进行室内培养试验。培养期间,氮溶液分5次不等氮量淋溶,每次110 mL溶液(按照淋溶次数分配依次为80、10、10、10、10 mg NH4 + -N)、且收集淋溶液,测定其溶解性有机碳、氮(DOC、DON)和无机氮。 结果 凋落物淋溶液有较低的无机氮和DON,较高的DOC;凋落物添加分别降低针阔叶土壤淋溶液中NO3-N 22.6%和29.9%、提高针叶林土壤淋溶液中DOC 181.4%,但是降低阔叶林土壤淋溶液中DON 39.2%和阔叶林土壤MBN 53.2%。氮添加后,凋落物对添加氮的截留较少,且阔叶林凋落物截留高于针叶林;凋落物通过淋溶输入土壤的DOC减少,而DON增加。氮添加增加土壤可淋溶的无机氮量和针叶林土壤淋溶液DON,但凋落物降低土壤氮淋溶的作用在氮添加情况下没有减弱。 结论 凋落物具有减缓土壤NO3-N输出对水环境的负面影响,氮添加可通过改变针阔叶林凋落物DOC和DON 的输出影响土壤氮变化。
马尾松和红锥叶片解剖和光合对穿透雨减少的响应
郭鑫炜, 刘世荣, 王晖, 陈志成, 聂秀青, 张京磊, 明安刚, 陈琳
摘要:
目的 探究8 a干旱胁迫条件下树木叶片光合生理特征与叶片解剖结构的响应及两者之间的关系。 方法 在南亚热带选取两种典型人工林(马尾松和红锥)设置林内穿透雨减少的模拟干旱实验,在穿透雨减少8 a后测定叶片气体交换参数、叶绿素荧光参数、叶片解剖特征以及叶片养分(N、P)含量。 结果 (1)穿透雨减少后,马尾松针叶上、下表皮、叶片厚度以及气孔密度显著增加,而红锥仅叶片上表皮厚度显著增加,海绵组织厚度显著降低。(2)马尾松和红锥的气体交换参数(净光合速率Pn、气孔导度Gs、蒸腾速率Tr)、叶绿素荧光参数(光系统Ⅱ最大光化学效率Fv/Fm、实际光化学效率 ΦPSII,表观电子传递速率ETR)以及叶氮、磷含量在穿透雨减少8 a后均未发生显著变化。(3)与马尾松相比,红锥受到的气孔限制(Ls)更大,水分利用效率(WUE)更高,尤其在干季更为明显。 结论 马尾松和红锥应对干旱胁迫的策略存在差异,马尾松通过调节叶片解剖结构产生更具耐旱的针叶来应对干旱,红锥则更倾向通过调节气孔(Ls)、提高水分利用效率(WUE)来适应干旱。
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的进行功能验证。 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。筛选到一个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。
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个树种凋落叶按照一针一阔、一针两阔和一针三阔组合(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。
青钱柳种质资源评价及其优良家系和单株筛选
蓝丽霞, 徐展宏, 孙操稳, 方升佐
摘要:
目的 在对3.5年生青钱柳种质资源进行评价的基础上,初选适合南京及周边环境相似地区的优良家系及单株,从而为青钱柳定向培育提供理论依据。 方法 以青钱柳种质资源库31个家系为材料,测定其生长性状和叶总黄酮、总三萜、总多酚含量,分析各性状间的差异,并对青钱柳家系进行聚类分析,同时利用熵权法进行优良家系-单株配合选择。 结果 青钱柳树高、地径等生长性状及叶总黄酮、总三萜、总多酚含量在参试家系间存在显著差异; 聚类分析将31个参试家系聚为4类,第1类推荐为高三萜积累家系,第2类推荐为高多酚积累家系,第3类推荐为高黄酮积累家系,而第4类为叶次生代谢物综合含量表现较差家系。根据生长性状和叶主要次生代谢物含量的数据,采用熵权法初选出7个优良家系,分别为GXJZS7#、GZSQ12#、GXLS26#、HNYS2#、AHQLF13#、SCMC31#和GXJZS1#;针对优良家系内单株进一步进行综合评价,筛选出11株优良单株,在叶片总黄酮、总三萜和总多酚含量上综合表现较优。 结论 青钱柳生长和次生代谢物含量在家系间存在显著差异,为青钱柳良种选育提供了极大的空间;基于优良家系-单株配合选择,初步筛选出7个优良家系和11株优良单株可用于进一步试验和应用。
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的林分(5 000~10 000 株·hm−2)。
欧美杨细菌性溃疡病菌的寄主范围调查及其寄主抗性物质的初步分析
李永, 常聚普, 郭利民, 孙尚, 杨旭琦, 朴春根
摘要:
目的 为明确欧美杨细菌性溃疡病菌的寄主范围、欧美杨抗性品种及其可能的抗性活性物质。 方法 本研究通过田间接种方法开展欧美杨细菌性溃疡病菌的寄主范围、杨树品系抗性调查,并利用高效液相色谱分析杨树抗感品种树皮中活性物质含量及其染病前后含量变化情况,同时利用抑菌实验验证潜在抗性物质的活性。 结果 研究发现欧美杨细菌性溃疡病主要危害黑杨派美洲黑杨、欧美杂交杨的品系以及旱柳,而欧洲黑杨品系具有高度抗菌能力;本研究的30个美洲黑杨和欧美杂交杨品系中,中林46杨、2025杨、2001杨、313杨、中荷1号杨和16-09杨是高感病品系;16-10杨、豫抗1号杨为高抗病品系,而131杨、03-59杨、02-212杨和03-34杨为抗病杨树品种;杂交柳和垂柳抗病,金丝柳轻微感病;栎属和青杨派的种类和品系具有高度抗性。高效液相色谱分析显示,抗病和高感病品系树皮中的邻苯二酚、苯甲酸、绿原酸、儿茶素的含量较高,其中邻苯二酚和儿茶素在病菌侵染时含量明显增加。 结论 明确了欧美杨细菌性溃疡病的主要危害对象和寄主范围,明确了具有抗性、感病的杨树品系,证明了邻苯二酚和儿茶素与杨树抗病性密切相关,该研究结果为欧美杨的栽培和病害防治提供技术支持和防治建议,该研究结果对我国欧美速生杨的细菌性溃疡病的防治具有重要意义。
格氏栲天然林凋落物对马尾松种子萌发的影响
贾梅花, 王哲, 刘金福, 晋梦然, 何中声, 邢聪, 施友文, 沈彩霞
摘要:
目的 为了解格氏栲天然林凋落物对主要伴生种马尾松更新的影响。 方法 通过不同分解程度及浓度天然林凋落物浸提液探究马尾松种子萌发和胚根生长的化感效应。 结果 表明:(1)影响马尾松种子发芽的主要因素是凋落物分解程度,与空白对照相比,未、全分解层凋落物对马尾松种子萌发无显著作用;半分解层抑制发芽率和发芽指数,促进发芽势。(2)影响胚根生长的主要因素是浸提液浓度和作用时间,并受分解程度-浓度-时间综合作用,未分解层对马尾松种子整个胚根生长期除极低浓度外,随浓度降低促进作用增强,1∶100浓度时促进作用最强;半分解层呈低浓度和高浓度促进,中间浓度抑制作用;全分解层总体呈促进作用,且随浓度降低促进作用减弱。(3)对应分析表明不同分解程度-浓度对马尾松种子萌发影响不显著,对胚根生长存在显著相关性。 结论 不同分解程度凋落物浸提液对马尾松种子萌发作用较弱,对胚根生长在低浓度下呈促进作用,保证林内马尾松幼苗数量,种间竞争加剧,进而导致格氏栲自然更新受抑。