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当期目录

2023年 第40卷  第1期

封面
2023 年 1 期封面
2023, 40(1)
摘要:
2023 年 1 期目录
2023, 40(1): 1-2.
摘要:
药用植物资源评价和关键基因挖掘专题 (特邀主编:邵青松)
杜仲WOX家族基因鉴定及在叶片发育中的表达
刘俊, 李龙, 陈玉龙, 陈随清
2023, 40(1): 1-11.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210725
摘要:
  目的  Wuschel (WUS)相关的同源异型盒(Wuschel-related homeobox,WOX)转录因子家族在植物生长发育中发挥重要作用。本研究旨在探索WOX转录因子在杜仲Eucommia ulmoides中的分布及表达特征。  方法  以杜仲基因组数据库为基础,利用生物信息学方法对杜仲WOX家族进行全基因组鉴定;基于转录组数据分析EuWOXs在叶片发育及杜仲胶形成中的表达特征,通过实时荧光定量PCR (RT-qPCR)检测EuWOXs在‘紫叶’杜仲‘Ziye’叶片不同发育时期的表达模式。  结果  杜仲基因组中共鉴定出8条EuWOXs,分布于8条染色体;EuWOXs蛋白质长度为182~352个氨基酸,理论等电点为5.10~6.47,分子量为20.7~40.4 kDa;亚细胞定位预测EuWOXs均定位在细胞核中,均为亲水性蛋白。根据系统进化关系,杜仲WOX家族包括3个亚家族,分别含2、1和5个EuWOXs基因。EuWOXs均含有内含子,并包含多个基序,启动子中富含激素、胁迫和光周期响应元件。大部分EuWOXs在杜仲叶片中表达量较低,EuWOX13-1随叶片发育表达量逐渐降低,EuWOX13-2在生长叶中表达量最高。  结论  杜仲中有8个EuWOXs基因,EuWOX13-1和EuWOX13-2可能在杜仲叶片发育中发挥重要作用。图10表2参50
荆芥HD-Zip基因家族的全基因组鉴定及分析
周佩娜, 党静洁, 邵永芳, 石遵睿, 张琳, 刘潺潺, 吴啟南
2023, 40(1): 12-21.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220390
摘要:
  目的  鉴定荆芥Schizonepeta tenuifolia的HD-Zip基因家族,利用生物信息学方法分析其在全基因组中的分布和相关特征以及在不同时期中的表达规律,为该家族基因的进一步研究奠定基础。  方法  根据已经表征的HD-Zip基因,筛选荆芥基因组内的HD-Zip基因序列,利用MEME、PlantCARE、NCBI、MEGA X、MCScanX、Circos等在线网站及软件对蛋白序列进行基本理化性质分析、进化树构建、染色体定位、基因结构分析、共线性基因分析等。  结果  在荆芥全基因组中共鉴定到42条HD-Zip基因序列,它们可被分为4个亚家族,分别含有16、7、5、14个基因,亚家族之间的基因长度、结构及保守基序差异显著,但在亚家族内部保守,荆芥基因组与拟南芥Arabidopsis thaliana基因组共线性分析发现有37对基因,可能具有相似的生物学功能。荆芥的4个亚家族基因的顺式元件中均高频出现了光响应、脱落酸响应、MeJA响应等元件,在不同生长时期的叶片及部位的转录组数据中具有不同的表达趋势,Ⅰ亚家族主要在幼叶中表达,Ⅱ和Ⅲ亚家族主要在根中在表达,Ⅳ亚家族主要在叶中表达。  结论  在荆芥基因组中共获得42条HD-Zip基因序列,被分为4个亚家族(HD-ZipⅠ~Ⅳ),亚家族内部高度保守,亚家族之间差异显著,其基因结构、保守结构域及表达模式不同。亚家族Ⅰ和Ⅱ,亚家族Ⅲ和Ⅳ亲缘关系更近,HD-Zip基因具有组织表达差异性,协同调控了荆芥的生长发育和次生代谢。图9表1参25
利用ISSR与SRAP分子标记分析金线莲种质资源遗传多样性
黄锦春, 万思琦, 陈扬, 李丽红, 张自力, 朱建军, 吴梅, 邢丙聪, 邵清松, 陆晨飞
2023, 40(1): 22-29.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220473
摘要:
  目的  研究浙江与福建等地引种、杂交与野生的金线莲Anoectochilus roxburghii样品间遗传多样性和亲缘关系,为金线莲种质资源鉴定及优良新品种(系)选育提供科学依据。  方法  以48份新鲜金线莲叶片为材料,分别采用简单重复序列扩增多态性(ISSR)与序列相关扩增多态性(SRAP)分子标记技术,各挑选11条(对)多态性好、扩增条带清晰的引物。经琼脂糖凝胶电泳成像后,统计其扩增条带数,运用NTSYS-PC 2.1和POPGENE 32软件进行非加权组平均法(UPGMA)聚类分析。  结果  ISSR分子标记技术共扩增出86条条带,其中多态性条带84条,多态位点百分率为97.67%;SRAP分子标记技术共扩增出88条条带,其中多态性条带86条,多态位点百分率为97.73%,ISSR和SRAP标记均表现出较高的多态性。不同样本间的遗传距离和遗传一致度表明:浙江省与福建省的金线莲种质混杂严重,而遗传多样性结果显示:福建省的金线莲种群遗传多样性更高。此外,基于ISSR和SRAP标记的UPGMA聚类结果显示:48份不同种源的金线莲依亲缘关系的远近可分为四大类,聚类的划分受到一定地域性的影响,但各地域的金线莲品种在这四大类中均互有混杂。  结论  金线莲在物种水平上遗传多样性较高,在各地区、各品种(系)间遗传交流频繁,ISSR与SRAP分子标记技术可以从分子水平上揭示浙江与福建等地金线莲的遗传多样性,且结合ISSR标记与SRAP标记的分析结果要优于单一的分子标记结果。图4表3参24
不同产区白芷遗传多样性和品质特征
王丽赟, 孙健, 陈梦莹, 姚辉, 周水灯, 王海阁, 王盼, 徐凯玠, 王志安
2023, 40(1): 30-37.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220427
摘要:
  目的  明确不同产区白芷Angelica dahurica种源遗传差异特征,分析具有遗传差异的白芷种源在同圃栽培条件下的品质特征差异。  方法  应用相关序列扩增多态性(SRAP)分子标记分析不同白芷种源的遗传组成,以同圃栽培的不同种源白芷为材料,应用高效液相色谱法(HPLC)测定7种香豆素类化学成分,构建HPLC指纹图谱,进而分析不同种源的品质特征。  结果  非加权组平均法(UPGMA)聚类分析显示:在遗传相似系数为0.84处,部分河北产区的白芷种源与南方产区的白芷种源产生分离。同圃栽培下,仅应用7种香豆素类化学成分不能明确区分不同白芷种源,应用HPLC指纹图谱进行主成分分析(PCA)后,具有遗传差异的种源之间出现品质特征的区分。  结论  不同产区白芷种源遗传相似度较大,同圃栽培的部分浙江白芷种源的药材可以应用HPLC指纹图谱与其他产地种源进行区分。图3表4参20
研究论文
龙葵UNUSUAL FLORAL ORGANSSnUFO2基因C端序列的保守性对花发育的影响
周佳圆, 钟玉, 努尔阿斯娅·伊马木, 崔敏龙, 朴春兰
2023, 40(1): 38-44.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220217
摘要:
  目的  UNUSUAL FLORAL ORGANS (UFO)基因属于F-box基因家族,是重要的花器官特征基因。UFO基因N端能与Skp1类基因结合形成Skp1-Cullin1-F-box (SCF)复合体,参与泛素化过程并降解C端结合的靶蛋白。为了探究C端序列对龙葵Solanum nigrum花发育的影响,本研究克隆了一个C末端缺失的SnUFO2*基因并构建其表达载体转入龙葵植株中,观察转基因龙葵植株花器官变化,从而深入探讨UFO基因完整的C末端序列在龙葵花发育中的重要作用。  方法  利用生物信息学分析软件对SnUFO2*和全长的SnUFO2比较分析,采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)对SnUFO2*基因在野生型龙葵植株根、茎、叶、花苞中进行表达分析;通过超表达载体的构建、转基因植株表型的观察及石蜡切片技术验证SnUFO2基因的功能。  结果  SnUFO2*基因ORF长度为1302 bp,编码433个氨基酸,与龙葵中完整的SnUFO2基因相比,其C末端缺失了23个氨基酸。RT-qPCR结果显示:SnUFO2*基因在野生型植株的花苞中特异性表达。对转基因植株的表型观察发现:35S:: SnUFO2*转基因龙葵植株的花瓣向萼片转化。石蜡切片分析发现:转基因龙葵植株雄蕊缺失,雌蕊处有不确定的分生组织产生。  结论  35S:: SnUFO2*转基因龙葵植株花瓣、雄蕊和心皮发育异常。C端结构缺失可能降低了SnUFO2蛋白特异性识别靶蛋白的能力,说明该基因完整的C末端对龙葵花器官发育至关重要。图5表1参23
桑葚幼果的落果与正常果的果柄转录组分析
邓璇, 陈春兵, 邓静, 刘练练, 李娟, 查幸福
2023, 40(1): 45-54.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220205
摘要:
  目的  果实的脱落是一种常见的生理现象,会在一定程度上限制果实的产量。探究桑葚幼果在脱落过程中的代谢及生化反应,可为桑葚的脱落机制研究提供参考。  方法  通过高通量测序对白桑Morus alba幼果在落果和正常果的果柄离区进行转录组测序,筛选差异表达基因,并对其进行功能注释和代谢通路分析,采用实时荧光定量PCR技术对转录组数据进行验证。  结果  经华大基因转录组测序分析共计获得262.92 Mb的原始序列;桑葚幼果果柄在2种状态下共筛选到10 481个差异表达基因,其中,有5 239个差异表达基因上调表达,5 242个差异表达基因下调表达。经基因本体数据库(GO)功能富集分析,共发现37个显著性条目,大多数差异基因具有催化活性、膜的组成成分、氧化还原酶活性、膜的内在成分等功能;京都基因与基金组百科全书(KEGG)富集分析发现:大多数差异表达基因集中在柠檬酸循环、植物激素信号转导途径、黄酮类生物合成等代谢通路上。  结论  桑葚在脱落过程中受植物激素的调控,氨基酸、黄酮类次生代谢物和碳水化合物等物质也能调控果实脱落。图9表2参35
高温胁迫下景宁木兰淀粉与蔗糖代谢途径转录分析
郑晨璐, 王倩颖, 陆丹迎, 申亚梅, 马晶晶, 刘璐, 王云
2023, 40(1): 55-63.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220170
摘要:
  目的  从分子生物学角度探究景宁木兰Magnolia sinostellata能否适应城市高温环境,为木兰属Magnolia植物城市推广应用和胁迫分子研究奠定基础。  方法  采取人工控制实验,对景宁木兰幼苗进行40 ℃极端高温处理,测定果糖、葡萄糖、蔗糖、淀粉碳同化产物,以及果糖磷酸酶、蔗糖磷酸合成酶,进行了转录组测序。  结果  随着胁迫时间的延长,景宁木兰叶片果糖、葡萄糖、蔗糖、淀粉质量分数发生一定的变化,但是差异不显著(P>0.05),果糖合成酶活性呈现显著下降趋势(P<0.05),蔗糖合成酶变化不显著(P>0.05)。转录组数据进一步揭示了在高温胁迫下,相比于24 h,48 h时景宁木兰叶片调节淀粉合成的SS(Unigene 40295)、Glc-1-pa(Unigene 38453)、GBE(CL4668.contig3)基因的表达量增加,随着高温胁迫的加深,调节蔗糖合成的SPS基因呈现下降趋势,并通过荧光定量验证了以上结果。  结论  景宁木兰对极端高温(40 ℃)有一定的短时耐受性,为应对高温胁迫,不但碳同化产物发生显著变化,调控淀粉与蔗糖代谢途径的关键基因表达也发生了变化,进一步证明了高温会导致景宁木兰叶片内蔗糖和淀粉的相互转化。图4表3参25
桂花OfPSYOfPDSOfHYB基因启动子克隆及表达特性分析
周俊杰, 王艺光, 董彬, 赵宏波
2023, 40(1): 64-71.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220110
摘要:
  目的  探究高温和外源脱落酸对桂花Osmanthus fragrans类胡萝卜素生物合成的3个相关基因,包括八氢番茄红素合成酶基因(PSY)、八氢番茄红素脱氢酶基因(PDS)、β-胡萝卜素羟化酶基因(HYB)的调控作用,为阐释桂花类胡萝卜素代谢调控的机制提供研究基础。  方法  根据桂花基因组数据库的序列,从桂花品种‘堰虹桂’‘Yanhong Gui’中克隆OfPSYOfPDSOfHYB基因的启动子序列,并进行生物信息学分析,再构建PCAMBIA3301-LUC载体在烟草Nicotiana benthamiana中瞬时表达,结合高温(37 ℃)和200 mg·L−1脱落酸处理,分析启动子活性。  结果  获得OfPSYOfPDSOfHYB基因的部分启动子,其长度分别为1 908、1 521及1 830 bp。作用元件分析表明:3个启动子中均存在TATA-box和CAAT-box等启动子基本元件、光响应元件、脱落酸响应元件以及MYB和MYC结合位点。此外,在OfPSY启动子中,存在赤霉素响应元件;在OfPDS启动子中,存在茉莉酸甲酯响应元件、赤霉素响应元件、厌氧诱导型元件参与防御和胁迫的元件;在OfHYB启动子中,存在生长素、乙烯、茉莉酸甲酯等激素响应元件、低温响应元件和厌氧诱导型元件。烟草瞬时转化试验表明:相对高温能激活OfPSYOfPDSOfHYB的启动子活性,脱落酸能激活OfPDSOfHYB的启动子活性。  结论  高温和脱落酸可能通过调控桂花类胡萝卜素合成基因启动子活性,影响桂花类胡萝卜素的积累。图4表5参28
6个铁线莲品种杂交F1代表型性状遗传分析
陈晓蕾, 邵伟丽, 厉思源, 刘志高, 马红玲, 申亚梅, 董彬, 张超
2023, 40(1): 72-80.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220214
摘要:
  目的  分析对比铁线莲Clematis杂交亲本与杂交一代(F1)之间表型性状的差异,探究铁线莲杂交的遗传变异规律。  方法  以6个铁线莲品种为亲本,开展了4个杂交组合试验,对F1代的表型性状进行统计分析。  结果  ①F1代的花期与双亲相比出现分离,但多介于亲本之间。②F1代花色发生广泛分离,紫罗兰色的遗传力高于红紫色以及复色紫罗兰色和紫色,白色相对于红紫色为相对隐性性状;F1代的花药颜色未发生分离,黄色花药对于粉红色和红色花药为相对显性性状。③F1代的萼片宽度、叶片长度、叶片宽度表现出超亲性状,总平均值分别为中亲值的111%、114%和119%;F1代的花梗长度、花直径、萼片长宽比及叶片长宽比均小于双亲,后代总平均值分别为中亲值的85%、89%、91%和82%;F1代的萼片长度和节间距变化不明显,总平均值分别为中亲值的98%和102%。④花部5个数量性状和叶片4个数量性状之间存在显著相关性(P<0.05),其中叶片长度与叶片宽度呈极显著正相关(P<0.01),且相关系数最高为0.940,趋于连锁遗传。  结论  F1代的大部分表型性状(除花药颜色外)都发生了变异,仅有萼片长度和节间距表现出偏母性遗传的特点,萼片宽度表现为偏父性遗传,花期、花色、花药颜色、花梗长度、花直径、萼片长宽比、叶片长度、叶片宽度、叶片长宽比等9个性状未表现出明显的遗传倾向。图1表7参24
硫苷介导的白菜抵御甜菜夜蛾幼虫取食胁迫的分子机制
郝娇娇, 马永华, 陆彦池, 许丽爱, 朱祝军, 郁有健
2023, 40(1): 81-88.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220172
摘要:
  目的  探究甜菜夜蛾Spodoptera exigua幼虫取食对白菜Brassica campestris ssp. chinensis硫代葡萄糖苷质量摩尔浓度及组分的影响,初步明确硫苷介导的白菜抵御甜菜夜蛾幼虫取食胁迫的分子机制。  方法  使用高效液相色谱法检测甜菜夜蛾幼虫取食对白菜硫苷质量摩尔浓度和组分的影响,实时荧光定量聚合酶链式反应(RT-qPCR)分析硫苷代谢关键基因表达模式的变化,谷胱甘肽硫转移酶试剂盒检测取食白菜后甜菜夜蛾幼虫体内谷胱甘肽硫转移酶活性的变化。  结果  白菜中8种硫苷组分在甜菜夜蛾幼虫取食后显著增加(P<0.05),其中吲哚族的4-羟基吲哚-3-甲基硫苷(4OH)、1-甲氧基-3-吲哚基甲基硫苷(NEO)、3-吲哚基甲基(GBC)和脂肪族的4-戊烯基硫苷(GBN)对甜菜夜蛾幼虫取食反应最为强烈;RT-qPCR结果显示:甜菜夜蛾幼虫取食后,白菜脂肪族硫苷合成相关基因BcBCAT4、BcMAM1的显著上调可能与脂肪族硫苷的增加有关(P<0.05),而BcSOT16的上调与4OH、NEO、GBC呈正相关;取食后,甜菜夜蛾幼虫体内谷胱甘肽硫转移酶活性显著增强(P<0.05),并呈现与总硫苷和吲哚族硫苷质量摩尔浓度变化规律的一致性。  结论  甜菜夜蛾幼虫的取食能诱导白菜硫苷的合成,而硫苷质量摩尔浓度的升高会诱导幼虫体内谷胱甘肽硫转移酶活性的增强。甜菜夜蛾幼虫取食胁迫下,白菜BcSOT16、BcBCAT4、BcMAM1等硫苷合成关键基因被激活,4OH、NEO、GBC和GBN显著增加,从而更好地抵御甜菜夜蛾幼虫取食胁迫。图2表3参43
绿带妒尺蛾对寄主的趋性选择及寄主植物叶片的化学成分分析
杜燚, 杨卫诚, 何琴琴, 翁涛, 肖佳兴, 杨姣
2023, 40(1): 89-96.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220168
摘要:
  目的  通过研究绿带妒尺蛾Phthonoloba viridifasciata幼虫对寄主植物的趋向反应和对寄主植物叶片的化学成分分析,为后续研发绿带妒尺蛾引诱剂提供科学依据。  方法  在室内用培养皿测定了在不同叶碟组合下,绿带妒尺蛾2龄幼虫对不同叶碟的趋性选择。使用正己烷制作寄主植物样品粗提物,气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析寄主植物嫩叶浸提物的化学成分。使用卡方检验比较绿带妒尺蛾幼虫对不同处理的趋性选择。  结果  ①光照和黑暗条件下,桫椤Alsophila spinulosa和小黑桫椤Alsophila metteniana分别与绿色叶碟配对时,绿带妒尺蛾幼虫对桫椤和小黑桫椤的选择频次极显著高于对绿色叶碟的选择频次(P<0.01)。光照条件下的选择率(桫椤68.7%,小黑桫椤78.3%)略低于黑暗条件下的选择率(桫椤81.7%,小黑桫椤80.0%)。②黑暗条件下,绿带妒尺蛾幼虫对寄主植物桫椤和小黑桫椤的选择频次极显著高于对非寄主植中华复叶耳蕨Arachniodes chinensis和肾蕨Nephrolepis auriculata的选择频次(P<0.01)。③黑暗条件下,4种蕨类植物叶碟共存时,绿带妒尺蛾幼虫对桫椤的选择频次显著高于对其他3种蕨类植物的选择频次(P<0.05),其中对桫椤的选择频次最高,达46次,占总频次的38.3%。④桫椤和小黑桫椤的化学组分主要是烃类,其次是醇类、醛类等,GC-MS共检测出30余种化合物,其中桫椤23种,小黑桫椤19种,2种植物相同组分有γ-谷甾醇、豆甾烷醇、对甲氧基肉桂酸辛酯、壬醛和其他烷烃等8种化合物。  结论  绿带妒尺蛾幼虫鉴别寄主植物和非寄主植物能力较强,能被寄主桫椤和小黑桫椤所吸引。在桫椤中存在的叶醇和壬醛有望作为绿带妒尺蛾的引诱剂成分。图2表4参38
刺槐林下凋落物浸提液对刺槐种子萌发和胚生长的化感作用
荆蓉, 彭祚登, 李云, 王少明
2023, 40(1): 97-106.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220247
摘要:
  目的  探究不同世代和不同林龄刺槐Robinia pseudoacacia林下凋落物浸提液对自身种子萌发和胚生长的化感作用,旨在阐明刺槐林实生更新困难的原因。  方法  以刺槐人工林凋落物浸提液为化感物质来源,以刺槐种子为研究对象,采用培养皿滤纸法,分析不同经营世代及不同林龄的刺槐林下凋落物浸提液对刺槐种子发芽率、发芽势、发芽速度指数、活力指数以及胚生长的影响。  结果  刺槐林下凋落物浸提液抑制刺槐自身种子萌发和胚生长,且凋落物浸提液对胚根生长的抑制作用强于胚芽,不同林分以及不同质量浓度浸提液之间差异显著。在二代林和三代林中,随着林龄的增加,刺槐凋落物浸提液对种子萌发和胚生长的抑制作用呈减弱的趋势;在一代林中,中龄林凋落物浸提液对种子萌发具有促进作用,对胚生长的抑制作用较弱,化感综合效应指数分别为0.006和−0.032。随着经营世代的增加,幼龄林和中龄林下,刺槐凋落物浸提液对种子萌发和胚生长的抑制作用增强;成熟林下,随着经营世代的增加,其凋落物浸提液对种子萌发的抑制作用呈增加趋势,化感综合效应指数从0.044增加至0.097,对胚生长的抑制作用呈下降趋势,化感综合效应指数从0.124下降至0.050。部分林分下的凋落物浸提液具有质量浓度效应,对种子萌发和胚生长的抑制作用随着质量浓度的降低而减弱。  结论  不同林分刺槐林下凋落物浸提液对自身种子萌发和胚生长呈抑制作用;在二代和三代林下,凋落物浸提液随着林分年龄的增加,对刺槐种子萌发和胚生长的抑制作用呈减弱趋势;在幼龄林和中龄林下,凋落物浸提液随着经营世代的增加,对刺槐种子萌发和胚生长的抑制作用呈上升趋势。综上所述,连栽阻碍了刺槐实生苗的天然更新,但随着林龄的增加,对实生苗更新的阻碍作用会减弱。图3表1参38
不同年龄栓皮栎嫩枝扦插生根及解剖学分析和酶活性变化
钱家连, 李迎超, 许慧慧, 王茜, 秦爱丽, 任俊杰, 王利兵, 于海燕
2023, 40(1): 107-114.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220143
摘要:
  目的  探讨母树年龄对栓皮栎Quercus variabilis嫩枝扦插生根的影响,解析其可能成因,为栓皮栎扦插繁殖提供依据。  方法  以1年生、5年生和10年生栓皮栎母树的半木质化嫩枝为材料,用200 mg·L−1 生根粉(ABT-1号)浸泡处理2 h。扦插60 d后,测定各插穗生根率、生根数量、根直径、根长及多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)及吲哚乙酸氧化酶(IAAO)活性;采用石蜡切片法观察不同年龄插穗茎段的组织结构变化。  结果  ①母树年龄越大,嫩枝扦插生根率越低。②栓皮栎不定根根原基在不定根形成后期被诱导;不同年龄插穗产生不定根时间存在差异,1年生为17 d,5年生为44 d,10年生未产生不定根。③1年生和5年生母树的插穗中IAAO、PPO和POD这3种酶活性总体呈“先上升后下降”的单峰趋势,10年生母树的插穗POD活性总体呈增加趋势,PPO和IAAO活性变化不明显。  结论  母树年龄影响插穗不定根的生成,栓皮栎嫩枝扦插生根率和平均不定根数量从高到低依次为1年生、5年生、10年生,1年生平均生根率为92.69%,5年生的平均生根率为10.79%,10年生的为0。栓皮栎的生根类型为皮部生根型,其不定根原基类型为诱生根原基。高水平POD、PPO活性有助于不定根的诱导,IAAO活性升高有助于不定根的形成。图3表1参30
氮磷配施对云南松苗木生长及养分积累的影响
李亚麒, 许玉兰, 唐军荣, 和滢埝, 王丹, 李江飞, 蔡年辉
2023, 40(1): 115-125.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220223
摘要:
  目的  开展氮磷配施,揭示云南松Pinus yunnanensis苗木生长及养分积累对氮磷配施的响应,为优化云南松苗期养分管理及苗木培育提供理论依据。  方法  以2年生云南松盆栽苗为研究对象,设置对照(不施肥)、磷肥0.8 g·株−1(P1)、磷肥1.6 g·株−1(P2)、氮肥0.4 g·株−1 (N1)、氮肥0.8 g·株−1(N2)、氮肥0.4 g·株−1和磷肥0.8 g·株−1(N1P1)、氮肥0.4 g·株−1和磷肥1.6 g·株−1 (N1P2)、氮肥0.8 g·株−1和磷肥0.8 g·株−1 (N2P1)、氮肥0.8 g·株−1和磷肥1.6 g·株−1 (N2P2)等9个不同施肥处理,分析不同施肥对云南松苗木生长及养分积累的影响。  结果  各施肥处理的总生物量、苗木质量均大于对照组,N1P1处理下苗木总生物量和苗木质量最大。各器官的养分积累从大到小依次为叶、茎、根。各施肥处理的器官及单株氮、磷、钾储量与对照组之间总体上均具有显著差异(P<0.05),较对照组均有不同程度增加。N1P1处理下苗木根、茎、单株的氮、钾储量最大,根、茎、叶、单株的磷储量最大,N2P1处理下叶的氮、钾储量最大。氮、磷、钾养分分配格局从大到小依次为叶、茎、根。  结论  施肥促进了云南松苗木的生物量积累,提高了苗木质量,促进了苗木各器官的养分积累,并增大了根、茎的养分分配,减小了对叶的养分分配。氮磷配施的效果优于单施氮肥,单施氮肥的效果优于单施磷肥,N1P1处理为最优配施组合。图6表5参38
不同磷质量分数下马尾松幼苗根的生理生化特征
刘娅惠, 徐瑾, 雷蕾, 万一, 曾立雄, 肖文发
2023, 40(1): 126-134.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220226
摘要:
  目的  研究不同质量分数度下马尾松Pinus massoniana幼苗根系生理生化特征,以探究马尾松应对磷胁迫的生理生化机制,为低磷区域的马尾松人工林经营提供理论支持。  方法  以2年生马尾松幼苗为材料,采用石英砂盆栽的方法,基于全国马尾松林土壤有效磷质量分数(2.250 0 mg·kg−1),设计0 (P0)、0.562 5 (P1)、1.125 0 (P2)、2.250 0 (ck)、4.500 0 (P3)、9.000 0 (P4) mg·kg−1共6个有效质量分数度,分析了2个采样时间[8月(处理1.5个月)与9月(处理3.0个月后)]马尾松幼苗根系活力及酸性磷酸酶(ACP)活性、有机酸质量摩尔浓度、丙二醛(MDA)质量摩尔浓度以及3种抗氧化保护酶活性[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)]的差异。  结果  ①随着磷质量分数的增加,ACP活性与有机酸质量摩尔浓度均呈下降趋势。其中,P0处理的ACP活性在8和9月均显著高于ck (P<0.05),P4处理的ACP活性在8和9月均显著低于ck (P<0.05);在9月,P3处理的ACP活性也显著低于ck (P<0.05);在2个采样时间段,P0和P1处理的有机酸质量摩尔浓度显著高于ck (P<0.05),P4处理的有机酸质量摩尔浓度显著低于ck (P<0.05)。②8月ck的根系活力显著低于P0、P1、P3、P4处理(P<0.05),而9月根系活力随磷质量分数的增加而增加。③MDA随着磷质量分数的降低而增加,P0处理显著高于ck (P<0.05),P4处理则显著低于ck (P<0.05)。仅P0和P1处理的3种抗氧化保护酶活性处理显著高于ck (P<0.05)。  结论  低磷胁迫会使马尾松幼苗根系MAD增加并影响其根系活力,但是马尾松幼苗通过增加根ACP活性与有机酸质量摩尔浓度以及抗氧化系统酶活性来应对低磷胁迫的影响。图3表1参39
生物质炭基尿素和普通尿素对毛竹林土壤氧化亚氮通量的影响
曹善郅, 周家树, 张少博, 姚易寒, 刘娟, 李永夫
2023, 40(1): 135-144.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220254
摘要:
  目的  探索生物质炭基尿素和普通尿素的施用对毛竹Phyllostachys edulis林土壤氧化亚氮(N2O)通量与环境因子的影响效应与作用机制,为研发减缓土壤N2O排放的施肥技术提供科学依据。  方法  2018年9月至2019年9月,在杭州市临安区青山镇亚热带典型毛竹林样地布置野外控制试验。试验设5个处理:对照(不施肥)、低水平尿素(100 kg·hm−2)、高水平尿素(300 kg·hm−2)、低水平炭基尿素(100 kg·hm−2)和高水平炭基尿素(300 kg·hm−2)。采用静态箱—气相色谱法测定毛竹林土壤N2O排放速率,分析在上述施肥处理下土壤N2O通量、温度、含水量、氮素形态及相关酶活性的动态变化规律。  结果  低水平尿素和高水平尿素处理使毛竹林土壤N2O的年累积排放通量增加了17.3%和36.0%,而低水平炭基尿素和高水平炭基尿素处理分别使其降低了3.1%和16.9%。尿素和炭基尿素处理均显著提高土壤铵态氮(NH4 +-N)和硝态氮(NO3 -N)质量分数(P<0.05);尿素处理显著增加了土壤水溶性有机氮质量分数以及脲酶和蛋白酶活性,而炭基尿素处理显著降低了上述3个指标(P<0.05)。另外,在上述5个处理下,毛竹林土壤N2O排放速率与土壤温度、NH4 +-N、水溶性有机氮、脲酶活性和蛋白酶活性均存在显著相关性(P<0.05)。  结论  与尿素相比,炭基尿素对毛竹林土壤N2O具有显著的减排效应,主要机制是其降低了土壤水溶性有机氮质量分数和氮循环相关酶活性。图5表3参55
浙江亚热带自然保护区土壤养分空间异质性及其影响因素
杜芳芳, 童根平, 郭瑞, 姜霓雯, 叶正钱, 傅伟军
2023, 40(1): 145-154.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220213
摘要:
  目的  揭示亚热带国家自然保护区的土壤养分空间变异特征及其影响因子 为中国亚热带丘陵地区的珍稀植被和天然生态系统的保护提供理论依据。  方法  以浙江清凉峰国家级自然保护区内龙塘山-顺溪坞的土壤养分为研究对象,采用经典统计学和地统计学方法对龙塘山-顺溪坞土壤的pH、有机质、全氮、全磷、全钾质量分数进行了系统分析,并探究了其主要影响因子。  结果  龙塘山-顺溪坞保护区内土壤整体呈酸性,有机质、全磷、全氮、全钾质量分数平均值分别为65.04、0.67、1.63 、18.45 g·kg−1,均属于中等程度变异。半方差分析结果表明:土壤有机质、全氮、全钾表现为强烈空间自相关性,土壤pH、全磷表现为中等空间自相关性,说明研究区土壤养分主要受结构性因素影响。全局Moran’s I指数显示:土壤有机质的空间自相关达到显著水平,其空间分布较为聚集,而土壤pH分布趋于随机性。Kriging插值结果显示:多种养分的空间分布较为碎片化,斑块特征显著。相关性分析显示:土壤有机质和全氮与海拔、容重、坡度呈显著相关(P<0.05),并且有机质和全氮之间呈极显著正相关(P<0.01)。  结论  4种土壤养分均表现出较为明显的空间异质性,海拔和容重分别与研究区土壤有机质和全氮空间变异的相关性较强。图6表4参38
4种林分凋落叶不同分解阶段化学计量特征
武仁杰, 邢玮, 葛之葳, 毛岭峰, 彭思利
2023, 40(1): 155-163.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220289
摘要:
  目的  研究黔西南地区不同林分凋落叶不同分解阶段的化学计量特征,深入了解喀斯特地区不同森林生态系统养分循环规律。  方法  选取黔西南地区4种典型林分类型,包括马尾松Pinus massoniana林、毛竹Phyllostachys edulis林、杉木Cunninghamia lanceolata林,以及以麻栎Quercus acutissima、安顺润楠Machilus cavaleriei和滇青冈Cyclobalanopsis glaucoides为优势种的天然林,采集处于不同分解阶段的森林凋落叶,并测定其全碳、全氮和全磷化学计量特征。  结果  ①毛竹林各分解阶段全碳质量分数均显著低于其余林分(P<0.05),马尾松林和杉木林已分解阶段凋落叶全碳质量分数均显著低于未分解和半分解阶段(P<0.05);杉木林未分解阶段全氮质量分数显著低于半分解和已分解阶段(P<0.05);天然林已分解阶段全磷质量分数显著高于其余林分(P<0.05),且其半分解阶段全磷质量分数显著低于未分解和已分解阶段(P<0.05)。②杉木林已分解阶段碳氮比显著高于毛竹林(P<0.05),且其未分解阶段碳氮比显著高于半分解和已分解阶段(P<0.05);毛竹林未分解和已分解阶段氮磷比显著高于天然林(P<0.05);杉木林和天然林半分解阶段碳磷比均显著低于马尾松林(P<0.05),天然林已分解阶段碳磷比显著低于其余林分(P<0.05)。  结论  林分类型和分解阶段对凋落叶全碳、全氮和全磷质量分数及化学计量特征均有显著影响。图2表2参36
尾巨桉人工林土壤呼吸对林下植被管理措施的响应
竹万宽, 许宇星, 王志超, 杜阿朋
2023, 40(1): 164-175.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220138
摘要:
  目的  探究不同林下植被管理措施对雷州半岛尾巨桉Eucalyptus urophylla × E. grandis人工林土壤呼吸及其组分的影响,为准确评估桉树人工林土壤碳循环提供科学依据。  方法  以尾巨桉人工林为研究对象,实施物理和化学(施用除草剂)方式去除林下植被,并以未去除为对照。采用LI-8100A土壤碳通量自动测量系统,对土壤总呼吸及其组分速率、土壤温度和湿度(5 cm深处)进行为期1 a的连续监测。  结果  物理和化学去除林下植被极显著降低了土壤总呼吸及其组分(化学去除的根系呼吸除外)(P<0.01),且物理去除的土壤总呼吸速率(3.45 μmol·m−2·s−1)显著低于化学去除(4.15 μmol·m−2·s−1)(P<0.01)。2种方式的矿质土壤呼吸速率和凋落物层呼吸速率无显著差异(P>0.05),根系呼吸速率表现为物理去除(1.02 μmol·m−2·s−1)显著低于化学去除(1.37 μmol·m−2·s−1)(P<0.05)。凋落物层呼吸、矿质土壤呼吸、根系呼吸对土壤总呼吸的贡献率分别为36.45%~39.40%、26.34%~31.29%、30.10%~39.40%。土壤总呼吸速率及其组分最高值出现在雨季(4—10月),根系呼吸速率最低值出现在7—8月。土壤总呼吸速率与土壤温度、湿度双因子拟合模型最优,能解释土壤总呼吸速率变异的75.1%(物理去除)、60.9%(化学去除)、57.1%(对照);凋落物呼吸速率时间变异主要由土壤湿度调控;根系呼吸速率与土壤温度无显著相关性,与土壤湿度呈显著负相关(P<0.05)。土壤总呼吸的温度敏感性(Q10)从大到小依次为物理去除(2.12)、化学去除(1.95)、对照(1.93)。  结论  林下植被去除通过改变林内生物和非生物因素共同作用于土壤呼吸,且物理去除林下植被相比于化学去除能更大程度降低桉树人工林土壤总呼吸速率,降低森林土壤碳排放。图4表3参49
小龙虾壳炭和细叶榕枝条炭对土壤养分及镉和铅生物有效性的影响
顾绍茹, 杨兴, 陈翰博, 杨冰霜, 戴志楠, 陈俊辉, 方铮, 王海龙
2023, 40(1): 176-187.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220182
摘要:
  目的  探讨施用小龙虾Procambarus clarkii壳炭(CSB)和细叶榕Ficus microcarpa炭(FMB)对复合污染土壤理化性质及作物生长的影响。  方法  在 650 ℃限氧条件下热解制备厨余废弃物小龙虾壳炭和园林废弃物细叶榕炭。以不同质量比(0、1%、3%)施入小红萝卜Raphanus sativus盆栽土壤,测定和分析施用小龙虾壳炭和细叶榕炭对土壤中镉和铅有效性、养分转化、土壤酶活性及小红萝卜生长的影响。  结果  3%FMB处理对土壤有机碳、有效磷和速效钾质量分数提升效果最显著(P<0.05),较对照的增幅分别为135.8%、35.4%和173.7%。除1%CSB处理外,其余生物质炭处理下土壤中有效态镉和铅质量分数较对照均显著降低(P<0.05),降幅分别为60.7%~91.1%和21.0%~26.1%。3%CSB处理对土壤β-葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶和β-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶活性提升效果最显著(P<0.05),较对照分别提高79.7%、30.3%和1 668.5%。不同比例CSB和FMB的施用均显著(P<0.05)提高了小红萝卜可食部分的生物量,且3%CSB处理的提升效果最显著(P<0.05),较对照提高了171.5%。  结论  与细叶榕炭相比,小龙虾壳炭在提高土壤酶活性,降低土壤中镉和铅生物有效性以及提升作物品质和产量方面效果更为优越,更适合作为镉-铅复合污染土壤修复的潜在应用材料。图7表1参46
计划烧除对云南松林土壤抗蚀和抗冲性的影响
杨馥羽, 陈奇伯, 黎建强, 龚顺清, 付钇珊
2023, 40(1): 188-197.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220321
摘要:
  目的  计划烧除是森林预防火灾的重要措施之一。探究计划烧除对云南松Pinus yunnanensis林地土壤抗蚀性和抗冲性的影响,为森林的可持续经营以及优化林区计划烧除作业提供可靠的科学依据。  方法  以滇中高原云南松林计划烧除样地为研究对象,通过野外调查取样与室内实验分析相结合的方法,系统研究了计划烧除对云南松林土壤抗蚀性和抗冲性的影响。  结果  ①周期性计划烧除后,土壤0~40 cm土层中粒径>2.00 mm的机械稳定性团聚体含量增加,粒径>2.00 mm的水稳性团聚体含量减少,水稳性团聚体平均质量直径和平均几何直径减小,土壤团聚体结构破坏率增大,抗蚀指数减小,40~60 cm土层中土壤抗蚀性指标无明显变化。②计划烧除后地表凋落物蓄积量减小,凋落物持水性能与拦蓄能力减弱,植物根系被烧毁。周期性计划烧除后凋落物和根系减少是林地内土壤抗冲系数减小的主要原因。  结论  计划烧除使土壤表层抗水蚀能力下降。随着土层深度增加,计划烧除对土壤抗蚀性的影响逐渐减小,火烧后地表凋落物和植被根系减少,抗冲性能减弱。图1表6参37
基于夏秋两季黑麦草光合特性的喷播基质含水量阈值分级
刘小勇, 史常青, 赵廷宁, 邢富强, 王璞, 郝佩雯, 张晶晶, 王晶, 孙慧杰
2023, 40(1): 198-208.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220116
摘要:
  目的  针对客土喷播基质过度灌溉造成坡面水土流失、影响植物生长等问题,提出植被生长的喷播基质适宜含水量阈值。  方法  采用种植盆模拟裸露创面客土喷播试验,设计5种喷播基质水分梯度;使用Li-6400XT便携式光合仪测定夏、秋季黑麦草Lolium perenne的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间二氧化碳(CO2)摩尔浓度(Ci)等光合参数,分析夏、秋季黑麦草光合参数与喷播基质含水量的关系。  结果  ①夏、秋季黑麦草净光合速率水合补偿点的喷播基质相对含水量(CRW)分别为35.02%和30.83%(即实际质量含水量分别为10.63%和9.36%)。②夏、秋季黑麦草Pn下降,由气孔限制转变为非气孔限制的喷播基质CRW均为55.00%(即实际质量含水量为16.70%)。③黑麦草喷播基质含水量阈值可分为5种类型,即“无产无效水”“低产低效水”“中产中效水”“中产高效水”“高产高效水”。  结论  ①客土喷播绿化以快速恢复植被为目标时,可保持喷播基质含水量在“高产高效水”范围,以此为标准进行灌溉,夏季为76.25%≤CRW≤78.17%,其实际质量含水量为23.15%~23.73%;秋季为73.61%≤CRW≤76.02%,其实际质量含水量为22.35%~23.08%。②客土喷播绿化以提高水分利用效率并恢复基本植被(即恢复到当地自然植被盖度)为目标时,可保持喷播基质含水量在“中产高效水”范围,以此为标准进行灌溉,夏季为55.00%≤CRW≤76.25%,其实际质量含水量为16.70%~23.15%;秋季为55.00%≤CRW≤73.61%,其实际质量含水量为16.70%~22.35%。图10表4参25
兴安落叶松天然林自然整枝特征及其影响因子
玉宝
2023, 40(1): 209-216.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220220
摘要:
  目的  分析天然林自然整枝规律,确定表征自然整枝指标及其主要影响因子,为森林抚育、优化林分结构、促进自然整枝提供依据。  方法  以中幼龄兴安落叶松Larix gmelinii天然林为对象,利用32块样地共1 279株立木实测数据,以活枝下高、活枝下高占树高比例、死枝下高、死枝下高占树高比例、活枝下高与死枝下高差作为自然整枝指标同林木和林分因子进行相关分析,探讨不同结构林分自然整枝规律。在此基础上,进行逐步回归分析确定影响自然整枝的主要因子。  结果  兴安落叶松天然林的活枝下高、活枝下高占树高比例、死枝下高、死枝下高占树高比例、活枝下高与死枝下高差平均值分别为4.8 m、46.4%、2.8 m、25.2%、1.4 m。不同密度和聚集系数的林分自然整枝差异极显著(P<0.01)。相关性分析表明:林木胸径、林木树高、林木冠幅、林木年龄、林分平均胸径、林分平均树高、林分密度、聚集系数等因子影响自然整枝。除死枝下高占树高比例以外,其他4个自然整枝指标均受多个因子的影响,但各因子所影响的指标不完全一致。其中,林分密度和聚集系数同死枝下高、死枝下高占树高比例、活枝下高与死枝下高差等3个指标呈显著负相关(P<0.05),其他因子同自然整枝指标呈极显著(P<0.01)或显著(P<0.05)正相关。逐步回归分析表明:林木树高、林木年龄、林分平均树高和林分平均胸径是影响自然整枝的主要因子。其中,活枝下高主要受林木树高和年龄影响,活枝下高占树高比例主要受林木年龄影响,死枝下高主要受林分平均树高影响,活枝下高与死枝下高差主要受林分平均胸径和林木树高影响。  结论  林木树高和年龄、林分平均树高和平均胸径等4个因子为自然整枝的主要影响因子。活枝下高、活枝下高占树高比例、死枝下高、活枝下高与死枝下高差等4个指标能较好地表征自然整枝。其中,活枝下高、活枝下高占树高比例主要受林木因子影响,活枝下高与死枝下高差、死枝下高主要受林分因子影响。林分生长越好,越能促进自然整枝,但对死枝脱落速度无促进作用。林分密度和聚集系数的增加,不仅促进自然整枝,而且能够加速死枝的脱落。表5参26
滇池西岸湿地公园园林植物外来种生态风险评价
彭麟迪, 汪琼, 张红丽, 郑成洁, 王南媛, 潘曲波
2023, 40(1): 217-226.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220301
摘要:
  目的  对滇池西岸3个湿地公园内园林植物外来种进行生态风险评价,探究其潜在生态风险、风险特征和危害现状。  方法  通过线路踏查法和重点区域普查法对滇池西岸的3个湿地公园进行调查,收集园林植物外来种生长特性、生态特征、地理区系、扩散逸生等数据,并结合专家咨询法、层次分析法和聚类分析法,构建生态风险评价体系对小区域园林植物外来种进行评价。  结果  3个湿地公园共有93种园林植物外来种,隶属48科77属,地理区系以世界广布种和热带广布种为主,乔木(含竹类)、灌木(含藤本)、草本所占比例分别为39.78%、30.11%、30.11%。在被评价的58种园林植物外来种中,圆叶牵牛Pharbitis purpurea、凤眼蓝Eichhornia crassipes、加拿大一枝黄花Solidago canadensis等为高风险植物,蒲苇Cortaderia selloana、秋英Cosmos bipinnatus、红车轴草Trifolium pratense等为中风险植物。层次聚类分析表明:中高风险植物因风险成因特征接近,与聚类中心的距离比低风险植物更为接近;同一风险下乔灌木因生长特征接近,与聚类中心的距离比草本植物更为接近。  结论  被评价的58种园林植物外来种中,高、中风险物种以草本占大多数,且以世界广布种为主。在该区域引种应用园林植物外来种需慎重选择、严格防控,高风险植物需及时清除,特别要加大对加拿大一枝黄花的防治力度。图2表7参26
文献综述
基因组时代的植物系统发育研究进展
王杰, 贺文闯, 向坤莉, 武志强, 顾翠花
2023, 40(1): 227-236.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220313
摘要:
系统发育研究是进化生物中的基本问题,也是其他众多生物学分支学科的基础问题,其核心在于研究不同生物类群间的亲缘关系与进化命运。利用分子数据研究生物之间的进化关系是系统发育研究的重要手段。随着测序技术的提升和测序成本的持续下降,系统发育研究由早期基于单基因或联合少数片段逐步发展到现阶段利用大规模基因组数据对个体、群体、物种以及更高水平的进化关系进行探讨。讨论了目前植物体内的3套基因组(叶绿体基因组、线粒体基因组与核基因组)在系统发育研究中的代表性成果,总结了植物不同基因组的特征及其在系统发育研究中的优势与局限,探讨了系统发育树构建的主要方法,并对未来研究进行了展望。目前,植物体内的3套基因组适用于不同阶元和类群的系统发育研究,不同基因组之间的遗传特性差异使其在系统发育研究中具备不同的优势和应用:① 叶绿体基因组结构相对简单,序列保守,不易重组,单亲遗传,是广泛应用于系统发育学和进化生物学等研究领域的理想分子数据资源;②植物线粒体基因组序列进化速率较慢,目前仅适用于早期植物和大尺度水平的系统发育研究;③核基因组为双亲遗传,可综合揭示双亲谱系及系统网状进化关系,在系统发育研究中具有巨大的应用潜力。不同建树方法适用于不同特征的数据集,在建树过程中应采用合理的方法避免长枝吸引和不完全谱系分选带来的影响。未来核基因组将成为系统发育研究的主流方向,其双亲遗传特性能够为物种形成过程中的杂交和基因组渗入等事件提供充分的见解。随着越来越多的类群系统位置被确定,物种形成和进化过程中的杂交、回交等双亲遗传,以及核质互作、多倍化、功能适应和趋同进化等问题将会成为系统发育研究的重点。表1参78