城市中的古树受自身和环境因素影响,生长受限,接种古树根际土壤中的土著优势丛枝菌根(AM)真菌或可成为一种新的古树复壮方法。以上海市古朴树(Celtis sinensis)根际土筛选、扩繁的2种土著AM真菌菌剂(层状近明球囊霉(Claroideoglomus lamellosum)和摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae))为试验材料,接种至古朴树实生苗盆栽中进行验证。结果表明:接种后实生苗的株高、茎粗和叶面积较对照均显著增加,叶片数量也显著增多;混合接种显著增加了实生苗全株生物量、根尖数量及器官中N、P养分积累量,并能提高实生苗的光合能力,促进叶绿素生成;接种2种菌种均能提升超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性,增强实生苗抗性。基于隶属模糊函数综合法得出的评价结果可知,朴树实生苗促生效果最好的接种方式为混合接种。该研究结果可为古朴树复壮菌剂的应用提供一定参考。
类萌发素蛋白(germin-like proteins,GLPs)是一类高度保守的胁迫响应蛋白,可特异性响应菌根共生。该研究基于玉米(Zea mays)B73全基因组信息,利用生物信息学方法对ZmGLP基因家族成员进行鉴定及特征分析,利用转录组数据分析ZmGLP基因在丛枝菌根真菌(AMF)共生下的表达模式。该研究鉴定了45个ZmGLP基因,它们分布于9条染色体上,存在25个串联复制基因;系统发育树将ZmGLP基因分为5个亚家族;不同ZmGLP基因组织表达模式存在较大差异。启动子顺式作用元件分析显示,ZmGLP基因启动子包含响应光、胁迫和生长发育相关的元件,ZmGLP4-8启动子含有菌根响应元件MYCS,20个ZmGLP基因启动子包含潜在的菌根响应元件GCCGGC;基于接种AMF后不同时间的玉米根部转录组数据,发现12个ZmGLP基因的表达在接种AMF后出现了显著变化;其中ZmGLP3-3、ZmGLP4-8、ZmGLP4-16、ZmGLP4-20、ZmGLP5-1、ZmGLP6-1在共生后期显著上调表达,且与已报道的共生相关GLP基因在不同的进化分支,暗示这些基因可能参与菌根共生后期相关的功能。ZmGLP3-3功能研究显示,相较于野生型玉米植株,突变体zmglp3-3菌根定殖率显著降低。综上,该研究为共生相关ZmGLP基因挖掘提供了理论基础。
为探明丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)共生引起的土壤理化性质变化对石漠化土壤碳组分积累的影响,选择乡土树种白枪杆(Fraxinus malacophylla)作为宿主植物,设置接种摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae)+农林生物肥(FM)、幼套近明球囊霉(Claroideoglomus etunicatum)+农林生物肥(CE)、根内根孢囊霉(Rhizophagus intraradices)+农林生物肥(RI)及对照(CK,不接种AM真菌,只施农林生物肥)4种处理,探讨接种不同AM真菌处理下土壤碳组分(总有机碳、微生物生物量碳、易氧化有机碳)含量时空变化与土壤理化性质之间的耦合关系。结果表明:(1)接种AM真菌显著增加土壤碳组分的积累(P<0.05)。相较于对照,不同AM真菌处理下土壤碳组分平均含量增幅由大到小依次为RI(38.05%~139.34%)、CE(19.96%~88.52%)、FM(9.56%~22.95%)。(2)不同AM真菌接种处理下各碳组分含量季节变化均呈“单峰型”变化,最大峰值出现在6月;各碳组分含量沿土层加深递减,CE处理变幅最大(15.70%~67.44%)。(3)AM真菌接种引起土壤温湿度变化显著影响有机碳组分的积累(P<0.05)。相较于对照,不同AM真菌接种处理下土壤温湿度增幅由大到小依次为RI、CE、FM。多项式回归分析表明,土壤总有机碳随土壤温度和土壤含水量的增加而显著增加(P<0.05)。不同AM真菌接种处理下土壤温度和含水量对土壤碳库变化的解释量存在差异,土壤温度的解释量由大到小依次为RI(94.55%)、CE(93.47%)、FM(90.49%);土壤含水量的解释量由大到小依次为RI(95.01%)、CE(90.06%)、FM(88.11%)。(4)AM真菌接种下土壤总有机碳含量与土壤pH、容重呈负相关,与碳组分、土壤温度、土壤含水量、铵态氮含量、硝态氮含量、侵染率、菌丝密度呈显著正相关(P<0.05)。主成分分析结果表明,土壤碳组分、土壤含水量、土壤温度是土壤总有机碳积累的主要影响因子。因此,AM真菌与白枪杆共生主要通过调控土壤碳、氮含量而显著影响石漠化土壤碳库积累的时空格局。
该研究以不同植物来源的20株内生真菌为材料,检测不同菌株发酵提取物抗氧化、抑菌、抗紫外线辐射的活性及次生代谢产物含量,以期评价其在日化产品中的应用潜力。利用酶标仪比色法测定不同菌株发酵液和菌丝提取物中ABTS(2,2'-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐)、DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)自由基清除率;利用FRAP法(铁离子还原/抗氧化能力法)测定其对铁离子的还原能力;利用牛津杯法检测不同菌株的抑菌特性。结果显示:菌株XY1、YZ6、ZJ29、XG4-2和ZBS49的发酵液提取物表现出强抗氧化力,其中,ZJ29发酵液提取物DPPH自由基清除率最高,为93.62%;XY1发酵液提取物ABTS自由基清除率最高,达到90.47%。ZJ29发酵液提取物ABTS自由基清除率高于50%,且FRAP值最高,为2 974.55 μmol⋅L-1。ZJ29和ZL18-1菌丝提取物酪氨酸酶抑制能力分别为60.62%和98.10%;ZJ29发酵液提取物酪氨酸酶抑制能力最强,为69.78%;ZJ29发酵液提取物对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的抑制效率最高。YZ6、ZJ29发酵液提取物对UVA及UVB紫外线辐射吸收能力较强,2个菌株对UVB的吸光度均达2.8以上,YZ6、ZJ29发酵液提取物对UVA吸光度分别达到2.0和1.5以上;YZ6菌丝提取物也表现出对UVB、UVA强的抵抗能力,吸光度为1.5~2.5。YH3、XY1菌丝多酚和黄酮含量较高,多酚质量分数分别为18.47、15.36 mg⋅g-1,黄酮质量分数分别为4.35、7.15 mg⋅g-1。ZL23、ZJ29三萜含量较高,分别为16.79、11.20 mg⋅g-1。ZJ29提取物的抑菌、抗紫外线辐射、抗氧化功能均表现良好,综合能力最强,其次为YZ6和XY1。上述功能菌株提取物在日化产品开发中具有重要的应用潜力。
桉树混交林在促进土壤养分循环、提高生产力和生态系统功能等方面有重要作用。菌根共生是影响混交林种间互作关系的重要因素。然而,不同菌根类型的混交树种对桉树人工林土壤微生物群落结构及功能的影响尚缺乏研究。该研究以桉树纯林及其与降香黄檀(Dalbergia odorifera,固氮-丛枝菌根树种)、火力楠(Michelia macclurei,丛枝菌根树种)、麻栎(Quercus acutissima,外生菌根树种)的混交林为研究对象,利用宏基因组测序技术,探究4种不同林型土壤微生物群落多样性、结构功能、细菌-真菌共现网络模式差异及其与土壤养分的关系。结果表明:混交林显著提高土壤微生物群落物种丰富度,改变微生物功能,增加微生物共现网络复杂性。降香黄檀与桉树混交林土壤微生物丰富度、细菌群落好氧化能异养和发酵功能基因相对丰度、真菌-细菌微生物共现网络模块度均最高;土壤细菌、真菌群落结构与其他3种林型差异显著。火力楠与桉树、麻栎与桉树混交林土壤细菌、真菌的碳氢化合物降解、氮固定、甲烷氧化功能基因相对丰度均高于桉树纯林。外生菌根树种(麻栎)与桉树混交林土壤微生物共现网络边数、平均度及网络稳定性最高,其核心微生物丰度与NO3-水平显著相关。丛枝菌根树种(降香黄檀、火力楠)与桉树混交林土壤核心微生物丰度与NH4+水平显著相关。
通过接种不同剂量的紫丁香蘑(Lepista nuda)菌剂,探讨紫丁香蘑菌剂侵染对红松(Pinus koraiensis)生长及根际土壤酶活性的影响,以期为菌根化红松苗木培育及造林提供技术支撑。以4年生红松幼苗为材料,设置4个菌剂剂量,测定并分析红松幼苗的生长指标、土壤养分含量及根际土壤酶活性,通过相关性分析解析红松生长和根际土壤酶活性对紫丁香蘑菌剂接种的响应特征。结果表明:(1)紫丁香蘑菌剂接种显著促进红松幼苗生长,当菌剂用量为150 g⋅株-1时对红松生长促进效果最好,株高、地径、鲜质量、干质量较对照分别高29.07%、25.69%、38.16%、57.44%,菌根侵染率和根系活力均显著提高。(2)菌剂接种处理下红松根际土壤养分含量均高于对照,施用150 g⋅株-1菌剂时对根际土壤养分提高效果最好,较对照根际土壤的有机质、碱解氮、全氮、全磷和速效磷含量分别高60.67%、31.46%、35.23%、72.22%和35.91%。(3)接种处理提高了红松幼苗根际土壤酶活性,接种菌剂为150 g⋅株-1时,根际土壤酶活性水平最高。(4)相关性分析表明,菌根侵染率与根系活力、干质量、鲜质量、地径、苗高呈显著正相关,与有机质、全磷、全氮、碱解氮含量呈显著正相关,与土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶活性呈显著正相关。土壤速效磷含量与土壤酸性磷酸酶活性呈显著正相关,土壤碱解氮含量与土壤有机质含量、土壤脲酶活性、土壤酸性磷酸酶活性呈显著正相关。综上,接种紫丁香蘑菌剂对红松幼苗生长具有明显促进作用,不同菌剂接种剂量对红松生长和土壤酶活性的影响存在差异,紫丁香蘑菌剂通过调控土壤酶活性及养分循环,优化红松根际微环境,其中,150 g·株-1为最佳接种剂量,研究结果为菌根化红松苗培育及森林土壤改良提供参考。
该研究以采集自30个地点的10种百合(Lilium)为材料,采用比色法测定百合鳞茎的多酚类物质含量及抗氧化活性,采用凯氏定氮法和原子吸收法测定百合鳞茎和采集地土壤的氮、磷、钾含量,并调查采集地环境条件,旨在探索野生百合在抗氧化功能性食品开发方面的应用前景,为进一步开发百合资源提供参考。结果表明:采集自30个地点的10种百合鳞茎中多酚、黄酮、总黄烷醇和总花色苷含量存在显著差异(P<0.05);不同采集地同种百合鳞茎中多酚类物质含量存在显著差异(P<0.05),表明百合种源的品质存在明显的生态区域差异。10种百合鳞茎多酚类提取物对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除能力、铜离子还原能力、金属螯合能力和抑制脂质过氧化能力存在显著差异(P<0.05),且野生百合鳞茎多酚类提取物的抗氧化活性强于传统食用的兰州百合(L. davidii var. unicolor);不同采集地同种百合鳞茎多酚类提取物抗氧化活性存在显著差异(P<0.05),表明百合种源的抗氧化活性具有明显的“道地性”。10种百合鳞茎氮、磷、钾含量存在显著差异(P<0.05),采集地土壤中的氮、磷、钾含量存在显著差异(P<0.05)。相关性分析表明,10种百合鳞茎的多酚类物质含量与铜离子还原能力、DPPH自由基清除能力和抑制脂质过氧化能力之间存在显著或极显著相关性;百合鳞茎多酚类物质含量及其抗氧化活性与环境因子之间存在不同程度的相关性;采集地环境因子对百合鳞茎中多酚类物质含量及其抗氧化活性产生不同影响,总体以年降水量、年均温度为主导,多酚含量与年最低温度、年降水量和年均温度之间呈显著正相关(P<0.05);总花色苷含量与年均温度和风速呈显著正相关(P<0.05)。利用隶属函数对百合多酚抗氧化活性进行综合评价,结果表明:野生百合鳞茎的抗氧化活性优于传统食用的兰州百合,其中四川宝兴县盐井乡新华村泸定百合(L. sargentiae)、陕西镇坪县洪阳乡宜昌百合(L. leucanthum)和陕西岗皋县城关镇卷丹百合(L. lancifolium)综合表现更好,其鳞茎多酚类提取物可作为植物天然抗氧化剂进行开发利用。
芍药(Paeonia lactiflora)是芍药科(Paeoniaceae)芍药属(Paeonia)多年生草本宿根花卉,在我国东北、华北和西北等地区广泛分布,但由于人为破坏和环境变化,其种质资源骤减。该研究以东北大兴安岭地区12个野生芍药居群的256个单株为材料,收集了23个表型性状数据,利用巢式方差分析、Pearson相关性分析、主成分分析和聚类分析等方法,探究其表型变异规律与多样性水平。株高、冠幅、茎基粗等15个数量性状的变异系数和Shannon-Wiener指数均值分别为25.88%(12.34%~92.78%)和1.843,小叶类型、小叶内卷程度、花色等8个质量性状的Shannon-Wiener指数均值为1.146。11个表型性状在居群间和居群内均存在极显著差异(P<0.01),居群间表型分化系数均值为25.72%。相关性分析表明,15个数量性状间大多存在显著或极显著相关。花径与纬度、湿度、降水等指标呈负相关,与海拔、日照时间、温度呈正相关;花瓣数量与纬度呈正相关,与日照时间呈负相关;复叶长与降水量呈正相关,表明温度和地理因子对野生芍药花表型性状的影响大于茎叶表型性状。主成分分析共提炼出4个主成分,累计贡献率为88.678%。聚类分析可将野生芍药12个居群分为3类:第1类为P3居群,花部特征为多头大花型,具较强观赏性;第2类包括P7、P9两个居群,株高、茎粗、莛数量、复叶、顶小叶等茎叶性状指标值较其他居群更大,表现为长势旺盛;第3类的9个居群表现为复叶、顶小叶短窄,花径较宽而花梗较短的类型。大兴安岭地区野生芍药表型多样性和变异水平较高,且居群内变异为主要来源。该研究可为更好地保护利用野生芍药资源提供依据。
为探讨睡莲属(Nymphaea)花粉形态特征及其在分类学的意义,以睡莲属5个亚属和2个跨亚属共 113个种或品种花粉为材料,使用扫描电镜对其花粉形态进行观察研究。结果表明:(1)睡莲属植物花粉粒均为单粒,辐射对称,中等大小(10.05~37.04) μm×(21.96~64.83) μm。(2)86份睡莲花粉萌发沟为赤道环槽,23份为远极环槽,4份为远极单槽。(3)花粉外壁纹饰包括平滑型、微疣、粗糙型、瘤状和棒状纹饰型、具小窝型。(4)113份睡莲种质共聚为5个类群,其中广温带亚属萌发沟以远极环槽为主,外壁纹饰以瘤状和棒状为主,可以区别于其他亚属。研究认为,睡莲属不同亚属和跨亚属植物花粉大小、萌发沟类型、外壁纹饰存在一定差异,可以作为分类的辅助参考指标,为睡莲种质亲缘关系及系统发育研究提供孢粉学依据。
该研究通过分析不同居群表型变异及其与环境因子的关系,探究铃铛刺(Caragana halodendron)叶性状的环境适应机制,以期为铃铛刺优良品种选育、荒漠地区物种多样性保护,以及荒漠绿化、水土保持的本土树种应用提供理论依据。该研究以18个铃铛刺天然居群的108个个体为研究材料,收集11个叶相关性状和28个环境因子,利用皮尔逊相关分析和主成分分析,探究铃铛刺叶性状的变异规律及其与环境因子的相关性。结果表明:(1)不同居群铃铛刺叶性状存在较大差异,居群间的变异系数为9.42%~83.12%,居群内变异系数为1.58%~59.07%。对比居群内和居群间的性状变异系数可知,所有性状居群间平均变异系数(31.17%)高于居群内变异系数(21.86%)。(2)叶性状相关性分析发现,铃铛刺叶形状相关性状(叶长、叶宽、叶面积、比叶面积)之间呈显著正相关(P<0.05),叶片含水量与叶形状显著正相关(P<0.05)。(3)性状主成分分析提取的4个主成分累计贡献率高达91.13%。(4)叶性状与环境因子相关性分析显示,叶片形状、叶轴长度、托叶刺长度、小叶数量与干旱、降水、温度、土壤等多个环境因子极显著相关(P<0.01),比叶面积仅与降水量季节性变化极显著相关(P<0.01)。铃铛刺叶片性状变异反映了该物种对干旱和盐碱环境的适应性,表明铃铛刺通过调整叶片形状、叶轴长度、叶片含水量等性状适应环境压力的策略,为理解荒漠植物的适应机制提供了重要见解。
研究呼和浩特市古榆树心腐特征及其影响因素,并提出古榆树保护策略,为古榆树保护工作提供理论依据。利用Picus³应力波树干横断面扫描仪和TRU树木雷达检测系统对呼和浩特市44株古榆树样本的心腐特征进行普查,采用线性回归模型分析古榆树心腐与健康指标、形态指标和环境指标的关系,探究古榆树心腐的相关影响因素。结果表明:呼和浩特市古榆树心腐等级数量占比从大到小依次为Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅰ级、Ⅳ级,树干心腐始点出现的频率从高到低依次为髓心(S,36次)、树干边材(B,25次)、树干中部(Z,14次)。根系密度在垂直和水平方向上的分布规律一致,均表现为离主干越近根系密度越大。影响因素中主干病害(R2=0.302)、主干虫害(R2=0.234)、树皮损伤(R2=0.225)、土壤紧实度(R2=0.248)与心腐指数关系极显著(P<0.01);根系生长空间 (R2=0.187)、树冠生长空间(R2=0.103)、根系密度(R2=0.121)与心腐指数关系显著(P<0.05);而主干倾斜(R2=0.011)、冠形(R2=0.013)与心腐指数无显著关系(P>0.05)。呼和浩特市古榆树心腐初期主要发生在树干的髓心和边材区域,病因是树干边材受到损伤,但髓心出现的心腐危害更严重。古榆树树干健康随树木生长逐渐衰退,且当树干出现腐烂或空洞时,树干衰退速度加快。古榆树心腐与健康指标、环境指标有显著相关性,与古树自身形态指标无显著相关性,根系密度也是影响古榆树心腐的重要因素。因此,及时评估古榆树健康状态,及时人为干预治疗修复,加大力度保护树体免受损伤,加强树干内部损伤检测,在可实现范围内应合理规划古榆树生长所需的物理空间,并及时松土保证其有充足的生长空间和养分补给,注意病虫害防治和树皮损伤修复,减少外界环境侵害,提高古榆树养护成效。
研究林木径向生长与其近邻体结构的关系,有助于了解林分结构的细微之处,使森林经营更加定量化和精确化。以小北湖自然保护区内黄花落叶松(Larix olgensis)林和蒙古栎(Quercus mongolica)林为研究对象,计算优势、伴生树种不同径级林木的径向生长量与近邻体结构参数,采用通径分析探究近邻体结构对不同径级林木径向生长的直接与间接影响。结果表明:无论是作为优势树种还是伴生树种,黄花落叶松和蒙古栎的小径级林木径向生长量均要低于中、大径级,其中,黄花落叶松的小径级林木径向生长量要低于蒙古栎,中、大径级则要高于蒙古栎。小、中径级林木径向生长与近邻体结构显著相关,大径级林木则不相关。开阔比数和竞争指数是影响黄花落叶松和蒙古栎径向生长的主要因子,且对伴生树种的影响程度要高于优势树种。随着径级增大,近邻体结构对径向生长的影响程度逐渐减小。此外,开阔比数与竞争指数的间接相互作用也会影响黄花落叶松与蒙古栎的径向生长。因此,该地区进行森林经营时,应选择小、中径级林木进行近邻体结构调整,以提高它们的开阔比数和降低竞争指数为主。
为探明鲁西黄泛平原不同林龄杨树(Populus)人工林生态系统碳储量与环境因子的关系,揭示不同林龄杨树人工林的固碳机制,该研究采用野外踏查和室内分析的方法,对鲁西黄泛平原草地(CK)和4个不同林龄(10、30、40、50 a)杨树人工林的乔木层、草本层、凋落物层、土壤层碳储量分布格局和影响因素进行研究。结果表明:随林龄增长杨树人工林乔木层和凋落物层的生物量占比逐渐上升,草本层的生物量占比逐渐下降,其中乔木层的生物量占总生物量比值最大(93.21%~96.17%),凋落物层次之(3.99%~3.20%),草本层最小(2.84%~0.63%)。杨树人工林碳含量平均值为乔木层50 a最高(420.40 g⋅kg-1),草本层10 a最高(365.86 g⋅kg-1),凋落物层30 a最高(398.67 g⋅kg-1),均显著高于各龄组,土壤层碳含量随林龄增长显著上升。随林龄增长杨树人工林碳储量整体呈增加趋势,由高到低依次为乔木层(975.81 t⋅hm-2)、土壤层(275.06 t⋅hm-2)、凋落物层(38.01 t⋅hm-2)、草本层(19.19 t⋅hm-2);乔木层和土壤层是杨树人工林碳储量的主要组成部分,占总碳储量的95.31%~97.46%。相关性分析和冗余分析表明,影响杨树人工林碳储量的关键因子为树高(H)、土壤有机质(SOM)、胸径(DBH)和林分密度(SD)。研究结果可为鲁西黄泛平原杨树人工林碳汇功能研究及人工林经营管理策略制定提供理论基础和数据支持。
东北槭(Acer mandshuricum)为东北地区极具观赏价值的彩叶树种,但繁殖困难,该研究旨在提高东北槭嫩枝扦插生根率,厘清平茬处理与东北槭嫩枝扦插生根的关系。2023年,以未平茬东北槭当年嫩枝(Pc-CK)为对照,观测Pc-2(2022年平茬)和Pc-1(2023年平茬)当年嫩枝横截面解剖结构、生长指标、叶片生理生化指标及嫩枝插穗生根指标。结果表明:Pc-1嫩枝插穗生根率、平均根长、平均生根数量和根系效果指数均大于Pc-2(P<0.05)和Pc-CK(P<0.05);嫩枝茎横截面表皮及皮层厚角组织厚度、木质部厚度由小到大依次为Pc-1、Pc-2、Pc-CK(P<0.05)。Pc-1嫩枝枝长、基径、叶面积、叶鲜质量及含水量均显著大于Pc-CK(P<0.05)。Pc-1叶片净光合速率和气孔导度分别比Pc-CK提高90%和89%(P<0.05)。同时,Pc-1叶片的叶绿素a、类胡萝卜素、可溶性糖、可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性显著大于Pc-CK(P<0.05),而Pc-CK叶片的丙二醛(MDA)、总黄酮、总酚含量显著大于Pc-1(P<0.05)。综上,平茬处理使东北槭嫩枝复幼,从而促进扦插生根,且Pc-1的幼化生根效果较好,为嫩枝扦插繁殖提供了支撑。
为探究农户种植棚与商业种植基地生产的黄渡番茄(Solanum lycopersicum)风味品质及土壤影响因子差异,该研究以分别种植于安亭镇泥岗村农户种植棚和百蒂凯基地种植棚的黄渡番茄品种“合作903”为试验材料,采集番茄果实、根际土壤,进行果实品质及其相关酶活性、酶编码基因表达特性和土壤酶活性、土壤氮磷钾含量测定与分析。与百蒂凯基地种植棚相比,农户种植棚种植的番茄果实可溶性糖、可溶性蛋白、番茄红素含量分别高了62.1%~141.1%、57.8%~66.1%、36.6%~212.6%;果实可滴定酸含量低了51.2%~71.9%,但Vc含量二者之间无明显差异。与百蒂凯基地相比,农户种植棚的土壤脲酶和蔗糖酶活性高了3.9%~106.9%和28.1%~47.5%,但酸性磷酸酶活性低了33.3%~56.1%;农户种植棚的土壤全氮含量和速效钾含量分别低了34.1%~44.8%和76.5%~84.5%,且农户2棚的土壤速效磷含量显著低于百蒂凯基地B091棚,达63.1%。此外,相较于其他种植棚,农户1棚的番茄果实蔗糖合成酶活性显著高了36.5%~140.5%,农户2棚和B091棚的果糖激酶活性分别高了29.2%~73.1%和40.7%~88.5%,且农户1棚的番茄果实中LeSS、LeFRK2、LeHXK3、LeME基因相对表达量显著高于百蒂凯基地种植棚的果实,但在百蒂凯基地B077棚种植的番茄果实中LePFK基因相对表达量最高;LeLYCB基因在农户2棚果实中相对表达量最高;LeLYCE基因在B085棚果实中相对表达量最高;LePSY基因在农户种植棚果实中相对表达量最高。土壤酶活性的改变,调节了土壤有效氮磷钾含量,改变了番茄果实风味品质相关酶活性及酶编码基因表达,导致了黄渡番茄风味品质的差异。
利用石蜡切片技术对多花黄精(Polygonatum cyrtonema)不同发育时期的花芽切片,探究多花黄精大小孢子发生及雌雄配子体发育特征,为多花黄精遗传育种提供基础资料。结果显示:(1)多花黄精花药壁由表皮、药室内壁、中层和绒毡层各1层细胞构成,绒毡层为分泌型,成熟药室内壁具纤维性加厚,成熟绒毡层细胞含二核或多核结构;(2)小孢子母细胞减数分裂过程中胞质经连续型分裂形成左右对称的四分体,成熟花粉粒多为二细胞型,偶见三细胞型;(3)多花黄精大孢子母细胞经减数分裂后形成直线排列的四分体,胚囊发育类型为蓼型。多花黄精生殖细胞的发育特征与黄精属其他植物具有相似性,分泌型的绒毡层和三细胞型花粉粒的存在说明多花黄精具有更为进化的发育特征。
该研究旨在通过建立马尾松(Pinus massoniana)原生质体的分离和制备系统,实现基因的瞬时转化,从而推动马尾松基因功能研究和遗传转化体系的发展。研究选取了马尾松不同发育时期的外植体材料,包括针叶、下胚轴和愈伤组织,探讨了不同酶解条件对原生质体分离效率的影响,并通过试验优化了马尾松原生质体的制备流程,涉及不同类型的组织、不同的渗透压和酶解时间。研究结果表明:在0.5 mol⋅L-1甘露醇渗透液中,使用马尾松针叶组织进行6 h酶解处理是提取原生质体的最佳条件。基于此,该研究构建了一个适合马尾松的瞬时转化体系,并通过对比不同转化条件,实现了外源基因在马尾松原生质体中的瞬时表达。研究还发现,经过优化的原生质体制备体系能够显著提升原生质体的质量和转化效率,在使用聚乙二醇(PEG)介导的转化方法时,转化效率高达47.83%。综上,该研究成功构建了马尾松原生质体高效分离体系,为针叶树种基因功能解析提供了可靠的瞬时表达系统。
生长调节因子(GROWTH-REGULATING FACTOR,GRF)是一种植物中广泛存在的特异性转录因子,在植物的生长发育和胁迫响应过程中发挥着重要作用。该研究对白桦(Betula platyphylla)GRF基因家族进行生物信息学分析发现,白桦中包含9个GRF基因家族成员,均具有保守的WRC和QLQ结构域,启动子顺式作用元件预测分析发现,BpGRFs家族基因的启动子区域包含丰富的响应生长发育、激素代谢和胁迫反应等的相关元件。qRT-PCR结果表明,BpGRF4在白桦的各组织中均呈现高水平表达,进而通过农杆菌介导法获得了白桦过表达BpGRF4株系(OE-1、OE-2、OE-3),用以探究BpGRF4在白桦发育过程中的作用,过表达BpGRF4株系在株高、地径、节间长度、分枝长度均显著提升。另外,OE-3株系的皮层、韧皮部和髓心面积显著增大,叶片表皮细胞较野生型增大约51.6%。综上,过表达BpGRF4的白桦植株生长发育受到了积极调控作用,该结果为解析GRF基因家族在白桦生长发育过程中发挥的功能提供了一定理论依据。
高等植物在高于最适温度且低于逆境高温的温和高温范围内,发生的一系列形态变化统称为热形态建成。在这些形态变化中,以高温诱导的下胚轴伸长受到的关注最多,研究也最为深入。SMALL AUXIN UP RNA(SAUR)基因家族在促进生长和细胞伸长过程中发挥着重要作用。然而,对于高温调控SAURs的分子机制还知之甚少。该研究以拟南芥(Arabidopsis thaliana)Col-0野生型、pif4-2突变体和4种转基因植物为材料,采用实时荧光定量PCR、染色质免疫共沉淀、双荧光素酶报告基因检测和表型分析的方法探索了热形态建成中高温调控SAUR1~SAUR4的分子机制。结果表明:高温促进SAUR1~SAUR4转录,并且这一促进作用需要转录因子PHYTOCHROME-INTERACTING FACTOR 4(PIF4);转录因子PIF4结合SAUR1~SAUR4启动子区中含有E-box的区域,并且温和高温会提高这些结合的强度;在热形态建成信号转导通路中SAUR1处于PIF4的下游;PIP4对SAUR1~SAUR4的调控需要生长素信号转导通路的参与。以上结果表明,高温通过影响PIF4与SAUR1~SAUR4启动子染色质的结合强度来调控这4个基因的转录。该研究有助于理解热形态建成中高温调控下胚轴伸长的下游分子机制,从而丰富抗热育种理论。
土壤微生物群落功能对土地利用方式变化的响应在土壤生态功能的预测方面具有重要意义。为了明确黑土区土地利用方式对土壤细菌群落的影响,该研究分析了东北黑土区农田、林地和草地的土壤细菌群落结构、共现网络结构及功能基因,并采用结构方程模型探讨了土地利用方式、土壤理化性质、细菌多样性、细菌群落结构、共现网络和功能基因之间的相互作用机制。结果表明:不同土地利用方式的土壤理化性质、细菌群落结构存在显著差异(P<0.05),林地和草地的多样性及共现网络平均度显著高于农田(P<0.05)。林地细菌共现网络正相关边的占比高于其他处理,即林地土壤细菌之间存在更强的协同作用。功能基因研究结果表明,不同土地利用方式显著改变了土壤细菌群落功能基因丰度(P<0.05)。结构方程模型表明,细菌群落结构对功能基因的直接影响最大,土地利用方式对土壤细菌群落功能基因的间接影响最大。综上,该研究进一步证实土地利用方式对土壤细菌群落的影响,为黑土区土地管理提供了科学依据。