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优先发表

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陆地棉磷高效基因GhMGD3的克隆与表达分析
孟超敏, 耿翡翡, 卿桂霞, 周佳敏, 张富厚, 刘逢举
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220145
摘要:
  目的  基于前期陆地棉Gossypium hirsutum根部低磷胁迫基因表达谱芯片差异表达序列数据分析,挖掘相关基因,并对其克隆与表达分析。  方法  克隆GhMGD3基因并进行基因组DNA与cDNA测序分析,借助生物信息学方法分析GhMGD3的基因结构和进化关系;采用半定量RT-PCR技术与荧光定量PCR(qRT-PCR)的方法检测该基因在根、茎、叶、花4个组织中的基因表达量的变化以及低磷胁迫下的表达模式。  结果  成功克隆了陆地棉GhMGD3基因。GhMGD3基因的编码序列全长为681 bp,共编码226个氨基酸,存在3个内含子,分子量是26 610.54 Da,等电点为8.74,是稳定的亲水碱性蛋白。二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主。该蛋白不存在信号肽、跨膜结构域、N-糖基化位点,但含有多个酸化位点。亚细胞定位结果显示:该基因编码蛋白在叶绿体。GhMGD3蛋白与木槿Hibiscus syriacus氨基酸序列相似性较高,其亲缘关系最近。半定量RT-PCR和qRT-PCR试验结果均表示:GhMGD3基因主要表达于根,中量表达于茎,微量表达于叶和花,在低磷胁迫72 h时其相对表达量达到最高值。  结论  首次成功克隆到了陆地棉GhMGD3基因,获得了GhMGD3基因的组织表达以及低磷胁迫下的表达模式,GhMGD3基因在棉花磷高效利用信号调控中具有重要作用。图7表1参27
土壤盐分空间异质性成因及对植物生长影响研究进展
王璐, 李乐乐, 赖梦霞, 杜长霞, 樊怀福
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220155
摘要:
盐胁迫是农业生产的重要限制因子之一,土壤中的盐分在时间和空间上呈现普遍的异质性,植物对这种盐分差异性十分敏感。深入了解植物对异质盐胁迫的响应模式,对于改善植物在非一致性盐胁迫下的抗性具有十分重要的意义。实际农业生产中,植物对土壤异质盐胁迫的响应存在较大差异。本研究综述了土壤盐分异质性分布成因及近年来盐分空间异质性对植物生长影响的研究进展,主要内容包括:①土壤盐分空间异质性成因及分布;②土壤盐分空间异质性对植物地上部生长的影响;③植物根系对土壤盐分空间异质性的响应;④土壤盐分空间异质性对植物生长和根区盐分含量的关系。展望了土壤盐分空间异质性对植物生长影响的可行性研究。参65
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
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
面向Sentinel-2A影像的大理市土地利用分类方法适用性研究
贾玉洁, 刘云根, 杨思林, 王妍, 张超, 徐红枫, 郑淑君
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220134
摘要:
  目的  获取更高效、准确的土地利用自动分类方法,为后续的高原山区土地利用分类研究提供理论支撑。  方法  选取中国典型的高原山区云南省大理市为研究区域,以Sentinel-2A影像为对象,提出一种面向对象特征的决策树分类方法,并将此方法分类结果与传统的ISODATA法和最大似然法土地利用分类结果进行对比。  结果  ①面向对象特征的决策树方法分类结果在空间分布和各地类的面积统计方面都优于ISODATA法和最大似然法,与研究区实际土地利用面积数据更为接近;②在大理市,最大似然法在水体和林地的提取上适用性较好,而面向对象特征的决策树分类方法在农田、草地、建设用地和其他这些地类的区分上适用性更强,且在冰川积雪的提取上也有更好的提取效果;③相比与传统的ISODATA法和最大似然法分类结果精度,面向对象特征的决策树分类方法可进一步提高分类精度,总体分类精度可达90.20%,Kappa系数为87.95%。  结论  相较于传统的分类方法,先粗分类再进一步细分类的分类思想,可避免区域之间的混淆问题。面向对象特征与决策树相结合的组合分类方法在高原山区有着更好的适用性,可以有效提高高原山区分类精度。图3表8参26
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
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
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
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
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
酸雨类型转变对杉木林土壤养分特征和微生物量碳氮的影响
陈美玲, 刘鑫, 陈新峰, 孟苗婧, 张金池, 聂晖, 曾婧祎, 谢德晋
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220132
摘要:
  目的  探究酸雨类型转变对杉木Cunninghamia lanceolata林土壤养分及微生物量碳氮的影响,为不同类型酸雨区杉木人工林可持续经营提供理论依据。  方法  以南京市东善桥林场杉木人工林为研究对象,在对照处理(ck,山间防火池水,pH 6.6)、不同酸雨类型[包括酸雨类型(硫酸型、硝酸型和混合型)和酸雨酸度(模拟溶液pH 4.5、3.5和2.5)]胁迫1 a后,探究酸雨类型转变对杉木林土壤养分及微生物的影响。  结果  随着酸雨酸度增加,不同类型酸雨处理土壤pH呈显著下降趋势(P<0.05),而土壤交换性氢离子(H+)和铝离子(Al3+)呈显著上升趋势(P<0.05);与对照相比,酸雨pH为2.5时,土壤交换性H+、Al3+均在硫酸型酸雨处理下分别增长了275%和240%,在混合型酸雨处理下分别增长了254%和246%,在硝酸型酸雨处理下分别增长了246%和249%。此外,酸雨胁迫时间显著影响土壤总碳、总氮、总硫、有效磷和微生物量碳氮(P<0.05),但酸雨类型对土壤微生物量碳氮影响不显著;酸雨胁迫1 a后,pH 2.5硝酸型酸雨处理下土壤微生物量碳氮质量分数最低,分别为(378.89±60.69)和(38.67±4.10) mg·kg−1。通过结构方程模型可知:酸雨酸度对杉木林土壤微生物量碳氮的影响强于酸雨类型,其主要通过影响土壤pH、有效磷和总碳间接影响微生物量碳氮。  结论  1 a的短期酸雨胁迫后,酸雨酸度仍然是影响杉木林土壤特性的主要因子,而酸雨类型转变将会加剧酸雨酸度对杉木林土壤特性的抑制作用。图6表3参29
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
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
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
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
休闲农业旅游背景下浙江省水改旱土壤有机碳的时空分异
杨东伟, 张建强, 黄学彬, 章明奎
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210607
摘要:
  目的  研究休闲农业背景下,浙江省由水田改种为花卉、果树和苗圃的土壤有机碳(SOC)的时空分异,掌握利用方式改变后农田土壤固碳情况。  方法  选择浙江省水田及其改旱作后的土壤为研究对象,采用野外调查和室内分析方法,以“空间换时间”研究水田改旱作后1 m深土体内SOC密度和储量的时空变化,对比不同类型水田土壤改旱作后SOC变化的差异,估测浙江省水改旱土壤SOC储量变化。  结果  水田改旱作15~20 a后,潜育、铁渗、铁聚和简育等4类改旱系列土壤1 m深土体内,SOC分别下降了13.9%、34.9%、18.9%和23.9%,SOC密度损失量分别为2.06、2.92、1.14和1.54 t·hm−2·a−1。改旱后,SOC下降速率与地下水位下降深度呈极显著正相关(P<0.01)。  结论  水田是有利于SOC储存的土地利用方式,水田改旱作会降低SOC储存量,影响区域碳平衡。图3表4参16
黄山松人工林林分空间结构对林下植物多样性的影响
吕康婷, 张二山, 李思颖, 靳姗姗, 周梦丽, 闫东锋
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220139
摘要:
  目的  探究黄山松Pinus taiwanensis人工林林分空间结构对林下植物多样性影响的主导因子,旨在为营造健康稳定的黄山松人工林提供科学依据。  方法  以河南省大别山区黄柏山林场40年生黄山松人工林为研究对象,计算林分角尺度、混交度、空间密度指数、林层指数、开敞度和Hegyi竞争指数等6个林分空间结构参数和林下草本、灌木以及更新树种植物多样性测度指标,分别采用灰色关联度分析、Pearson相关分析和典型相关分析方法研究了林分空间结构对林下植物多样性的影响。  结果  灰色关联度分析结果表明:所有林分空间结构参数中,与林下草本植物多样性灰色关联度最大的为角尺度,而与灌木和更新植物多样性灰色关联度最大的为混交度。Pearson相关分析结果表明:角尺度与林下草本Shannon多样性指数、Margalef丰富度指数以及灌木Simpson优势度指数呈极显著正相关(P<0.01),混交度与草本Pielou均匀度指数、灌木Shannon多样性指数和Margalef丰富度指数呈显著正相关(P<0.05),而空间密度指数与林下更新树种Margalef丰富度指数呈极显著正相关(P<0.01)。典型相关分析结果表明:6个林分空间结构参数与林下草本、灌木植物多样性指标的整体相关性强,相关系数分别为0.998 5和0.999 5,其中角尺度和混交度对林下灌草植物多样性的影响较大。  结论  黄山松人工林林分空间结构对林下植物多样性产生较为显著的影响,可通过调整林分水平空间结构,优化林分竞争态势及林分垂直空间结构等方式提高黄山松人工林林下植物多样性。表6参34
河南省柿主产区土壤重金属污染及其生态风险分析
金钰, 叶令帅, 李华威, 黄琳, 李臻渊, 樊雄飞, 张春玲, 傅建敏, 刁松锋
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210721
摘要:
  目的  探讨河南省柿Diospyros kaki主产区土壤重金属污染及其生态风险,为评价土壤环境安全状况以及防治重金属污染提供科学依据。  方法  从安阳、济源和三门峡等3个柿主产区的90个柿园采集了450个土壤样品,测定砷、汞、铅、镉、铬和铜等6种重金属元素的质量分数。采用污染负荷指数(IPL)、综合潜在生态风险指数(IR)和生态风险预警指数(IER)对柿园土壤重金属污染及生态风险进行评价。  结果  在河南省柿主产区,土壤砷、汞、铅和铜质量分数的平均值分别为背景值的1.26、2.01、1.86和1.64倍。柿园土壤汞表现为中度污染,砷、铅和铜轻度污染,镉和铬无污染。在河南省柿主产区,土壤砷、汞、铅和铜受到人类活动影响较大,其中砷主要是受农业生产活动的影响,汞、铅和铜则受工业活动影响较大。在河南省柿主产区,IPLIRIER平均值分别为1.08、136.95和2.33,呈现轻度污染、轻微风险和轻度预警等级。济源产区污染最为严重,生态风险等级和预警等级均为最高,IPLIRIER分别达到1.32、154.10和3.79;13.33%的果园处于中度或重度污染状态,33.33%的果园处于中等或较强潜在生态风险等级,66.67%和26.67%的果园分别呈现中度和重度预警。在河南省柿主产区,6种重金属中汞的单因子污染指数(CF)、潜在生态风险指数(IR)和污染生态风险预警等级(IER)均最高,分别为2.01、80.31和1.01。  结论  汞是河南省柿主产区土壤重金属生态风险等级和预警级别最高的重金属元素。济源产区柿园污染水平、潜在生态风险程度与生态风险预警等级在3个产区中最高,均达到中等水平。图2表8参30
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
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
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
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
巨桉EgrCIN1响应非生物逆境的分析
李芳燕, 夏晓雪, 吴梦洁, 洪家都, 程龙军
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220348
摘要:
  目的  对巨桉Eucalyptus grandis中特有的低温响应基因EgrCIN1(Eucgr.B02882)序列及其表达特征进行分析,并探索其在植物低温响应中发挥的功能,以丰富桉树抗寒基因资源。  方法  利用生物信息学手段分析EgrCIN1基因、蛋白序列的特征和启动子上的顺式作用元件信息;采用荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析EgrCIN1在巨桉不同组织及4 ℃不同时间、干旱、300 mmol·L−1氯化钠(NaCl)、100 μmol·L−1脱落酸(ABA)和100 μmol·L−1茉莉酸甲酯(MeJA)处理下植株叶片中的表达特征;通过EgrCIN1::GFP载体瞬时转化烟草Nicotiana tabacum进行亚细胞定位;并构建CaMV35S启动子驱动的过表达载体异源转化拟南芥Arabidopsis thaliana,获得3个转基因纯合株系后,对其进行−6 ℃低温、0.5 μmol·L−1ABA等逆境处理,分析EgrCIN1在低温胁迫响应中发挥的功能。  结果  EgrCIN1是巨桉中特有的基因,不含内含子,没有跨膜结构,启动子含有多个与逆境响应相关的顺式作用元件。该基因在茎和叶片中都有表达,而在根中不表达;在叶片中其表达受低温处理强烈诱导;同时,干旱、高盐和ABA等非生物逆境因子也能诱导叶片中EgrCIN1的表达,其编码蛋白被定位在叶绿体中。拟南芥中EgrCIN1过表达转基因株系对低温耐受性提高,对外源ABA敏感程度增强。  结论  EgrCIN1是在叶绿体表达,并可能通过ABA依赖途径参与植物低温胁迫响应,提高植物对低温的抗性。图8表2参27
光皮桦AP2/ERF基因家族鉴定与表达分析
黄奕孜, 钱旺, 邱姗, 王文新, 黄华宏, 林二培
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220331
摘要:
  目的  深入研究AP2/ERF基因家族在光皮桦Betula luminifera生长发育及环境胁迫响应中的生物学功能。  方法  利用光皮桦基因组数据,通过生物信息学方法开展AP2/ERF基因家族鉴定、基因特征、系统进化、基因结构、保守基序、順式作用元件、蛋白互作和表达分析。  结果  在光皮桦基因组中共鉴定到77个AP2/ERF基因,其编码的蛋白理化性质存在差异,大多数蛋白(60个)的理论等电点小于7.0。系统进化分析显示:这77个AP2/ERF转录因子属于5个亚家族,其中ERF亚家族最大,包含34个成员。光皮桦AP2/ERF各亚家族间的基因结构存在较大差异,其中AP2亚家族成员均具有6~9个内含子,而DREB亚家族基因则没有内含子;但AP2/ERF各亚家族内的不同成员具有相似的保守基序类型和分布。同时,AP2/ERF基因启动子上都存在大量与激素、调节、胁迫响应及生长发育相关的順式作用元件。此外,互作网络分析预测不同的光皮桦AP2/ERF亚家族蛋白间存在广泛的互作关系。进一步的表达分析显示:绝大多数光皮桦AP2/ERF基因(71个)的表达存在较强组织特异性,且在高温胁迫下,多数ERFDREB基因的表达发生显著变化,表明ERFDREB基因在高温胁迫应答中可能发挥着重要作用。  结论  通过生物信息学分析获得光皮桦77个AP2/ERF家族成员,分属于5个亚家族。不同亚家族基因具有相似的基因结构、保守基序等特征。基因启动子区含激素、胁迫响应等相关的作用元件。基因表达具有较强的组织特异性,且多数ERFDREB基因对高温胁迫有明显响应。图6表1参39
铁线莲栽培品种观赏性综合评价体系的建立与应用
邵伟丽, 廖娣华, 刘志高, 申亚梅, 董彬, 杨丽媛
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220164
摘要:
  目的  建立铁线莲属Clematis栽培品种观赏性综合评价体系,为合理引进和应用铁线莲栽培品种资源提供理论依据。  方法  对20个铁线莲品种植株、叶、花、果性状的生长物候期进行调查,采用层次分析和灰色关联度分析法,评价其观赏性。  结果  ①20个铁线莲品种可分为常绿和落叶2种生态型。②植株在杭州地区的萌芽期、抽枝展叶期多集中在2月上中旬至3月中下旬,花期多处于4—6月(‘蓝焰’‘Bagatelle’和‘蓝光’‘Blue Light’等7个品种在7—12月可以2次开花)。③萼片多为紫红色系、蓝紫色系或具2种颜色以上的复色系。  结论  经观赏性评价和聚类分析,‘蓝焰’和‘茱莉亚夫人’‘Madame Julia Correvon’的综合评价得分最高(Ⅰ级),Ⅱ级含‘羞嗒嗒’‘Innocent Blush’等4个品种,Ⅲ级包括‘乌托邦’‘Utopia’在内的3个品种,Ⅳ级包括‘朱卡’‘Julka’在内的9个品种,Ⅴ级含‘蓝光’’和‘丹尼尔德隆达’‘Danniel Deronda’。Ⅰ和Ⅱ级的6个品种可优先在杭州地区推广应用。表12参17
毛竹林皆伐和剩余物保留对土壤质量的影响
刘宗悦, 吕时新, 徐钧杰, 陈旭, 楼一恺, 祁祥斌, 余树全
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220122
摘要:
  目的  毛竹Phyllostachys edulis林生态修复是当前中国亚热带地区面临的一个难题。了解毛竹林皆伐和剩余物保留后迹地土壤的自然恢复状况可为毛竹林生态修复提供指导。  方法  在毛竹林皆伐迹地设置了保留采伐剩余物(UR)、清理采伐剩余物(CR)和未采伐毛竹林地作为对照(ck)等3个处理。5 a后,通过土壤调查与测定,分析比较不同处理土壤指标变化,运用模糊判别和主成分分析,定量评价毛竹林皆伐后土壤自然恢复效果。  结果  ①CR、UR处理土壤容重分别比ck降低31%和14%(P<0.05),土壤总孔隙度、毛管持水量、田间持水量和饱和持水量均高于ck;UR处理土壤的持水力整体优于CR处理。②CR、UR处理土壤有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效钾质量分数均高于ck,各指标增加幅度为117%~123%;有效磷则表现为CR处理极显著(P<0.01)低于UR和ck;由于保留了毛竹林皆伐后采伐剩余物,UR处理土壤有机碳、全氮、全磷、碱解氮、有效磷显著高于CR处理33%~99%(P<0.05);③CR、UR处理土壤脲酶、β-葡萄糖苷酶和过氧化物酶活性高于ck;UR处理土壤3种胞外酶活性均高于CR处理46%~98%。④综合评价结果表明:土壤质量得到较好恢复,毛竹林皆伐后恢复迹地土壤综合得分从高到低依次为采伐剩余物保留样区、采伐剩余物清理样区、毛竹林样区。  结论  毛竹林皆伐后的土壤经过5 a自然恢复,与毛竹林林地土壤相比得到较快修复,毛竹林皆伐后保留采伐剩余物更有利于土壤修复。图1表4参23
生长季刺槐树干液流昼夜变化特征及其对气象因子的响应
张荣, 毕华兴, 焦振寰, 王宁, 赵丹阳, 云慧雅, 黄靖涵
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220159
摘要:
  目的  研究刺槐Robinia pseudoacacia生长季树干液流昼夜变化规律,探究气象因子对刺槐蒸腾的影响,为估算林木耗水和林分水资源管理提供理论依据。  方法  在山西省吉县蔡家川流域刺槐样地选择8株样树,于2021年5—9月采用热扩散探针(TDP)对样树树干液流进行连续观测,并同步监测太阳辐射、气温、土壤温度、风速、相对湿度等气象因子,并采用随机森林与逐步线性回归法分析气象因子对树干液流的影响。  结果  ①生长季各月昼间树干液流速率从小到大依次为9月、5月、6月、8月、7月,昼间树干液流速率对整日树干液流速率的贡献率为88%~93%;夜间树干液流速率从小到大依为9月、5月、8月、7月、6月,夜间树干液流速率对整日液流速率的贡献率为7%~12%。②影响昼间树干液流速率的主导气象因子在各月基本一致,主要为太阳辐射和气温;影响夜间液流速率的主导气象因子在各月存在差异,5、6月主要为土壤温度、水汽压亏缺,7月主要为气温,8月主要为水汽压亏缺、相对湿度,9月主要为风速与水汽压亏缺。③采用随机森林回归法构建的各月昼夜树干液流速率模型拟合度优于逐步回归法。  结论  昼夜树干液流速率在各月存在明显差异,夜间树干液流对刺槐耗水的影响不可忽视,气象因子对昼夜树干液流速率的影响程度不同,在根据气象因子模拟树木蒸腾耗水时应该区分昼间和夜间。图3表6参24
北京市核心区洋白蜡行道树健康评价及影响因素
王琰, 余韵, 刘勇, 王开勇, 周晓杰, 王洋
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220109
摘要:
  目的  针对城市树木健康评价的快速化、准确化及生产化,调查并分析北京市首都功能核心区主要绿化树种洋白蜡Fraxinus pennsylvanica的生长、健康及管护现状,为构建精炼、全面的洋白蜡行道树健康评价体系及管护技术措施提供科学依据。  方法  以北京市核心区11条主要街道的洋白蜡行道树为研究对象,采用主成分分析、K-means聚类构建健康评价模型,采用判别分析进行结果验证,将评价结果与评价指标结合建立洋白蜡BP神经网络健康预测模型;同时从生长状况、管护措施以及环境因子3个方面,分析胸径、树高、修枝留茬数量、防踩铺装等因素对洋白蜡行道树健康状况的影响。  结果  研究区域中,健康、亚健康、不健康及濒死单株分别占总数的39.20%、41.26%、16.78%和2.76%;建立的BP神经网络健康预测模型中,训练集、验证集、测试集与总集的期望值与预测值之间的相关系数分别为0.999 7、0.972 0、0.997 6及0.995 3,均大于0.950 0,表明此模型能准确地反映洋白蜡行道树12个评价指标与健康评价类别的关系,可用于对同一地区其他白蜡行道树健康状况预测;方差分析和多重比较表明:胸径、修枝留茬、防踩铺装、株距、树池面积、车道数及车道走向均对洋白蜡行道树的健康状况存在显著影响(P<0.05),树高影响较小。当洋白蜡胸径为60~70 cm、树体无修枝留茬、树池铺装透水性好、株距为5~10 m、树池面积为1~2 m2、道路宽度适宜且为南北走向时,洋白蜡健康状况最好。  结论  研究区域内,洋白蜡行道树整体呈亚健康状态,具有良好的保育保养潜力,部分受害严重,亟需处理。在洋白蜡行道树栽植及后期管护中,确保其修剪规范、铺装材料透水强、株距5~10 m、树池面积1~2 m2以及适宜的道路情况,是保证洋白蜡行道树健康状况良好的重要措施。图3表13参26
碳氮培养条件下伊氏杀线虫真菌的代谢组研究
李兴鹏, 张杨, 王瑞珍, 董雷鸣
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210828
摘要:
  目的  比较伊氏杀线虫真菌Esteya vermicola(EV菌)在碳、氮营养源培养下的代谢差异,并找到重要代谢物或信号分子。  方法  选取培养真菌的碳培养基[主要为马铃薯葡萄糖肉汤培养基(PDB)]和培养细菌的氮培养基(主要为酵母粉),将EV菌在2种培养基上25 ℃条件下培养7 d,收获菌丝体并提取代谢产物。采用非靶标的高效液相色谱-质谱联用技术(HPLC-MS),在阴、阳离子模式下对代谢物组分进行分析和鉴定,并分析差异显著代谢物的代谢通路。  结果  共得到498种代谢物,阴、阳离子模式分别有176和362种,其中2种模式共同含有40种。差异显著的代谢物共有444种,占总数的89.2%,其中阴、阳离子模式分别有162和310种,有28种为2种模式共有。主成分和偏最小二乘判别分析均可使碳、氮培养条件下的代谢物聚为不同的簇并显著分离。氮培养条件下,磷酸胍基乙酸酯和对甲酚硫酸盐是大量产生且特有的代谢物;重要代谢物尿囊素、光色素、吲哚和海藻糖产量显著上调。通路分析将显著上调和下调的代谢物分别富集到氨基酸和糖类代谢相关的代谢通路。  结论  EV菌在碳培养和氮培养条件下呈现明显的代谢差异,代谢通路主要涉及糖类和氨基酸代谢。重要代谢物可为EV菌的高效培养和应用提供基础。图3表2参31
浙江凤阳山不同海拔常绿阔叶林土壤微生物特征
何柳, 曹敏敏, 鲁建兵, 郑翔, 刘胜龙, 姜姜
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210820
摘要:
  目的  探明浙江凤阳山地带性植被常绿阔叶林土壤微生物群落特征,明确土壤微生物群落沿海拔梯度的变化规律及影响微生物群落结构和多样性的主要因子。  方法  采集海拔343、765、1 364、1 611 m处土壤样品,利用高通量测序技术,探究土壤微生物群落与海拔的关系。  结果  凤阳山细菌操作分类单元 (OTU)数量多于真菌,中低海拔(343和765 m)共有的OTU数目较多;Chao 1指数随海拔上升呈下降趋势,Shannon指数没有明显的变化规律。在门水平上,细菌群落优势类群为酸杆菌门Acidobacteria(43.77%~51.55%)、变形菌门Proteobacteria(31.18%~35.77%)和放线菌门Actinobacteria(5.24%~7.99%);真菌群落优势类群为担子菌门Basidiomycota(33.16%~67.35%)和子囊菌门Ascomycota(22.98%~46.78%)。相对丰度前10 位的细菌门中,芽单胞菌门Gemmatimonadetes、硝化螺旋菌门Nitrospirae、疣微菌门Verrucomicrobia与海拔呈极显著负相关(P<0.01)。真菌群落不存在与海拔相关的微生物门,而LefSe线性判别分析结果显示:真菌群落具有更多的差异类群。此外,主坐标分析显示:土壤微生物群落以765 m为界,存在海拔分异性特征,且第1主轴与温度、土壤全磷、土壤全钾、土壤pH显著相关(P<0.05)。  结论  海拔变化引起了凤阳山土壤微生物群落特征的变化,并且温度是最主要的驱动因子。图5表6参41
浙江广义乌蔹莓属植物的分类研究
谢文远, 鲁益飞, 陈征海, 金孝锋
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210751
摘要:
  目的  分子系统学引发了广义乌蔹莓属Cayratia s.l.(葡萄科Vitaceae)的界定的一系列争议。以浙江广义乌蔹莓属植物为对象,采用多种不同证据进行综合分类研究。  方法  比较了种子形态、茎叶毛被特征,结合atpB-rbcLtrnC-petNtrnH-psbAtrnL-F等4个叶绿体基因片段的系统发育关系分析,探讨浙江广义乌蔹莓属的分类问题。  结果  浙江广义乌蔹莓属植物的茎、叶毛被有所不同,毛被类型(无毛、短柔毛和多节长柔毛)和疏密程度在种间有差异。乌蔹莓属Causonis Raf.植物和拟乌蔹莓属Pseudocayratia J. Wen, L. M. Lu & Z. D. Chen植物种子胚乳横切面形态和背腹面洼穴形态有很大差异。前者种子胚乳横切M形,腹面洼穴倒狭卵形或倒狭卵状椭圆形,深凹;后者种子胚乳横切T型,腹面洼穴椭圆形,浅凹。基于4个叶绿体基因片段的系统发育树支持将浙江广义乌蔹莓属明显分为乌蔹莓属和拟乌蔹莓属2个属。  结论  基于形态和系统发育关系研究,将薄叶乌蔹莓Cayratia tenuifolia (Wight et Arn.) Gagnep.和尖叶乌蔹莓C. japonica var. pseudotrifolia (W. T. Wang) C. L. Li作为乌蔹莓C. japonica (Thunb.) Gagnep.的亚种,将白毛拟乌蔹莓Pseudocayratia pengiana Hsu et J. Wen作为美丽拟乌蔹莓P. speciosa J. Wen et L. M. Lu的亚种处理。图3表3参16
利用ISSR和SRAP标记分析白及种质资源遗传多样性
王洁, 朱锡彭, 王腾斐, 朱建军, 李文俊, 邢丙聪, 郑颖
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210690
摘要:
  目的  采用简单重复序列间扩增(ISSR)和相关序列扩增多态性(SRAP)等2种标记技术分析不同种源白及Bletilla striata样本的遗传多样性水平和遗传关系,为白及种质的鉴定、分类、保护和开发提供理论依据。  方法  从100个ISSR引物和238对SRAP引物组合中筛选出多态性高、扩增条带清晰、重复性好的引物进行聚合酶链式反应(PCR)扩增,用Popgene 32.0计算来自浙江、云南、贵州和四川等省32个不同种源白及的遗传多样性参数和遗传距离,用NTSYS-pc 2.10e进行聚类分析。  结果  从100个ISSR引物中筛选出11个多态性较好的引物,共扩增出188个条带,平均每个引物扩增出17.09个条带,其中多态性位点174个,占总扩增片段的92.20%;从238对SRAP引物组合中筛选出11对多态性较好的引物组合,共扩增出216个条带,平均每个引物扩增出19.64个条带,其中多态性位点202个,占总扩增片段的93.52%。综合ISSR和SRAP的标记结果发现:四川白及种源的遗传多样性水平最高,贵州最低;非加权组平均法(UPGMA聚类)和主坐标分析(PCoA分析)结果显示:聚为一类的白及种源大多来自同一省份,云南省与四川省白及种源的遗传距离较近,浙江省和贵州省白及种源的遗传距离较近,说明遗传距离与地理距离存在一定的重合,但并不呈正相关。  结论  本研究所选白及种源间具有较高的遗传多样性,ISSR和SRAP标记技术均可有效揭示白及的遗传多样性和亲缘关系。图4表4参25
光强和氮素对紫茎幼苗光合特性的影响
张婷宇, 张明如, 李清香, 赵楠楠, 万琦, 蔡益杭
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210771
摘要:
  目的  研究紫茎Stewartia sinensis幼苗对不同光强和土壤氮素质量分数的光合生理生态适应差异性,筛选紫茎幼苗适宜的光强和氮素处理组合。  方法  选择1年生紫茎幼苗为试验材料,设置4个透光率分别为全光100.00%(L0)、轻度遮光(44.79 ± 0.51)%(L1)、中度遮光(19.60 ± 0.23)%(L2)、高度遮光(7.25 ± 0.10)%(L3),3个施氮量分别为低氮0.2 g·kg−1(N1)、高氮0.6 g·kg−1 (N2)和不施氮(N0),经90 d处理测定不同光、氮处理下紫茎幼苗的光响应过程、光合色素质量分数和叶绿素荧光参数。  结果  光强、氮素及其交互作用对紫茎幼苗的光合色素质量分数和叶绿素荧光参数的影响均达显著水平(P<0.05)。紫茎幼苗的叶绿素a/b为2.0~2.5,光补偿点(LCP)为4.8~26.0 μmol·m−2·s−1,光饱和点(LSP)为571.3~931.4 μmol·m−2·s−1。随着遮光程度的增加,紫茎幼苗的叶绿素和类胡萝卜素质量分数、初始荧光(Fo)、最大荧光(Fm)、表观量子效率(AQY)趋于增大,叶绿素a/b、类胡萝卜素/总叶绿素的比值下降,最大净光合速率(Pmax)、暗适应下光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在活性(Fv/Fo、PSⅡ)最大光能转化效率(Fv/Fm)和以吸收光能为基础的性能指数(PIABS)呈现先升高后降低的特点。随着施氮量的增加,紫茎幼苗PIABS趋于增大,叶绿素a/b、FoFm趋于减小。叶绿素和类胡萝卜素质量分数、PmaxAQY呈现先升高后降低的特点。在L1和L2光强下,紫茎幼苗的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)较高,且胞间二氧化碳摩尔分数(Ci)较低,此时施用低氮对PnGsTr有明显促进作用。L1N1Pmax相较L1N0增加了45.21%,L2N1PnPmax均最高。  结论  紫茎幼苗在中度遮光和低氮处理下的光合能力最佳,在全光或高氮处理下会出现光合抑制现象。图1表6参34