硼对铝胁迫下杉木生长、生理和光合特性的影响

为了研究硼对铝胁迫下杉木生长、生理和光合特性的影响,揭示硼介导的杉木耐铝调控机制,为进一步利用养分管理手段减轻杉木铝毒害提供参考,以3月龄幼苗为材料,共设置4个处理,对照(CK)、缺硼(-B)、缺硼加铝(-B+Al)和加硼加铝(+B+Al),分析不同处理间杉木生长、叶片光合和抗性生理指标的差异。结果表明:(1)与CK相比,胁迫处理均能显著抑制苗高生长,苗高降幅介于31.83%~55.56%之间,而且铝胁迫下,加硼(+B+Al)能显著缓解缺硼(-B+Al)引起的苗高生长、叶片丙二醛(MDA)、过氧化氢(H_(2)O_(2))和光合色素含量下降;与-B+Al处理相比,+B+Al处理的苗高、MDA、H_(2)O_(2)、叶绿素和类胡萝卜素含量分别增加48.02%、24.18%、16.39%、17.16%和17.78%。(2)与CK相比,不同胁迫处理显著提高叶片超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶活性,其活性大小均表现为:+B+Al>-B+Al>-B>CK,增幅分别介于17.10%~128.87%、15.19%~152.10%、37.39%~412.11%和44.07%~271.66%之间。(3)杉木叶片净光合速率、水分利用效率、最大荧光、可变荧光、PSⅡ潜在光化学活性、PSⅡ最大光化学效率、光化学淬灭系数和实际最大量子产额在不同胁迫处理下较CK均出现不同程度下降,降幅分别介于51.06%~59.50%、2.43%~16.71%、7.07%~20.45%、7.80%~29.93%、27.16%~54.07%、2.53%~13.53%、4.66%~12.61%和4.25%~13.77%之间,而且-B+Al处理的降幅显著大于+B+Al处理。可见在铝胁迫下,与缺硼相比,外源加硼处理通过提高叶片抗氧化酶活性,降低叶片H_(2)O_(2)和MDA的积累,减轻H_(2)O_(2)诱导的叶片氧化损伤和光合色素的下降,提高叶片光合效率和光能利用率,促进碳同化产物合成,从而缓解铝胁迫引起的对生长的抑制。

间伐保留密度对杉木人工林生长和生物量分配的影响

[目的]了解不同间伐保留密度下,杉木人工林生长和乔木层各器官生物量的变化规律及其分配特征。[方法]以9年生杉木人工林为研究对象,设置1200(D_(1))、1800(D_(2))和2250株·hm^(-2)(D_(3))等3种间伐保留密度,于间伐第6年比较不同间伐保留密度下杉木单株及林分的树枝、树叶、树干、树皮和树根的生物量及分配特征。[结果](1)林分平均胸径随间伐保留密度增大而减小,且D_(1)处理显著大于D_(2)、D_(3)处理(P<0.05);间伐对平均树高影响不显著;平均单株材积随间伐保留密度的增大而减小,表现为:D_(1)>D_(2)>D_(3),蓄积量表现为:D_(3)>D_(2)>D_(1)。(2)杉木单株宿存枯枝和枯叶生物量表现为:D_(1)>D_(2)>D_(3),宿存枯枝、枯叶生物量的分配比例分别为73.62%~74.81%、25.19%~26.38%;单株鲜枝和鲜叶生物量表现为:D_(1)>D_(2)>D_(3),单株鲜枝、鲜叶生物量分配比例分别为48.06%~49.77%、50.23%~51.94%。(3)不同间伐保留密度下,宿存枯枝、宿存枯叶、鲜枝、鲜叶生物量均随着垂直空间高度的增大呈现先增大后减小的趋势,宿存枯枝和枯叶生物量在6~8 m区段最高,鲜枝和鲜叶生物量在8~10 m区段最高。(4)杉木单株各器官生物量表现为:D_(1)>D_(2)>D_(3),杉木林分各器官生物量表现为:D_(3)>D_(2)>D_(1)。杉木各器官生物量所占比例均表现为:树干>树枝>树根>树叶>树皮,其中树干所占比例为50.69%~52.43%、树枝为14.57%~15.30%、树根为13.00%~14.13%、树叶为11.59%~12.65%、树皮为8.17%~8.36%。[结论]在一定间伐保留密度下,低间伐保留密度能促进杉木人工林的生长、增大单株各器官生物量,有利于林木培养,高间伐保留密度则能增加林分各器官的生物量。在一定垂直空间高度下,宿存枯枝及枯叶、鲜枝及鲜叶生物量均随着高度的增大呈现先升后降的趋势。

缓释肥对杉木容器苗生长、光合生理和养分积累的影响

为探索杉木容器苗生长、光合特性及养分积累对不同缓释肥用量的响应特征,该文通过设置6种不同缓释肥处理(0、200、400、800、1000、1200 g·m^(-3)),研究不同缓释肥用量对杉木幼苗生长、光合色素含量、叶绿素荧光特性和养分含量的影响,并结合隶属函数法对各生长和生理指标进行综合评价,以期筛选出适合杉木容器苗生长的施肥水平,为杉木优质苗木的高效培育提供参考。结果表明:(1)与对照相比,缓释肥处理可不同程度促进杉木幼苗苗高、地径生长及植株总生物量的积累。(2)与对照相比,缓释肥处理可显著增加杉木叶片叶绿素和类胡萝卜素含量,提高叶片最大荧光(F_(m))、可变荧光(F_(v))、PSⅡ最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、PSⅡ潜在光化学效率(F_(v)/F o)和实际量子产量(QY)值。(3)缓释肥处理可不同程度促进杉木幼苗养分的积累,其中锰、铁和锌积累量变化最显著。(4)隶属函数法分析结果表明,当缓释肥用量为1000 g·m^(-3)时其隶属值最大,表明该处理下苗木综合生长状况最好。综上所述,1000 g·m^(-3)缓释肥用量是适宜杉木壮苗培育的施肥量,在该处理下通过促进植株体内与光合作用密切相关元素的积累,增加叶片光合色素含量,提高叶片PSⅡ光化学效率和电子传递速率,进而增强叶片对光能捕获和利用效率,最终改善苗木生长。

不同光质配比对杉木幼苗光合生理特征的影响

【目的】通过研究不同光质下杉木幼苗叶绿体超微结构、光合色素含量及光合相关参数,揭示杉木幼苗对不同光质的响应差异,为杉木培育提供理论依据。【方法】以1年生优良无性系020扦插苗为材料,利用LED智能调光台为人工光源,设置白光(CK)、红光(R)、蓝光(B)、红蓝光(R∶B=1∶1)4个处理,每个处理3个重复,通过透射电镜观察叶绿体结构,并测定光合参数和光合色素。【结果】白光、红蓝复合光处理下的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率高于红光和蓝光处理。其中,白光处理比红光处理分别高130.61%、204.05%、112.14%,比蓝光处理分别高37.80%、31.34%、49.91%,而红蓝复合光处理比红光分别高89.02%、176%、51.09%,比蓝光处理分别高13.07%、18.96%、6.81%。白光处理和红光处理下幼苗叶片胞间CO高于蓝光和红蓝复合光处理。其中,白光处理比蓝光和红蓝复合光处理高6.32%、5.10%,红光处理比蓝光和红蓝复合光处理高4.18%、3.01%。光合色素在红蓝复合光处理下最低,分别比其余3种处理低27.81%、26.51%、15.52%。叶绿素比值在红光处理下最低,分别比其余3种处理低3.32%、1.90%、3.79%,而在红蓝复合光处理下最大,并显著高于其余3种处理。观察叶绿体超微结构得出,红蓝复合光下细胞壁更加完整平滑,基粒、基质片层及其结构更加完整。【结论】不同光质处理下杉木幼苗光合特性存在较大差异。蓝光以及掺杂一定比例的红蓝光是杉木幼苗良种壮苗的理想光质。

光质对杉木幼苗光合生理及色素的影响

【目的】为明确杉木优良无性系对光质的响应特征,为杉木苗木的高效培育提供理论依据。【方法】以杉木优良无性系020为材料,设置白光(W)、红光(R)、蓝光(B)、红∶蓝=1∶1(1R1B)4个光质处理,研究光质对杉木幼苗生长、光合生理的影响。【结果】1)随着杉木幼苗新叶的发育,不同光质处理下杉木幼苗新叶叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量、类胡萝卜素差异逐渐增大。随着杉木幼苗发育阶段的延长,各种光质处理间叶绿素a的差异性达到显著水平(P<0.05),W处理下叶绿素a最大。叶绿素b含量在杉木幼苗发育初期各中光质处理间差异不明显(P>0.05),白光处理下类胡萝卜素总体较高,尤其是在杉木幼苗发育前期显著高于其他处理(P<0.05);2)白光处理下Fm在杉木幼苗发育整个时期均较高,红蓝组合光处理下Fv在杉木幼苗新叶发育的整个时期都低于其他处理,白光处理下F_(v)/F_(m)、F_(v)/F_(o)在杉木幼苗新叶发育的整个时期均高于其他处理,在杉木幼苗发育至180 d时与蓝光、红蓝组合光处理的差异性达到极显著水平(P<0.01),红光处理次之;3)在杉木幼苗新叶发育过程中,与其他处理相比,白光处理下促进了杉木幼苗新叶气孔的开放、使得进入叶片中的CO_(2)增多,从而使得C_(i)、T_(r)增加,同时也伴随着Pn的升高,红光处理下杉木幼苗新叶G_(s)低于其他各个处理,而Ci仅次于白光处理;红蓝组合光处理下G_(s)仅次于白光处理,但是C_(i)却低于其他各个处理。【结论】白光对杉木幼苗的光合特征、光合色素以及荧光特征均具有一定的促进作用。

杉木ATP合酶基因的克隆及其在逆境下的表达分析

【目的】为解析杉木ATP合酶复合亚基基因(ClF0F1-ATP)在抵抗逆境胁迫中的功能,研究克隆了杉木ClF0F1-ATP基因,并分析其在不同逆境中的表达特征,以期为阐明杉木ClF0F1-ATP基因在杉木生长发育和响应干旱、温度以及盐胁迫逆境过程中的分子机制提供科学的理论依据。【方法】以第三代杉木种子为试验材料,运用RT-PCR技术克隆获得了一个杉木ATP合酶基因,命名为ClF0F1-ATP,并采用了生物信息学技术与亚细胞定位研究对该基因的功能进行了分析和预测,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析了该基因在低强度干旱、高强度干旱、低盐、高盐、低温以及高温胁迫下的表达模式。【结果】对ClF0F1-ATP基因的编码的氨基酸序列进行的预测分析结果显示,杉木ClF0F1-ATP基因全长618 bp,共编码205个氨基酸,杉木ClF0F1-ATP蛋白的化学分子式为C_(983)H_(1561)N_(259)O_(291)S_(6),蛋白相对分子量为21856.13 Da,理论等电点为6.20。蛋白质理化性质和结构分析结果显示ClF0F1-ATP蛋白理化性质稳定,带正电荷,属于疏水性蛋白,与线粒体ATP合酶亚基的结构相似程度较高。蛋白的亚细胞定位和同源序列对比结果显示该蛋白定位于细胞核,与卷柏(s.m184168)的亲缘关系最近,相似度为94%。实时荧光定量PCR结果分析表明杉木ClF0F1-ATP基因在低强度干旱、低盐、低温胁迫下6,12,24,48 h后的表达量均高于对照组,且随时间增加呈现先上升后下降的趋势,而在高强度干旱、高盐、高温胁迫下48 h内的表达量均低于对照组,随时间增加呈现下降趋势。【结论】ClF0F1-ATP基因在杉木中的表达受不同逆境胁迫的诱导,其中低强度干旱、低盐、低温胁迫诱导其上调表达,而高强度干旱、高盐、高温胁迫诱导其下调表达,由此推测该基因可能通过参与杉木的逆境胁迫响应,从而调控杉木的生长发育,但其中具体的作用机理还有待进一步研究。在后续的研究中可深入探索杉木ClF0F1-ATP基因在逆境中的响应机制,为实现生物技术辅助杉木育种奠定基础。

地形对杉木林土壤酚酸物质含量及微生物群落结构影响

地形是影响土壤酸酸类物质含量及微生物结构组成的主要因子之一,研究酚酸物质在不同地形中的变化规律及其与微生物群落结构的关系,有助于更好地揭示不同地形下土壤微生物群落结构变化潜在调控机制。以往研究主要集中于地形对微生物群落结构影响,而关于地形对土壤酚酸物质累积及其微生物群落结构间相互影响的研究鲜有报道。以福建省南平市100 a年生杉木林为研究对象,测定西南坡地、西北坡地、山凹地和山洼地上酚酸物质含量和土壤理化性质,并结合16S和ITS技术分析不同地形中土壤细菌和真菌群落结构的变化规律。结果表明:(1)不同地形土壤酚酸物质含量大小规律总体表现为西北坡地>西南坡地>山凹地>山洼地;随着土层深度加深,酚酸物质含量总体呈下降趋势。(2)西南坡地细菌放线菌纲相对丰度较高,山凹地真菌粪壳菌纲相对丰度较高;随土层深度加深,微生物相对丰度总体上呈降低趋势。(3)高浓度酚酸物质对细菌类浮霉菌纲和α-变形杆菌纲相对丰度起促进作用,而对放线菌纲和β-变形菌纲相对丰度起抑制作用;低浓度酚酸物质条件下真菌类粪壳菌纲和座囊菌纲相对丰度较高,而伞菌纲和定耳银纲相对丰度较低。(4)不同地形条件下,细菌群落结构表现较为分散,而真菌群落结构表现较为集中;土壤总孔隙度、土壤容重、水杨酸戊酯、有机质和阿魏酸对细菌群落影响显著,而全磷对真菌群落影响显著。不同地形导致土壤酚酸物质含量和微生物群落结构发生改变,酚酸物质对微生物具有双重作用,高浓度酚酸物质促进细菌菌类生长,而低浓度则会抑制真菌类生长。研究结果揭示土壤酚酸物质对微生物群落结构的影响,可为实现杉木林的长期生产力维持提供参考。

杉木ClLSMT基因的克隆及其对不同光质与非生物胁迫的响应

【目的】研究杉木核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亚基甲基转移酶基因(ClLSMT)对不同光质及非生物胁迫的响应,为探索ClLSMT基因在木材发育和抗性生长上的分子机制提供参考。【方法】以杉木优良无性系‘洋020’一年生幼苗为材料克隆ClLSMT基因并进行生物信息学分析,再利用RT-qPCR技术进行ClLSMT基因组织特异性、不同光质和非生物胁迫响应的表达分析。【结果】克隆得到ClLSMT基因,其编码蛋白含有480个氨基酸;蛋白质理论等电点为4.82,不稳定系数为50.58,是一类亲水性不稳定酸性蛋白,二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,分别占43.75%和39.17%。杉木ClLSMT蛋白具有典型的SET_RBCMT结构域和Rubis-subsbind结构域。系统进化树说明杉木ClLSMT蛋白与北美红杉、火炬松和欧洲冷银杉同源性较高,亲缘关系较近。RT-qPCR结果表明,ClLSMT基因在杉木叶中高表达,约为茎和根的38倍和1 147倍。白光、红光、蓝光处理90 d ClLSMT基因表达量均达到最高,分别是对照组的17、9和3.8倍;而红蓝光处理则在150 d后达到最高,是对照组的12倍。ClLSMT基因在4℃低温、5%PEG干旱胁迫、50 mmol/L NaCl盐胁迫等处理下相对表达量分别显著高于35℃高温、25%PEG干旱和250 mmol/L NaCl盐胁迫等处理下的相对表达量。【结论】研究克隆并鉴定了杉木ClLSMT基因,分析ClLSMT基因所编码蛋白的理化性质和结构,揭示杉木ClLSMT基因在不同光质中的表达情况以及受轻度非生物胁迫诱导高表达的响应,为杉木育苗的光质选择和抗性生长提供理论依据。

不同轻型基质对杉木容器苗生长与养分积累的影响

为筛选出适合杉木优良无性系洋-061容器苗生长的轻型基质配方。采用单纯形-重心混料试验设计,以泥炭土、珍珠岩、杉木皮和稻谷壳为材料,并以黄心土为对照(CK),研究不同轻型基质配比对杉木生长、根系形态和养分积累的影响。结果表明,1)不同轻基质配方(T1-T14)和对照(CK)处理的苗高、地径和生物量均表现出相同的生长规律,即随时间增加而逐渐增大。2)当苗木培育360 d时,不同轻型基质处理苗高、地径和苗木质量指数均高于CK,其中,苗高在T6处理最大,较CK增加了54.89%,地径和苗木质量指数在T6和T1处理时达到最大,分别较CK提高33.04%和48.65%,T14处理下生物量最大;3)不同轻型基质处理有效促进了杉木幼苗根系的发育,而且其总根长、根表面积、根直径及根体积分别在T2、T14、T9和T14处理时达到最大;4)杉木植株养分含量对不同轻型基质响应存在差异,其中轻型基质T5、T3和T12处理显著促进植株氮的积累,轻型基质T8、T3和T13处理苗木全磷含量显著高于其他处理,而T8、T9和T2植株全钾含量显著高于其他处理;5)利用隶属函数对幼苗生长指标进行综合分析,综合评价排名前3的依次是T14(20%泥炭土+27%珍珠岩+27%杉木皮+26%稻谷壳)、T5处理(60%泥炭土+40%珍珠岩)和T1处理(100%泥炭土)。考虑到泥炭土成本较高,因此,T5和T14处理为本研究中适合于杉木洋-061容器苗生长的轻型基质配方。

不同遮荫处理对杉木幼苗生长及土壤碳氮代谢酶活性的影响

遮荫是苗木培育的关键措施,它可以通过影响根系向土壤释放分泌物的量改变土壤碳氮酶活性,进而影响土壤碳氮循环过程。然而,有关遮荫对土壤碳氮酶活性的影响及其与苗木生长之间的关系如何,研究较为缺乏。以杉木1年生幼苗“洋061”为研究对象,设置五个不同遮荫处理:不遮荫(CK)光强1157.82μmol m^(-2)s^(-1)、30%遮荫(T1)光强856.31μmol m^(-2)s^(-1)、55%遮荫(T2)光强542.68μmol m^(-2)s^(-1)、70%遮荫(T3)光强382.08μmol m^(-2)s^(-1)、85%遮荫(T4)光强219.56μmol m^(-2)s^(-1),比较不同遮荫处理对杉木幼苗生长、土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)含量和土壤碳氮代谢酶活性的影响。结果表明:(1)杉木苗高、不同器官生物量、根冠比和苗木质量指数均随光强减弱呈先升后降的趋势,除苗高和根冠比分别在T3和T1时最大,其余指标均在T2时最大,而地径则随光强的减弱逐渐变小;(2)土壤SOC含量对遮荫响应存在差异,T3处理下SOC含量显著低于CK,而在T4时显著高于CK,遮荫不同程度降低土壤TN含量,但不同处理间不存在显著差异;(3)土壤碳氮代谢酶对不同遮荫处理的响应存在一定的差异。与CK相比,不同遮荫处理显著改变土壤酶活性,其中土壤纤维素酶(S-CL)、土壤蔗糖酶(S-SC)、土壤酸性转化酶(S-AI)、土壤木质素过氧化物酶(S-LiP)活性在T4处理时最高;土壤过氧化氢酶(S-CAT)、土壤β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(S-NAG)、土壤几丁质酶(S-C)则在T3达到最大值;土壤多酚氧化酶(S-PPO)活性在T1处理下最大;T2遮荫强度时,土壤淀粉酶(S-AL)、土壤亚硝酸转化酶(S-NiR)活性最高;但遮荫还不同程度的降低了土壤脲酶(S-UE)、土壤硝酸转化酶(S-NR)活性。冗余分析发现,土壤酶活性对SOC、TN的解释度高达76.61%,表明S-LiP、S-AL、S-AI、S-PPO、S-CL与SOC具有较强的正相关关系,S-UE、S-NR对TN影响较大。综上所述,30%—55%遮荫即光照强度为542.68—856.31μmol m^(-2)s^(-1)是较适宜杉木幼苗生长的光照条件,这与该处理下提高土壤碳氮酶活性进而改善碳氮养分循环密切相关。

光环境差异对杉木幼林林下植被多样性及根系种间竞争的影响

为了解光环境变化与林下植被多样性、根系竞争的相关关系,以5年生不同造林密度(833、2500、6667株/hm2)杉木幼林为研究对象,测定分析林内光环境、林下植被多样性变化和根系竞争关系,探究造林密度引起的光环境差异对林下植被组成及根系竞争的影响。结果表明:造林密度增大显著影响林内光环境,833、2500、6667株/hm^(2)密度冠下总辐射分别为77.82、31.94、14.03μmol/(m^(2)·s),林下总照度分别为5893.13、1130.7、761.5 Lx。草本层Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数随密度增加呈先增后降的规律;灌木层Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数随造林密度的增大而下降。随密度的增大,杉木细根生物量与杉木根系竞争指数均逐渐增加,而林下植被生物量及其根系竞争指数逐渐下降。光环境相关指标与灌木层Pielou均匀度指数、草本层Simpson优势度指数呈显著正相关,与杉木根系竞争指数呈显著负相关,与林下植被根系竞争呈极显著正相关。因此,造林密度变化显著影响林内光环境,光环境相关指标随着造林密度增加而降低,造成杉木幼林林下植被生物量降低并影响林下植被多样性变化,并增强了杉木的根系竞争能力。综合杉木的生长状况,2500株/hm2为杉木适宜的造林密度更适合构建优质杉木人工林。

氮磷钾配施对杉木幼苗生长和光合特性的影响

为研究不同氮(N)、磷(P)、钾(K)配比施肥对杉木幼苗生长、光合生理、根系形态和养分积累的影响,筛选出适合杉木幼苗生长的养分配比,为杉木苗期的养分管理提供理论依据,以1年生杉木幼苗‘洋061’为材料,采用{3,3}单纯形-重心设计,设置不同N、P、K配比,即T1(6∶3∶1)、T2(2∶7∶1)、T3(2∶3∶5)、T4(4∶5∶1)、T5(4∶3∶3)、T6(2∶5∶3)和T7(1∶1.3∶0.7),并以不施肥处理(CK)为对照,研究杉木幼苗生长、光合特性、根系形态和养分积累对不同施肥配比响应的差异。在此基础上,采用隶属函数法筛选出适合杉木幼苗生长的N、P、K配比。结果表明:1)与CK相比,不同配比施肥均能不同程度促进杉木苗高、地径、生物量和根平均直径的生长,除T4和T5外不同配比施肥下杉木根系总根长、总根表面积和总根体积均高于CK。2)配比施肥不同程度促进光合色素的积累,其中在T5(4∶3∶3)、T7(1∶1.3∶0.7)条件下叶片叶绿素a/b值和光合色素含量达到最大。此外,氮磷钾配施处理不同程度提高幼苗根、茎、叶中养分元素含量。3)与CK相比,不同配比施肥均不同程度提高叶片净光合速率和水分利用效率,降低叶片蒸腾速率和气孔导度;同时还不同程度提高杉木叶片最大荧光、可变荧光、PSⅡ潜在光化学效率、光化学猝灭系数和PSⅡ最大光化学效率(T2除外)。4)隶属函数法分析结果表明,T5处理(4∶3∶3)下其隶属值最大。综上所述,T5处理(4∶3∶3)是本试验条件下适宜‘洋061’生长的N、P、K配比,在上述条件下可以获得满意的生长效果。

杉木ClCRY2基因克隆及表达特性分析

【目的】通过克隆杉木隐花色素CRY2基因,研究其在不同组织和不同光质处理下的表达特性,为探索CRY2基因在杉木生长发育过程中的调控作用提供参考。【方法】以1 a生杉木优良无性系061扦插苗为试验材料,基于课题组杉木全长转录组测序的结果,利用逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)技术,设计基因特异性引物,从无性系杉木苗嫩叶中克隆CRY2基因,命名为ClCRY2(登录号为PP400318)。对其进行生物信息学分析,并利用实时荧光定量PCR技术分析其表达情况。【结果】生物信息学分析结果显示,杉木的ClCRY2基因CDs区全长2 151 bp,共编码716个氨基酸,与拟南芥中AtCRY2蛋白序列的同源一致性为68.93%。进化树分析发现ClCRY2蛋白与日本柳杉(Cryptomeria japonica)CjCRY2的亲缘性最近。ClCRY2蛋白二级结构主要以无规则卷曲(random curls)和α-螺旋(alpha helix)为主,分别为51.26%和34.78%。ClCRY2蛋白分子式为C3 620H5 573N1 033O1 063S27,理论等电点为6.46,占比最大的氨基酸为亮氨酸(leucine)占9.8%,其次是丝氨酸(serine),占8.0%。ClCRY2蛋白为亲水性蛋白,不具有跨膜区,无信号肽。实时荧光定量PCR分析结果:ClCRY2基因在杉木苗木根茎叶中均有表达,其中茎中的表达量最高,叶中次之,根中表达量最低;蓝光能显著增加ClCRY2基因的表达。【结论】通过对ClCRY2基因所编码的蛋白的理化性质和结构的研究,推测其在杉木茎和叶片发育进程中起重要的调控作用,参与蓝光信号的传导过程。

遮阴对粗肋草生长、光合特性和养分含量的影响

以粗肋草(Aglaonema commutatum)品种“彩蝶”为试验材料,设置CK(不遮阴)、T_(1)(25%遮阴)和T_(2)(50%遮阴)3个不同光照强度,分析不同遮阴处理对“彩蝶”生长、光合特性、叶绿素荧光和养分积累的影响,筛选适合“彩蝶”生长的光环境条件,并从光合生理角度揭示其对不同光环境的适应机制,以期为“彩蝶”苗木优质高效培育提供理论依据。结果表明:1)随着遮阴程度的增加,“彩蝶”根系、茎生物量以及根长、根表面积、根总体积和根平均直径均呈“先升后降”趋势,并在T_(1)处理达到峰值。2)与CK相比,遮阴能显著促进光合色素的积累(P<0.05),但对叶绿素a/b不存在显著影响(P>0.05)。3)不同遮阴处理下叶片最大净光合速率(Pn)显著增加而暗呼吸速率(Rd)显著下降。此外,T_(1)处理下叶片表观量子效率上升,光补偿点显著下降,而T_(2)处理变化趋势刚好相反,说明适当遮阴处理能增强“彩蝶”叶片对弱光的利用能力,它通过提高光合速率同时降低呼吸消耗,促进碳同化产物积累,维持其在低光强条件下的正常生长。4)随着遮阴程度的增加,初始荧光(F_(o))逐渐下降,而PSⅡ最大光化学效率(F_(v)/F_(m))和非光化学猝灭系数(NPQ)值刚好相反,最大荧光(F_(m))、可变荧光(F_(v))、PSⅡ潜在光化学活性(F_(v)/F_(o))、光化学猝灭系数(qP)和PSⅡ实际光化学效率(QY)值则随着遮阴程度的增加呈“先升后降”的趋势,并在T_(1)处理达到最大值。5)与CK相比,T_(1)处理促进Mg和K,同时抑制Ca向茎中转运,从而使该处理下茎中Mg和K显著高于CK,而Ca显著低于CK(P<0.05)。综上所述,T_(1)处理(25%遮阴)是比较适宜“彩蝶”生长的光照条件,该处理下“彩蝶”通过提高叶片最大净光合速率、表观量子效率、PSⅡ光化学效率和电子传递速率,增强叶片光合能力和光能利用率,促进植株的生长和根系发育。

春季杉木球果与叶片的光合特征比较

【目的】明确杉木球果在春季生长旺盛期的光合生理特性。【方法】以杉木球果为材料,以同一枝条的叶片为参照,对其光合色素含量、叶绿素荧光参数和光合作用参数进行比较研究。【结果】球果中的叶绿素a(C_a)、叶绿素b(C_b)、叶绿素总量(CT)和类胡萝卜素(Cx.c)均低于叶片,但在春季的生长过程中,均伴随时间推移而呈增加趋势;初始荧光(F_0)、最大荧光(F_m)和可变荧光(F_v)均高于叶片且呈上升趋势,非光化学淬灭(NPQ)和光化学淬灭(q_p)均低于叶片且呈下降趋势;净光合速率(P_n)最初为负值,而后逐渐增强,于4月下旬表现为正值,表明球果光合作用强度由弱变强,于4月下旬开始强于呼吸作用;气孔导度(G_s)随时间小幅上升,胞间CO_2浓度(C_i)明显大于叶片。【结论】春季杉木球果具备一定的光合作用能力,且在春季生长过程中呈逐渐增强的趋势,但明显弱于叶片。

不同光质对杉木组培苗生根的影响及其机理初探

以杉木优良无性系‘洋020’组培苗为材料,比较不同光质组合处理对组培苗生根的影响,以筛选出最适宜杉木组培苗生根的光质配比;进一步以白光为对照,并结合生根率最低和最高的处理,分析不同处理间组培苗生长、光合色素含量、叶绿素荧光学参数、内源性激素含量及叶绿体超微结构的差异,以揭示不同光质组合介导的组培苗生根和生长的调控机理,为杉木组培苗工厂化生产提供理论依据。结果表明:(1)不同光质组合条件下,以红蓝光质组合处理(红∶蓝=3∶1)杉木组培苗的生根率最高(71.11%),较白光对照显著提高45.61%,而蓝光处理生根率最低(12.50%)。(2)红蓝光质组合处理组培苗生物量和株高均高于白光对照和蓝光处理,且不同处理间株高存在显著差异(P<0.05)。(3)与对照和蓝光处理相比,红蓝光质组合处理组培苗叶片的光合色素含量和PSⅡ潜在光化学效率F_(v)/F_(o)值均显著提高,暗示该处理叶片具有较强光源捕获能力和光能利用能力。(4)叶绿体超微结构观察显示,红蓝光质组合处理的组培苗叶绿体淀粉粒数量少,体积小,且叶绿体基质和基粒片层结构清晰,有利于同化产物输出。(5)红蓝光质组合处理的组培苗具有较高的生根率与其具有较高的生长素(IAA)、较低的细胞分裂素(CTK)含量以及较高的IAA/CTK比值有关,而具有较高的株高与其较高的赤霉素(GA)和IAA含量、较低的ABA含量以及较高IAA/ABA、GA/ABA比值有关。

酸铝复合胁迫对杉木苗叶绿素荧光的影响

以1年生杉木盆栽苗为试验材料,通过不同浓度配比的酸、铝复合条件对其进行胁迫,测定其在胁迫下的叶绿素荧光参数,以评估其对酸铝胁迫的耐受能力.结果表明:杉木苗叶片在单酸胁迫下的Fo小于单铝胁迫,Fm和Fv大于单铝胁迫,表明铝胁迫对杉木苗的光抑制效应更强.在酸铝复合胁迫条件下,杉木苗叶片中Fo与酸、铝浓度均呈正相关,且高于其在单酸和单铝中的表现,在强酸高铝处理组中的值最大; Fm和Fv均与酸、铝浓度呈负相关,且低于其在单酸和单铝中的表现,在强酸高铝处理组的值最小,表明酸铝复合胁迫对杉木叶片光合系统造成更严重的损伤.

不同浓度石墨烯对杉木幼苗生长、根系形态及^(15)N吸收利用的影响

[目的]探究石墨烯对杉木幼苗生长、根系形态及N素吸收利用的影响,为杉木高效培育奠定理论依据。[方法]以1年生杉木优良无性系“洋061”为试验材料,采用盆栽试验及^(15)N示踪技术,测定不同浓度石墨烯(0、20、25、30 mg·L^(−1))处理的杉木幼苗生长、根系形态指标及^(15)N分配率和利用率。[结果]在杉木幼苗的生长和根系形态指标中,除茎干质量和根体积外,其余指标均表现为25 mg·L^(−1)石墨烯浓度的处理最大,但各处理间差异不显著;杉木全株^(15)N利用率表现为25 mg·L^(−1)>20 mg·L^(−1)>30 mg·L^(−1)>CK1,^(15)N分配在杉木幼苗各器官表现为叶>茎>根;根^(15)N分配率、全株^(15)N利用率与根系形态的相关性显示,除根长、根体积、根^(15)N分配率与根直径呈负相关外,其他各指标间均呈极显著正相关。[结论]一定浓度的石墨烯有利杉木幼苗生长,并能促进N素吸收利用。

铁对缺磷和铝毒耦合胁迫下杉木耐铝性的影响

为探究酸性土壤中铁与缺磷和铝毒耦合胁迫的互作关系及其对杉木耐铝性的影响,以杉木优良基因型YX11实生苗为材料,采用控制条件下沙培试验方法,设置对照(CK)、铝胁迫(Al)、缺磷和铝毒耦合胁迫(-P+Al)、缺磷和铝毒耦合胁迫下缺铁处理(-P+Al-Fe),研究缺磷和铝毒耦合胁迫下,外源供铁对杉木幼苗生长、光合生理、植株铝和铁含量、叶片抗性生理的影响。结果表明:(1)Al胁迫处理能显著抑制杉木幼苗生长,-P+Al处理进一步加剧Al诱导的生长受抑,而-P+Al-Fe处理则能显著缓解-P+Al处理引起的生长受抑程度。(2)杉木叶片光合色素含量,叶绿素荧光参数最大荧光(F_(m))、可变荧光(F_(v))、PSⅡ潜在光化学活性(F_(v)/F_(o))、PSⅡ最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、光化学淬灭系数(qP)和实际最大量子产额(QY)以及叶片净光合速率在不同胁迫处理下均较CK出现不同程度下降,但-P+Al处理的降幅显著大于-P+Al-Fe处理。(3)杉木叶片SOD、POD、CAT和APX等抗氧化酶活性在不同胁迫处理下均比CK显著增加,但-P+Al处理各抗氧化酶活性增幅显著低于-P+Al-Fe处理,从而导致-P+Al处理叶片形成更多过氧化氢,积累大量丙二醛。(4)杉木根和叶片铝含量在不同胁迫处理下均比CK显著增加,但根和叶片中铝含量在-P+Al-Fe和-P+Al处理间无显著差异,而-P+Al处理根和叶片中铁含量显著高于-P+Al-Fe处理。研究发现,在缺磷和铝毒耦合胁迫下,与缺铁相比,正常供铁能显著促进铁在杉木植株体内的积累,抑制其抗氧化酶活性的增强,促进过氧化氢大量积累,造成光合色素降解,同时对质膜和光合反应中心造成不可逆损伤,显著降低光合效率,加剧铝毒诱导的杉木生长受抑程度。

不同光质对杉木幼苗抗氧化酶活性和叶绿素含量的影响

【目的】以杉木优良无性系020为试验材料,研究不同光质对杉木抗氧化酶活性和叶绿素含量的影响。【方法】通过室内光质试验,分析白光、红光、蓝光、红∶蓝(1∶1)4种光质处理下杉木无性系叶片丙二醛含量、抗氧化酶活性、叶绿素含量的变化,并对测定的杉木生理生化指标进行相关性分析。【结果】随着生长周期的延长,杉木叶片丙二醛(MDA)含量和过氧化氢酶(CAT)活性总体呈现下降趋势,超氧化氢酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、叶绿素a含量呈现出增长趋势。白光下MDA含量、SOD活性均保持上升,红光下MDA含量呈现出下降趋势,而POD活性、光合色素含量呈现出上升的趋势,而叶绿素和类胡萝卜素含量则呈现出极显著的相关性(P>0.01)。【结论】白光处理使杉木幼苗叶片细胞膜系统受损,过氧化物使抗氧化酶活性升高,进而影响光合作用速率;红光可降低损伤细胞膜的有害物质的积累,提高细胞膜系统的结构稳定性和叶绿素含量,有利于提高光合速率,促进杉木幼苗生长。