• 2020年第40卷第4期文章目次
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    • ‘741杨’D2类细胞周期蛋白基因的克隆及功能鉴定

      2020, 40(4):547-556. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.04.0547

      摘要 (2417) HTML (0) PDF 6.27 M (2014) 评论 (0) 收藏

      摘要:D类细胞周期蛋白(Dtype cyclin,CYCD)调控细胞周期G1/S期转变。CYCD与细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclindependent kinase,CDK)结合形成CYCD/CDK复合物,被激活的CYCD/CDK复合物通过磷酸化下游细胞周期响应因子调控细胞周期有序进行,进而影响植物的生长发育。该研究以 ‘741杨’ 为实验材料,成功鉴定得到1个D2类细胞周期蛋白基因(PtoCYCD2;1)。研究表明:(1)实时定量PCR(qRTPCR)显示,PtoCYCD2;1基因在根、茎、叶、叶柄、树皮和木质部中均有表达,在叶中的相对表达水平最高。(2)亚细胞定位表明PtoCYCD2;1蛋白定位于细胞核。(3)与野生型(WildType poplar,WT)相比,过表达PtoCYCD2;1基因的 ‘741杨’ 出现株高降低,茎直径减小,叶片明显下卷的表型。(4)扫描电镜分析(SEM)显示,转基因杨树叶片的上表皮细胞平均面积变小,细胞数量增多;树脂切片结果显示与WT相比,转基因杨树叶片的栅栏组织和海绵组织的细胞间隙疏松。(5)qRTPCR结果显示,转基因杨树中细胞周期调控基因CDKA;1、CDKB1;1和CDKB2;1的表达水平显著上调,植物成视网膜细胞瘤相关蛋白1(retinoblastomarelated protein1,RBR1)基因、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子(kiprelated protein,KRP)基因的表达水平显著下调。该研究结果为进一步研究木本植物CYCD2基因的功能奠定了基础。

    • LaHY5基因对独行菜下胚轴低温伸长的影响

      2020, 40(4):557-564. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.04.0557

      摘要 (1742) HTML (0) PDF 3.91 M (1745) 评论 (0) 收藏

      摘要:独行菜种子下胚轴伸长存在低温停滞现象,是研究温度对植物下胚轴伸长影响的良好材料。为了揭示下胚轴伸长相关转录因子HY5在独行菜下胚轴低温伸长中的作用,该研究从独行菜种子转录组中获得LaHY5序列,并进行了克隆、序列分析,通过实时定量PCR技术研究了该基因表达与低温诱导及萌发阶段的关系,并通过转化拟南芥分析该基因表达对下胚轴低温伸长的影响。结果表明:(1)LaHY5基因的cDNA序列包含447 bp的完整阅读框序列,其编码产物为富含丝氨酸的149个氨基酸组成的肽链,包含典型的BRLZ结构域,相对分子质量为16.830 kD,分子式为C692H1156N228O246S7,理论等电点为8.73,与十字花科植物同源序列高度一致。(2)LaHY5基因在独行菜萌发过程中的种子或幼苗中受低温诱导快速上调表达。(3)转LaHY5基因拟南芥种子在常温或低温条件下,下胚轴伸长均比野生型植株快。研究表明,LaHY5转录因子在种子低温萌发及幼苗耐受低温胁迫中起重要作用,但LaHY5基因并不是造成独行菜下胚轴伸长低温停滞的限制性因素。

    • 蒙古冰草MwMYB4基因功能鉴定

      2020, 40(4):565-571. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.04.0565

      摘要 (2153) HTML (0) PDF 2.70 M (1690) 评论 (0) 收藏

      摘要:MwMYB4基因是从蒙古冰草中克隆得到的MYB类转录因子家族成员之一。该研究以转MwMYB4基因的拟南芥后代为材料,通过在干旱和低温胁迫下对转基因植株进行表型分析、理化指标测试和分子鉴定,分析并验证MwMYB4基因的功能。结果显示:(1)蒙古冰草MwMYB4基因已成功整合到转基因拟南芥T1代的基因组中并实现转录水平的表达。(2)转基因拟南芥T2代植株在干旱胁迫条件下,转基因植株叶片枯黄程度较轻,相对电导率较野生型变化幅度低,脯氨酸含量明显高于野生型对照,且MwMYB4基因的表达量随干旱胁迫时间延长而增加。(3)在低温胁迫条件下,转基因拟南芥叶片的枯白程度明显低于野生型,且MwMYB4基因的表达量随低温胁迫时间增加而增加。研究表明,过量表达蒙古冰草MwMYB4基因能够提高转基因拟南芥对干旱和低温的耐受性,该基因可能在干旱胁迫和低温胁迫调控机制中发挥调控作用,可作为改良农作物和其他牧草抗旱、抗寒性的重要候选基因。

    • 5azaC对小麦幼苗生长及盐胁迫后DNA甲基化变异的影响

      2020, 40(4):572-580. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.04.0572

      摘要 (2081) HTML (0) PDF 2.69 M (1695) 评论 (0) 收藏

      摘要:DNA甲基化是调节植物生长发育,调控逆境基因表达的表观遗传机制之一。该研究采用不同浓度的DNA甲基化抑制剂5azaC处理耐盐性不同的春小麦种子,分析其对种子萌发及盐胁迫后叶片基因组DNA甲基化的影响,探究DNA甲基化与小麦耐盐性之间的相关性。结果表明:(1)5azaC显著抑制幼苗根长伸长,降低根系鲜重和干重。(2)甲基化敏感扩增多态性(MSAP)分析发现,单独盐胁迫后甲基化水平上升, 5azaC预处理材料经盐胁迫后甲基化水平呈下降趋势。 (3)盐胁迫后基因组同时发生DNA去甲基化和DNA甲基化。敏盐品种‘新春6号’DNA去甲基化比率上升,DNA甲基化增加的比率下降;耐盐品种‘新春11号’DNA去甲基化比率和DNA甲基化增加的比率均上升,但去甲基化比率大于DNA甲基化增加的比率,说明盐胁迫引起的基因组DNA去甲基化为主,5azaC预处理提高了盐胁迫下DNA去甲基化的比率。(4)DNA甲基化修饰位点序列分析发现,在核糖体亚基蛋白、蛋白激酶和转座子序列均存在DNA甲基化修饰现象,说明存在多种代谢途径共同参与了盐胁迫调控。

    • 甘薯4香豆酸辅酶A连接酶基因的生物信息学鉴定和表达分析

      2020, 40(4):581-587. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.04.0581

      摘要 (1735) HTML (0) PDF 3.15 M (1608) 评论 (0) 收藏

      摘要:4香豆酸辅酶A连接酶(4coumarate:CoA ligase, 4CL) 在苯丙烷类代谢途径中具有重要调控作用。该研究利用转录组数据在甘薯品种QS48中鉴定了11个4CL基因,并将这些基因命名为Ib4CL1~Ib4CL11。序列比对和功能域分析发现, 11个Ib4CL蛋白均具有典型的4CL结构特征,包含保守的Box Ⅰ和Box Ⅱ的结构域。进化和保守基序分析显示,Ib4CL1和Ib4CL2属于Ⅰ类4CL,Ib4CL3属于Ⅱ类4CL,而Ib4CL4~Ib4CL11属于4CL类似蛋白。转录组数据和荧光定量PCR分析显示,Ib4CL3和Ib4CL10在甘薯QS48的叶中转录表达水平显著高于茎和块根,与绿原酸的积累呈正相关关系;Ib4CL4和Ib4CL8在嫩叶中表达较高,与花青素的积累密切相关。研究结果为进一步揭示甘薯4CL基因在苯丙烷类代谢途径中的功能奠定了基础。

    • 垂穗披碱草与达乌里披碱草基因组细胞遗传学比较

      2020, 40(4):588-597. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.04.0588

      摘要 (2121) HTML (0) PDF 2.72 M (1817) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用顺序FISHGISH技术,12个重复序列探针,包括9个三核苷酸简单重复序列、2个卫星DNA重复序列pSc119.2和pAs1以及5S rDNA,通过重复序列的物理定位对达乌里披碱草和垂穗披碱草基因组中部分重复序列的分布特征进行了比较分析, 为进一步研究垂穗披碱草和达乌里披碱草的物种形成及演化提供新的分子细胞遗传学证据。结果表明:(1)所有的序列在这2个物种的染色体上都能产生可检测的杂交信号,且在2个物种中(AAC)10、(ACT)10、(CAT)10都表现为共分布,(AAG)10与(AGG)10表现为近似共分布;2个物种的H基因组除5S rDNA序列外,其他序列都产生强烈且丰富的杂交位点,St与Y基因组不同重复序列探针的荧光位点数目有所差别,表现为5S rDNA、pSc119.2、(AAC)10、(CAT)10、(ACT)10、(CAC)10探针的信号位点较少或无信号,其余的探针信号位点稍多。(2)达乌里披碱草的第2对染色体上具有(AAC)10、(CAT)10、(ACT)10的杂交位点、第6对染色体上具有(CAC)10的杂交位点,而在垂穗披碱草的St基因组中未观察到上述序列杂交位点;达乌里披碱草St基因组仅有第4对染色体的端部具有pSc119.2杂交位点,而在垂穗披碱草St基因组中的pSc119.2杂交位点位于第5对染色体长臂的间隔区;相对于达乌里披碱草,垂穗披碱草St和Y基因组染色体含有更多的重复序列杂交位点。(3)达乌里披碱草的H/Y基因组间易位在不同材料间是稳定存在的,达乌里披碱草基因组相对稳定,不同材料间H基因组重复序列杂交信号多态性高于St和Y基因组;垂穗披碱草基因组的变异较大,不同材料间St和Y基因组重复序列杂交信号多态性高于H基因组。研究认为,垂穗披碱草和达乌里披碱草的H基因组均起源于布顿大麦,St基因组可能起源于不同的拟鹅观草属物种;与达乌里披碱草相比垂穗披碱草St与Y基因组可能具有更高的染色体结构变异性,而垂穗披碱草St与Y基因组变异较大的原因可能是与同区域分布的含StY基因组的物种发生了种间渗透杂交。

    • 水稻粒长QTL定位与主效基因的遗传分析

      2020, 40(4):598-604. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.04.0598

      摘要 (2581) HTML (0) PDF 1.44 M (1829) 评论 (0) 收藏

      摘要:该研究利用短粒普通野生稻矮杆突变体和长粒栽培稻品种KJ01组配杂交组合F1,构建分离群体F2;并对该群体粒长进行性状遗传分析,利用平均分布于水稻的12条染色体上的132对多态分子标记对该群体进行QTL定位及主效QTLs遗传分析,为进一步克隆新的主效粒长基因奠定基础,并为水稻粒形育种提供理论依据。结果表明:(1)所构建的水稻杂交组合分离群体F2的粒长性状为多基因控制的数量性状。(2)对543株F2分离群体进行QTL连锁分析,构建了控制水稻粒长的连锁遗传图谱,总长为1 713.94 cM,共检测出24个QTLs,只有3个表现为加性遗传效应,其余位点均表现为遗传负效应。(3)检测到的3个主效QTLs分别位于3号染色体的分子标记PSM379~RID24455、RID24455~RM15689和RM571~RM16238 之间,且三者对表型的贡献率分别为54.85%、31.02%和7.62%。(4)在标记PSM379~RID24455之间已克隆到的粒长基因为该研究新发现的主效QTL位点。

    • 头孢霉素对拟南芥主根生长发育的影响

      2020, 40(4):605-612. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.04.0605

      摘要 (1597) HTML (0) PDF 4.38 M (1915) 评论 (0) 收藏

      摘要:以拟南芥野生型和相关转基因株系为材料,设置0、50、100、200和400 μg/mL头孢霉素处理,考察头孢霉素对主根伸长生长、根尖分生组织活性、生长素分布运输以及干细胞活性的影响,探究头孢霉素对拟南芥主根生长发育的毒性作用机制。结果显示:(1)头孢霉素能以浓度依赖的方式抑制拟南芥主根的生长,并抑制分生组织长度和CYCB1;1基因的表达,说明它能抑制根尖分生组织活性。(2)头孢霉素能降低根尖生长素报告基因DR5∷GUSDR5∷GFP和生长素极性运输蛋白PIN1、PIN2、PIN3、PIN7和AUX1的表达,说明它能抑制根尖生长素的分布和极性运输。(3)头孢霉素能下调根尖静止中心标记系WOX5∷GFPQC25和QC46的表达,以及SHR和SCR蛋白的表达,说明它能抑制根尖干细胞活性。研究表明,头孢霉素能通过抑制根尖分生组织活性、生长素的分布和极性运输以及干细胞活性,从而调节拟南芥主根的生长发育。

    • 河北木蓝叶表型对干旱胁迫的响应

      2020, 40(4):613-623. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.04.0613

      摘要 (1646) HTML (0) PDF 6.98 M (1982) 评论 (0) 收藏

      摘要:干旱胁迫下植物叶表型可塑性研究可揭示植物在不同自然环境中的生态意义并了解其适应性进化机制。木蓝属是豆科第三大属,其生境多样,形态复杂,因此其分类和进化研究还存在很多问题。该研究以木蓝属中生态幅最宽、形态变异最大的河北木蓝为研究对象,选取四川省石棉县,云南省蒙自市、砚山县3个种源地的河北木蓝一年生幼苗进行盆栽控水试验,设置4个干旱胁迫梯度,从植物叶片的宏观形态及表皮毛两个方面探究河北木蓝对干旱胁迫的响应。结果表明:河北木蓝叶片随干旱程度的增加和干旱时间的延长,3个种源地的植株均呈现出叶变短,叶片变小,叶柄缩短的趋势;同时,叶下表皮毛密度显著增加,长度显著减小;砚山和石棉种源的上表皮毛长度减小,但石棉种源的上表皮毛密度无显著变化,蒙自种源的上表皮毛长度及密度均无显著变化。该研究结果为河北木蓝的分类及其适应性进化研究奠定了基础。

    • 5种卫矛属植物对低温胁迫的生理响应及抗寒性评价

      2020, 40(4):624-634. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.04.0624

      摘要 (1826) HTML (0) PDF 2.98 M (1890) 评论 (0) 收藏

      摘要:以5种卫矛属树种(品系)当年生充分休眠离体带叶枝条为试材,在高低温湿热试验箱内进行0 ℃、-10 ℃、-20 ℃和-30 ℃共4个梯度低温胁迫处理,考察其叶片解剖结构以及细胞膜透性、渗透调节物质、保护酶活性等生理指标的低温响应特征,并结合隶属函数分析方法综合评价5种卫矛属植物抗寒性。结果表明:(1)‘北海道黄杨6号’叶片有3层紧密的栅栏组织,北海道黄杨、胶州卫矛和大叶黄杨叶片有2层紧密、1层相对疏松的栅栏组织,扶芳藤叶片则只有2层排列紧密的栅栏组织;5个树种叶片组织紧密度表现为‘北海道黄杨6号’>北海道黄杨>胶州卫矛>大叶黄杨>扶芳藤。(2)通过Logistic方程拟合叶片相对电导率随温度的变化,获得5种卫矛树种的半致死温度(LT50)由低到高依次为‘北海道黄杨6号’(-19.69 ℃)、北海道黄杨(-17.41 ℃)、胶州卫矛(-16.03 ℃)、大叶黄杨(-13.33 ℃)、扶芳藤(-10.45 ℃)。(3)各树种叶片渗透调节物质含量随胁迫温度的降低而持续增加,在-30 ℃低温时,叶片可溶性糖含量以‘北海道黄杨6号’和北海道黄杨的增幅最大,可溶性蛋白含量以胶州卫矛和大叶黄杨增幅最大,但两者含量均以扶芳藤增幅最小。(4)各树种叶片抗氧化酶活性均随胁迫温度的降低而先升高后降低,大叶黄杨和扶芳藤叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)活性均在-10 ℃低温胁迫时达到峰值,而‘北海道黄杨6号’、北海道黄杨和胶州卫矛叶中各酶活性在-20 ℃低温胁迫时才达到峰值,它们酶活性峰值出现的时间及高低与其半致死温度的结果相吻合。(5)隶属函数综合评价结果显示,5种卫矛属植物的抗寒能力表现为‘北海道黄杨6号’>北海道黄杨>胶州卫矛>大叶黄杨>扶芳藤。研究发现,在低温胁迫条件下,卫矛属植物一方面通过渗透调节物质的合成来提高细胞内的渗透势,另一方面通过增强抗氧化酶活性来清除细胞内过量的活性氧、酚酸类等有害物质,从而对低温环境具有一定的适应能力,这为卫矛属植物抗寒种质的筛选及其在城市绿化中的合理应用提供了理论依据。

    • 低温贮藏过程中溶质和硬质桃冷害发生的生理差异

      2020, 40(4):635-641. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.04.0635

      摘要 (2083) HTML (0) PDF 2.05 M (1701) 评论 (0) 收藏

      摘要:该试验以溶质型桃品种(中油桃13号、春美和中油桃4号)和硬质型桃品种(中油桃18号、中桃9号和白如玉)为试材,分析桃果实在4 ℃低温贮藏过程中的品质变化以及乙烯释放规律,探索不同肉质桃果实冷害的发生机制。结果表明:(1)硬质型桃果实的冷害症状主要表现形式是果肉发生褐变,而溶质型桃的冷害症状以果肉木质化和絮败为主。(2)相对室温贮藏而言,短时间冷藏可以抑制溶质型桃果实内源乙烯的释放,但长时间低温冷藏会导致冷害发生,刺激乙烯释放量迅猛攀升;长时间的低温贮藏也会诱导硬质型桃内源乙烯的释放;在低温贮藏期间,毛桃品种果实乙烯释放高峰会比同种肉质类型的油桃品种推迟5~10 d,毛桃相较于油桃对低温的耐受性更强。(3)溶质型桃果实采后软化迅速,但其果实硬度下降速率在低温下受到明显抑制,在冷藏后期还维持在15N上下,而硬质型桃果实硬度在低温和常温贮藏期间受影响较小。(4)不同肉质类型桃果实的可溶性固形物含量在贮藏期间变化幅度均不大。研究发现,不同肉质型桃受到冷害的症状和乙烯释放的模式均不相同,该结果为不同质地的桃果实合理低温贮藏提了供理论依据。

    • 茉莉酸甲酯对茶条槭悬浮细胞没食子酸合成的影响

      2020, 40(4):642-648. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.04.0642

      摘要 (1628) HTML (0) PDF 1.70 M (1839) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究茶条槭悬浮细胞中没食子酸的合成,该研究进行了茉莉酸甲酯诱导试验。通过添加茉莉酸甲酯,利用HPLC检测诱导后细胞中没食子酸的含量变化情况,同时利用电导仪、酸度计、分光光度计法和激光共聚焦显微镜对培养液和细胞进行电导率、pH值、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性以及细胞形态等进行分析。结果表明:(1)相对于正常培养的细胞,添加100 μmol·L-1的茉莉酸甲酯诱导24 h时,没食子酸的含量达到最高为12.49 mg·g-1,其含量是对照的2倍左右。(2)茉莉酸甲酯的添加导致细胞培养液的pH值和电导率成波动趋势,细胞膜受损,通透性增大,细胞核分散,出现多个细胞核现象。(3)细胞内可溶性蛋白含量在诱导24 h、72 h和5 d时达到高峰,其含量分别是对照的1.4、1.67、2.07倍左右。(4)苯丙氨酸解氨酶活性在诱导24 h和5 d时分别出现一次高峰,其活性分别是对照的2倍和3.75倍。研究认为,茉莉酸甲酯处理短时间内促进了茶条槭细胞内没食子酸含量的积累,细胞内PAL活性和可溶性蛋白含量有所增加,对细胞液中的pH值和电导率影响不显著。

    • 根施丙酸对冬小麦幼苗叶片脯氨酸代谢酶及抗旱性的影响

      2020, 40(4):649-657. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.04.0649

      摘要 (1997) HTML (0) PDF 2.31 M (1919) 评论 (0) 收藏

      摘要:以冬小麦品种‘豫农211’为材料,通过设置持续12 d控水和干旱后复水2 d盆栽实验,研究根施15 mmol·L-1丙酸溶液处理下小麦植株形态、叶片相对含水量、电导率、丙二醛含量对干旱胁迫的响应,以及控水和复水过程中叶片脯氨酸含量及其关键代谢酶活性的动态变化,以探明外源丙酸提高小麦抗旱性的脯氨酸代谢机制。结果表明:(1)在干旱胁迫条件下(土壤相对含水量降至20%),根施丙酸处理可显著提高小麦叶片相对含水量,并显著降低叶片相对电导率和丙二醛含量(P<0.05);丙酸处理组小麦幼苗萎蔫程度明显低于同期对照,地上部生物量积累量比对照增加了13.3%。(2)根施丙酸处理的小麦叶片脯氨酸积累量在轻度干旱胁迫下(土壤相对含水量降至45%~55%)显著高于对照,且随着干旱胁迫程度的加剧(土壤相对含水量降至20%以下)脯氨酸含量仍能稳定维持在正常水平(300 μg·g-1左右),而对照叶片脯氨酸含量则呈急剧上升的趋势;复水处理后,丙酸处理的小麦植株中叶片脯氨酸含量能迅速恢复至正常水平。(3)在整个控水至复水过程中,小麦叶片脯氨酸合成关键酶△ 1吡咯啉5羧酸合成酶(P5CS)和鸟氨酸σ氨基转移酶(σOAT)活性均呈现先升后降的变化趋势,吡咯啉5羧酸还原酶(P5CR)活性呈现先降后升的变化趋势,而脯氨酸降解关键酶脯氨酸脱氢酶(PDH)活性呈增加趋势。研究认为,在干旱胁迫条件下,根施丙酸能够通过调控脯氨酸代谢过程中的合成和降解途径关键酶活性来维持叶片细胞内脯氨酸水平稳定,有效减轻叶片水分散失和过氧化伤害程度,从而提高冬小麦幼苗的抗旱性。

    • 土壤自然干旱处理对钩藤生长与生理特征及主要药用成分积累的影响

      2020, 40(4):658-666. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.04.0658

      摘要 (1820) HTML (0) PDF 1.16 M (1877) 评论 (0) 收藏

      摘要:以一年生钩藤实生苗为试材,通过连续土壤控水12 d盆栽试验,研究持续性土壤自然干旱对钩藤幼苗生长、抗逆生理指标及其主要药用成分含量的影响。结果表明:(1)随着干旱胁迫时间的延长,钩藤根和茎叶生物量以及叶片相对含水量(RWC)显著持续下降(P<0.05),而根冠比、叶片丙二醛(MDA)含量及相对电导率(REC)逐渐升高。(2)随着干旱胁迫时间的延长,钩藤叶片叶绿素a、b含量先增高后下降,叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性先上升后下降,且POD活性最先达到峰值,CAT活性增幅最大;叶片中脯氨酸(Pro)、可溶性糖(SS)和可溶性蛋白(SP)含量逐渐升高,且Pro表现出更强的渗透调节能力。(3)钩藤幼苗叶片、主茎和带钩茎枝中钩藤碱与异钩藤碱含量随着干旱胁迫时间的延长而呈先增高后下降的趋势,响应时间先后顺序依次为叶片、主茎、带钩茎枝,生物碱含量由高到低依次为带钩茎枝、叶片、主茎。研究发现,在土壤持续自然干旱条件下,钩藤幼苗生长受到一定影响,但植株能通过提高其抗氧化酶活性和积累渗透调节物质来提高吸水和保水能力,有效抵御干旱逆境;且土壤自然干旱胁迫4~8 d有利于主要药效成分钩藤碱与异钩藤碱的积累;土壤相对含水量在42%~53%时,钩藤幼苗耐旱性较强且钩藤碱与异钩藤碱含量较高。

    • 光氮互作对闽楠幼苗叶片光合生理特性的影响

      2020, 40(4):667-675. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.04.0667

      摘要 (1795) HTML (0) PDF 3.22 M (1596) 评论 (0) 收藏

      摘要:以5月龄闽楠幼苗为材料,采用4种光照水平(100%、41.3%、14.3%、3.6%自然光)和4种氮素水平(0、0.5、1、2 mol/L纯氮)的双因素盆栽试验,研究光氮互作下闽楠幼苗的光合生理特性,以探讨其对环境适应性的生理机制。结果表明:(1)遮荫和施氮均能显著提高闽楠叶片光合色素含量;在同一氮素水平下,随光照强度下降,闽楠幼苗叶片可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、最大净光合速率(Pmax)、暗呼吸速率(Rd)、表观量子系数(AQY)均呈先增后降趋势,并在41.3%自然光照水平时最高;而同期叶片胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)均呈下降趋势;闽楠幼苗的叶片PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)和PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)则随光照减弱逐渐增加。(2)同一光照水平下,随着氮素施用量增加,闽楠幼苗叶片SS、SP、光合气体交换参数、光响应曲线特征参数总体呈现先升高后降低的趋势,Fv/FmFv/Fo呈先降后增趋势。(3)不同光照和氮素水平之间存在显著的互作效应,隶属函数分析结果以41.3%自然光照、0.5 mol/L纯N处理的效果最优。研究表明,闽楠幼苗为喜光耐荫植物;适宜遮荫和施氮处理组合可显著改善闽楠渗透调节能力,提高光能利用率,促进光合作用进行,而全光照、过度遮荫、缺氮、或过量施氮均不利于闽楠正常生理代谢。

    • 降水量及N添加对荒漠草原植物和土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征的影响

      2020, 40(4):676-687. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.04.0676

      摘要 (1915) HTML (0) PDF 2.64 M (2459) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于2017年在宁夏荒漠草原设立的降水量(减少50%、减少30%、自然降水、增加30%以及增加50%)和N添加(0和5 g·m-2·a-1)野外试验, 研究了植物和土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征, 分析二者与土壤C∶N∶P生态化学计量特征及其他土壤因子的关系, 以探讨降水格局改变和大气N沉降增加下荒漠草原植物和土壤微生物C∶N∶P平衡特征及其主要影响因素。结果表明: (1)减少降水量对荒漠草原植物和土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征的影响较小, 反映了二者对短期干旱的适应性; 增加降水量降低了植物和土壤微生物生物量N和P含量, 不同程度地提高了C∶N和C∶P, 但其影响程度与N添加有关。(2)增减降水量条件下, N添加对植物生态化学计量特征影响较小, 但对土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征影响较大, 尤其在增加降水量条件下表现得更明显, 意味着降水激发了N添加效应。(3)植物全N含量、N∶P以及土壤微生物生物量N含量的内稳性较低, 可较好地反映土壤N供给水平以及N、P受限类型。(4)与植物C∶N∶P生态化学计量特征关系较强的土壤因子为速效P含量、磷酸酶活性、电导率、C∶P和有机C含量, 与土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征关系较强的土壤因子有电导率、含水量、蔗糖酶活性和磷酸酶活性, 表明植物和土壤微生物C∶N∶P平衡特征主要受其他土壤因子的调控, 而非土壤元素平衡关系。

    • 模拟增雨对白刺和油蒿幼苗化学计量特征的影响

      2020, 40(4):688-696. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.04.0688

      摘要 (1773) HTML (0) PDF 896.94 K (1612) 评论 (0) 收藏

      摘要:降雨是荒漠生态系统过程和功能的最重要限制因子,荒漠植物幼苗对生长季降雨的变化极端敏感。为探讨荒漠植物对未来降雨格局变化的响应,该研究选取乌兰布和沙漠2种典型荒漠植物幼苗(白刺和油蒿)为研究对象,根据生长季内(6~9月)每次降雨量,进行不同梯度的人工模拟增雨试验(CK.自然降雨;A.增雨25%;B.增雨50%;C.增雨75%;D.增雨100%),分析白刺和油蒿幼苗C、N、P含量及化学计量特征对降雨量变化的响应。结果表明:(1)从C、N、P含量在幼苗不同器官分布来看,与CK相比,增雨显著降低了白刺幼苗茎的C含量和根的C、P含量(P<0.05),在一定程度上提高了叶的C、P含量和根的N含量;而增雨处理显著增加了油蒿幼苗茎和叶的C含量(P<0.05),降低了叶、根的N含量和茎、叶、根的P含量。(2)从化学计量比来看,增雨对白刺幼苗茎、叶、根的N∶P影响无显著差异,比值均大于16,且在增雨的环境下白刺幼苗相对生长率较低,主要受P元素限制;油蒿幼苗根N∶P与增雨量呈极显著负相关关系,随增雨量的增加其相对生长率增大。研究认为,模拟增雨对白刺幼苗和油蒿幼苗化学计量特征均有显著影响,但二者幼苗C、N、P元素在各器官的分配格局有所不同,增雨不利于白刺幼苗的生长,而有利于油蒿幼苗的快速生长。

    • 塔里木河中游胡杨径向生长对气温和径流量的响应

      2020, 40(4):697-705. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.04.0697

      摘要 (1718) HTML (0) PDF 1.44 M (1725) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于树木年轮学的理论与方法,运用年代际均值、相关性分析和多元线性回归方法对塔里木河中游胡杨径向生长与气温和径流量的响应关系进行探究,以明确胡杨的径向生长规律和对环境变化的响应特征,并为胡杨林的保护和管理提供理论依据。结果表明:(1)在1983~2014年期间,塔里木河中游气温最高和径流量接近最小值的时期均出现在2005~2009年,而这一时期胡杨年轮宽度也达到了最小值;出现径流量最大的2010~2014年,胡杨年轮宽度既出现了最大值,也出现了较窄的年轮。(2)沙子河口断面胡杨径向生长主要受到4~9月生长季径流量的影响,上一年秋季的径流量也有一定滞后影响,而气温影响不明显;阿其克断面胡杨径向生长受到1~3月径流量的影响比较大,当年6月和上一年11月的高温成为其径向生长的限制性因子。(3)春季和夏季,以及上一年秋季充足的径流量,是沙子河口断面胡杨径向生长的最理想条件,但在这3个季节有些月份径流量较小,其余月份径流量充足的情况下,依然有可能会形成宽轮,但在这3个季节径流量均不充足的情况下,就必然会形成窄轮;阿其克断面胡杨径向生长的理想条件是在上一年秋末径流量小的情况下,较低的气温更有利于来年胡杨径向生长。研究认为,塔里木河中游胡杨径向生长对径流量呈正相关性响应,在径流量偏小的情况下,对气温呈负相关性响应,并且二者都存在滞后响应。

    • 蒙古沙冬青群落区系组成及分类研究

      2020, 40(4):706-716. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.04.0706

      摘要 (1688) HTML (0) PDF 1.39 M (3740) 评论 (0) 收藏

      摘要:蒙古沙冬青是西北地区珍稀濒危树种,探究区系组成和群落特征对于维持西北干旱荒漠区脆弱生态系统具有重要意义。该研究调查了26个蒙古沙冬青群落样地,采用TWINSPAN进行群落分类,同时利用典范对应分析(CCA)分析沙冬青群落物种组成与生态因子的关系,为珍稀濒危植物蒙古沙冬青的保护提供基础数据。结果表明:(1)蒙古沙冬青群落物种组成以豆科、禾本科、菊科和藜科植物为主,隶属于28科63属90种,区系组成以地中海、北温带分布及世界分布为主。(2)TWINSPAN等级分类可将26个蒙古沙冬青样地划分为9个群落类型,即蒙古沙冬青+蓍状亚菊群落、蒙古沙冬青+红砂群落、蒙古沙冬青+新巴黄耆群落、蒙古沙冬青+无芒隐子草群落、蒙古沙冬青+霸王群落、蒙古沙冬青+驼绒藜群落、蒙古沙冬青+白刺群落、蒙古沙冬青+沙鞭群落和蒙古沙冬青+毛刺锦鸡儿群落。(3)CCA排序分析显示,年均降雨量(F=2.8,P=0.002)、生长季降雨量(F=2.6,P=0.002)、速效氮(F=2.1,P=0.006)、太阳辐射量(F=2.1,P=0.008)、蒸汽压(F=1.9,P=0.006)、土壤有机质(F=1.7,P=0.04)、纬度(F=1.7,P=0.006)是影响蒙古沙冬青群落组成的主要生态因子。

    • 宁镇山脉蕨类植物资源调查与区系多样性分析

      2020, 40(4):717-723. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.04.0717

      摘要 (1928) HTML (0) PDF 813.56 K (1560) 评论 (0) 收藏

      摘要:在野外调查和查阅文献资料的基础上,对宁镇山脉蕨类植物区系组成、分布区类型及生态类型进行了分析,并与邻近的7个蕨类植物区系相似性进行比较。结果表明:(1)宁镇山脉共有蕨类植物28科47属109种,主要科为鳞毛蕨科、金星蕨科及蹄盖蕨科,主要属为鳞毛蕨属、铁角蕨属及复叶耳蕨属,并有14种中国特有蕨类植物。(2)分布区类型以热带分布科、属为主,以东亚分布种为主,表明宁镇山脉蕨类植物区系具有亚热带向温带过渡的特征。(3)与邻近7个山区蕨类植物区系科、属、种相似性系数的比较表明,宁镇山脉与河南鸡公山亲缘关系最近,其次是浙江凤阳山和江西武夷山。(4)宁镇山脉蕨类植物可划分为湿生、石生及土生3种类型,其中石生类型有31种,湿生类型有8种,土生类型有70种。

    • 秦岭蕨类植物新记录科——肠蕨科

      2020, 40(4):724-726. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2020.04.0724

      摘要 (1646) HTML (0) PDF 2.07 M (1536) 评论 (0) 收藏

      摘要:报道了秦岭蕨类植物新记录科——肠蕨科,其新记录种为川黔肠蕨,该科也是陕西省新记录。文中提供了形态描述和野外照片及植株局部照片,并对其生境特点进行了简要分析。凭证标本藏于陕西理工大学植物标本馆。