• 2022年第42卷第9期文章目次
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    • 香鳞毛蕨 1脱氧D木酮糖5磷酸合酶基因的克隆及表达分析

      2022, 42(9):1441-1449. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2022.09.1441

      摘要 (1137) HTML (0) PDF 13.03 M (1922) 评论 (0) 收藏

      摘要:1脱氧D木酮糖5磷酸合酶(DXS)是甲基D赤藓醇4磷酸(MEP)途径中控制影响植物萜类化合物合成的第一个限速酶。该研究对香鳞毛蕨(Dryopteris fragrans)DfDXS基因进行序列特征及生物信息学分析,并通过qRTPCR技术分析其在外源激素、干旱、盐胁迫、高温及低温处理下的表达模式,旨在探究DfDXS基因在香鳞毛蕨萜类生物合成及抗逆机制中的作用,为进一步解析香鳞毛蕨抗逆分子机制奠定基础。结果显示:(1) DfDXS1基因全长2 139 bp,编码712个氨基酸,而DfDXS2全长2 160 bp,编码719个氨基酸;结构域分析显示,其具有典型的转酮醇酶保守域,包含焦磷酸硫胺素结合位点和转酮醇酶结构域;DfDXS氨基酸序列与江南卷柏(Selaginella moellendorffii)和银杏(Ginkgo biloba)的DXS等关系较近。(2)水杨酸(SA)处理下,DfDXS基因的相对表达量先升高后降低;脱落酸(ABA)抑制DfDXS的表达;DfDXS1/2在茉莉酸甲酯(MeJA)处理下相对表达水平均显著高于对照;乙烯利(Eth)抑制DfDXS的表达,但DfDXS1处理3 h时表达水平显著高于对照。(3)聚乙二醇(PEG)、高温和低温均诱导DfDXS1上调表达。研究推测,香鳞毛蕨DXS基因在萜类物质合成与逆境胁迫机制中发挥着重要的作用。

    • 粗枝云杉病程相关蛋白基因PaPR10的克隆及表达分析

      2022, 42(9):1450-1459. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2022.09.1450

      摘要 (694) HTML (0) PDF 10.66 M (1779) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究粗枝云杉(Picea asperata)病程相关蛋白PR10的核糖核酸酶活性,该研究以粗枝云杉一年生针叶为材料,以响应云杉落针病菌(Lophodermium piceae)侵染而显著上调的一个PR10基因(PaPR10)序列为研究对象,设计特异性引物,采用RTPCR技术克隆获得PaPR10基因的cDNA序列全长,使用生物信息学软件预测该基因编码蛋白的序列特征,将该基因进行原核表达和纯化,利用底物法检测纯化蛋白的核糖核酸酶活性,为解析PR10基因的抗菌活性机理奠定基础。结果表明:(1)成功克隆到PaPR10基因(GenBank登录号为OM743228)的ORF长456 bp,编码151个氨基酸序列,相对分子量为16.52 kD,理论等电点为5.73。(2)PaPR10蛋白无信号肽、不含跨膜区、定位在细胞质中,具有典型的病程相关蛋白Bet_v_1家族保守结构域和一个富含甘氨酸环(PLoop)的保守结构域,但PaPR10蛋白的PLoop结构域存在一个碱基突变;PaPR10蛋白与北美云杉等多种裸子植物和部分苔藓植物的PR10蛋白相似性较高。(3)IPTG诱导下,PaPR10蛋白以可溶性蛋白和包涵体的形式并存,且以终浓度为0.8 mmol/L的IPTG在30 ℃下诱导10 h时表达量最佳,但纯化后的PaPR10可溶性蛋白没有核糖核酸酶活性。研究发现,PaPR10蛋白不具备核糖核酸酶活性。

    • 美洲商陆PaENO基因克隆及其表达分析

      2022, 42(9):1460-1467. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2022.09.1460

      摘要 (701) HTML (0) PDF 2.34 M (936) 评论 (0) 收藏

      摘要:烯醇化酶(enolase,ENO)作为糖酵解途径的一个酶,还能够参与植物生长发育以及应对非生物胁迫。该研究以镉超富集植物——美洲商陆(Phytolacca americana L.)为材料,根据美洲商陆转录组数据,设计特异性引物,从叶片中克隆PaENO基因,并进行序列分析、原核表达与纯化、表达模式分析以及抗镉实验,为深入研究PaENO蛋白的酶活性质以及PaENO基因在美洲商陆应对镉胁迫过程的功能机制奠定基础。结果表明:(1)成功克隆获得PaENO基因(GenBank登录号为JN656932.1),该基因开放阅读框为1 335 bp,编码444个氨基酸。(2)多序列比对分析显示,PaENO蛋白与冰叶日中花的ENO蛋白序列一致性最高,为93.47%;系统进化分析表明,PaENO与冰叶日中花、甜菜、菠菜的亲缘关系较近,处于同一进化分支。(3)RTPCR结果显示,PaENO基因在美洲商陆叶中表达量最高为根的2.5倍,茎中表达量最低,仅为根的1/5;Cd胁迫后PaENO基因表达水平显著升高,并于2 h时PaENO基因表达量迅速升高至Cd胁迫前(0 h时)的9.54倍,Cd胁迫12 h、24 h时降低到0 h时的 3.12倍和2.89倍,说明PaENO基因参与了美洲商陆应对Cd胁迫的响应。(4)通过成功构建原核表达载体pET28aPaENO并转化大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞,经IPTG诱导后,在50 kD左右出现目的条带,然后用超声破碎大肠杆菌细胞,离心后分别取上清和沉淀,SDSPAGE检测发现,PaENO在上清和沉淀中都有表达,而且在上清中的表达量较高;使用Ni亲和层析试剂盒纯化PaENO蛋白,获得了纯化的PaENO蛋白;镉抗性实验结果初步证实,表达PaENO蛋白能够显著提高大肠杆菌对镉的抗性。研究认为,PaENO蛋白可能以转录因子(PaMBP1)的形式在美洲商陆应对镉胁迫过程中发挥调控作用。

    • 苹果和梨抗病相关基因的诱导与表达分析

      2022, 42(9):1468-1476. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2022.09.1468

      摘要 (990) HTML (0) PDF 1.04 M (1214) 评论 (0) 收藏

      摘要:该研究结合蔷薇科数据库,经多序列比对、表达分析和验证,筛选了苹果和梨抗病反应Marker基因及其检测引物,并以腐烂病抗性资源杜梨和东北山荆子悬浮细胞为材料,经20%腐烂病菌(Vp)代谢物处理,采用实时荧光定量PCR(RTqPCR)分析Marker基因对腐烂病信号响应的表达模式,为苹果、梨抗病反应的快速检测和杜梨抗腐烂病机理的系统研究奠定基础。结果显示:(1)经检索比对共筛选出水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)、乙烯(ET)、系统获得型抗性(SAR)反应、病原相关分子模式激发的免疫反应(PTI)、植保素和防御相关等信号的15个Marker基因及其对应引物。(2)各处理cDNA浓度采用100 ng·μL-1时Cq值均介于18~25,且PCR扩增效率高,表明所选的15个Marker基因的引物均可准确反映抗性反应的激活状况,可作为各自信号通路的Marker基因。(3)与对照相比,Vp代谢物处理后杜梨悬浮细胞中ROS的积累随处理时间的延长呈逐渐显著上升的趋势,并于处理6 h时,ROS信号值达到对照的3.2倍,表明Vp代谢物会激活体内的免疫反应(PTI),进而导致植物体内ROS的爆发。(4)RTqPCR验证分析显示,Vp代谢物处理后,杜梨悬浮细胞中SA、JA、PTI、SAR、R基因、植保素、防御相关等信号通路的Marker基因都呈上调表达趋势,其中,SA、JA和SAR通路的Marker基因ChiV(Chitinase class V)、LOX1(Lipoxygenase 1)和PR4(PathogenesisRelated 4)及防御相关基因PAL1(Phe Ammonia Lyase 1)的表达上调最为明显,最高分别可上升至对照的1718、691、6369和1072倍,表明杜梨受到Vp代谢物胁迫时,主要激活了植物体内的SA、JA、SAR和防御相关信号通路的基因,进而能够抵御病原的进一步入侵。研究发现,SA、JA、SAR和防御反应等信号参与了杜梨对腐烂病胁迫的响应,进而提高其抗病性。

    • 小麦苗期盐胁迫下DREB基因的表达

      2022, 42(9):1477-1486. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2022.09.1477

      摘要 (828) HTML (0) PDF 6.98 M (1403) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了从全基因组和转录组水平鉴定响应盐胁迫的小麦DREB (dehydration responsive element binding,DREB) 基因,该研究对小麦耐盐材料CH7034苗期施加盐胁迫后的根部样本进行Illumina转录组测序,从中分离TaDREB家族成员的表达数据和可变剪接信息,并对其下游靶基因进行预测;利用 qRTPCR对盐胁迫响应TaDREB成员和预测靶基因进行验证。结果显示:(1)从小麦中共鉴定出48个DREB成员(204个拷贝序列),命名为TaDREB1~TaDREB48,分布于21条染色体。(2)TaDREB家族分为14组(G1~G14),位于G2、G5、G10和G14的TaDREB成员受NaCl胁迫后转录水平均无显著变化,其余组中共有25个(52%) TaDREB成员表现出对盐胁迫不同程度的响应;其中有9个成员在盐胁迫后持续上调(含5个新报道基因),有2个成员表现为持续下调;蛋白互作预测结果显示,下调成员TaDREB35的编码蛋白可能会受到1个小麦RING型E3泛素连接酶作用而降解。(3)盐胁迫后有9个成员TaDREB3、TaDREB6、TaDREB16、TaDREB19、TaDREB21、TaDREB24、TaDREB25.12、TaDREB43和TaDREB47发生了可变剪切变化。(4)从转录组差异表达基因中进一步鉴定出3个起始密码子上游2 000 bp序列,包含DRE/CRT元件且在A/B/D组间表达趋势一致的候选靶基因TaRD29、TaGLOSTaCKX。(5)qRTPCR验证结果显示,上调成员中,除TaDREB19外,其余成员以及TaDREB16均表现出持续上升的趋势;下调成员中只有TaDREB25和TaDREB35的表达量呈持续下降的趋势;3个预测靶基因的表达量均持续上升,验证结果与转录组测序结果一致。该研究鉴定出的11个盐胁迫响应TaDREB成员以及预测的3个下游靶基因为小麦耐盐机制解析和分子育种奠定了基础。

    • >植物新类群与新分布
    • 蔗茅EfMYB1基因的克隆与表达分析

      2022, 43(9):1487-1494. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2023.8.1432

      摘要 (1012) HTML (0) PDF 1.96 M (1463) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了充分利用蔗茅(Erianthus fulvus)野生资源,挖掘其优良的抗性基因,丰富转基因甘蔗育种候选基因库,该研究结合蔗茅转录组数据,以蔗茅991无性系为试验材料,利用RTPCR技术克隆蔗茅MYB基因,并对其进行生物信息学分析及胁迫表达分析,以解析蔗茅的耐寒机理,为转基因甘蔗育种奠定理论基础。结果表明:(1)成功克隆得到一个蔗茅MYB基因,命名为EfMYB1基因(登录号ON586646)。(2)生物信息学分析表明,EfMYB1基因全长1 000 bp,ORF为759 bp,编码251个氨基酸;编码蛋白具有一个保守的SANT结构域,无跨膜结构和信号肽,有多个磷酸化位点;二级结构与三级结构主要以α螺旋和无规则卷曲为主;与南荻相似性最高,遗传距离最近。(3)qRTPCR分析结果发现,EfMYB1基因在蔗茅根和叶组织中的相对表达量随低温胁迫时间的持续而逐渐显著上调,并于胁迫72 h时达到最大值,而在茎中的表达则几乎没有变化;茉莉酸甲酯胁迫下,EfMYB1基因的相对表达量呈先升高后降低的趋势,且在处理6 h时达到最高值;脱落酸胁迫下EfMYB1基因的表达水平较0 h时极显著降低。研究认为,EfMYB1基因属于低温胁迫响应基因,可能参与蔗茅低温胁迫下的应答反应。

    • 呼伦贝尔黄花苜蓿MfMYB30基因的克隆及表达分析

      2022, 42(9):1495-1503. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2022.09.1495

      摘要 (894) HTML (0) PDF 11.34 M (1131) 评论 (0) 收藏

      摘要:该研究在呼伦贝尔黄花苜蓿(Medicago falcata L. cv. Hulunbuir)转录组测序基础上,通过RTPCR方法克隆获得了MfMYB30基因,并通过生物信息学和表达分析进行初步研究,为深入研究MfMYB30基因的功能和开发利用奠定基础。结果表明:(1)成功克隆获得呼伦贝尔黄花苜蓿MfMYB30基因,其ORF序列长为957 bp,编码318个氨基酸,相对分子质量为86.85 kD,理论等电点为5.11。MfMYB30蛋白为疏水性蛋白,无跨膜结构,无信号肽序列。(2)系统进化分析表明黄花苜蓿MfMYB30蛋白与紫花苜蓿MsMYB4、拟南芥AtMYB30、木豆CcMYB30、蒺藜苜蓿MtMYB30和大豆GmMYB60聚为一个类群,亲缘关系较近。(3)实时荧光定量PCR结果显示,MfMYB30在黄花苜蓿模拟刈割不同天数后的相对表达量呈先降低后升高的趋势,在刈割7 d后相对表达量达到峰值。(4)通过在拟南芥原生质体亚细胞定位分析发现,该蛋白定位于细胞核。研究推测,MfMYB30基因可能在黄花苜蓿刈割或放牧胁迫响应过程中发挥重要调控作用。

    • 梨叶片黄化复绿过程中bHLH转录因子的表达分析

      2022, 42(9):1504-1513. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2022.09.1504

      摘要 (795) HTML (0) PDF 7.40 M (1818) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究bHLH转录因子在梨叶缺铁黄化复绿过程中的表达特性,筛选响应该过程的关键bHLH基因,为改良梨品种抗缺铁能力提供理论依据。该试验以‘砀山酥梨’(Pyrus bretschneideri Rehd.)正常植株和黄化植株为试材,于生长期对黄化植株叶面喷施0.2% FeSO4(2 g/L FeSO4)溶液,以清水处理正常植株(N)和黄化植株(C)为对照,取N、C的叶片和幼嫩根毛,以及处理3、6、9和12 d的黄化植株叶片进行转录组学分析,筛选其内差异表达的bHLH基因;采用荧光定量PCR技术,分析叶片和根系中bHLH基因的表达情况、生物学特性以及与叶内Fe2+含量的相关性。结果表明:(1)转录组数据显示,于N、C和FeSO4处理后不同时期黄化叶内共计获得21个表达差异显著的bHLH基因,涉及6个亚族,其motif数1~10不等。(2)qRTPCR结果显示,C叶内10个基因(PbrbHLH7/29/41/104/119/122/128/155/183/191)的表达量均显著高于N叶内相应基因的表达量,FeSO4处理后其各时期表达量均较C显著下调;而C叶内9个基因(PbrbHLH15/46/53/69/78/89/115/137/144)的表达量均显著低于N叶内相应基因的表达量,FeSO4处理后其各时期表达量均较C显著上调。(3)根与地上部叶的表达水平差异相一致,C根内PbrbHLH29/41/119/128/155/183/191这7个基因的表达量显著高于N根内相应基因的表达量,而C根内PbrbHLH53/89的表达量显著低于N根内相应基因的表达量。(4)相关分析显示,FeSO4溶液处理后各时期内叶片中Fe2+含量与PbrbHLH41表达量呈显著负相关关系,而与PbrbHLH78呈显著正相关关系。研究认为,外源FeSO4处理所调控的梨缺铁黄化叶复绿可能与其所导致的梨叶片样中bHLHs表达量协同变化密切相关; PbrbHLH41/78可能在该过程中发挥着至关重要而拮抗的调控作用,可作为研究梨缺铁黄化复绿机理的候选基因。

    • 不同抗逆性菠萝品种的差异基因和差异代谢物分析

      2022, 42(9):1514-1522. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2022.09.1514

      摘要 (613) HTML (0) PDF 1.35 M (1585) 评论 (0) 收藏

      摘要:该研究对2个不同抗逆性的菠萝品种PZ2(抗逆性较差)和PZ3(抗逆性强)进行转录组和代谢组比较分析,以探索品种间抗逆性差异的分子生理机制,为菠萝抗性育种提供理论依据。(1)转录组结果显示,以PZ2为对照,在2个品种间共筛选到1 667个差异表达基因,上调和下调的差异表达基因分别为770个和897个;其中筛选到20个与抗逆性相关的差异表达基因,包括WRKYMYB转录因子基因以及ASR3、SOD1、POD48、HSP20、GSTF1、GSTU17等基因。(2)代谢组分析表明,以PZ2为对照,在2个品种间共筛选到208个差异代谢物,含量上调和下调的差异代谢物分别为98个和110个,其中22种差异代谢物与抗逆性相关,包括氨基酸及其衍生物、脂类、黄酮类、糖类和糖苷等。(3)qRTPCR分析验证表明,所选的8个差异表达基因在菠萝品种PZ2与PZ3中的差异表达趋势与转录组测序中差异基因表达水平变化趋势基本一致。(4)关联分析表明,差异表达基因和差异代谢物共同富集的通路有类黄酮生物合成,苯丙素生物合成,莨宕烷、哌啶和吡啶丙酸盐生物合成,半胱氨酸与蛋氨酸代谢等4条。研究发现,抗逆性强的菠萝品种的非生物逆境反应相关基因、抗氧化酶基因、逆境响应结构基因和调控基因的表达水平高于抗逆性较差的品种,且黄酮类、氨基酸衍生物类及木脂素、脂质等代谢物的含量也高于抗逆性较差的品种。

    • 水蕨愈伤胚胎发生的代谢组学研究

      2022, 42(9):1523-1529. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2022.09.1523

      摘要 (997) HTML (0) PDF 4.86 M (1335) 评论 (0) 收藏

      摘要:体细胞胚胎发生是植物繁殖的一种方式,而离体的愈伤胚胎发生既可以进行植株再生、又可以用于遗传转化。该研究采用非靶向代谢组学,对蕨类植物水蕨分别处于增殖期和分化期的愈伤进行代谢物差异分析,以探讨愈伤胚胎发生的代谢机制,为愈伤胚胎发生的代谢组学提供资料。结果发现:(1)水蕨增殖期与分化期的愈伤具有相同的代谢物,且其中一些为疾病药物如放线菌酮和三七素。(2)各代谢物的含量高低不一,但基本上在增殖期和分化期之间无差异。(3)增殖期积累的代谢物预测与ABC通道蛋白途径有关,而分化期积累的代谢物可能与黄酮合成途径有关。研究推测,水蕨愈伤增殖期到分化期的转变是代谢物的量变过程,而非质变;植物愈伤胚胎发生的代谢组可能具有物种特异性。

    • 基于SSR分子标记的中国黄连木遗传多样性分析

      2022, 42(9):1530-1539. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2022.09.1530

      摘要 (725) HTML (0) PDF 5.68 M (1271) 评论 (0) 收藏

      摘要:该研究利用筛选出的7对SSR引物,对中国20个省、市、自治区的210份种质资源进行分子标记试验,分析中国黄连木种质资源遗传多样性、亲缘关系、遗传分化特点并构建DNA分子身份证,为黄连木的资源保护、种质利用提供理论依据,结果表明:(1)7对引物在210份种质中共扩增出158个等位基因位点,平均每对引物的等位基因数为22.571个。(2)基因多样性(GD)变化幅度为0.654~0.913,平均为0.804;期望杂合度(He)变化范围0.257~0.771,平均为0.532;多态信息含量(PIC)变化范围0.639~0.907,平均为0.784。(3)从不同地区黄连木群体的遗传多样性来看,观测杂合度(Ho)介于0.373~0.600之间,平均值为0.520;期望杂合度(He)介于0.632~0.811之间,平均值为0.737;从各群体间遗传分化指数(Fst)来看,黄连木各地区群体间的遗传分化值在0.015~0.099之间,各群体间的遗传分化处于中等以下水平。(4)分子方差分析(AMOVA)结果显示,黄连木的遗传分化变异以群体内为主,占总变异量的94%,群体间的变异占6%。(5)UPGMA聚类、群体遗传结构分析和PCoA分析结果相一致,全部种质被划分为两大类,西南地区群体单独为一类,其他地区单独为一类。(6)利用7对SSR引物构建了210份黄连木种质的DNA分子身份证。

    • 叶面喷施NaCl对有色薄膜下苗用型大白菜物质累积的调节效应

      2022, 42(9):1540-1551. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2022.09.1540

      摘要 (759) HTML (0) PDF 974.03 K (992) 评论 (0) 收藏

      摘要:以苗用型大白菜品种‘油绿3号’为材料,设置日光温室内盆栽实验,在蓝膜(Bflim)、绿膜(Gflim)、黄膜(Yflim)、红膜(Rflim)、无色膜(Wflim)下进行叶面喷施0(CK)、12和24 mmol·L-1 NaCl的组合处理(Bflim0、Bflim12、Bflim24、Gflim0、Gflim12、Gflim24、Yflim0、Yflim12、Yflim24、Rflim0、Rflim12、Rflim24、Wflim0、Wflim12、Wflim24),测定幼苗的干鲜物质量、叶面积、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)以及光合色素、可溶性糖和游离氨基酸含量等指标,以明确有色薄膜下叶面喷施NaCl对苗用型大白菜的生长及物质累积的复合调节效应。结果表明:(1)相同薄膜颜色下,与对照(0 mmol·L-1 NaCl)相比,苗用型大白菜的各项生长指标在12和24 mmol·L-1 NaCl处理下均不同程度增加,并以Yfilm12处理的生长促进效应最大,其鲜物质量、干物质量、叶面积、可溶性糖含量分别比Wfilm0处理显著增加54.40%、45.06%、38.99%和76.77%;Rfilm12和Wfilm12处理的生长促进效应较大,但Bfilm12处理更有利于游离氨基酸和可溶性蛋白质累积以及叶绿素形成。(2)相同盐浓度条件下(0~24 mmol·L-1 NaCl),5种有色薄膜下苗用型大白菜的干鲜物质累积量以Yfilm0处理最大,Wfilm0处理较大,Rfilm0处理较低,Bfilm0和Gfilm0处理最低。(3)叶面喷施12 mmol·L-1 NaCl不仅对红膜下可溶性糖含量和蓝膜下光合色素含量的增加会有进一步提升的较强叠加效应,且对蓝膜下干物质累积、可溶性糖含量、PnGs以及红膜下叶面积、游离氨基酸含量和可溶性蛋白质含量的降低具有较强的补偿效应。(4)有色薄膜下苗用型大白菜的干鲜物质量、可溶性糖含量、光合色素含量以及Pn等因变量不仅受到R、FR光谱范围参数的直接通径因子调节,而且受到R∶FR、B∶R光谱比例参数的调节;叶面积还受到YR、R∶FR、B∶Y、B∶G等光谱特征参数的调节。研究发现,5种有色薄膜下,叶面喷施低浓度NaCl对苗用型大白菜生长及物质累积均呈现促进效应,且既有协同叠加效应也有补偿缓解效应,并以黄膜尤其是黄膜下叶面喷施12 mmol·L-1 NaCl处理对苗用型大白菜生长的促进效应最优。

    • 油茶叶片捕光色素分子内禀特性和光能利用效率对光照强度的响应

      2022, 42(9):1552-1560. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2022.09.1552

      摘要 (637) HTML (0) PDF 755.61 K (1190) 评论 (0) 收藏

      摘要:以油茶品种‘长林4号’2年生幼苗为材料,在人工气候箱内设置盆栽实验,研究不同光照强度(10%、40%、70%光照和全光照)对油茶光能利用特性的影响。结果显示:(1)油茶叶片净光合速率(Pn)、电子传递效率(ETR)、光补偿点(Ic)、CO2补偿点(Γ)、饱和光强(Isat)、饱和胞间CO2浓度(Cisat)、光呼吸速率(Rp)、暗呼吸速率(Rd)以及在叶片水平与植株水平上的光能利用效率均随光照强度的增强而提高。(2)在弱光条件下,油茶叶片光化学淬灭系数(qP)提高,非光化学淬灭系数(NPQ)降低,所吸收的光能被更多地分配向光化学耗散和过剩激发能,使PSⅡ光化学效率(Fv/FmΦPSⅡ)提高。(3)油茶通过提高叶片叶绿素含量、捕光色素分子数(N0)和本征光能吸收截面(σik)来增强对光的捕获能力,但随光照强度降低,其捕光色素分子的有效光能吸收截面(σik′)减小,捕光色素分子处于最低激发态的最小平均寿命(τmin)变长,累积在最低激发态的天线色素分子数(Nk)增多。研究表明,在低光照强度环境下,电子在捕光色素分子之间的传递和光合电子流的产生受到限制,油茶叶片光能捕获与光合电子传递效率无法同时提高,最终导致其光合碳同化能力和光能利用效率下降。

    • 指数施肥对云曼红豆杉幼苗活性成分10DAB及养分累积的影响

      2022, 42(9):1561-1569.

      摘要 (27) HTML (0) PDF 1.47 M (50) 评论 (0) 收藏

      摘要:以1年生云曼红豆杉实生容器苗为材料,设置不施肥对照(CK)以及不同施肥量的平均施肥(AF1、AF2)、指数施肥(EF1、EF2、EF3和EF4)等7个处理,测定不同施肥方式和施肥量下苗木各时期活性成分10DAB含量、生长量、枝叶生物量和10DAB累积量,以及各部位N、P和K养分累积情况,探究施肥方式及施肥量对云曼红豆杉幼苗活性成分10DAB及养分累积的影响,为云曼红豆杉苗期养分精准调控与高效培育提供理论和实践依据。结果表明:(1)施肥显著提高了幼苗枝叶中10DAB含量,促进了生长及枝叶生物量累积(P<0.05);在相同施氮量下,指数施肥处理枝叶生物量显著大于平均施肥(P<0.05),枝叶中10DAB含量以EF2、EF3处理较高,生长和枝叶生物量以EF2处理最大。(2)EF2处理的枝叶10DAB累积量显著大于其他处理(P<0.05),并表现为:EF2 >EF1 > AF2 > EF3 > AF1> EF4 > CK,EF2处理分别较AF1和AF2处理提高30.61%~41.94%和18.14%~25.00%。(3)施肥对幼苗各部位N、P和K含量的影响显著(P<0.05);在相同施氮量下,指数施肥各部位的N、P和K含量均优于平均施肥;指数施肥处理中,根系中的N含量以及各器官K含量随施肥量增加而上升,各部位P含量以及茎和叶中N含量随施肥量增加先上升后下降;各处理N、P和K分配比例呈现出叶> 根> 茎规律。幼苗各器官中N与P、P与K以及根、叶中的N与K之间均表现出显著(P<0.05)正相关,呈现出协同关系。(4)云曼红豆杉幼苗的10DAB累积量在9~10月份最高,此时采收可获得的10DAB累积量最高,收益也最大。研究发现,指数施肥与平均施肥相比有效提高了云曼红豆杉苗木活性成分10DAB及养分累积,并以施肥量为1 600 mg·株-1的苗木各指标表现较优。

    • 胡杨茎叶化学计量和异速生长关系特征随发育阶段变化的性别差异

      2022, 42(9):1570-1582. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2022.09.1570

      摘要 (951) HTML (0) PDF 1.16 M (1135) 评论 (0) 收藏

      摘要:胡杨(Populus euphratica Oliv.)是荒漠河岸林防风固沙和水土保持的雌雄异株树种。该研究以不同径阶(8、12、16、20 cm)的胡杨雌雄株为研究对象,通过当年生茎、叶化学计量元素(C、N、P、K)含量及生长关系分析,探讨不同器官化学计量随发育阶段的变化及异速生长关系的性别差异。结果表明:(1)胡杨雌雄株叶片C含量表现为大径阶(20 cm)显著高于小径阶(8 cm),而其叶片N含量随着径阶的增加显著增加;雌雄株茎、叶化学计量随着径阶的增加总体上呈增加趋势,且C、N含量均与径阶呈显著正相关关系;随着径阶的增加,雌株叶片P含量呈下降趋势,与径阶呈显著负相关关系,而雌雄株茎的P、K含量呈上升趋势,且与径阶呈显著正相关关系。(2)雌株各径阶叶片的N含量及8、12、20 cm径阶的叶片P含量均显著大于相应雄株,8、16、20 cm径阶当年生茎C含量以及20 cm径阶茎N、P含量均显著高于相应雄株。(3)雌株叶片C与N在20 cm径阶的斜率指数最大,而雄株在12 cm径阶斜率指数最大,雌雄株在各发育阶段N与P的变化较稳定;在相同C含量时,雄株茎能获得更多的N含量,雌株茎在相同N的情况下能获得更多P元素。研究发现,胡杨雌雄株间茎、叶化学计量元素含量和异速生长关系特征在不同发育阶段存在着明显性别差异,成熟雌株叶片需要更多的化学计量特征含量来满足生殖需求,总体反映了自身生长及环境适应的养分分配策略。

    • 不同生境对苦竹鞭根形态结构及其异速生长的影响

      2022, 42(9):1583-1590. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2022.09.1583

      摘要 (1156) HTML (0) PDF 644.87 K (1320) 评论 (0) 收藏

      摘要:鞭根作为竹子吸收养分和水分的主要器官,其形态结构性状与鞭根对养分斑块的敏感性及养分获取能力紧密相关。该研究选取相邻连续的苦竹(Pleioblastus amarus)纯林和苦竹杉木(Cunninghamia lanceolata)混交林2种林分类型,将其分为苦竹林中心区、苦竹林界面区、混交林界面区和混交林中心区4种生境,测定4种林区生境的苦竹鞭根形态结构性状指标及生物量,比较其间的连续性变化规律,以明确竹子异质性环境下的生态适应策略。结果表明:(1)不同生境下,纯林界面区的苦竹拥有更高的鞭根节点数、根尖数以及更小的根直径;纯林界面区和混交林界面区的苦竹鞭根比根长、比根面积均显著高于纯林中心区,但两个界面区的苦竹鞭根根直径则表现相反。(2)从苦竹纯林中心区至混交林中心区方向,苦竹鞭根生物量呈逐渐降低的趋势,但苦竹林界面区和混交林界面区间差异不显著。(3)生境对苦竹主要鞭根形态结构性状异速增长速率无明显影响,但显著提高了苦竹林界面区鞭根主要形态结构性状的差异性位移量;不同生境下苦竹鞭根形态结构存在显著差异,苦竹纯林界面区的鞭根形态结构可塑性较强,拥有更高的鞭根活性以及更活跃的生理功能。研究发现,生境对苦竹主要鞭根形态结构性状有显著影响,但对其异速增长速率无明显影响;鞭根直径是苦竹获取资源的重要影响因子,异质生境下苦竹趋向于采取增加鞭根面积和降低鞭根直径的策略以最大化地获取资源。

    • 湖南省德夯峡谷生境种子植物功能性状多样性

      2022, 42(9):1591-1599. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2022.09.1591

      摘要 (974) HTML (0) PDF 977.03 K (1510) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探明峡谷生境植物功能性状多样性组成基本规律,该研究以湖南省德夯峡谷1 627种种子植物为对象,选择生长型、叶型、叶级等7个营养性状以及性系统、花序类型、果实类型等6个繁殖性状为参数,建立该区域种子植物功能性状数据库并进行统计分析。结果表明:(1)受峡谷温热潮湿环境影响,德夯种子植物营养性状既有中亚热带又有南亚热带植物功能性状特点,生长型以多年生草本为主,叶性质以中小型叶、单叶、纸质、全缘、不裂、互生、两面都无毛为主,且中型叶多于小型叶。(2)德夯种子植物繁殖性状以两性花、顶生和腋生无限花序、干果、动物传播种子为主,且雌雄同株植物多于雌雄异株,表现出对峡谷生境的适应特性;花期主要集中在4~8月,果期主要集中在7~10月。研究发现,植物功能性状数据库在探寻特定环境下植物多样性组成规律时具有重要作用,值得进一步深入研究和运用。

    • 秦岭石生苔藓结皮的微生物群落组成和多样性特征

      2022, 42(9):1600-1610. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2022.09.1600

      摘要 (1172) HTML (0) PDF 4.83 M (1563) 评论 (0) 收藏

      摘要:苔藓结皮是地表重要的活性覆盖物,具有改善土壤性状、固土持水、固碳固氮等多种生态功能,微生物群落是苔藓结皮发挥生态功能的主要成分。为了探究湿润区石生苔藓结皮的微生物群落组成及其多样性特征,揭示其发育形成机制以及功能机理,该研究以秦岭北麓的泥峪、车峪、骆峪5个样地的石生苔藓结皮为研究对象,利用高通量测序技术,分析了石生苔藓结皮层的微生物群落组成、丰度、多样性,并测定分析养分与微生物群落的关系,为裸露岩石创面的生态修复提供理论依据。结果表明:(1)秦岭石生苔藓结皮层的全氮和有机质含量在4.16~8.26 g/kg、89.44~131.05 g/kg之间,且样点间均差异显著;全磷和全钾含量较低,分别为0.88~1.21 g/kg 和13.50~18.10 g/kg。(2)秦岭石生苔藓结皮层中细菌占微生物群落组成的80%以上,且细菌的多样性也远高于真菌;其中细菌优势菌群为变形菌门(Proteobateria)、拟杆菌门(Bateroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria),真菌优势菌群为子囊菌门(Ascomycota)和被孢霉菌门(Mortierellomycota)。(3)冗余分析(RDA)显示,全钾和有机质对优势细菌群落结构影响显著,变形菌和拟杆菌适宜生活在湿度大、营养状况良好的基质中;全磷和有机质对优势真菌群落结构影响显著,被孢霉菌门在低磷基质中更具生长优势。研究发现,细菌是秦岭石生苔藓结皮层的优势菌群,与旱区土生状况相比,秦岭石生苔藓结皮层的放线菌和酸杆菌的含量有所下降,而拟杆菌含量显著增加;对于真菌而言,子囊菌门和担子菌门的相对丰度明显减少,被孢菌门丰度显著增加;有机质是影响结皮层微生物群落组成最主要的养分因子,丰富的养分使湿润区石生苔藓结皮层的微生物群落结构更加复杂多样、物种组成更加丰富。

    • 气候变化下矩镰荚苜蓿的地理分布格局及潜在适生区预测

      2022, 42(9):1611-1620. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2022.09.1611

      摘要 (734) HTML (0) PDF 10.76 M (1460) 评论 (0) 收藏

      摘要:该研究基于标本和文献信息,选取19个环境因子和1个海拔因子,利用ArcGIS软件和MaxEnt模型对矩镰荚苜蓿(Medicago archiducisnicolai)在5个气候情景(末次间冰期、末次盛冰期、全新世纪中期、当前和未来气候)下的地理分布进行空间重建,模拟预测了气候变化背景下的分布格局和潜在适生区变迁。预测结果显示:(1)当前气候下,矩镰荚苜蓿集中分布在青藏高原东缘与黄土高原的交汇地带,具体包括青海东部南部、甘肃中部西南部、四川西北部、宁夏南部、西藏东部和陕西西部边缘。(2)高海拔、寒冷和干燥是矩镰荚苜蓿适生区的主要环境特征。(3)不同气候下潜在适生区的总面积变化相对稳定,但高度适生区对气候变化较敏感,从末次间冰期到末次盛冰期,高度适生区从青海东部的河湟谷地向甘肃中部的洮河谷地东移,全新世纪中期又西移至河湟谷地,但始终没有迁离出陇中盆地。(4)未来气候(2070s)背景下,矩镰荚苜蓿的高度和中度适生区面积较当前气候有小幅增加,但潜在适生区面积和分布格局仍保持稳定。研究表明,在青藏高原东缘地带,由昆仑山、祁连山和秦岭三大山脉造就的高原盆谷,为矩镰荚苜蓿提供了安全的就地避难所,形成了其独特而稳定的狭域分布格局,未来气候变化(2070s)对该植物不会造成很大威胁。