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2021年 第38卷  第3期

桂花OfNAC转录因子鉴定及在花开放阶段的表达分析
缪云锋, 周丹, 董彬, 赵宏波
2021, 38(3): 433-444.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200474
[摘要](276) [HTML](51) [PDF](121)
摘要:
  目的  研究OfNAC基因对桂花Osmanthus fragrans花开放的调控作用。  方法  从桂花品种‘堰虹桂’O. fragrans ‘Yanhonggui’转录组数据中,筛选获得相关OfNAC基因序列,分析预测其理化性质和结构,运用实时荧光定量PCR技术分析花开放过程的表达特性。  结果  筛选得到22条OfNAC序列。生物信息学分析发现:22条OfNAC转录因子均含有NAM结构域,氨基酸序列含有5个保守的亚结构域(A~E),其保守性由强到弱依次为C、A、D、B、E;二级结构中不同结构的占比由大到小表现为无规则卷曲、α-螺旋、延伸链、β-折叠;亚细胞定位及跨膜结构预测表明:OfNAC17、OfNAC17-X2、OfNAC53、OfNAC91、OfNTM1-9是膜结合转录因子,且大多数OfNAC定位在细胞核。在桂花花开放进程中,OfNAC100-2、OfNAC43、OfNAC73相对表达量在铃梗期(S4)到达顶峰,在此之后相对表达降低;OfNAC43在铃梗期(S4)骤然升高,并且在此时期相对表达最大;OfNAC71、OfNAC29-1、OfNAC21/22从起始期(S1)呈缓慢上升趋势,在顶壳期 (S3) 到达最高,随后整体呈现下降趋势;OfNAC29-2在圆珠期(S2)相对表达量陡然上升,在铃梗期(S4)相对表达最低。  结论  推测OfNAC100-2、OfNAC43、OfNAC73、OfNAC71、OfNAC29-1、OfNAC21/22、OfNAC29-2等成员极有可能参与调控桂花的花开放。图6表3参33
景宁木兰PIF转录因子的生物信息学分析及极端遮阴条件下的表达模式
陆丹迎, 程少禹, 章颖佳, 刘志高, 金梦婷, 董彬, 张寿洲, 彭豪, 戴梦怡, 王卓为, 赵宏波, 申亚梅
2021, 38(3): 445-454.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200488
摘要:
  目的  群落所造成的遮阴是导致景宁木兰Magnolia sinostellata濒危的重要因素之一。PIF家族转录因子在光信号传导和植物生长发育中起到重要作用。对PIF家族转录因子进行系统分析和研究,为探究其在景宁木兰光信号转导机制中的作用奠定基础。  方法  从景宁木兰转录组数据中鉴定获得PIF家族转录因子并进行生物信息学分析,利用实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)技术对其在极端遮阴条件下的表达模式进行分析。  结果  从景宁木兰转录组中共筛选出9个MsPIFs转录因子基因,其编码的蛋白质长度为188~735 个氨基酸,蛋白质大小为20 314.56~78 957.02 Da,理论等电点范围为5.18~8.22。MsPIFs基因编码的蛋白质均为不稳定蛋白质,所有蛋白质均为亲水性蛋白质。亚细胞定位预测结果显示所有蛋白质均定位于细胞核。9个蛋白质均具有丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)和酪氨酸(Try)磷酸化位点。qRT-PCR结果表明:极端遮阴条件下,9个MsPIFs家族基因表达均发生不同程度的变化。其中,MsbHLH23的表达变化较其他基因更为明显,遮阴处理5和10 d时的表达量分别上调为对照的52.77与20.03倍。  结论  景宁木兰PIF转录因子家族均能响应遮阴,为后续对MsPIFs进行生物学功能鉴定奠定了基础。图7表3参32
毛竹长末端重复序列反转录转座子的全基因组特征及进化分析
陈娅欣, 周明兵
2021, 38(3): 455-463.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200458
摘要:
  目的   研究毛竹Phyllostachys edulis基因组中的长末端重复序列反转录转座子(long terminal repeat retrotransposons, LTR-REs)的特征,为今后利用LTR反转录转座子对毛竹基因组的功能和对竹种资源遗传多样性的研究奠定基础。   方法   通过生物信息学方法,利用LTRharvest和RepeatMakser软件对第2版毛竹基因组中的LTR反转录转座子进行全面注释与分类,并对得到的LTR反转录转座子的分布特征、进化特性和插入时间进行分析。   结果   在毛竹基因组中共注释得到1 014 565个LTR反转录转座子,1 562个家族,占毛竹基因组的54.97%。其中solo LTR反转录转座子与完整LTR反转录转座子(S/F)的比例较高(约1.77∶1.00),表明在毛竹LTR反转录转座子中可能发生了相对较高频率的非法重组和不平衡重组。毛竹LTR反转录转座子分为Ty1-copia和Ty3-gypsy超家族,Tork、Reftrofit、Sire、Oryco、Del、Reina、Crm、Tat、Galadriel、Athila等10个谱系。毛竹LTR反转录转座子的Ty1-copia和Ty3-gypsy超家族对PBS位点的偏好性呈相反趋势,较长的LTR反转录转座子具有更长的LTR序列,结构也更加完整。毛竹LTR反转录转座子的插入时间主要集中在0~2.0 Ma,且还处于不断缓慢增长的状态。   结论   第2版毛竹基因组的高质量组装,能更好地注释和分析毛竹基因组中的LTR反转录转座子。基于结构预测的LTRharvest法,能更精准地预测毛竹LTR反转录转座子。不同谱系的毛竹LTR反转录转座子在进化过程中具有不同的分化和扩增活性。毛竹LTR反转录转座子总体上处于不断扩增状态,这是导致毛竹基因组较大的主要原因之一。图3表3参52
薄壳山核桃全基因组LBD基因家族的生物信息学分析
黄元城, 郭文磊, 王正加
2021, 38(3): 464-475.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200454
摘要:
  目的  研究薄壳山核桃Carya illinoensis LBD基因家族结构特征、进化模式和在胚发育过程中的表达模式。  方法  运用生物信息学手段鉴定薄壳山核桃LBD基因,分析该基因结构特征、系统发生学关系、显花植物中的进化历史和在胚发育过程中3个关键阶段的表达模式。  结果  薄壳山核桃全基因组中一共鉴定到52个候选LBD基因。根据基因结构、系统发生学最大似然树和Motif分析可分为3类:GroupⅠ、GroupⅡ和GroupⅢ。多序列比对分析中,52个LBD基因LOB结构域中鉴定出3个重要的结构:CX2CX6CX3C锌指结构、高度保守的甘氨酸GAS结构和亮氨酸拉链(zipper-like)结构,并且在3类内都分别发生了特异性的的变异或者缺失。根据代表性显花植物LBD基因家族的系统发生学分析,从变异程度看GroupⅠ和GroupⅡ相对较为保守,而GroupⅢ内的所有LBD基因共享1支较长的分支,它们已发生了较大的变异,可能已经分化出新的功能。表达分析结果显示:LBD基因家族参与调控胚发育过程,通常控制子叶的发育和形态建成。薄壳山核桃LBD基因中又有在整个胚发育过程中都高表达的一簇基因,这些基因可能在胚发育过程中发挥了更加重要的作用。  结论  薄壳山核桃全基因组中共获得LBD基因52个,共可分为3个亚家族,不同的亚家族具有不同的基因结构、蛋白质结构、进化模式和表达模式,转录组表达分析显示:不同亚家族之间在胚发育不同阶段具有差异性表达,它们共同参与调控薄壳山核桃胚发育过程。图5表2参47
20种千屈菜科植物rbcL基因密码子使用偏好性分析
郑钢, 顾翠花, 林琳, 王杰
2021, 38(3): 476-484.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200390
摘要:
  目的  分析千屈菜科Lythraceae植物rbcL基因密码子使用特性,明确密码子偏好性的影响因素,筛选rbcL基因异源表达和遗传转化的合适受体。  方法  从美国国家生物技术信息中心(NCBI)获取20种千屈菜科植物的rbcL基因全长编码区序列(CDS)数据,运用CodonW、EMBOSS和DAMBE软件获取基因碱基组成和密码子使用偏好性的相关参数,分析该类植物叶绿体rbcL基因使用密码子的偏倚性及其影响因素。  结果  千屈菜科植物rbcL基因GC含量(GC)为0.425~0.437,密码子第3位碱基GC含量(GC3s)为0.275~0.300。GC3s、GC与有效密码子数(ENC)显著相关(P<0.01);ENC-GC3s散点图分析、中性绘图分析、奇偶偏差分析均表明:相较于突变压力,自然选择压力对千屈菜科植物rbcL基因密码子使用偏好性的影响更大。基于同义密码子相对使用度的系统聚类与CDS邻接树结果部分一致。与千屈菜科rbcL基因密码子平均使用频率相比,大肠埃希菌Escherichia coli、酵母Saccharomyces cerevisiae、拟南芥Arabidopsis thaliana、烟草Nicotiana tabacum和番茄Solanum lycopersicum分别存在28、26、20、19和17个使用频率相差较大的密码子。  结论  千屈菜科植物rbcL基因碱基组成上更倾向于选择A/T碱基,且偏好使用末端A/T碱基的密码子;rbcL基因密码子使用偏好性受多种因素共同作用,但自然选择压力是最主要因素;密码子偏好性的系统聚类可为系统发育研究提供补充;酵母更适合作为千屈菜科植物rbcL基因异源表达受体,番茄更适合作为rbcL基因遗传转化和功能研究的受体材料。图6表3参32
紫柏山国家级自然保护区不同植被类型土壤碳氮分布特征及其影响因素
李华, 蔡建军, 巫翠华, 张利利, 袁岸, 康永祥
2021, 38(3): 485-493.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200509
摘要:
  目的  研究陕西省宝鸡市紫柏山国家级自然保护区不同植被类型下土壤碳氮分布特征,探讨其主要影响因素。  方法  以保护区内壤土类型(槲栎Quercus aliena林、华山松Pinus armandii林)和砂质土类型(锐齿栎Q. aliena var. acuteserrata林、栓皮栎Q. variabilis林、白桦Betula platyphylla林)不同土层土壤样品为研究对象,比较5种植被类型下土壤有机碳质量分数、全氮质量分数、土壤碳氮密度和土壤碳氮储量及碳氮比的差异,分析土壤有机碳、全氮、碳氮比与土壤理化性质的关系。  结果  ①壤土区土壤有机碳质量分数、全氮质量分数、土壤碳氮密度及土壤碳氮储量显著高于砂质土区(P<0.05),其中壤土区各土层从大到小表现为槲栎林、华山松林,砂质土区各土层从大到小表现为白桦林、锐齿栎林、栓皮栎林。②土壤有机碳质量分数、全氮质量分数、土壤碳氮密度及土壤碳氮储量在0~30 cm土层均随土层深度的增加而显著降低(P<0.05)。③各植被类型不同土层的土壤碳氮比分布无明显规律且差异不显著,碳氮比为9.94~16.23,有机质的矿化能力较强。④土壤含水量、容重是影响土壤有机碳和全氮质量分数的主要因子,土壤含水量、pH是影响碳氮比的主要因子。  结论  不同植被类型下土壤有机碳质量分数、全氮质量分数、土壤碳氮密度及土壤碳氮储量存在显著差异(P<0.05),土壤含水量是影响土壤有机碳、全氮和碳氮比的关键因子。图4表5参36
模拟氮沉降和磷添加对杉木林土壤呼吸的影响
林雨萱, 哀建国, 宋新章, 李全, 张君波
2021, 38(3): 494-501.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200326
摘要:
  目的  模拟氮沉降和磷添加对杉木Cunninghamia lanceolata林土壤呼吸的影响,对调控杉木林土壤碳循环提供科学依据。  方法  以10年生杉木林为研究对象,共设置9个处理水平[对照(ck)、低氮(N30:30 kg·hm−2·a−1)、高氮(N60:60 kg·hm−2·a−1)、低磷(P20:20 mg·kg−1)、高磷(P40:40 mg·kg−1)、低氮低磷(N30+P20)、低氮高磷(N30+P40)、高氮低磷(N60+P20)、高氮高磷(N60+P40)],探讨了大气氮沉降和磷添加对杉木林土壤呼吸的影响。  结果  施加氮磷没有改变杉木林土壤呼吸的季节性变化。单独施氮促进了杉木林土壤呼吸作用,高氮水平(N60)对土壤呼吸的促进最显著(P<0.05);单独施磷促进了杉木林土壤呼吸作用,高磷水平(P40)对土壤呼吸的促进最显著(P<0.05);氮磷复合作用下低氮高磷(N30+P40)对杉木林土壤呼吸的促进作用最为显著(P<0.05)。相关分析发现:土壤呼吸速率与土壤温度呈极显著正相关(P<0.01),与土壤湿度呈极显著负相关(P<0.01),低氮低磷水平下(N30+P20)土壤温度敏感性系数(Q10)高于对照。  结论  氮沉降和磷添加均对杉木林土壤呼吸有促进作用,氮磷复合作用下对杉木林土壤呼吸的促进作用更为显著,其中高氮低磷的促进作用最为显著。图1表2参46
江西省石城县降雨径流对森林质量的响应
周勇, 徐童心, 罗书文, 杨皓, 常猛, 庄家尧
2021, 38(3): 502-509.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200505
摘要:
  目的  分析江西省石城县域降雨径流和森林质量年代变化特征及规律,研究降雨-径流-森林之间的关系,为定量监测和科学评价南方红壤丘陵区水土流失与生态环境状况提供依据。  方法  根据石城县域1989−2018年的天然降雨、径流序列数据以及不同年代遥感影像图,采用小波分析、遥感监督解译及森林质量等级判定等方法。  结果  ①石城县域降雨径流随着年际变化表现出缓慢下降趋势,但下降趋势不显著;②森林质量指数随着解析年份的增加整体呈上升−下降−上升趋势;③森林质量提升具有显著滞洪作用;④建立石城县域小波模型,径流深与降雨量呈正相关,与森林质量指数呈负相关。  结论  森林质量的提升会加强森林涵养水源能力和森林滞洪作用。图4表5参27
基于混合效应模型的迪庆云冷杉林地上生物量遥感估测
卢腾飞, 周律, 胡中岳, 欧光龙, 胥辉
2021, 38(3): 510-522.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200327
摘要:
  目的  确定云冷杉林生物量光学遥感估测饱和值,探索提高生物量遥感估测精度。  方法  以云南省迪庆藏族自治州云冷杉林为研究对象,根据森林资源二类调查数据,结合同时期Landsat 8 OLI遥感影像,利用随机选取的小班样本数据提取遥感因子反射率统计值,并与生物量进行曲线拟合,求解云冷杉林生物量饱和值,建立云冷杉生物量回归估测模型、BP神经网络模型。同时基于回归模型构建考虑区域、龄组效应的单水平和嵌套两水平(区域+龄组)混合效应模型,反演研究区云冷杉林地上生物量。  结果  利用幂函数拟合得到迪庆藏族自治州云冷杉林生物量饱和值为233 t·hm−2;最优回归估测模型调整决定系数(Ra2)为0.606,高于BP神经网络模型的Ra2(0.542),各个效应水平混合模型的拟合精度与独立性检验指标均优于回归模型。考虑两水平的混合效应模型有最优的拟合精度,而考虑龄组效应水平的混合模型有最优的独立性检验指标。混合效应模型在低生物量段(<100 t·hm−2)和高生物量段(>233 t·hm−2)均显著降低了回归模型和BP神经网络模型的估测平均残差。  结论  混合效应模型有更宽的估测范围,在一定程度上减小低值高估与数据饱和造成的高值低估影响,提高了预估精度。图3表12参28
浙江庆元巾子峰国家森林公园植被群落的数量分类与排序
李伟成, 郑彦超, 盛海燕, 楼毅, 于辉
2021, 38(3): 523-533.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200393
摘要:
  目的   了解浙江省庆元县巾子峰国家森林公园中植被群落与环境因子之间的关系。   方法   采用样方调查法调查庆元巾子峰国家森林公园中48个样方的植被群落,并进行数量分类和排序,分析群落类型、分布特征及其与环境因子的相关关系。   结果   ①共调查记录植物66科129属193种。植物物种数较多的科分别为壳斗科Fagaceae(19种)、樟科 Lauraceae(18种)、山茶科 Theaceae(9种)、杜鹃花科Ericaceae(9种)、蔷薇科Rosaceae(9种)、冬青科Aquifoliaceae(6种)、禾本科Gramineae(6种)、茜草科Rubiaceae(6种)、金粟兰科Chloranthaceae(5种)和百合科 Liliaceae(5种)。乔木层优势物种主要为杉木Cunninghamia lanceolata、木荷Schima superba、黄山松Pinus taiwanensis、青冈Cyclobalanopsis glauca、甜槠Castanopsis eyrei、红楠Machilus thunbergii、少叶黄杞Engelhardia fenzelii和拟赤杨Alniphyllum fortunei。灌木层优势种为杜茎山Maesa japonica、草珊瑚Sarcandra glabra、隔药柃Eurya muricata和映山红Rhododendron simsii。草本层优势种为蕨Pteridum aquilinum var. latiusculum、芒萁Dicranopteris dichotoma、黑足鳞毛蕨Dryopteris fuscipes、中华薹草Carex chinensis、白茅Imperata cylindrica、江南卷柏Selaginella moellendorffii和荩草Arthraxon hispidus。②双向指示种分析将植被群落分成10个群丛类型。③10个群丛在去趋势对应分析排序图中呈现有规律的分布,反映了较好的环境梯度。④典范对应分析排序结果表明:影响各群丛分布的最重要环境因子是海拔,其次为土壤类型、土壤温度和坡度;各优势树种的分布特征与各群丛的分布特征具有较好的相似性。   结论   海拔是影响庆元巾子峰国家森林公园植被群落分布的最重要环境因子,海拔对山地植被群落分布具有决定性作用。图4表4参22
珠海市城区风景游憩林三维绿量与林下游憩空间量特征
赵庆, 章驰, 胡柔璇, 许东先, 钱万惠, 魏玉晗, 唐洪辉
2021, 38(3): 534-540.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200455
摘要:
  目的  明确不同生态位风景游憩林的三维绿量(3DGQ)和林下游憩空间量(FRS)特征,揭示风景游憩林构建的规律和存在的问题。  方法  采用群落生态学的方法分别在广东省珠海市前山公园(13个样方)、北理工珠海学院(14个样方)和梅华城市公园(26个样方)设置风景游憩林群落研究林地,结合高分遥感影像,进行每木调查。测算三维绿量和林下游憩空间量,分析不同区位风景游憩林的差异。  结果  位于城市近郊区(UFA)的前山公园风景游憩林单位面积绿量最低。单木绿量较大的树种有白兰Michelia × alba、小叶榕Ficus microcarpa、樟树Cinnamomum camphora、荔枝Litchi chinensis、非洲楝Khaya senegalensis、高山榕Ficus altissima、凤凰木Delonix regia、阴香Cinnamomum burmannii。3个研究林地三维绿量分布有一定差异,位于城市核心区(CUA)的梅华城市公园三维绿量分布较均匀;树木胸径与其三维绿量呈正相关,相关系数与树种树冠形状有关。凤凰木、美丽异木棉Ceiba speciosa、木棉Bombax ceiba和秋枫Bischofia javanica的空间分配策略为林下游憩空间占据绝对优势,白兰的空间分配策略有较强的多样性。  结论  随着研究林地地理位置由城市核心向城市近郊过渡,单位面积三维绿量逐渐减小,绿量分布迅速趋于集中;胸径与三维绿量的正相关关系受树冠形态影响;风景游憩林构建过程中,冠层空间和林下游憩空间的分配应结合树种特点进行。图3表1参30
县域景观生态风险评价
崔杨林, 高祥, 董斌, 位慧敏
2021, 38(3): 541-551.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200461
摘要:
  目的  利用地理国情数据,定量化研究县域尺度下景观生态风险的变化趋势。  方法  以2015和2017年安徽省宿松县国情数据分类合并后的景观分布图为数据源,在地理信息系统(GIS)技术和Fragstats 4.2软件支持下,基于景观指数,采用地统计学方法,定量化分析2015−2017年宿松县土地景观动态变化、生态风险的时空变化及人类干扰活动对其的影响。  结果  宿松县景观破碎化程度不断增高, 多样化程度不断增强,景观分布呈复杂趋势;西北部景观破碎度、分离度、分维度均较低,景观多样化水平低,景观生态风险较低,中部和东南部景观破碎度、分离度、分维度较高,景观分布结构较为复杂,景观生态风险较高;宿松县低生态风险区、较低生态风险区、中等生态风险区面积呈降低趋势,而较高生态风险区和高生态风险区面积呈增加趋势。  结论  宿松县景观生态风险程度有所增加,生态等级表现为低等级向相邻的高等级转化,潜在生态风险程度从高到低排序为矿产资源区、鱼米之乡、交通枢纽镇、农业区、山地旅游区。图6表6参32
宁波市外来入侵植物及其入侵风险评估
魏子璐, 朱峻熠, 潘晨航, 王义英, 胡沁沁, 周颖, 金水虎
2021, 38(3): 552-559.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200351
摘要:
  目的  掌握浙江省宁波市外来入侵植物的危害现状,评估其入侵风险等级,为入侵植物的生态安全管理提供参考。  方法  调查了宁波市不同区域外来入侵植物,并采用层次分析法对入侵植物的传入阶段、适生阶段、扩散阶段、入侵分布现状、危害影响及治理难度等指标进行综合评估,确定外来入侵植物的入侵风险等级。  结果  宁波市外来入侵植物种类较多,共77种,隶属27科58属。外来入侵植物优势科现象明显,其中菊科Asteraceae最多,达21种,其次是茄科Solanaceae、豆科Leguminosae和禾本科Poaceae,各6种。草本植物71种,占总种数的92.21%。37种属人为有意引入,占所有入侵植物的48.05%;32种属无意引入,占41.56%;入侵途径不明的有8种,占10.39%。58种来自美洲,占外来入侵植物总种数的75.32%;15种来自欧洲,占19.48%。层次分析表明:Ⅰ级风险的外来入侵植物15种,Ⅱ级风险的14种,Ⅲ级风险的18种,Ⅳ级风险的22种,Ⅴ级风险的8种。  结论  宁波市外来入侵植物的入侵风险等级较高,建议根据其评估的风险等级,采取相应的综合治理方法,防控外来植物的入侵危害。表2参28
基于生态位因子模型的湖北省松材线虫病风险评估
沈鹏, 李功权
2021, 38(3): 560-566.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200365
摘要:
  目的   当前湖北省松材线虫Bursaphelenchus xylophilus疫情形势严峻。通过研究湖北省松材线虫病的入侵风险,分析松材线虫病在湖北省的危害程度,为当前疫情的防治工作提供建议和参考。   方法   结合“3S”技术,应用生态位因子模型(ENFA),选取影响松材线虫定殖和传播的4类影响因素(气候、植被、地形、人类活动),对松材线虫病在湖北的入侵风险进行了预测和评价。   结果   湖北省松材线虫病高风险区面积38 884.62 km2,占湖北省总面积的20.92%,高风险区主要集中于海拔较低、人类活动频繁的中部和东部地区,中风险区面积66 501.84 km2,占总面积的35.77%,低风险区面积80 513.54 km2,占总面积的43.31%,中低风险地区主要分布在林地稀少的江汉平原和西部的高海拔山地。松材线虫偏好分布在温度较高,降水丰富,海拔较低,离人类居住点较近且人类活动频繁的针叶林地区。通过交叉验证(cross-validation)对模型的预测进行检验,得到P/E曲线,曲线呈单调递增且Boyce指数很高,说明模型精度很高。   结论   ENFA模型能很好模拟松材线虫病的风险区域,模型结果可为湖北省各县市的松材线虫病防治决策提供参考。图2表3参25
间伐对栓皮栎人工林林下荆条根茎叶主要功能性状的影响
马瑞婷, 董晓明, 靳珊珊, 胡林坡, 闫东锋
2021, 38(3): 567-576.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200551
摘要:
  目的  研究间伐对栓皮栎Quercus variabilis人工林林下荆条Vitex negundo var. heterophylla根、茎、叶功能性状的影响,为人工林林分结构优化和林下幼苗更新保护提供理论基础。  方法  以间伐后3 a栓皮栎人工林灌木层荆条为研究对象,比较其叶面积、比叶面积、叶干物质质量分数、茎干物质质量分数、总根长、比根长等结构性状,以及植株各器官全氮、全磷、全钾和总有机碳质量分数等化学性状的差异性,研究植物功能性状与林下光环境及土壤理化特征的关系。  结果  间伐后荆条地上部分植物功能性状指标(叶总有机碳、叶面积、比叶面积、叶有机氮、茎总有机碳)和地下部分植物功能性状指标(总根长、根体积、根生物量、根总有机碳)均显著高于对照样地(P<0.05)。相关和逐步回归分析结果表明:林下散射辐射是影响荆条叶结构性状的主要因子,林下直射辐射通量、光合有效辐射和太阳总辐射时间是影响叶化学性状的关键因子,茎功能性状主要受林下直射辐射和散射辐射的共同作用。总根长、比根长和根有机碳与土壤非毛管孔隙度、土壤总孔隙度、土壤有机碳和土壤全氮存在显著相关(P<0.05),其中,土壤有机质是影响荆条根功能性状的关键因子。  结论  间伐能显著促进栓皮栎人工林下荆条叶和根功能性状的发育,对茎功能性状的影响较弱。图1表6参31
水分胁迫对三叶青叶绿体超微结构及黄酮合成关键酶的影响
屠玲艳, 吴学谦, 许海顺
2021, 38(3): 577-586.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200358
摘要:
  目的  探究水分胁迫对三叶青Tetrastigma hemsleyanum叶绿体超微结构及黄酮合成关键酶活性的影响,有利于提升三叶青的品质。  方法  以2年生三叶青实生苗为材料,通过控水盆栽试验(设置水涝、干旱和对照),分析水分胁迫对三叶青叶绿体超微结构、块根总黄酮质量分数以及黄酮合成途径中的3个关键酶[苯丙氨酸解氨酶(PAL)、查尔酮合成酶(CHS)和查尔酮异构酶(CHI)]活性的影响。  结果  干旱和水涝均引起三叶青叶片叶绿体数量减少,叶绿体质体小球的数量增多、体积变大、颜色变浅,叶绿体基粒片层结构不再整齐紧密;干旱时,三叶青总黄酮质量分数在胁迫12 d达到峰值,水涝时则在胁迫16 d达到峰值,而PAL、CHS和CHI等3个关键酶则在黄酮质量分数达到峰值前期或者是同期表现出较高的活性;随着胁迫时间的延长,黄酮质量分数和关键酶活性都有不同程度的下降,黄酮质量分数与PAL、CHS、CHI活性均显著相关(P<0.05)。  结论  适度的水分胁迫可提高三叶青块根中黄酮类化合物的质量分数以及相关酶的活性。图7表1参36
换锦花花色苷成分及其稳定性
刘跃平, 周洋丽, 高燕会
2021, 38(3): 587-596.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200291
[摘要](122) [HTML](108) [PDF](69)
摘要:
  目的  探讨换锦花Lycoris sprengeri花色苷组成成分及其理化因子对换锦花花色苷稳定性的影响。  方法  采用液质联用技术测定换锦花花色苷成分,并通过紫外分光光度法和高效液相色谱(HPLC-ADA)技术研究温度、光照、pH和金属离子浓度等理化因素对换锦花花瓣花色苷呈色变化规律的影响。  结果  ①矢车菊素、天竺葵素和飞燕草素是换锦花花色苷主要成分。②温度低于30 ℃、避光和pH≤3.0时换锦花花色苷溶液比较稳定;高温、强光和高pH会使花色苷降解,且随着时间的延长,降解程度越大;Al3+、Fe2+、Cu2+、Fe3+均使花色苷溶液颜色发生变化,Ca2+、Zn2+、Mg2+和K+对花色苷呈色影响不大,但金属离子浓度为0~0.01 mol·L−1时对换锦花花色苷有一定的增色效应,Fe2+浓度越高增色作用越明显。③高温、强光和pH的变化对换锦花花色苷主要成分质量分数有一定的影响。矢车菊素-3-O-葡萄糖苷质量分数随着时间、光照和温度的增加而降低,天竺葵素-3-O-葡萄糖苷则呈相反趋势,飞燕草素-3-O-葡萄糖苷在光照和温度不同条件下较稳定。随着pH增加,矢车菊素-3-O-葡萄糖苷质量分数逐渐降低,飞燕草素-3-O-葡萄糖苷逐渐增加。  结论  换锦花花色苷的主要成分是矢车菊素、天竺葵素和飞燕草素;高温、强光和高pH对花色苷有降解作用,可导致花色苷之间结构的转变。图7表1参29
包埋肉桂精油的牦牛骨蛋白肽-钙螯合物的制备及抑菌效果
倪蕴琪, 唐静仪, 洪惠
2021, 38(3): 597-604.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200503
摘要:
  目的  为充分利用牦牛Bos grunniens骨资源,改善其利用率低下,浪费严重的现状;研究包埋肉桂精油的牦牛骨蛋白肽-钙螯合物的形成机制及抑菌效果。  方法  牦牛骨经高温蒸煮,分离出蛋白质和骨渣。酶解蛋白质得到牦牛骨胶原蛋白肽,酸溶骨渣得到可溶性牦牛骨钙。通过肉桂精油与牦牛骨胶原蛋白肽混合均质形成肉桂精油-牦牛骨蛋白肽乳液,乳液与牦牛骨钙通过高速剪切法获得包埋肉桂精油的牦牛骨蛋白肽-钙螯合物。测定螯合钙浊度、粒径、多分散指数和抑菌率,并进行感官评价。  结果  牦牛骨蛋白肽多为小分子肽(<1.0 kDa),适合钙螯合物的制备。pH<7时多数牦牛骨蛋白肽带负电荷,受疏水作用影响,形成牦牛骨蛋白肽-钙螯合物。牦牛骨蛋白肽由大量的脯氨酸(P)和甘氨酸(G)组成,容易构成多肽二级结构β-转角,利于物质释放。包埋肉桂精油的牦牛骨蛋白肽-钙螯合物稳定性良好,平均粒径为780.2 nm;分散性良好,多分散指数小于0.2。牦牛骨蛋白肽、肉桂精油和螯合物对维氏气单胞菌Aeromonas veronii的12 h抑菌率分别为−13.70%、70.24%和77.33%,螯合物抑菌效果良好;6 h后螯合物抑菌率超过肉桂精油。感官评价结果发现:螯合物和肉桂精油的香气评分分别为7.15和4.35分,螯合物肉桂味浓郁程度显著高于肉桂精油(P<0.05),螯合物有一定缓释效果。  结论  牦牛骨蛋白肽和牦牛骨钙适用于研发复合氨基酸矿物质螯合钙产品,包埋肉桂精油的牦牛骨蛋白肽-钙螯合物可用于新型抑菌剂的开发。图4表4参33
低盐和低碱活性红染料在柞木单板染色中的应用
王敬贤, 沈隽, 王建军, 赫亮, 王月婵
2021, 38(3): 605-612.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200391
摘要:
  目的  明确低盐和低碱活性染料应用于单板染色的适用性,可降低染液废液污染水平和生产成本。  方法  选择新型低盐活性大红(SNE)染料和低碱活性红(LA)染料对渗透性较差的柞木Xylosma japonicum单板进行染色,以应用较广的活性红(M-3BE)染料作为对照,测试3种染料染色柞木单板的直接性、反应性、固色率和染色效果,利用傅里叶红外光谱(FTIR)、热重分析仪(TG)和扫描电镜(SEM)分析其官能团、组分和细观结构的变化。  结果  与M-3BE染料相比,SNE染料硫酸钠用量降至1/2和LA染料碳酸钠用量降至1/8时,SNE染料固色率提高了15.33%、色差降低了1.35%,LA染料固色率降低了3.37%、色差提高了2.03%。染色处理后,木材表面羟基含量减少,其中低盐染料染色柞木单板羟基含量最低,除出现较弱的硫酸盐S=O吸收峰外,无新吸收峰产生。3种活性染料与木材的结合机理和产生的官能团结构相似,但因染料母体结构差异较大,导致热分解曲线略有不同。染料分子可从木材表面扩散到木材内部,扩散程度从大到小依次为SNE、M-3BE、LA。  结论  SNE染料具有较高的上染率,LA染料具有优异的颜色提升性,可用来染色木材单板,从而降低电解质盐和碱的排放。图3表3参28
文献综述
生物与非生物因素对森林土壤氮矿化的调控机制
左倩倩, 王邵军
2021, 38(3): 613-623.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200482
摘要:
温室气体排放剧增引起全球变暖,已成为全球高度关注的生态环境问题。一氧化二氮(N2O)是大气中仅次于二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)的第三大温室气体,森林土壤氮矿化过程伴随着硝化和反硝化的发生,能够导致N2O的产生,进而引起大气N2O浓度的升高。森林土壤氮矿化是生物与非生物环境因素共同调控的复杂生态学过程,探明森林土壤氮矿化的影响因素及其调控机制,有助于丰富人们对森林土壤氮循环过程的认识,在全球变化研究中具有重要的地位与作用。本研究揭示森林土壤氮矿化的时空变化及影响因素,阐明非生物因素以及森林植被覆盖、森林凋落物、土壤微生物与土壤动物等生物因素对森林土壤氮矿化的影响特征及作用机制。目前,森林土壤氮矿化研究存在结果可比性不强;内容多集中于氮矿化单因素影响研究,缺乏多因子尤其是微生物-动物协同调控研究;缺乏不同气候类型及不同土地利用方式森林土壤氮矿化特征及影响机制研究;缺乏氮矿化对全球变化的响应研究等一系列问题。土壤氮矿化研究应该探索统一高效的测定方法,加强土壤微生物-动物-环境因子多因素耦合对森林土壤氮矿化影响机制研究,探讨不同气候类型及不同利用方式森林土壤氮矿化调控机制,重点阐明全球变化背景下森林土壤氮矿化的过程与机理。旨在为准确理解不同气候区森林土壤氮矿化的时空格局及其对全球气候变化的影响提供理论支撑。参69
植物乙烯响应因子(ERF)的结构、功能及表达调控研究进展
许世达, 耿兴敏, 王露露
2021, 38(3): 624-633.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200346
摘要:
乙烯响应因子(ERF)是植物中AP2/ERF转录因子超家族中的一部分,其结构特征为含有1个AP2结构域,在AP2域外还含有功能各异的基序。ERF在胁迫下通常正向调控植物的抗性,但也会因为一些原因负调控植物的抗性。ERF通过调节果实的色素变化及软化等调控果实成熟过程,通过调控衰老和脱落进程以控制花叶的寿命。ERF受信号分子调控启动转录,之后受其他机制调控完成表达。ERF可以通过调控信号分子对下游基因进行大范围的调控。多种ERF与蛋白质之间互作的机制丰富了ERF调控下游基因的方式。本研究综述了ERF的结构特征、生物学功能及表达调控机制。图1表1参77
转座子沉默与DNA甲基化
鲁亚萍, 周明兵
2021, 38(3): 634-643.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200338
摘要:
转座子(transposable elements,TEs)在生物体基因组可以通过转座或逆转座移动,它拷贝数的大规模增加是基因组不稳定的重要因素,因此,维持TEs沉默是宿主进化的方向。DNA甲基化被认为是沉默TEs的可遗传表观遗传修饰方式,同时也在维持基因组稳定、基因印迹、调节基因表达中发挥作用。本研究综述了TEs对生物基因组进化和基因表达的影响,重点总结了以DNA甲基化为主的转座子沉默机制的最新研究进展,归纳了环境因素通过DNA去甲基化调控转座子跳跃的机理。图4参82
研究简报
竹林金针虫实时荧光定量PCR内参基因的筛选与应用
叶碧欢, 陈友吾, 舒金平, 张威, 张亚波, 李海波, 宋其岩
2021, 38(3): 644-651.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200492
摘要:
  目的   筛选平沙绿僵菌Metarhizium pingshaense侵染条件下筛胸梳爪叩甲Melanotus cribricollis幼虫稳定表达的内参基因,为该竹林金针虫相关基因的表达研究奠定基础。   方法   基于筛胸梳爪叩甲幼虫的转录组数据,利用实时荧光定量PCR扩增特异性引物,分析相关性和扩增效率;利用GeNorm、NormFinder和BestKeeper软件评估筛选出6个候选内参基因(β-actinGAPDHα-tubulinRPL13αRPS3、RPS27a),并验证其表达稳定性。   结果   GeNorm分析结果显示:PRS27aRPS3的表达最稳定,随后依次是α-tubulinRPL13αβ-actinGAPDH;最适合的内参基因数目为2。NormFinder分析结果显示:RPL13α的表达最稳定,随后依次是α-tubulinRPS3、RPS27aβ-actinGAPDH。BestKeeper分析结果显示:β-actinGAPDHP>0.5,不适合作为本试验条件下的内参基因。不同软件分析得出的候选内参排序存在一定差异。综合分析和表达稳定性验证表明PRS27aRPS3是最佳内参基因,6个目的基因的表达水平变化趋势均基本一致。   结论   PRS27aRPS3是研究平沙绿僵菌侵染的竹林金针虫相关基因表达的最佳内参基因。图3表3参27
色季拉山急尖长苞冷杉幼苗天然更新的影响因子研究
王瑞红, 潘刚, 张新军, 李江荣, 张新建
2021, 38(3): 652-658.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200302
摘要:
  目的  分析影响色季拉山典型天然林急尖长苞冷杉Abies georgei var. smithii天然更新影响因子,为有效提高其天然更新提供理论指导。  方法  基于野外样方调查,分析色季拉山阴坡与阳坡5种影响因子与急尖长苞冷杉天然更新幼苗密度的相关性;通过通径分析找到影响其天然更新的关键因子。  结果  阳坡和阴坡种子带翅长度、种子千粒重、苔藓厚度、凋落物厚度及阳坡林分郁闭度与急尖长苞冷杉天然更新幼苗密度均呈现极显著正相关(P<0.01);通径分析认为阳坡凋落物厚度是影响急尖长苞冷杉天然更新幼苗生长的最关键因子,阳坡各影响因子对幼苗密度的影响大小依次为凋落物厚度、种子千粒重、苔藓厚度、种子带翅长度、林分郁闭度;阴坡苔藓厚度是影响急尖长苞冷杉天然更新幼苗生长的最关键因子,阴坡各影响因子对幼苗密度的影响大小依次为苔藓厚度、凋落物厚度、种子千粒重、林分郁闭度、种子带翅长度。  结论  凋落物厚度是影响色季拉山阳坡急尖长苞冷杉天然更新幼苗密度的最大因子,阴坡苔藓厚度是最关键因子。表3参27