2020, 40(11):1807-1815. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.11.1807 CSTR:
摘要:为了深入探究忽地笑(Lycoris aurea)组蛋白赖氨酸甲基转移酶(histone lysine methyltransferase, HKMT)基因的功能,该研究根据前期转录组测序结果,采用RTPCR方法克隆得到一个组蛋白赖氨酸甲基转移酶基因LaSUVH1。序列分结果表明, LaSUVH1基因的编码区(coding sequences, CDs)序列长2 007 bp,编码668个氨基酸残基;LaSUVH1蛋白不具有信号肽结构,无跨膜结构,为亲水性蛋白,含有SET、YDG/SRA、PreSET和PostSET结构域;序列比对和系统进化树分析发现,LaSUVH1与芦笋AoSUVH1like蛋白亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析表明,LaSUVH1基因在忽地笑不同组织部位均有表达,且在叶中表达量最高。经潮霉素筛选成功获得3个反义过表达LaSUVH1的转基因拟南芥株系。进一步功能分析发现,反义过表达LaSUVH1促进了拟南芥幼苗侧根的发生,降低了拟南芥对NaCl的耐受性,增加了拟南芥种子萌发对脱落酸(ABA)的敏感性,表明LaSUVH1基因响应盐胁迫应答可能依赖ABA信号通路。
2020, 40(11):1816-1823. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.11.1816 CSTR:
摘要:该研究利用Gateway技术构建珠子参环阿屯醇合成酶基因(Panax japonicus cycloartenol synthase,PjCAS)的RNAi表达载体,利用农杆菌介导转化在珠子参细胞中成功实现了PjCAS 的RNA干扰;采用实时荧光定量PCR分析珠子参皂苷生物合成途径中关键酶基因的表达情况,同时检测转基因细胞中皂苷和植物甾醇含量的变化,探讨PjCAS基因对珠子参皂苷合成的调控作用。结果表明:(1)成功获得PjCAS基因的RNAi片段,并成功构建了PjCAS基因RNAi载体pHellsgatePjCAS。(2)经农杆菌遗传转化,获得6株实现PjCAS基因RNA干扰的转基因阳性细胞系。(3)与普通细胞系相比,转基因细胞系中PjCAS基因的表达量大约下降了85%,同时与珠子参皂苷合成直接相关的关键酶基因PjDS、PjAS表达量最高分别上调了90%和150%。(4)转基因细胞系中6种单体皂苷的含量均显著高于对照组,其中达玛烷型单体皂苷Re、Rb1、Rd和齐墩果烷型单体皂苷R0、IV、IVa的平均含量比普通珠子参细胞系分别提高了28%、49%、40%、36%、59%、50%。说明珠子参皂苷含量的变化受PjCAS基因的间接调控。(5)6株转基因细胞系中植物甾醇含量较对照显著降低了53%~73%。研究发现,沉默PjCAS基因可促进珠子参皂苷合成的关键酶基因PjDS、PjAS显著上调表达,并提高转PjCAS基因细胞系中单体皂苷的含量,从而促进了珠子参皂苷合成量的显著增加,证明通过抑制植物甾醇合成通路关键基因PjCAS的表达可以有效降低植物甾醇合成支路的代谢通量,使更多的代谢流朝着珠子参皂苷合成方向流动,最终促进了珠子参皂苷的生物合成。
2020, 40(11):1824-1832. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.11.1824 CSTR:
摘要:该研究基于番茄基因组数据库SGN(Sol Genomic Network)信息,利用RTPCR从栽培番茄‘M82’(Solanum lycopersicum)中成功克隆到番茄SlWRKY6基因(登录号:Solyc02g080890),通过qRTPCR方法和原核表达初步验证其生物学功能。结果表明:(1)生物信息学分析显示,番茄SlWRKY6基因ORF全长1 653 bp,编码550个氨基酸,其蛋白结构含有1个WRKYGQK保守结构域和C2H2锌指结构域,属于IIb类;其基因启动子上游1 500 bp含有多个激素响应元件和非生物胁迫响应元件。(2)进化树分析显示,SlWRKY6与潘那利番茄SpWRKY31X1(NP_001352691.1)的相似性最高,且定位于细胞核内。(3)qRTPCR结果显示,SlWRKY6基因在番茄根、茎、叶中均有表达,在叶中的表达量最高,且受盐和干旱诱导表达。(4)SDSPAGE及Western blot结果显示,pET30aSlWRKY6重组蛋白的大小约66 kDa,与预期大小一致。(5)原核表达分析显示,重组菌E. coli BL21∷pET30aSlWRKY6在不同浓度盐(NaCl)和干旱(Mannitol)胁迫下生长速度显著低于对照菌E. coli BL21∷pET30a,且在400 mmol/L NaCl、800 mmol/L甘露醇胁迫条件下最为显著;滴板实验初步验证SlWRKY6转录因子能提高重组菌E. coli BL21∷pET30aSlWRKY6在ABA和pH 9(NaOH)胁迫的耐受性;在400 mmol/L NaCl、pH 5(HCl)、800 mmol/L甘露醇胁迫条件下耐受能力降低。研究表明,SlWRKY6转录因子可能通过参与ABA途径来响应非生物胁迫。
2020, 40(11):1833-1839. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.11.1833 CSTR:
摘要:糖外排转运蛋白(sugar will eventually be exported transporters, SWEET)在植物光合同化产物的运输中主要参与韧皮部糖的装载过程。该研究基于慈竹转录组库筛选出9条完整的BeSWEET序列,对其进行生物信息学分析,以慈竹茎和嫩叶的cDNA为模板对9条BeSWEET序列中的BeSWEET42和BeSWEET1a2进行基因克隆,采用实时荧光定量(qRTPCR)分析其在叶肉、叶脉、根、茎中的表达水平以及外源糖诱导下的表达变化。结果表明:(1)系统进化分析显示,9条BeSWEET序列被分为4大类群,其中BeSWEET42与水稻SWEET4近缘,聚类到Clade Ⅱ,具有2个MtN3保守结构域;BeSWEET1a2与水稻SWEET1a和SWEET1b近缘,聚类到Clade Ⅰ。(2)序列分析显示,慈竹BeSWEET42和BeSWEET1a2分别编码256个和222个氨基酸,分别具有7个和5个跨膜结构域。(3)亚细胞定位预测显示:慈竹BeSWEET42和BeSWEET1a2均定位于质膜。(4)qRTPCR结果显示,慈竹BeSWEET42和BeSWEET1a2在叶肉、叶脉、根和茎中均有表达,分别在根和叶脉中最为显著,推测其可能协作参与了糖类从源到库的转运。(5)在外源己糖诱导下慈竹BeSWEET42和BeSWEET1a2均显著上调表达,显示出对己糖的偏好性。该研究结果为进一步探讨慈竹BeSWEET蛋白调控糖转运的生物学功能奠定了基础。
2020, 40(11):1840-1846. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.11.1840 CSTR:
摘要:为研究高山植物水母雪莲对强紫外辐射的分子适应机制,采用RTPCR结合RACE技术从水母雪莲中克隆了参与调控花青素合成的相关基因(SmMYB1),并采用hiTAIL PCR方法扩增了该基因的启动子序列。结果表明:(1)序列分析显示,SmMYB1基因cDNA序列(GenBank 登录号 MT188353)全长1 011 bp,编码269个氨基酸,gDNA序列含有2个内含子和3个外显子。(2)生物信息学分析显示,SmMYB1基因编码蛋白和菊科MYB蛋白亲缘关系最近,含有保守的[DE]Lx(2)[RK] x(3)Lx(6)Lx(3)R和ANDV两个模体,属于拟南芥MYB第六亚族。SmMYB1基因启动子(GenBank 登录号 MT188354)全长1 407 bp,含有多个光响应元件。(3)荧光定量分析发现,SmMYB1基因在根、茎、叶和花中均表达,且在花中的表达量最高;在紫外胁迫下,SmMYB1基因的表达量在4 h达到最高,随后逐渐降低。研究推测SmMYB1基因可能参与调控水母雪莲花青素的合成以及对紫外辐射的响应过程。
2020, 40(11):1847-1854. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.11.1847 CSTR:
摘要:GRAS家族HAM亚家族基因是维持植物茎端分生组织(shoot apical meristem,SAM)未分化状态的重要因子,并影响着植物的成花转化进程。该研究基于转录组数据中甘菊(Chrysanthemum lavandulifolium)HAM亚家族基因同源序列设计引物,利用RTPCR技术从甘菊中克隆得到3个HAM类基因。序列分析结果表明,所克隆的3个基因开放阅读框长度分别为1 845、1 479和1 881 bp,分别编码614、492和626个氨基酸。Blastp分析显示,3个基因的编码蛋白均含有典型HAM亚家族蛋白特征,并与菊科植物黄花蒿(Artemisia annua)SCL6蛋白具有较高的一致性,分别达到了94.39%、91.90%和94.27%。进一步分析表明,3个基因的编码蛋白与所有拟南芥GRAS家族中的SCL6蛋白进化关系最近,故将其分别命名为ClSCL6a、ClSCL6b和ClSCL6c。荧光定量分析显示,3个ClSCL6基因均在甘菊茎中表达量最高,而在根和花中表达量普遍较低。在不同发育时期的花器官中,3个ClSCL6基因均有表达,其中ClSCL6a在管状花花粉散开前达到表达高峰,ClSCL6b和ClSCL6c则在小花蕾时期表达量最高,在其他时期表达水平差异不大。该研究结果为进一步研究ClSCL6在菊花成花转化过程中的功能奠定了基础。
2020, 40(11):1855-1865. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.11.1855 CSTR:
摘要:该研究基于黄瓜基因组数据库,利用生物信息学和荧光定量PCR等方法,对黄瓜SOS2基因家族进行全基因组鉴定,并对其表达特性进行系统分析。结果表明:(1)在黄瓜基因组中,共鉴定到 15个SOS2基因(CsSOS21~CsSOS215),且不均匀分布在5条染色体上;亚细胞定位显示SOS2蛋白主要位于细胞质膜。(2)系统进化分析显示,CsSOS22和CsSOS26与AtSOS2亲缘关系更近。(3)顺式作用元件预测显示,SOS2基因启动子序列主要含有干旱诱导和防御应激响应元件。(4)结构分析显示,SOS2蛋白所含保守基序的排列顺序完全一致,且主要含有STKc和NAF保守结构域,这些结构可能在基因响应盐胁迫过程中起调控作用。(5)荧光定量试验表明,SOS2基因家族主要在黄瓜的根和叶片响应盐胁迫时上调表达,其中,盐胁迫处理1 d时有5个基因上调表达,并随处理时间延长盐胁迫下的基因表达有所下调;增施多胺显著上调了CsSOS21~CsSOS25、CsSOS28、CsSOS29、CsSOS212和CsSOS215在不同组织中的表达,说明盐胁迫下多胺能诱导黄瓜SOS2基因家族的表达,进而参与植物耐盐分子网络的调控。
2020, 40(11):1866-1873. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.11.1866 CSTR:
摘要:该研究以2016年采自云南凤凰山的云南石蕊(Cladonia yunnan)为材料,在无菌条件下,采用微量微管吸法和直接法分离纯化培养云南石蕊共生藻,利用光学显微镜观察共生藻细胞的形态结构特征,并对该共生藻进行分子系统学分析。结果表明:(1)从云南石蕊中仅分离到1种共生藻,该藻细胞大小约2.5~6 μm,球形或椭球形,单细胞,不运动,色素体片状,无性繁殖,含有中央蛋白核和淀粉粒,且3~5个细胞包裹在粘液状的胶壳中,细胞核不可见。(2)该共生藻主要形态学特征与自由生活的胶球藻高度相似,根据采集地及形态特征将其命名为云南胶球藻(Coccomyxa sp. YN)。(3)基于对云南石蕊分子数据(rbcL, ITS)构建的云南石蕊共生藻的系统发育关系显示,云南胶球藻与胶球藻聚为一枝; ITS2 rRNA二级结构分析发现,云南胶球藻与胶球藻具有几乎一致的ITS2 rRNA二级结构。该研究首次揭示了胶球藻属(Coccomyxa)藻细胞与石蕊科地衣共生,且云南胶球藻与胶球藻具有高度一致的亲缘关系,而“地衣化”使两者细胞形态特征有明显差异,推测共生藻细胞可能是由自由生活的藻细胞进化而来。
2020, 40(11):1874-1880. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.11.1874 CSTR:
摘要:毛茛科天葵属为东亚特有类群,但其花器官的发生过程仍不清晰。该研究利用扫描电子显微镜观察了天葵[S. adoxoides (DC.) Makino]花器官的发生过程,以揭示毛茛科花形态的多样性和演化规律,为进一步探讨天葵属与近缘类群的亲缘关系提供发育形态学证据。结果表明:(1)天葵萼片、花瓣和雄蕊均为螺旋状发生,轮状排列;不育雄蕊的数目和位置不定,心皮轮状发生。(2)天葵萼片原基为宽阔的新月形,其他花器官为窄的半球形。(3)天葵花发育后期,花瓣有延迟发育现象,花瓣原基基部发育为浅囊状,心皮原基马蹄形对折,胚珠倒生、双珠被、具胎座附属物。(4)天葵属与耧斗菜属、尾囊草属的花发育性状存在相似性,支持分子系统学证据的三者近缘的观点;天葵属的花性状的特殊表现为:花直径较小,雄蕊、不育雄蕊和心皮数目较少,花器官没有形成明显的直列线,内珠被较长等。
2020, 40(11):1881-1887. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.11.1881 CSTR:
摘要:为了明确具有极强抗虫特性的‘草原4号紫花苜蓿’(Medicago sativa L.‘Caoyuan No.4’) 营养器官的解剖特征,该研究选择具有抗蓟马特性较强的‘草原2号杂花苜蓿’(Medicago varia Martin.‘Caoyuan No.2’)为对照,采用显微镜观察比较两品种的根、茎、叶解剖结构特征,为揭示‘草原4号紫花苜蓿’ 抗蓟马特性提供理论依据。结果显示:(1)‘草原4号紫花苜蓿’根部解剖结构的皮层薄壁细胞厚度、内皮层厚度、形成层厚度、木质部厚度和木射线宽度等5个指标均极显著高于(P<0.01)‘草原2号杂花苜蓿’,其中木射线宽度(159.37 μm)是‘草原2号杂花苜蓿’的1.82倍。(2)‘草原4号紫花苜蓿’的茎部厚角组织厚度(21.4 μm)极显著高于‘草原2号杂花苜蓿’(P<0.01),而韧皮部宽度、髓直径却均极显著低于‘草原2号杂花苜蓿’(P<0.01)。(3)‘草原4号紫花苜蓿’叶片解剖构造的7个指标均极显著高于‘草原2号杂花苜蓿’(P<0.01),其中栅栏组织层数(2~3层)极明显地高于‘草原2号杂花苜蓿’(1~2层)。研究表明,‘草原4号紫花苜蓿’的组织结构特征具有明显的抗虫特征,且其组织的抗虫特征比‘草原2号杂花苜蓿’更为突出。
2020, 40(11):1888-1899. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.11.1888 CSTR:
摘要:为揭示外源蔗糖参与干旱胁迫下高表达转玉米C4 型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxylase, PEPC)基因(C4pepc)水稻(简称:PC)种子萌发的生理机制,该研究以 PC及其未转基因野生型受体‘Kitaake’(简称:WT)的种子为材料,研究外施不同浓度蔗糖联合模拟干旱(10% PEG6000)处理下,其种子发芽参数、总可溶性糖及可溶性蛋白含量、蔗糖非发酵1 (sucrose nonfermenting1, SNF1)相关蛋白激酶(SNF1related protein kinase 1s, SnRK1s)基因以及PEPC基因表达等参数的变化。结果表明:(1)PEG6000模拟干旱处理均显著抑制两材料发芽,但明显促进胚根的生长;外施蔗糖则呈现浓度效应,高浓度蔗糖(>150 mmol·L-1)进一步加剧了干旱对发芽的抑制效应,而低浓度(<30 mmol·L-1)则可缓解干旱的抑制,但与WT(<30 mmol·L-1)相比,促进PC水稻萌发的外施蔗糖浓度(<6 mmol·L-1)更低,且各处理的发芽表现与其α淀粉酶活性的动态表现一致。(2)与WT相比,外施3 mmol·L-1蔗糖联合干旱处理下,显著提高了PC种子的发芽率,且伴随PC内源蔗糖含量、总可溶糖和可溶性蛋白含量显著增加;且外施3 mmol·L-1蔗糖使PC中内源C3pepc基因表达下调,而外源导入C4pepc基因表达显著增加。(3)与WT相比,干旱处理下外施3 mmol·L-1蔗糖,PC的糖信号相关基因SnRKs亚家族基因(包括SnRK1s:OsK1a OsK24 OsK35和SnRK2s:SAPK6)的表达也显著增加。研究发现,外施低浓度蔗糖通过上调PC水稻种子中可溶性糖和可溶性蛋白含量,增强SnRK1s亚家族基因和外源C4pepc基因的表达,提高了α淀粉酶活性,从而缓解了干旱胁迫对PC种子萌发的抑制。
2020, 40(11):1900-1908. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.11.1900 CSTR:
摘要:采用水培法和盆栽法测定分析不同浓度Cd(0、50、100、150、200 mg/L)胁迫对鸡冠花种子萌发、幼苗生物量、叶片光合色素、渗透调节物质(可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸)、丙二醛(MDA)、低分子巯基化合物(GSH、GSSG、Cys、NPT)含量以及抗氧化酶 (SOD、POD、CAT、APX)活性的影响,探讨鸡冠花耐受Cd胁迫的能力及其生理机制,为植物解毒机制提供基础资料。结果显示:(1)鸡冠花种子的发芽势、发芽率和发芽指数在低浓度Cd处理下提高,而活力指数、根长及苗长在各浓度Cd胁迫下均不同程度降低,以上指标均在低浓度(50、100 mg/L)Cd胁迫下受到显著抑制,且根长受抑制程度显著高于苗长;幼苗生物量(整株鲜重、地上部分鲜重及地下部分鲜重)在200 mg/L Cd胁迫时受到显著抑制,较对照分别下降了61.9%、58.4%和72.7%;根冠比及主根长虽未受到显著影响,但总体呈现降低趋势。(2)鸡冠花幼苗叶片叶绿素和类胡萝卜素含量在100~200 mg/L Cd胁迫下均显著降低,叶片可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量在Cd胁迫下总体呈升高趋势,并分别在50、150、200 mg/L时显著升高。(3)鸡冠花幼苗叶片各抗氧化酶活性在Cd胁迫下呈不同变化趋势,POD和APX活性在各浓度Cd胁迫分别增加23.1%~304.2%和160.0%~280.0%;SOD活性在各浓度Cd胁迫均受到抑制,但仅在150 mg/L时显著降低43.2%;CAT活性在50~150 mg/L Cd胁迫下显著增强了46.6%~66.5%,但在200 mg/L Cd胁迫却显著降低59.5%。(4)高浓度(200 mg/L)Cd胁迫下鸡冠花幼苗叶片巯基化合物GSH、GSSG、Cys、NPT含量分别比对照上升了53.2%、164.2%、53.9%和0.79%,而GSH/GSSG比值显著降低。研究发现,鸡冠花种子萌发期和幼苗期对Cd胁迫均具有一定的耐受力,但高浓度Cd胁迫仍致使幼苗部分抗氧化酶活性降低,ROS过量积累,引起膜脂过氧化程度加深,其产物MDA含量逐渐升高;Cd胁迫促进低分子巯基化合物含量呈不同幅度的增加,但GSH/GSSG比值下降,细胞内氧化还原反应(Redox)受到抑制,导致幼苗正常生长代谢受阻,生物量持续降低。
2020, 40(11):1909-1918. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.11.1909 CSTR:
摘要:为了阐明水分亏缺对小麦花后同化物转运和籽粒灌浆的影响及其生理机制的相关变化,以盆栽小麦旱作品种‘长旱58’为材料,自花后9 d起,设置正常供水(WW)、中度干旱胁迫后复水(MD)和重度干旱胁迫后复水 (SD)3个水分处理,比较干旱胁迫后复水处理对小麦籽粒产量、产量构成因素及水分利用效率、强弱势粒灌浆动态、旗叶光合性能、茎鞘非结构性碳水化合物(NSC)转运、籽粒形成关键酶活性变化等的影响。结果表明:(1)与WW相比,MD处理显著增加了小麦穗粒数和千粒重,进而提高籽粒产量、水分利用效率和小麦弱势粒的最大灌浆速率和平均灌浆速率,对强势粒则无显著影响,而SD处理则显著降低了穗粒数、千粒重、强弱势粒的最大灌浆速率和平均灌浆速率,但水分利用效率显著高于WW处理。(2)MD处理植株旗叶在小麦灌浆过程中维持了与WW基本相同的净光合速率,同时在小麦花后9~20 d时MD处理下气孔导度和蒸腾速率变化不明显,而在SD处理下气孔导度和蒸腾速率则急剧下降;另外,与WW相比,在整个灌浆期MD处理下旗叶叶绿素含量变化不显著,而SD处理下叶绿素含量呈大幅下降趋势。(3)MD处理提高了小麦弱势粒蔗糖合成酶和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性;同时使灌浆中后期有较高的果聚糖水解酶(FEH)活性和较低果聚糖含量,显著增强了茎鞘同化物质转运,提高茎鞘储藏物质对粒重的贡献率。研究发现,中度水分胁迫后复水处理小麦植株具有较好的叶片性能、花后较多的茎鞘同化物向籽粒转运以及较高的弱势粒库活性,从而提高旱作小麦弱势粒灌浆速率,增加穗粒数和粒重, 进而提高籽粒产量。
2020, 40(11):1919-1931. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.11.1919 CSTR:
摘要:以贵州喀斯特地区22个野生枇杷(Eriobotrya japonica Lindl.)种质的实生幼苗为材料,采用土培和营养液培养方法,对不同铵态氮水平下各材料的株高、植株干重、氮含量、铵态氮吸收量及吸收效率、氮效率以及对NH+4的最大吸收速率(Imax)、表观米氏常数(Km)和NH+4流入根系的速率(α)进行测定,分析以上指标在种质间的差异及其相互作用和相关性,并划分不同野生枇杷种质的氮效率类型。结果表明:(1)实生幼苗的干重、铵态氮吸收量及氮效率在种质间和铵态氮水平间均存在显著差异,22个野生枇杷种质植株干重、氮含量、铵态氮吸收量、铵态氮吸收效率、氮效率变异系数(CV)在高氮和低氮水平下分别为21.09%和16.87%、17.06%和20.00%、36.67%和40.21%、36.71%和40.24%、21.05%和19.21%;不同野生枇杷种质对NH+4吸收动力学参数的差异也极为显著,Imax、Km、α 值的CV在高氮和低氮水平下分别达到44.64%和60.00%、73.53%和81.48%、89.58%和109.18%。(2)上述所有指标在种质间和铵态氮水平间的差异及其交互作用均达到极显著水平(P <0.01),22个野生枇杷种质实生苗的干重、氮含量、铵态氮吸收量及吸收效率、氮效率、NH+4的 Imax和α值之间都表现出极显著正相关关系,Km与上述指标呈极显著负相关关系;在高氮和低氮水平下,铵态氮吸收效率对氮效率的直接通径系数最大(1.805和1.523),铵态氮的吸收效率对氮效率的直接贡献均大于氮含量和铵态氮吸收量。(3)22个野生枇杷种质可划分为双高效型、高氮高效型、低氮高效型和双低效型4种氮效率类型,分别包括7个、4个、2个和9个种质。研究发现,贵州喀斯特地区野生枇杷种质对铵态氮的吸收和利用效率存在显著差异,实生苗的干重、铵态氮吸收量、铵态氮吸收效率和氮效率均可作为枇杷氮高效种质评价和筛选指标。
2020, 40(11):1932-1939. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.11.1932 CSTR:
摘要:为探究山杨在重金属镉胁迫与增施外源氮复合处理条件下的生长及元素积累差异,该研究以山杨幼苗为材料,通过盆栽实验研究在重金属镉(Cd)胁迫下增施外源氮(N)对其形态、叶绿素、淀粉和可溶性糖含量、叶片中全氮(N)、全磷(P)、全钾(K)以及Cd含量的影响。结果表明:(1)单独Cd处理显著抑制山杨幼苗的叶片宽度和茎粗;施加外源N能够缓解Cd胁迫对植株的毒害,其叶长、叶宽和茎粗较单独Cd处理显著增加。(2)单独Cd处理后山杨叶片的叶绿素含量和淀粉含量均比对照显著下降,而其可溶性糖含量显著增加;与单独Cd处理相比,Cd+N复合处理后山杨的叶绿素含量显著增加,淀粉含量却显著下降,而可溶性糖含量略有降低。(3)与对照相比,单独Cd处理后,山杨叶片全N含量显著下降,全P含量显著增加;单独N和Cd+N复合处理后叶片全N含量均显著增加,全P含量均显著下降;全K含量在各处理下均无显著差异。(4)在Cd胁迫下山杨幼苗叶片的Cd含量比对照极显著增加,且Cd+N复合处理后叶片的Cd含量约是单独Cd处理的2倍。研究认为,增施氮素处理可显著提高山杨幼苗对镉胁迫环境的适应能力以及叶片对镉的富集能力。
2020, 40(11):1940-1950. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.11.1940 CSTR:
摘要:为了探索遮光处理对栀子开花特性及挥发性成分的影响规律,为观赏栀子的科学配植及挥发物的调控提供理论依据。该研究以大花栀子(Gardenia jasminoides var. grandiflora)和小叶栀子(Gardenia jasminoides var.radicans)为试材,经过5个不同遮光CK1(全光照对照,无遮阳)、CK2(疏林遮阳,杜仲树下,遮光率为80%)、T1(1层1针遮阳网,遮光率为60%)、T2(1层2针遮阳网,遮光率为70%)和T3(2层2针遮阳网,遮光率为90%)处理后,观测其开花特性(花期、开花时长、花量、开放率和花形态特征),并采集鲜花,利用SPMEGCMS(固相微萃取气相色谱/质谱联用)技术,对两种栀子花的挥发性成分及相对含量进行测定。结果表明:(1)适当的遮光可以使两种栀子花花期提前,但对开花时长没有明显影响,重度的遮光会使两种栀子花花期延迟,开花时长缩短;两种栀子花的CK1处理的花苞数和正常花数在5个处理中均最高,但CK1与T1的开放率没有明显差异,且均高于其他处理。(2)两种栀子花的花径/蕾长都随着遮光率的增加而减少,且花的开合程度随着遮光程度的增加而降低。(3)大花栀子共测出了4大类26种化合物,主要化合物有α法呢烯、3蒈烯、(E)Hex3enyl (E)2methylbut2enoate和乙酸芳樟酯;小叶栀子共测出4大类23种物质,主要化合物有3蒈烯、惕各酸叶醇酯、苯酸甲酯和(3E,7E)4,8,12Trimethyltrideca1,3,7,11tetraene。(4)两种栀子均在CK1处理下的香气成分种类最多,并随着遮光率的增加而减少,但其中萜烯类物质的相对含量随着遮光率的增加先增加后减少,酯类物质的相对含量随着遮光率的增加先减少后增加。研究认为,遮光对这两个不同品种的栀子植物的开花特性有一定的影响,且在他们挥发物成分和相对含量上的影响更为显著。在实际园林植物配置中,建议将观赏栀子种植在适度遮光的环境下,如落叶疏叶的乔木下,尽量避免种植在强光和重度遮光的环境中。
2020, 40(11):1951-1958. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.11.1951 CSTR:
摘要:以6种广义虾脊兰属植物和2种树兰亚科植物为材料,利用液相色谱串联三重四极杆质谱仪(LCMSQQQ)测定了冻伤处理前后花和叶片中靛苷、靛红、靛蓝和靛玉红4种吲哚基衍生物的含量,分析广义虾脊兰属植物吲哚基衍生物的生成及种属间含量的差异。结果显示:(1)4种吲哚基衍生物在所测定的6种广义虾脊兰属植物中均被检出,但在2种树兰亚科植物五唇兰和足茎毛兰中均未被发现。(2)在所测定的6种广义虾脊兰属植物花和叶片中,冻伤处理后的靛蓝、靛玉红和靛红含量均显著上升,而靛苷含量显著下降,同时花中的吲哚基衍生物含量均高于叶片。(3)6种广义虾脊兰属植物花和叶中吲哚基衍生物总含量以黄兰花最高,三褶虾脊兰叶最低。研究表明,冻伤处理引起靛苷向靛蓝的大量转化是导致冻伤后广义虾脊兰属植物组织中呈现出蓝色的主要原因,推测吲哚基衍生物可能也是一类与植物防御相关的化合物,在植物抵御逆境中扮演着重要的角色。
2020, 40(11):1959-1971. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.11.1959 CSTR:
摘要:为了明确鄂西南木林子亚热带山地常绿落叶阔叶混交林的短期群落动态,为该区森林生态的保护、恢复与可持续经营提供科学依据。该研究基于木林子自然保护区2.2 hm2动态监测样地,以2014和2019年样地内所有胸径(DBH)≥1 cm的木本植物为研究对象,从物种组成与多样性、重要值、死亡率、补员率及胸径等方面分析了其动态变化。结果表明:(1)5年间2.2 hm2样地内木本植物个体从17 308株减少到16 533株,降幅为4.48%,胸高断面积31.42 m2·hm-2增长到35.53 m2·hm-2,物种增加了1科6属18种,消失1属7种。 乔木、亚乔木、灌木及藤本4类生长型物种的Margalef丰富度指数均上升,而Pielou均匀度指数均下降;除乔木外其他3种生长型的ShannonWiener多样性指数和Simpson指数均上升。(2)补员个体1 269株,平均胸径2.44 cm,胸高断面积为0.32 m2·hm-2,平均新增115.36 株·hm-2·a-1,隶属39科59属99种;死亡个体2 044株,平均胸径3.32 cm,胸高段面积为1.31 m2·hm-2,平均死亡185.82 株·hm-2·a-1,隶属51科90属146种;不同径级补员与死亡个体数差异明显,总体上随着径级的增大而减少。(3)46个主要物种中有15种重要值增大,有31种降低,增加与降低的变化幅度为乔木层>灌木层>亚乔木层;平均胸径从4.70 cm上升为5.12 cm,除锥栗(Castanea henryi)平均胸径有所下降外其他物种均上升。(4)主要树种中有44个为增长型种群,另外2个物种种群增长率不变,主要物种年补员率大于年死亡率,不同生长型物种及其不同径级的死亡率与补员率不同,不同径级补员率总体大于死亡率;随着径级的增大,补员率与死亡率的差值逐渐降低趋于平缓。研究认为,该群落物种组成与多样性及主要物种的重要值、平均胸径变化幅度较小,未发生明显波动,主要物种不同径级的更新动态有所差别,但不剧烈,因此整个群落外貌基本保持不变,发展较为稳定。
2020, 40(11):1972-1977. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.11.1972 CSTR:
摘要:地衣是宁夏贺兰山东麓荒漠草原区一类重要的生物资源,地衣结皮的形成为该区域景观的稳定作出了重要的贡献。该研究于2014~2019年在贺兰山东麓荒漠草原区开展了地衣的野外调查,利用表型特征和DNA序列分析且对采集的500余份标本进行了物种的鉴定,并分析了其物种组成及地理成分。结果显示:(1)共鉴定地衣19科41属74种,其中中国新记录25种,新种2个(待发表),新记录属11个,宁夏新记录56种。(2)研究区地衣物种区系地理成分以北温带成分为主(33.78%),其他主要区系成分包括欧亚成分和世界广布成分等,具有明显的北温带成分区系特征。(3)研究区地衣以壳状和鳞状地衣为主(81.1%),生长型体现了地衣对当地气候条件的适应特性。实地调查发现宁夏贺兰山东麓荒漠草原区地衣的生存环境非常脆弱。该研究结果有助于提高对该区域地衣物种多样性的认识并促进其保护。
2020, 40(11):1978-1988. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.11.1978 CSTR:
摘要:该研究以采自新疆的100余份饼干衣属(Rinodina)地衣标本为研究材料,通过形态解剖特征观察、地衣化学成分分析以及分子生物学鉴定方法鉴定出9个种,包括2个中国新记录种——阿富汗饼干衣(Rinodina afghanica)和古氏饼干衣(Rinodina guzzinii),7个常见种分别是:包氏饼干衣(R. bohlinii)、毕氏饼干衣(R. bischoffii)、代谢饼干衣(R. metaboliza)、密果饼干衣(R. pycnocarpa)、特雷氏饼干衣(R. trevisanii)、甘肃饼干衣(R. straussii)和地生饼干衣(R. terrestris)。并提供了新疆饼干衣属地衣的分种检索表、每个物种的详细描述、新记录种的特征图片以及系统发育分析。