• 2020年第40卷第12期文章目次
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    • 金花茶类黄酮糖基转移酶基因的克隆和功能初步研究

      2020, 40(12):1989-1999. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.12.1989

      摘要 (1565) HTML (0) PDF 15.71 M (2475) 评论 (0) 收藏

      摘要:类黄酮糖基转移酶(UDPflavonoid glycosyltransferase, UFGT)催化黄酮醇、花青素等形成稳定的糖苷,是黄酮醇苷、花青素苷合成的最后一步反应的关键。该研究以金花茶的花瓣为材料,采用PCR扩增的方法,获得了2个金花茶转录组中筛选到的类黄酮糖基转移酶基因。结果显示:(1)CnUFGT14基因(登录号为MT370521)全长1 562 bp,开放阅读框1 380 bp,编码459个氨基酸;CnUFGT15基因(登录号为MT370520)全长1 546 bp,开放阅读框1 368 bp,编码455个氨基酸;两个蛋白序列均具有UFGT蛋白特有的 PSPG 保守区域。(2)系统进化树分析发现,CnUFGT14和CnUFGT15分别与茶树UFGT78A14和UFGT78A15亲缘关系最近。(3) 荧光定量PCR分析发现,CnUFGT14基因的表达量与多种多酚组分的含量呈正相关,CnUFGT15基因的表达量与花瓣黄酮醇、多酚等的含量相关性不显著。(4)亚细胞定位研究发现,CnUFGT14、CnUFGT15蛋白在细胞核膜、细胞质、细胞膜部位均呈现明显的定位。(5)叶盘法转化烟草发现,CnUFGT14基因表达量较高的转基因株系中总多酚含量及多种多酚组分含量升高,而CnUFGT15基因的转基因株系中黄酮、多酚组分变化不显著。研究表明,CnUFGT14基因具有促进多酚合成的作用,而CnUFGT15基因对类黄酮通路不具有明显作用。

    • 三七病程相关蛋白基因PnPR1的表达特性以及功能分析

      2020, 40(12):2000-2007. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.12.2000

      摘要 (1538) HTML (0) PDF 1.54 M (2080) 评论 (0) 收藏

      摘要:该实验采用定量逆转录PCR(Quantitative reverse transcriptionPCR)方法分析三七[Panax notoginseng (Burk) F. H. Chen]病程相关蛋白(pathogensis related protein, PR)基因PnPR1的表达谱,并构建PnPR1的植物超表达载体,通过根癌农杆菌介导转入烟草(Nicotiana tabacum)中过量表达。结果表明:(1)外源茉莉酸甲酯预处理三七根部,能显著提高茄腐镰刀菌(Fusarium solani)侵染过程中PnPR1基因的表达量。(2)4种信号分子茉莉酸甲酯、水杨酸、过氧化氢和乙烯利处理均能够不同程度地提高PnPR1基因在三七根中的表达水平,但3种信号分子抑制剂处理三七根部后PnPR1的表达量下调。(3)PnPR1在T2代转基因烟草中稳定表达,并且转基因烟草株系对茄腐镰刀菌的抗性显著提高。研究认为,PnPR1基因在转录水平上响应茄腐镰刀菌的侵染,并受茉莉酸甲酯等信号分子的诱导,在烟草中过表达PnPR1基因可增强对茄腐镰刀菌的抗性,表明PnPR1是三七应对根腐病菌防卫反应中的抗病基因。

    • 地涌金莲MlCCD8b基因的克隆与表达分析

      2020, 40(12):2008-2016. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.12.2008

      摘要 (1896) HTML (0) PDF 11.29 M (2010) 评论 (0) 收藏

      摘要:该研究以地涌金莲(黄色苞片型YN01和红色苞片型RD05)为材料,采用RACE技术克隆获得地涌金莲CCD8b基因的cDNA全长,进行氨基酸序列比对及系统进化树构建,并采用实时荧光定量PCR技术检测MlCCD8b基因在不同地涌金莲类型和不同组织中的表达模式。结果表明:(1)序列分析显示,MlCCD8b的ORF全长1 671 bp,编码556个氨基酸,存在1个类胡萝卜素加氧酶家族的典型保守结构域RPE65,推测其相对分子量为61 574.26 Da,等电点6.61,亚细胞定位于叶绿体基质中的类囊体上,所编码的MlCCD8b蛋白为亲水性蛋白。(2)同源对比分析及构建系统进化树发现,地涌金莲MlCCD8b蛋白与小果野蕉亚种、凤梨等单子叶植物的CCD8b蛋白遗传关系最近。(3)荧光定量PCR检测结果表明,MlCCD8b在吸芽数量多的黄色苞片型YN01的所有组织中均有表达,而在吸芽数量少的红色苞片型RD05中,其苞片内未能检测到MlCCD8b的表达,但其他组织中皆有表达;MlCCD8b在2种类型地涌金莲中呈现一致的组织表达特异性,即在花序轴中的表达量最高,其次是吸芽芽点、根尖和叶片,在苞片中的表达量最低或不表达。(4)2种类型地涌金莲同一组织部位比较结果显示,RD05的花序轴、吸芽芽点、根尖和叶片中的MlCCD8b相对表达量分别是YN01的4.47、4.67、2.09和1.10倍。(5)利用高效液相色谱串联质谱法测得RD05根尖部位的5脱氧独脚金醇含量是YN01的15.57倍,与MlCCD8b在根尖的表达趋势一致。研究认为,MlCCD8b基因可能通过调控独角金内酯的合成,促进或抑制地涌金莲吸芽的萌生。该研究结果可为MlCCD8b基因的生物学功能研究提供依据,并为今后通过分子辅助育种调控MlCCD8b的表达,从而控制地涌金莲吸芽数量提供理论支持。

    • 烟草NtSKOR1基因的克隆及功能分析

      2020, 40(12):2017-2022. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.12.2017

      摘要 (1526) HTML (0) PDF 1.46 M (1919) 评论 (0) 收藏

      摘要:该研究利用拟南芥AtSKOR蛋白序列,通过NCBI的Blast搜索获得烟草NtSKOR1基因CDS序列。设计全长CDS扩增引物,通过RTPCR方法从栽培烟草中克隆得到NtSKOR1基因,对其进行生物信息学、表达特性等分析,并利用CRISPR/Cas9技术获得NtSKOR1的敲除材料。结果表明:(1)NtSKOR1基因CDS由2 466 bp核苷酸组成,编码821个氨基酸,推测NtSKOR1蛋白等电点为6.36,分子量为94.21 kD。(2)NtSKOR1定位于细胞膜,有6个跨膜区,无信号肽序列;NtSKOR1蛋白含有孔形成区(P)及锚定蛋白区(ANK)等典型SKOR类蛋白功能域。(3)进化树分析表明,烟草NtSKOR1蛋白与番茄和马铃薯的SKOR蛋白遗传距离最近,与禾本科植物的SKOR蛋白遗传距离较远。(4)组织特异性表达分析表明,NtSKOR1基因主要在烟草根中表达,其表达模式与拟南芥一致;钾胁迫处理后,NtSKOR1基因呈先降低后升高再降低的表达模式。(5)CRISPR/Cas9敲除NtSKOR1基因,烟草叶片钾含量显著降低,表明NtSKOR1基因是控制烟叶钾离子的关键基因之一。该研究结果为解析烟草钾离子吸收转运的分子机制提供重要依据。

    • 华丽龙胆GsF3′5′HGsFNS基因的克隆及表达分析

      2020, 40(12):2023-2030. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.12.2023

      摘要 (1109) HTML (0) PDF 11.80 M (1487) 评论 (0) 收藏

      摘要:该研究以华丽龙胆(Gentiana sinoornata)5个不同开放阶段(H1~H5)的蓝色花冠为试材,利用RTPCR技术克隆GsF3′5′HGsFNS全长序列,并进行生物信息学分析,比较GsF3′5′HGsFNS在不同组织和不同开放阶段的基因表达模式。结果显示:(1)所克隆的GsF3′5′HGsFNS基因分别包含1 560 bp和1 590 bp开放阅读框(OFR),并分别编码520和529个氨基酸。(2)结构分析显示,GsF3′5′H和GsFNS均具有典型的F3′5′H和FNSⅡ蛋白保守结构域。(3)系统进化树分析表明,GsF3′5′H和GsFNS亲缘关系最近的物种是三花龙胆(Gentiana triflora)。(4)qRTPCR结果显示,GsF3′5′HGsFNS基因在根、茎、叶和花冠中均表达,其中GsF3′5′H基因在花冠H3阶段表达量最高。GsFNS在根中表达量最高,其次在花冠H4阶段两基因的表达均较高。研究推测,GsF3′5′H基因表达产生的飞燕草素苷和GsFNS表达产生的黄酮共着色作用可能使华丽龙胆的花冠呈更稳定艳丽的蓝色,为蓝色花分子育种提供重要的基因资源。

    • 草莓TCP转录因子家族生物信息学鉴定及基因表达分析

      2020, 40(12):2031-2043. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.12.2031

      摘要 (1669) HTML (0) PDF 23.79 M (1901) 评论 (0) 收藏

      摘要:TCP转录因子家族是植物特异的一类调控逆境胁迫的重要转录因子。该研究利用生物信息学方法对草莓TCP转录因子家族成员进行鉴定,采用qRTPCR方法检测转录因子家族在非生物胁迫中的表达,并对相应转录因子家族基因的结构和功能进行了预测,为探究TCP转录因子在森林草莓非生物胁迫中的作用奠定基础。结果显示:(1)从森林草莓(Fragaria vesca)基因组和凤梨草莓(Fragaria ananassa)基因组中分别筛选了18个和58个TCP基因,并根据基因在染色体上的位置分别命名为FvTCP1~FvTCP18和FaTCP1~FaTCP58,亚细胞定位显示TCP家族基因主要位于细胞核上。(2)qRTPCR分析表明,森林草莓家族基因对逆境胁迫具有响应作用,但不同成员在不同胁迫处理下的响应程度存在差异,FvTCP14在200 mmol·L-1 NaCl、10% PEG、100 μmol·L-1 ABA、4 ℃低温、40 ℃高温和100 mmol·L-1 H2O2处理下相对表达量极显著高于对照,分别是对照的43.78倍、166.73倍、38.39倍、265.87倍、626.24倍和451.85倍,表明FvTCP14响应干旱、盐、ABA、H2O2、低温和高温胁迫;另外发现,FvTCP12在4 ℃低温、100 μmol·L-1 ABA和100 mmol·L-1 H2O2胁迫下与对照相比呈下调趋势,推测FvTCP12基因对低温、ABA和H2O2胁迫具有负调控作用。研究表明,森林草莓TCP转录因子在不同逆境胁迫中的表达存在一定的差异。

    • 赤霞珠葡萄果实苹果酸生物合成关键转录因子的筛选与鉴定

      2020, 40(12):2044-2053. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.12.2044

      摘要 (1239) HTML (0) PDF 4.44 M (2010) 评论 (0) 收藏

      摘要:该研究以宁夏贺兰山东麓酿酒葡萄种植区栽培面积最大的‘赤霞珠’为材料,在前期完成从果实形成至成熟不同发育时期的转录组测序以及关键有机酸含量测定基础上,进一步通过转录因子结合位点预测、差异表达基因分析、加权基因共表达网络关联分析(WGCNA),逐步筛选出与‘赤霞珠’果实苹果酸生物合成相关功能基因特异结合的、影响苹果酸生物合成的相应转录因子,并对其进行qRTPCR验证,以揭示这些关键功能基因及其关键转录因子在葡萄不同种植区、果实不同发育时期存在的相互调控作用机制,为以后培育优质酿酒葡萄提供新的理论依据与思路。结果表明:(1)GC/MS分析发现, ‘赤霞珠’果实在4个发育时期的延胡索酸和苹果酸含量变化趋势基本一致,两种酸含量均从果实硬果期到绿果期逐步升至最高(3.63和626.53 μg/g),之后缓慢下降,经转色期到成熟期后逐渐降至最低(2.14和244.26 μg/g),而草酰乙酸的变化趋势却相反,在硬果期含量最高(315.54 μg/g),经绿果期、转色期到成熟期逐渐降至最低值(126.11 μg/g)。(2)‘赤霞珠’果实发育时期样本转录组测序共获得可能与苹果酸生物合成途径12种功能基因结合的转录因子6 411个,其中延胡索酸水化酶(FH)的3个功能基因有86个转录因子,苹果酸脱氢酶(MDH)的10个功能基因有717个转录因子。(3)转录组测序数据及其与有机酸含量WGCNA关联结果的Veen分析确定了‘赤霞珠’果实成熟过程中与苹果酸生物合成相关度最高的3个FH基因(VIT_14s0060g01700、VIT_13s0019g03330、VIT_07s0005g00880)、2个MDH基因(VIT_10s0003g01000、VIT_13s0019g05250)及相应的18个关键转录因子。(4)qRTPCR验证及相关性分析表明, FH基因VIT_13s0019g03330与其转录因子VIT_01s0011g06200、VIT_08s0056g01230以及MDH基因VIT_13s0019g05250与其转录因子VIT_06s0004g04960、VIT_10s0003g02070的表达水平与苹果酸的积累存在显著正相关关系,推测这4个关键转录因子可能通过调控功能基因的转录,综合影响‘赤霞珠’果实苹果酸的生物合成。

    • 灵武长枣果实同化物韧皮部卸载和运输途径研究

      2020, 40(12):2054-2064. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.12.2054

      摘要 (1643) HTML (0) PDF 51.40 M (1622) 评论 (0) 收藏

      摘要:韧皮部卸载和韧皮部后运输在调节同化物在果实中的分配和积累方面起着至关重要的作用,而且很大程度上决定着果实的产量和质量。为探讨灵武长枣果实同化物韧皮部卸载和运输途径,以4个时期灵武长枣果实为实验材料,对各个发育时期果实维管束的显微结构进行观察,并综合运用荧光染料活细胞示踪与激光共聚焦扫描显微镜技术实时观察果实内韧皮部同化物卸载路径的变化,为灵武长枣果实同化物积累和品质调控奠定基础。结果显示:(1)膨大前期不仅果实的韧皮部中具有明显的CF绿色荧光,同时在周围薄壁细胞中也分布着CF绿色荧光,筛管伴胞复合体和周围薄壁细胞之间存在着共质体联系。(2)快速膨大期,CF绿色荧光主要局限于果实的韧皮部中,在韧皮部周围薄壁细胞中分布较少,筛管伴胞复合体与周围薄壁细胞之间主要以共质体隔离为主,但也存在着一定的共质体联系。(3)着色期和完熟期,CF绿色荧光局限于果实的韧皮部中,在韧皮部周围薄壁细胞中基本没有CF绿色荧光,果实筛管伴胞复合体与周围薄壁细胞之间是共质体隔离状态,但引入CFDA的同时引入具有质膜通透作用的洋地黄皂苷时,周围薄壁细胞中CF绿色荧光分布明显增加。研究认为,灵武长枣在膨大前期果实韧皮部同化物为共质体卸载途径,快速膨大期果实主要以质外体途径运输同化物,但也通过共质体卸出同化物,着色期和完熟期果实通过质外体途径运输同化物。

    • 光照强度对3种大型卷瓣凤梨叶片解剖结构及光合色素含量的影响

      2020, 40(12):2065-2074. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.12.2065

      摘要 (1447) HTML (0) PDF 13.87 M (1674) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了明确卷瓣凤梨属植物不同种类对环境光强的适应性差异,该研究以3种大型卷瓣凤梨属植物的成熟植株为研究对象,在全光照(CK)、40%光照(S40)、10%光照(S10)3种环境下生长近4个月后进行叶解剖结构特征的观测以及光合色素含量的测定。结果表明:(1)3种卷瓣凤梨的叶解剖结构大致相似,叶的上下表皮均由单层细胞组成,且细胞内壁加厚;表皮层发达;表皮细胞下为多层的含水组织;叶肉组织中分化出明显的栅栏组织和海绵组织,栅栏组织呈独特的拱状排列,下面形成椭圆形至长圆形的气腔,内含丰富的海绵组织,气腔与叶下表面的气孔下室连接,从而有利于叶片内部的气体交换,保证在叶基部常年处于积水的环境下叶内部仍有充足的气体用于光合作用。(2)环境光强对卷瓣凤梨属植物叶解剖结构特征的影响因种而异,其中‘格拉齐’对环境光强的变化较为敏感,其叶片厚度、角质层厚度、海绵组织占比以及栅海比在不同光强下产生了显著变化,而‘红帝’和‘优雅’除角质层厚度发生显著变化外其余指标均未发生显著变化;3种卷瓣凤梨叶气孔密度在不同光照处理下均几乎没有发生变化,且‘红帝’和‘优雅’的叶气孔密度较为接近并均显著高于‘格拉齐’,表明不同种类的卷瓣凤梨在叶解剖结构上存在遗传上的差异,且性状较为稳定。(3)环境光强对3种卷瓣凤梨叶片光合色素含量的影响显著,且不同种类卷瓣凤梨对光强变化的响应存在差异,在全光照(CK)和40%光照(S40)处理下3种卷瓣凤梨的Chla/Chlb在2.73~3.03之间,接近阳生叶的特征,而在10%光照(S10) 处理下Chla/Chlb均下降,其中‘格拉齐’最低为2.53,接近阴生叶的比值。研究发现, 3种卷瓣凤梨对于强光的耐受性表现为帝王卷瓣凤梨(红叶型)>‘优雅’卷瓣凤梨>卷瓣凤梨格拉齐,对于弱光环境的表现则相反;帝王卷瓣凤梨(红叶型)和‘优雅’卷瓣凤梨适合室外光线较好处或半阴环境;格拉齐卷瓣凤梨则适合于室外林荫处,夏季应尽量避免强光直射,且该种较适应展览温室的弱光环境。

    • 芬兰贝氏藻(硅藻门)的超微结构研究

      2020, 40(12):2075-2080. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.12.2075

      摘要 (1831) HTML (0) PDF 1.58 M (1750) 评论 (0) 收藏

      摘要:以采集于青海湖的石附生硅藻(芬兰贝氏藻)为样品,用10%的HCl溶液溶解样品中含钙的固体化合物,再加入30% H2O2溶液氧化去掉硅藻细胞的有机物质,获得干净的硅藻标本。利用Naphrax 封装剂制成永久装片,在光学和电子显微镜下对其形态特征进行了详细研究。结果表明:(1) 在光学显微镜下芬兰贝氏藻具有披针形的壳瓣外形、尖圆的壳面末端和明显伸长的中轴区三个特征。(2) 在扫描电子显微镜下芬兰贝氏藻紧邻中央区的孔纹明显伸长,其长度为2~4个正常孔纹的长度。(3) 通过文献查阅和相似种类的比较发现,同时具有尖圆的末端和明显伸长的紧邻中央区的孔纹是芬兰贝氏藻鉴定的独特性状组合,故芬兰贝氏藻的身份可由此确定。该研究首次报道了芬兰贝氏藻在中国的分布。

    • 遮光对刺梨果实和叶片中维生素C与糖含量以及相关酶活性的影响

      2020, 40(12):2081-2092. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.12.2081

      摘要 (1616) HTML (0) PDF 686.01 K (1869) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究光照强度减弱对不同发育期的刺梨(Rosa roxburghii Tratt.)果实和叶片中维生素C与糖含量及相关酶活性的影响,以‘贵农5号’刺梨扦插苗为材料,采用遮阳网设置光强减弱20%、40%、60%的3个遮光处理,以自然光照强度为对照(CK),分析不同光照强度条件下刺梨果实和叶片中维生素C含量及相关酶活性以及糖含量的变化。结果表明:(1)光照强度减弱后,不同发育期的刺梨果实和叶片中维生素C含量均显著降低,对照及3个处理间的果实维生素C含量的差异在快速膨大期均达到显著水平。(2)随着光照强度的减弱,刺梨果实和叶片中L半乳糖1,4内酯脱氢酶(GalLDH)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)和脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)活性均降低,而抗坏血酸氧化酶(AAO)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性均增强,尤其是果实中MDHAR活性在快速膨大期迅速大幅增强。(3)刺梨果实和叶片中可溶性糖、蔗糖、葡萄糖、果糖含量随光照强度减弱而降低,但果实中葡萄糖含量在快速膨大期增加尤为迅速。(4)果实中维生素C含量与叶片中蔗糖、葡萄糖含量在不同发育期均呈极显著正相关关系,快速膨大期果实中GalLDH、MDHAR活性与维生素C含量呈极显著正相关关系且相关系数均达到最大值,而其APX活性与维生素C含量呈极显著负相关关系且相关系数达到最大值。研究认为,光照强度通过调控刺梨果实中维生素C合成及相关代谢关键酶的活性与叶片中光合产物的含量最终影响果实中维生素C的积累量;弱光环境不利于刺梨果实和叶片中维生素C及糖的积累,其影响在果实快速膨大期尤为明显;良好的光照是保证刺梨果实优良品质的基本条件。

    • 氮磷配施量对黑果枸杞叶片非结构性碳动态的影响

      2020, 40(12):2093-2100. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.12.2093

      摘要 (1255) HTML (0) PDF 808.82 K (1763) 评论 (0) 收藏

      摘要:非结构性碳水化合物(NSC)是光合作用的主要产物和植物合成各种物质的基础,叶片不同时期的非结构性碳含量表征着植物体的碳摄入与碳需求特征。该研究以黑果枸杞为对象,设置4个氮磷配施(N∶P2O5为15∶1)量(按施纯N量计)水平,分别为13.5 g/株(高肥)、4.5 g/株(中肥)和1.5 g/株(低肥),以不施肥为对照,探讨叶片非结构性碳水化合物含量的日变化与生育期的动态变化特征以及对施肥的响应。结果表明:(1)叶片非结构性碳水化合物及其组分含量呈先升高后降低的日动态变化特征,在正午13:00时达到最高值;可溶性糖(SS)与淀粉(S)的比值呈先下降后上升的趋势,在正午13:00达到最低值。(2)随着生育期的变化,叶片非结构性碳水合物及其组分含量在生长季呈现先上升后下降的趋势,并在果实发育期(FDP)达到最高值,而可溶性糖与淀粉含量的比值逐渐降低。(3)叶片N含量与P含量呈极显著正相关关系(P<0.01),与NSC和S含量呈显著负相关关系(P<0.05);叶片P含量与S含量呈极显著负相关关系(P<0.01)。研究发现,在氮磷比为15∶1,纯N量为1.5 ~13.5 g/株之间的条件下,施肥能够显著提高黑果枸杞叶片非结构性碳总含量、可溶性糖含量、淀粉含量以及可溶性糖与淀粉的转换效率,促进了氮磷含量的消耗,并且随着氮磷配施量的增加影响效果愈加显著,故西北地区可通过施肥措施增强植物对逆境的适应性以达到生态恢复的目的。

    • 干旱胁迫下腐植酸对燕麦叶片非结构性碳水化合物代谢的影响

      2020, 40(12):2101-2107. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.12.2101

      摘要 (1360) HTML (0) PDF 641.09 K (2113) 评论 (0) 收藏

      摘要:以燕麦品种‘燕科2号’为试验材料,采用盆栽方式,分别在正常供水(75%田间持水量)、中度干旱胁迫(60%田间持水量)和重度干旱胁迫(45%田间持水量)3个水分条件下喷施腐植酸(HA)和等量清水(CK),对燕麦叶片中非结构性碳水化合物(NSC)含量及相关酶活性和籽粒产量进行测定,以明确腐植酸在干旱胁迫下对燕麦叶片非结构性碳水化合物代谢变化的影响,探讨HA对燕麦耐旱性的影响及其作用机制。结果表明:(1)随着土壤水分含量的减少,燕麦叶片中蔗糖和淀粉含量逐渐显著降低,蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性显著降低,而酸性转化酶(SAI)和淀粉水解酶(αGC)活性显著提高。(2)燕麦叶片可溶性总糖和还原糖含量随着土壤水分含量的减少表现出先升高后降低的变化趋势,导致籽粒产量显著下降,且干旱胁迫程度越重变化幅度越大。(3)叶面喷施HA能不同程度提升中度和重度干旱胁迫下燕麦叶片中上述非结构性碳水化合物含量,并调节相关酶活性,显著提高籽粒产量,并在重度胁迫下的效果更佳。研究发现,腐植酸可以通过调控燕麦叶片NSC的代谢来响应干旱胁迫,降低叶片细胞渗透势,有效缓解干旱胁迫造成的损伤,增强植株耐旱性。

    • 氧化石墨烯对黑麦草根系抗逆生理特性的影响

      2020, 40(12):2108-2113. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.12.2108

      摘要 (1479) HTML (0) PDF 627.37 K (1793) 评论 (0) 收藏

      摘要:该研究通过向土壤中添加不同含量(1%、2%、3%、4%和5%)的氧化石墨烯(graphene oxide,GO),分析其对黑麦草根系生长及抗逆生理特性的影响。结果表明:(1)低剂量(1%和2%)的GO对黑麦草根系生长没有显著影响,高剂量(3%~5%)的GO处理显著抑制了黑麦草根系生长。(2)1% GO处理对根体积和根生物量没有影响,随着GO添加量的增加,黑麦草根体积和根生物量逐渐减小,在5% GO处理下,降至最低,根干重较对照降低了22.64%。(3)1% GO处理对黑麦草根保护酶活性与丙二醛(MDA)含量影响不显著,随着GO添加量的增加,过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著高于对照组,且MDA含量也显著增加,说明GO对黑麦草根系生长产生了氧化胁迫。(4)GO处理超过1%时黑麦草根系活力显著下降,并于5% GO处理下根系活力降至最小,较对照下降了35.07%。研究认为,低剂量(1%~2%)的GO对黑麦草的生长没有影响,而高剂量GO则会对根系产生明显的氧化胁迫,从而造成根系损伤。

    • 化龙山七筋姑种内二倍体与四倍体表型分化分析

      2020, 40(12):2114-2121. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.12.2114

      摘要 (1728) HTML (0) PDF 544.71 K (1425) 评论 (0) 收藏

      摘要:七筋姑(Clintonia udensis Trautv. et Mey.)属百合科(Liliaceae)七筋姑属(Clintonia Raf.),多年生草本,具有二倍体(2n=14)和四倍体(4n=28)两种倍性。在陕西化龙山地区,二倍体主要分布在南坡海拔2 450 m处,四倍体主要生长在北坡海拔1 900 m左右,成为研究种内多倍体分化的理想材料。该研究从七筋姑营养和繁殖系统出发,研究其不同倍性的表型分化,揭示不同倍性的生态适应特征,为阐明七筋姑种内多倍体的演化提供线索。研究表明:(1)在根、茎、叶、花、果实、种子的11个性状中,二倍体的果实体积性状最为稳定(CV=0.02),叶长性状遗传多样性最高(CV=0.85);四倍体中果实体积性状也最为稳定(CV=0.06),而花数量性状多样性最高(CV=0.42)。(2)四倍体的果实体积平均值明显高于二倍体,但种子数量平均值显著少于二倍体,果实体积和种子体积性状在不同倍性间的分化占比最高(Vst=0.69)。(3)四倍体营养器官表型性状的遗传变异丰富度低于二倍体,其平均变异系数(CV=0.16)小于二倍体的变异系数(CV=0.44);在繁殖系统表型性状中,四倍体的遗传变异丰富度高于二倍体,平均变异系数(CV=0.30)大于二倍体(CV=0.26)。(4)显著性分析表明,二倍体与四倍体表型性状差异显著(P<0.05),而繁殖系统性状在不同倍性间无显著差异(P>0.05);PCA分析同样显示二倍体与四倍体间存在明显差异。四倍体显著的表型差异是对低海拔环境长期适应的结果。

    • 不同株高野生无芒雀麦表型特征及生物量分配研究

      2020, 40(12):2122-2129. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.12.2122

      摘要 (1383) HTML (0) PDF 705.57 K (2302) 评论 (0) 收藏

      摘要:株高的分化是植物对环境长期适应性的结果,通过研究植物表型及生物量分配对株高大小的响应规律有助于了解种质资源多样性。该研究以野生无芒雀麦(Bromus inermis)为研究材料,通过方差分析、变异系数及线性回归模型等分析方法对小株、中株、大株3种株高无芒雀麦的8个表型性状指标以及各构件生物量进行测定分析,以探讨株高差异对表型及生物量分配的影响。结果表明:(1)随着株高的增加分蘖数减少46.7%,而茎粗、茎节数、穗长以及小穗长均不同程度增加,且表型性状中分蘖数变异程度最大(106.32%)。(2)各构件生物量变异程度与株高之间无显著关系,但小株将更多生物量投入到叶和地下器官中,中株和大株则投入到穗和茎器官中;地上、地下生物量之间呈线性增长关系。(3)除小穗宽及根长外,其他表型性状、穗生物量及地上生物量存在显著的大小依赖效应(P<0.05)。

    • 长白山苔原植被变化对土壤呼吸影响研究

      2020, 40(12):2130-2139. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.12.2130

      摘要 (1289) HTML (0) PDF 744.83 K (1859) 评论 (0) 收藏

      摘要:气候变化导致长白山苔原由灌木苔原向灌草苔原演化,对土壤呼吸及碳循环造成了重要影响。为了明确植被变化对苔原土壤呼吸的影响,该研究选取了长白山苔原典型的群落,测定分析了不同草本植物盖度下的土壤呼吸的季节动态变化及差异。结果表明:(1)在生长季,3个群落下不同变化阶段样地的土壤呼吸速率均有明显的动态变化,均呈单峰型变化特征;草本植物盖度增加没有改变土壤呼吸的季节动态变化趋势。(2)草本植物盖度增加对土壤呼吸速率有显著影响,随着草本植物盖度的增加,土壤呼吸速率也逐渐增大。(3)不同植物群落下土壤呼吸不同,在草本植物盖度相同的条件下土壤呼吸速率依次为:牛皮杜鹃小叶章群落>牛皮杜鹃地榆群落>笃斯越桔苔草群落。(4)不同群落草本植物盖度增加对土壤呼吸的增速效应不同,牛皮杜鹃小叶章群落的土壤呼吸增速最快,笃斯越桔苔草群落的次之,牛皮杜鹃地榆群落最小;草本植物盖度的增加也使3个群落之间土壤呼吸的差值出现明显的变化。

    • 青藏高原东缘亚高山针叶林碳氮磷生态化学计量特征

      2020, 40(12):2140-2147. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.12.2140

      摘要 (1495) HTML (0) PDF 683.78 K (1831) 评论 (0) 收藏

      摘要:为深入理解针叶林生态系统植物叶片和土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征及其内在相互关系,该研究以青藏高原东缘亚高山岷江冷杉(Abies faxoniana)林(针叶林Ⅰ)、云杉(Picea asperata)林(针叶林Ⅱ)、油松(Pinus tabuliformis)林(针叶林Ⅲ)为研究对象,测定了3种林分针叶、灌木、草本和土壤的碳、氮、磷含量及其比值。结果表明:(1)3种针叶林植物叶片C、N含量表现为草叶>针叶>灌叶>土壤;C∶N、C∶P、N∶P表现为灌叶最高、针叶和草叶次之,土壤最低。其中C、N、P含量均表现为云杉林>冷杉林>油松林;同一针叶林不同组分C、N、P含量均表现为草叶>针叶>灌叶。(2)不同针叶林C∶N和C∶P均表现出油松林>冷杉林>云杉林,而叶片C∶N、C∶P均表现为灌叶>针叶>草叶。(3)针叶林植物叶片N与P含量呈显著正相关关系,针叶与灌叶的C含量、针叶灌叶草叶之间的N、P含量以及C∶N、C∶P均呈显著正相关关系;针叶的C含量与其自身的N、P含量呈极显著负相关关系,针叶与土壤TP和N∶P、灌叶与土壤TP含量、草叶与土壤N∶P均呈显著负相关关系,体现了营养元素在针叶林针叶、灌叶、草叶和土壤之间的相互循环和转移。研究认为,青藏高原东缘亚高山针叶林植物生长受N限制,该区域土壤有机质的矿化作用较慢,在针叶林的保护和经营过程中,要加大对林下植被的保护,提高土壤肥力,从而达到维护森林长期生产力的作用。

    • 西南特有濒危植物大王杜鹃种群结构及动态特征

      2020, 40(12):2148-2156. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.12.2148

      摘要 (1634) HTML (0) PDF 668.07 K (1911) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了揭示高山杜鹃种群生存潜力和濒危原因,以西南特有濒危植物大王杜鹃(Rhododendron rex subsp. rex)为研究对象,通过对云南省轿子雪山和小百草岭2个大王杜鹃自然种群的野外植株胸径及数量的调查,采用空间代替时间的方法建立大王杜鹃种群的径级结构、静态生命表并绘制种群存活曲线,阐明其种群的结构特征,利用种群数量动态预测和时间序列预测来分析种群未来的发展趋势。结果表明:(1)云南轿子雪山和小百草岭两个样地大王杜鹃均表现出第Ⅰ~Ⅱ龄级个体不足的现象,尽管两个样地内大王杜鹃种群仍表现为稳定型种群,但其均对外界干扰具有很高的敏感性。(2)大王杜鹃存活曲线在云南轿子雪山和小百草岭2个样地都趋于DeeveyⅡ型,个体平均生存能力的期望值均在幼年(Ⅰ和Ⅱ龄级)个体中最大,死亡率和消失率曲线的变化趋势基本一致。(3)时间序列预测分析表明,云南轿子雪山大王杜鹃种群在未来2、4、6年龄级后总体均呈下降趋势,种群面临衰退危险;小百草岭样地内,大王杜鹃种群总体上呈增长趋势,种群具有一定的恢复潜力。建议加强大王杜鹃自然种群生境的保护与管理从而维持其种群自然更新与发展的能力。

    • 植物木质部水力学研究进展

      2020, 40(12):2157-2168. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.12.2157

      摘要 (2271) HTML (0) PDF 714.15 K (7440) 评论 (0) 收藏

      摘要:植物为适应陆地环境进化出木质部维管系统,通过水力学机制高效安全的向光合器官长距离运输水分,木质部水分运输对蒸腾、气孔运动、光合碳同化等生理过程有调控和协调作用,被称为植物生理学的支柱。植物水力学作为木质部水分运输的研究内容和手段,已成为整合植物与生态系统功能的中心枢纽。该文首先概述了植物水分运输的水力学机制、运输系统的局限性,以及木质部结构与功能之间的关系;其次,阐述了木质部栓塞的形成机制并详细介绍了栓塞的诱导方法和测试技术,分析了水分运输系统安全与效率之间的权衡关系,总结了植物对环境的响应和干旱致死的预测模型,讨论了测试技术问题及其引发的当前木质部逆压力修复和指数型木质部栓塞脆弱性曲线有效性的争议;最后,总结了目前植物木质部水力学研究的成果,提出了尚待解决的主要问题,探讨了研究机会与方向。