转录组和代谢组联合分析揭示大叶黄精皂苷生物合成相关酶基因

为了丰富大叶黄精(Polygonatum kingianum var.grandifolium)根茎发育的转录组数据,发掘参与皂苷生物合成的功能基因,基于Illumina深度测序平台,对大叶黄精根茎进行转录组测序,并对次生代谢途径中皂苷的生物合成通路进行深入解析。结果显示,大叶黄精根茎的转录组数据经拼接后获得198296条转录本、92858条基因序列。基于超高效液相色谱和串联质谱(ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,UPLC-MS/MS)检测平台和自建数据库共检测到238种差异显著代谢物。根据大叶黄精皂苷合成途径中酶基因注释和差异基因的表达及代谢途径富集的分析,一共找到3条合成皂苷途径的相关通路以及33个酶基因,推测这些酶基因在皂苷合成途径中起关键作用。该研究为大叶黄精的转录组学和代谢组学研究提供了丰富的参考数据,对于大叶黄精的功能基因组学研究具有重要意义。

泡桐花营养成分分析评价

实验采用国标法对四种泡桐花的营养成分进行了分析,并与其他常用植物性饲料蛋白源进行比较。结果表明：泡桐花中水分、蛋白质、纤维、脂肪、灰分分别占干重的8.69%～9.26%、10.8%～14.8%、3.5%～6.4%、11.3%～13.6%、5.4%～6.1%;矿物质元素中钙、磷含量为0.55%～0.72%和0.21%～0.42%,钙磷比为1.37%～2.35%;含18种氨基酸,总量为8.98%～10.36%,其中必需氨基酸含量为4.22%～4.81%,且必需氨基酸指数（EAAI）值较高,平均为1.11,具有开发成为蛋白质饲料的潜能。

基于分层贝叶斯法的杉木人工林最大密度线

【目的】利用分层贝叶斯法分析杉木最大密度线,以期为杉木自然稀疏规律研究提供一种新思路。【方法】以福建杉木密度试验林为研究对象,根据林分平方平均直径与每公顷株数的关系,构建最大密度线方程。为分析初植密度对杉木最大密度线的影响,构建3种分层贝叶斯模型:1)在截距处考虑初植密度的随机效应,而斜率作为固定效应不变;2)在斜率处考虑初植密度的随机效应,而截距作为固定效应不变;3)同时在截距和斜率处考虑随机效应。【结果】分层贝叶斯方法(R^2=0.867 8)优于普通贝叶斯方法 (R^2=0.859 3),但是初植密度的随机效应不管是在截距上(σ_0~2=0.008,SD=0.029)还是在斜率上(σ_1~2=0.003,SD=0.016),其t值都小于1.96,差异不显著,由此得到初植密度不会影响杉木最大密度线。最大密度线估计的不确定性主要来源于相同初植密度内不同样地和重复测量所产生的不确定性。【结论】研究基于分层贝叶斯法给出了最大密度线的斜率的后验概率分布图,能够更有效地反映出最大密度线的不确定性,也更合理,可为杉木密度试验管理提供参考依据。

黄精总黄酮提取工艺优化及抗氧化活性分析

利用超声法提取黄精总黄酮,选取乙醇体积分数(A)、料液比(B)、超声时间(C)、超声温度(D)进行单因素试验,在单因素试验基础上,运用Box-Behnken试验设计,优化提取工艺;应用DPPH、ABTS及还原力测定等分析各组分抗氧化能力。结果表明:黄精总黄酮的最优提取工艺参数:料液比为1∶48.42 mL·g^(-1),提取时间50.00 min,乙醇浓度53.33%,温度54.66℃,在此条件下黄精总黄酮的提取率为30.12±0.03 mg·g^(-1),接近预测值,表明该响应面模型预测性较好;黄精总黄酮对DPPH和ABTS自由基的清除能力在0.25~3.00 mg·mL^(-1)范围内呈递增趋势,具有剂量依赖性,且在质量浓度为2~3 mg·mL^(-1)时,清除ABTS自由基能力与维生素C效果相当,显示其抗氧化活性较好,可作为良好的天然抗氧化剂。

湖北低山丘陵区泡桐无性系材色分析及综合选择

以湖北低山丘陵区5年生品种对比试验林内的19个泡桐（Paulownia）无性系为材料,采用CR-400色差计测定和计算明度（L＊）、红绿轴色品指数（a＊）、黄蓝轴色品指数（b＊）、总色差（ΔE＊）和白度（W）5项材色指标,对其在无性系间的差异性进行分析并聚类。结果表明：19个参试泡桐无性系的L＊、a＊、b＊、ΔE＊、W,分别变化在77.19～80.38、3.60～4.84、13.79～15.69、17.92～21.37、68.92～72.42;在泡桐无性系间的差异性,均达极显著水平。综合无性系间5项材色指标的差异性分析结果和聚类分析结果,204、605、702、603等4个无性系具有明度较高、白度较大、总色差较小等特点,可选为材色性状优良无性系。

不同泡桐无性系苗期光合特性的研究

采用Li-6400光合分析仪,研究了11种泡桐无性系在不同光合有效辐射(PAR)强度下叶片的光合作用,结果表明:11种泡桐无性系对强光的适应性都较强,属于强阳性树种;11种泡桐无性系的光合特性各有不同,并可分为4类,不同类表现出不同的光合特性。

大果沙棘良种‘浑金’

‘浑金’是从俄罗斯引进的优良沙棘品种,属蒙古沙棘亚种,区域化测定结果表明适宜于我国高纬度推广种植,无刺或少刺,盛果期平均单株产量2 kg以上,单位面积果实产量达5 000 kg·hm^(-2),种子水解总黄酮含量223.38 mg·(100 g)^(-1)。

大果无刺沙棘良种‘楚伊’

‘楚伊’是从俄罗斯引进的优良沙棘品种,属蒙古沙棘亚种,无刺或少刺,盛果期平均单株产量3 kg以上,单位面积果实产量可达6 000 kg·hm^(-2),区域化测定结果表明适宜于我国高纬度推广种植。

Larrea tridentata根系形态及其与地上部分相关关系的研究

通过整株法,观测1 a生与2 a生Larreatridentata根系的生长分布状况,并通过地径建立根系生长状况的数学模型。结果表明:L.tridentata根系庞大,主根长,侧根发达,根型利于对水分的吸收,具有典型沙漠植物的根系特征;地径与主要根参数(总根长、根总断面积、根干重)有极显著的指数函数相关关系,可用地径建立预测根系生长的模型。地上部分生物量与地下部分生物量有极显著的幂函数相关关系,且随着地下部分生物量的增加,地上部分生物量成幂函数递增。

涡度相关法研究土壤水分状况对沙地杨树人工林生态系统能量分配和蒸散日变化的影响

为了解位于北京大兴区林场杨树人工林在不同的土壤水分环境条件下的水汽交换过程和能量的分配差异及其与环境因子关系,运用涡度相关(Eddycovariance,EC)法开路系统、常规微气象观测系统及土壤热通量板等设施对生态系统生长季内典型水分胁迫和无水分胁迫条件下蒸散日变化、能量分配以及与各环境因子的关系进行了测定分析和比较。结果表明,在水分严重胁迫日(以7月7日为例),蒸散日变化过程为单峰曲线,全天(24h)蒸散量为2·4mm;而在无水分胁迫典型日(以7月25日为例),蒸散日变化过程呈多峰曲线,全天蒸散量为4·5mm。能量平衡分析显示,无水分胁迫条件下潜热通量(LE)占净辐射通量(Rn)的比例远高于水分胁迫条件下潜热通量占净辐射通量的比例,说明水分充足时,能量的大部分用于蒸散。水分胁迫条件下蒸散速率与各环境因子的相关性均低于无水分胁迫条件下蒸散速率与环境因子的相关性。水分胁迫条件下,蒸散速率主要与净辐射和下垫面因子关系显著,而与其它因子的相关性较小;无水分胁迫条件下,蒸散速率与下垫面土体含水量和各气象因子均表现出较强的相关性。大气温度对于两个典型日蒸散速率的影响均很小;土壤含水量与水分胁迫日的蒸散速率几乎没有相关性,反应出土壤水分含量低至对蒸散几乎没有贡献了。

沙地杨树人工林生理生态特性

自然条件下（5～10月份）,利用Li-6400便携式光合作用测定系统对北京大兴地区集约栽培欧美107杨（Populus×euramericana cv.“74/76”）生理生态特性进行研究,探讨叶片在水分胁迫状态下光合作用、呼吸作用和蒸腾作用动态规律,并揭示其主要影响机理.实验结果表明叶片净光合速率（Pn）日变化均为单峰曲线,且Pn日平均值从春季到秋季呈下降趋势.从整个生长季来看,光合有效辐射PAR（r=0.815）和气孔导度Gs（r=0.805）与Pn的相关性显著,通过每月相关性分析,5、8月份影响Pn的主导因子为PAR和Gs,6、7月份影响Pn的主导因子为Gs,9、10月份影响Pn的主要因素为PAR.根据Fsrquhar和Sharkey提出的气孔限制和非气孔限制判断方法对Pn日变化进行分析,5月份8：00Pn达到峰值后由于气孔导度降低引起Pn下降,16：00以后由于非气孔因素PAR的降低,使得Pn继续降低;6、7月份8：00以后Pn降低限制因素同5月份一样由气孔导度降低引起,但是14：00左右,由于植物体内水分严重亏缺,叶片气孔不能正常开启使得叶片Pn、R和Tr均不能正常进行,8～10月份Pn降低主要受PAR限制.叶片呼吸速率（R）的主要影响因子为温度,且R的日变化和季节变化与大气温度（Ta）变化趋势基本一致,一天中清晨、傍晚Ta和R均为低点,14：00左右Ta和R都达到最大值,同样在季节变化中R和Ta在6、7月份最高,10月份最低.蒸腾速率（Tr）日变化全为单峰曲线,其最大值出现在12：00～14：00左右,Tr变化与许多环境因子和生理因子都具有密切的相关性,就整个生长季来说,PAR是其最主要的影响因子,然而叶片气孔限制值（Ls）、Gs、叶片大气水汽压差（VpdL）、Ta等生理生态因素在不同月份分别起着极其重要的作用.

坡向、坡位对泡桐人工林土壤养分空间分布的影响

为选择适宜泡桐生长的坡向坡位,对湖北省咸宁市浅山丘陵区不同坡向和坡位的土壤养分空间分布差异进行了测定、比较和分析。结果表明:1坡位对有机质含量、全氮含量、有效钾含量和有效磷含量空间分布的影响均达显著及以上程度,坡向和坡向与坡位的交互作用对土壤有效P、有效K空间分布的影响多达极显著程度。2对4项养分指标在0~40 cm土层范围内的标准化数据进行聚类分析,可将12个坡向坡位划分为3类,其中第1类为东坡下部、南坡下部、西坡下部、北坡下部;第2类为北坡上部、北坡中部、东坡上部、东坡中部;第3类为南坡上部、西坡上部、南坡中部、西坡中部。3在此3类坡向坡位中,第1类与第2类相比较,土壤有机质含量高29.02%,全氮含量高28.77%,有效磷含量高257.37%,有效钾含量高23.69%,可视为最适宜的坡向坡位;第2类与第3类相比,有机质含量高7.84%,全氮含量高11.30%,有效磷含量低76.56%,有效钾含量低5.59%,整体较第1类坡向坡位差。

土壤水分含量对Larrea tridentata苗木光合生理特性的影响

为了进一步了解Larrea tridentata对干旱胁迫的响应和适应能力,对其经营管理、栽培措施及水分的高效利用提供理论依据,该文在不同土壤水分含量下,使用L-i-6400便携式光合作用测定系统对叶片的光合作用、蒸腾、气孔导度等生理指标进行测定,并测定光响应曲线。结果表明:在供水良好的情况下,L.tridentata的净光合速率与蒸腾速率日变化都呈双峰曲线,有明显的"午休"现象,随着干旱胁迫的加重都变成单峰曲线,日平均值明显降低,特别是蒸腾降到极低水平,反映出苗木具有很强的减少水分损失的能力;随着土壤干旱胁迫的加重,光合作用的变化以气孔调节为主,说明L.tridentata以气孔调节适应干旱的能力很强;L.tridentata光饱和点高,属于强阳性树种,可利用的光强区域很宽;干旱对L.tridentata叶片的光化学过程的影响不是很大,当土壤水势达到-2.415 MPa时,L.tridentata的光合器仍没有受到任何损害;水分亏缺能适当地提高L.tridentata的水分利用效率,说明L.tridentata抵御干旱的能力很强。

中型景观尺度下杨树人工林林分特征对树干病害发生的影响--以河南省清丰县为例

首次利用景观病理学原理和方法对河南省清丰县一个中型景观下杨树人工林干部病害发生特征开展了研究,目的是解析在大尺度下杨树人工林病害发生与寄主本身及其群体特征间的关系。在100 km2的调查区域,杨树人工林的平均发病株率在不同林龄、不同密度及不同郁闭度下均存在极显著的差异,且发病株率与林龄(1-12 a)及林分密度呈极显著的正相关关系、并随着林分郁闭度升高而增高。以种植方式和林分类型划分斑块类型,分析显示发病株率在不同斑块间差异显著:农田间作斑块的林木发病株率显著低于孤立斑块、纯林斑块、混交林等斑块的发病株率;但发病株率在孤立斑块、纯林斑块及混交林等斑块间无显著差异。不同品种、不同树龄个体的发病指数(即病害严重程度)差异极显著,所有品种的发病指数均在10-12 a时达到最大;其中三倍体毛白杨的平均发病指数最高,达10.48%,显著高于其他所有品种。总体看,林分密度及林龄对发病株率、发病指数起到关键作用。因此,分龄期间伐以调节林分密度有可能成为预防杨树人工林病害在林分及景观水平上发生、流行与爆发的关键;确立不同用途的人工林栽培模式也是预防病害发生的一个有效途径,如采用密植技术并以2-4 a为采伐周期、以收获生物量为目的的短周期作物林,可以避免到生长后期发病株率和发病指数升高的问题。根据发病指数的差异,I-69杨和三倍体毛白杨不适宜在这个区域培育大径级用材;因此,景观病理学能够帮助判别不同栽培品种在同一景观区域内的适应性,尤其是在气候条件一致以及土壤条件基本一致的情况下。

7种滨藜的解剖结构及C_4光合特征

对从北美洲引进的7种滨藜3年生叶片的解剖结构观察、δ13C值测定及光合特征分析表明:7种滨藜均具有花环结构,其叶肉细胞呈栅栏状,与维管束鞘细胞相连;在干旱沙漠环境(甘肃民勤)和相对湿润条件下(河南原阳)生长,δ13C值均在-13‰～-16‰之间;植物生长季节,7种滨藜的光饱和点为1603～2185μmol.m-2s-1,表观量子效率0.0495～0.0718molCO2.mol-1photons。证明引进的7种滨藜均为C4植物,其光合作用途径没有随地理位置的变化而改变。

南方低山丘陵区泡桐无性系生长和干形综合选择

针对南方低山丘陵区缺乏适宜栽培的泡桐优良无性系的现状,本研究以湖北省赤壁市泡桐无性系测定林为对象,对5年生24个泡桐无性系的4个生长性状(胸径、主干高、总材积、接干高/苗干高)和2个干形性状(主干削度、形数)进行了遗传参数估算及性状间的相关性分析,并利用多性状指数法对其进行了评价和选择。结果表明:各性状在无性系间的差异达到显著或极显著水平。胸径和总材积的重复力较大,分别达到0.727 3和0.726 9,其余4个性状的重复力稍小,为0.201 8~0.383 7。4个生长性状间呈极显著的表型和遗传正相关关系,2个干形性状间呈极显著的表型和遗传负相关关系。形数与4个生长性状间均呈极显著的遗传和表型负相关关系。削度与胸径、主干高、接干高/苗干高的遗传正相关关系均达到极显著水平,与胸径、总材积的表型正相关关系分别达到极显著和显著水平。依据建立的多性状指数方程选择出适宜在南方丘陵区栽培的4个优良无性系,分别为609、204、302和207,入选率17%。与CK相比,入选群体的胸径、主干高、总材积、接干高/苗干高、削度和形数的遗传增益分别为3.93%、5.75%、21.84%、13.18%、5.72%和-0.45%,实际增益分别为5.40%、16.75%、30.04%、34.35%、28.34%和-1.62%。

森林生态系统碳蓄积与碳循环

通过系统论述森林生态系统碳蓄积与碳循环的研究方法、森林生态系统碳蓄积与碳循环过程的时空特征以及森林与大气间碳交换的环境响应机制,发现:生物量法是研究碳蓄积的经典方法,而涡度相关法侧重于碳交换的过程与机制研究;森林生态系统在低纬度地区表现为碳源,而在中高纬度地区表现为碳汇,随着演替过程的进展,森林碳蓄积逐渐增大,直到顶级群落表现为相对碳平衡状态;辐射、温度和水分状况等环境因子通过对森林生态系统光合生产力(光合生产力)和生态系统呼吸的影响决定净生态系统碳收支的环境响应。同时指出我国森林生态系统碳蓄积和碳循环研究存在的问题和发展前景。

Larrea tridentata叶片解剖结构与保水特性的研究

为了解L.tridentata叶片在解剖学方面适应干旱的特征以及叶片的保水特性,采用石蜡切片法观察L.tridentata叶片的解剖结构,同时测定叶片保水曲线。结果显示:L.tridentata叶片厚233.6μm,表皮细胞大,具有较厚的表皮细胞外壁与角质层,上表皮外壁与角质层总厚度为23.7μm;栅栏组织发达,在叶片中占55%,细胞细长,排列紧密。从叶片保水曲线上看,L.tridentata叶片从失水到基本恒重的时间为120 h左右,显示其叶片抗脱水能力强。

Larrea tridentata地径、根系及枝相关关系的研究

为了研究Larrea tridentata根系生长情况,并建立相应的数学模型,对一年生和两年生Larrea进行了研究。结果表明:Larrea各器官之间的相关关系大多是极显著幂函数关系。两年生Larrea各器官之间的相关系数比一年生的相关系数有明显的增加。地径与主要根参数(总根长、根总断面积、根干重)和主要枝参数(侧枝总断面积、枝干重)之间都有极显著的幂函数相关关系。可见,用地径建立预测根系和侧枝参数的模型是可行的。地上部分生物量与地下部分生物量有极显著的幂函数相关关系,且随着地下部分生物量的增加,地上部分生物量成幂函数递增。侧枝总断面积与根总断面积之间呈极显著的线性关系。

楸叶泡桐嫁接无性系苗期生长优良品种选择

2014年,在河南省原阳县黄河滩沙地,对13个楸叶泡桐无性系和对照(CK)无性系嫁接苗的高、径生长状况进行连续测定和分析。结果表明:1参试无性系嫁接苗的基部断面积(S0)和高(H)生长过程均可用Richards方程准确描述。其生长曲线的渐近值、反映生长函数类型的、调节生长时间3个拟合参数和求解出的生长时间参数、生长速度参数、生长量参数,在无性系间的差异均达显著或极显著水平。2综合不同无性系间S0和H二指标各参数的差异性分析结果,CHB03楸系的各参数除了H生长速度参数显著低于CK外,其生长量参数和S0生长速度参数均与CK无显著差异,而其生长时间参数显著优于CK(S0的速生期和生长期,分别长12 d和24 d;H生长的速生期和生长期,分别长14 d和29 d);CHB02和CSD03楸系具有S0生长量和生长速度较高的特点。3选择17个生长和质量参数对参试无性系进行系统聚类,将13个楸系分为4类。其中第1类的CHB03楸系,S0和H生长量分别达17.19 cm2、420.58 cm,具有速生期和生长期长、S0生长速度高、生长量大、高径比和削度适中的特点,为速生类楸系,可作为苗期优良无性系;第2类的CHB02、CSD03和CSD06三个楸系,S0和H生长量分别达13.97 cm2、348.10 cm,具有速生期和生长期较长、S0生长速度和生长量较大、高径比低的特点,为较速生类,可作为备选的苗期优良无性系。