3种我国造林树种幼苗耐盐性评价及指标筛选

[目的]研究苦楝、白榆和刺槐幼苗的耐盐性差异并筛选耐盐性评价指标。[方法]以1年生苦楝、白榆和刺槐幼苗为研究对象,设置0、100、200和300 mmol·L^(-1)NaCl处理,对各NaCl处理下3种幼苗的生物量、生理和生化指标进行分析。[结果](1) NaCl胁迫抑制了苦楝、白榆和刺槐幼苗的生物量,使其叶片相对含水量下降、电解质渗透率升高;(2)刺槐幼苗叶绿素含量随NaCl浓度升高而显著下降,但苦楝和白榆幼苗叶绿素a和叶绿素b含量仅在300 mmol·L^(-1)NaCl处理下显著降低;NaCl胁迫导致3种幼苗的光合作用参数Pn、Gs、Ci和E下降,而气孔限制值、水分利用效率、根和叶中游离脯氨酸和可溶性蛋白质含量、根和叶中CAT和APX活性升高;(3) NaCl胁迫改变了苦楝、白榆和刺槐幼苗体内的离子平衡状态,使3种幼苗根和叶中的Na+含量显著升高、叶中K^(+)含量升高;而根和叶中Mg^(2+)和Ca^(2+)以及根中K+含量的变化规律不完全一致。[结论]苦楝、白榆和刺槐幼苗耐盐能力强弱为白榆>苦楝>刺槐;根中游离脯氨酸和可溶性蛋白质含量、根和叶中CAT和APX活性、根中Ca^(2+)和叶中Na^(+)含量与苦楝、白榆和刺槐幼苗的耐盐性关联度较高,可作为耐盐性评价指标。

毛果杨全基因组磷酸根转运蛋白家族成员序列分析

磷酸根转运蛋白是一类主动转运磷酸根的重要载体蛋白。主要探讨毛果杨Populus trichocarpa全基因组中磷酸根转运蛋白(phosphate transporter)家族成员的系统发生和部分成员的理化性质、结构特点及亚细胞定位。以从毛果杨全基因组数据库中搜索并筛选得到的目标蛋白序列为基础,利用相关生物信息学软件对其进行系统发育分析,并利用一系列在线服务器对部分成员的理化参数、亲/疏水性、跨膜域、二级结构、三级结构和亚细胞定位进行了重点分析。结果表明,在毛果杨全基因组中共发现了31个磷酸根转运蛋白家族成员,根据其序列相似性,可分为4个亚家族,即PtrPHT1,PtrPHT2,PtrPHO1和PtrPHO2;PHT亚家族内的序列相似性高于PHO,并且高度保守;它们均为疏水性的全α型蛋白质,PHTs一般具有12个跨膜域,多于PHOs;不同亚家族成员的亚细胞定位不尽相同。因此,毛果杨磷酸根转运蛋白不同亚家族间分开较早,它们在杨树磷素代谢中可能起着不同的作用,共同维持并调控杨树体内的磷素平衡。

浑善达克沙地长梗扁桃群丛特征及其驱动因素分析

植被群丛的稳定对于群落演替乃至区域生态系统安全发挥着关键作用。受气候变化和人类活动影响,长梗扁桃(Amygdalus pedunculata)自然群丛退化严重,面积不断减少,亟需保护。本研究基于浑善达克沙地长梗扁桃群丛35个样方的数据,通过典范对应分析(Canonical Correspondence Analusis,CCA)揭示了长梗扁桃群丛分布的驱动因子以及不同群丛特征与环境因子之间的关系。研究发现,基于立地条件的差异,长梗扁桃群丛可分为4种类型:群丛Ⅰ,长梗扁桃-蒙古韭(Allium mongolicum);群丛Ⅱ,长梗扁桃-西北针茅(Stipa sareptana var. krylovii)-冷蒿(Artemisia frigida);群丛Ⅲ,长梗扁桃-画眉草(Eragrostis pilosa);群丛Ⅳ,榆树(Ulmus pumila)-长梗扁桃-蒙古虫实(Corispermum mongolicum)。大尺度上,温度和海拔是影响长梗扁桃群丛分布的主要环境因子,贡献率分别为13.2%和11.4%。小尺度上,10~20 cm和20~30 cm土壤有机质和海拔是影响群丛结构特征的关键因素。群从Ⅱ和群从Ⅲ的结构特征对土壤因子响应较为敏感,海拔是群丛Ⅰ和群丛Ⅳ结构特征的主要影响因子。本研究明确了温度、土壤和海拔是浑善达克沙地长梗扁桃群丛的主要环境影响因子,而关于土壤和气候对于群丛的交叉影响还有待进一步研究。

莱州湾南岸土壤盐碱程度与养分含量空间变异

【目的】探究莱州湾南岸土壤可溶性盐含量、pH值和养分的空间分布特征,为我国北方滨海盐渍土区脆弱生境生态保护与修复提供科学依据。【方法】以莱州湾南部海岸线以南30 km的区域为研究对象,基于3 km距离的网格化布点法采集313个样点0~20、20~40、40~60 cm深度的土壤样品,经室内测定结合地统计学原理与地理信息系统等方法,揭示不同土层可溶性盐含量、pH值及表层土壤各养分指标的空间变异性特征。【结果】1)研究区域0~20、20~40、40~60 cm土层可溶性盐含量分别介于0.19~8.44、0.14~9.86、0.18~10.61 g∙kg^(−1)之间,各土层平均土壤可溶性盐含量分别为1.23±1.65、1.42±1.73、1.48±1.72 g∙kg^(−1),盐渍化等级以非盐渍化土为主,盐渍化类型以硫酸盐−氯化物型及氯化物−硫酸盐型为主,土壤含盐量随土层深度增加而增加。各土层可溶性盐含量空间分布不均,0~20 cm土层土壤盐分呈中等程度的空间自相关性,20~40 cm和40~60 cm土层盐分空间自相关性较强。2)研究区域0~20、20~40、40~60 cm土层土壤pH值分别介于7.04~9.38、7.04~9.66、7.08~9.79之间,各土层平均土壤pH值分别为8.17±0.46、8.39±0.47和8.46±0.46,整体以非碱性等级为主;0~20 cm土层pH值呈中等程度的空间自相关特征,20~40 cm和40~60 cm土层pH值空间自相关性较强。3)研究区域表层土壤有机质、全磷和全钾含量介于0.28~30.29、0.20~1.29、15.44~23.01 g∙kg^(−1)之间,平均含量分别为9.70±6.50、0.59±0.21和19.21±1.31 g∙kg^(−1);有效氮和速效钾的含量介于1.33~66.72mg∙kg^(−1)和24.90~248.20 mg∙kg^(−1)之间,平均含量分别为12.67±9.62mg∙kg^(−1)和94.64±45.60 mg∙kg^(−1)。土壤有机质和速效钾含量呈由海到陆沿平行于海岸线的方向带状增加的分布趋势,空间自相关性较强。有效氮、全磷、全钾空间分布不均,呈中等程度的空间自相关特征。【结论】莱州湾南岸土壤盐碱程度和养分含量总体呈较低水平且空间分布不均,各指标空间变异在不同程度上受到结构性因素与随机性因素的共同影响,人为活动、土壤质地与植被生长状况是莱州湾南岸土壤盐碱与养分空间变异的主控因素。本研究可为我国陆地生态系统脆弱生境生态保护与精准修复、北方滨海盐渍土科学管理与利用、边际土地产能提升与固碳增汇等工作提供理论依据。

外源水杨酸对盐胁迫下白榆生理特性的影响

目的]以白榆幼苗为材料,研究不同浓度水杨酸(SA)的喷施对盐胁迫下白榆生理代谢的影响。[方法]以1年生白榆品种‘白洼一号’幼苗为材料,在0、50、100和150 mmol·L^(-1)Na Cl浓度下,喷施不同浓度SA(0、0.5、1.0、2.0 mmol·L^(-1)),处理30 d后对白榆水分生理、膜脂过氧化、光合色素含量和光合气体交换参数进行测定。[结果]表明:(1)盐胁迫下,外源SA可以显著提高白榆叶片相对含水量、可溶性糖含量,并降低丙二醛含量,但对电解质渗透率影响不显著。(2)0.5和2.0 mmol·L^(-1)SA会显著提高50和100 mmol·L^(-1)Na Cl胁迫下白榆叶片的光合色素含量,1.0 mmol·L^(-1)SA对各盐浓度下光合色素含量改善作用均不明显。(3)2.0 mmol·L^(-1)SA的添加提高了盐胁迫下白榆光合气体交换参数,1.0 mmol·L^(-1)SA明显降低了50 mmol·L^(-1)盐浓度下白榆叶片的净光合速率和气孔导度。[结论]适宜浓度的SA能改善白榆的生理参数,隶属函数法综合评价表明:0.5和2.0 mmol·L^(-1)SA对盐胁迫下白榆生理参数的改善作用较明显。

外源水杨酸对NaCl胁迫下白榆幼苗光合作用及离子分配的影响

以1年生白榆幼苗为研究对象,设置0、0.5、1.0和2.0 mmol·L^-1水杨酸(SA)与0、50、100和150 mmol·L^-1 NaCl处理组合,考察盐胁迫下白榆幼苗生物量、光合色素含量、光合作用参数及根叶离子含量、分配、运输的情况,探讨外源SA对NaCl胁迫下白榆幼苗耐盐生理特征的影响。结果表明:(1)NaCl胁迫显著抑制了白榆幼苗的生长、光合色素含量及光合能力,并破坏了白榆体内离子平衡。(2)喷施外源SA使盐胁迫下白榆幼苗的干重和根冠比均不同程度升高,0.5和2.0 mmol·L^-1 SA不同程度提高了50和100 mmol·L^-1 NaCl处理组幼苗叶片光合色素含量。(3)0.5 mmol·L^-1 SA显著提升了50 mmol·L^-1 NaCl处理组白榆幼苗的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr),1.0和2.0 mmol·L^-1 SA对150 mmol·L^-1 NaCl处理组幼苗净光合速率改善效果较好,外源SA对100 mmol·L^-1 NaCl处理组幼苗的光合作用参数无显著影响。(4)NaCl胁迫下,外源SA处理的白榆幼苗叶和根Na^+含量及Na^+/K^+、Na^+/Ca^2+和Na^+/Mg^2+显著降低,离子选择运输系数SK,Na、SCa,Na和SMg,Na升高,从而促进了幼苗K^+、Ca^2+和Mg^2+由根向叶片的转运;隶属函数分析发现对白榆幼苗叶和根中离子含量改善效果最好的SA浓度分别为1.0和2.0 mmol·L^-1。因此,适宜浓度的外源水杨酸能够有效改善NaCl胁迫下白榆幼苗的光合能力,有效调节白榆幼苗体内离子状态,从而增强白榆对NaCl胁迫的抗性。

刺槐幼苗对NaCl胁迫的生理生化响应

[目的]研究刺槐幼苗对不同浓度NaCl的生理生化响应,为建立刺槐抗逆性生态生理指标体系提供理论依据。[方法]以1年生刺槐幼苗为材料,施加不同浓度NaCl(0、50、100 mmol·L^-1),分析其生长、生理及水通道蛋白和Na+/H+逆向转运蛋白基因转录表达变化特征。[结果]在NaCl胁迫下,刺槐生长被抑制,叶片相对含水量、光合色素含量、光合作用参数降低,水分利用效率和气孔限制值升高;根和叶中MDA含量、抗氧化酶(CAT、APX和GR)活性及渗透调节物质(游离脯氨酸、氨基酸和可溶性蛋白质)含量升高;NaCl胁迫改变了刺槐体内Na^+、K^+、Mg^2+的离子平衡状态,但是对Ca2+的含量影响不显著。NaCl胁迫诱导了刺槐根中水通道蛋白基因(TIP1;1、PIP1;1和PIP2;1)、叶中水通道蛋白基因(TIP1;1和PIP1;1)及根和叶中Na^+/H^+逆向转运蛋白基因NHX1的转录表达。[结论]刺槐通过增加叶片水分利用效率、合成并积累抗氧化酶和渗透调节物质及诱导相关基因转录表达,增强了盐适应能力。

基于叶绿体和核基因片段序列的甘蒙柽柳谱系地理研究

【目的】甘蒙柽柳为我国黄河流域特有种,本研究旨在探讨该物种各居群间的谱系地理结构以及黄河形成对甘蒙柽柳居群分布、遗传结构的影响。【方法】利用叶绿体基因trn Q-rps16片段和核基因片段ITS序列信息,通过PCR扩增、测序,对分布于我国黄河流域的甘蒙柽柳17个居群共266个个体的序列进行分析,研究其遗传多样性、遗传结构及种群历史动态。【结果】在甘蒙柽柳居群中,共检测得到4个叶绿体单倍型(207个个体)和32个核基因单倍型(232个个体)。该物种的叶绿体基因遗传多样性较低(HT=0.13),但其核基因的遗传多样性较高(HT=0.82)。甘蒙柽柳居群的遗传变异主要发生在居群内,叶绿体基因(cp DNA)和核基因(nDNA)的遗传分化系数NST(cpDNA:0.15;nDNA:0.22)和GST(cpDNA:0.19;nDNA:0.24)均不显著(P>0.05),且NST小于GST,表明该物种无明显的谱系地理结构。中性检验结果Tajima’s D和Fu’s Fs均为负值,且失配分析表明期望扩张群体的分布曲线与实际观测到的分布曲线基本吻合,期望分布曲线呈单峰,表明甘蒙柽柳居群经历过快速扩张,这可能与黄河的贯通形成有关。单倍型分布及网络结构分析结果表明,叶绿体单倍型H1、核基因单倍型R1频率最高,位于网络结构图中心位置,且分布最为广泛,可能为古老单倍型。叶绿体基因的结果显示,甘肃省永靖县、积石山县的甘蒙柽柳单倍型种类、多态性及核苷酸多样性显著高于其他地区,且具有特有单倍型(H2、H4),推测其在永靖县、积石山县附近最为古老,以此为起源中心,分别向上游(青海省)和中下游迁移,奠基者效应造成新建居群的遗传多样较低。【结论】本研究揭示了我国黄河流域主要甘蒙柽柳居群的遗传结构及其历史迁移动态。甘蒙柽柳的叶绿体基因遗传多样性水平较低,核基因的遗传多样性较高,遗传变异主要发生在居群内,无明显的谱系地理结构。该物种经历过快速扩张,其起源中心可能为甘肃省积石山县、永靖县附近,随着黄河的形成分别向黄河上游和中下游迁移,推测黄河的形成贯通是导致甘蒙柽柳居群迁移扩散的重要因素。

浑善达克沙地植物群落物种多样性及环境解释

认识沙地植物群落物种多样性及其与环境的关系,对维护沙地生态系统的结构与功能具有重要意义。本研究基于浑善达克沙地83个样地的群落数据及环境数据,通过数量生态学方法对群落物种多样性及其影响因子进行分析,探讨浑善达克沙地物种多样性特征及其环境解释。结果表明:(1)主要群落有榆树(Ulmus pumila)群落、小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落、黄柳(Salix gordejevii)群落及长梗扁桃(Prunus pedunculata)群落等,其中榆树群落分布在降水和土壤养分都比较高的区域,小叶锦鸡儿群落适生生境为降水较少且土壤贫瘠的区域;影响该区群落分布的主要环境因子依次为生长季降水量、生长季温度、土壤全氮和全钾含量,降水量的差异显著影响群落分布格局。(2)浑善达克沙地植物多样性的分布呈现出一定的规律性变化。物种多样性指数均随经度和海拔的增加而增加;Patrick指数与Shannon-wiener指数随纬度的增加呈现减少的趋势;Simpson指数与Pielou指数随纬度增加而增加;Patrick指数、Simpson指数和Shannon-wiener指数与生长季降水量、土壤有机碳和有效氮含量呈显著正相关,与生长季均温、≥0℃积温、生长季风速呈显著负相关,所有环境变量与Pielou指数均无显著相关性。研究结果阐明了浑善达克沙地物种多样性及植物群落分布的规律以及与关键环境因子之间的关系,有利于提高沙地植物多样性和稳定性,增强沙地植被的生态功能。

浑善达克沙地植物群落主要类型与特征

浑善达克沙地植被在维护草原与沙地生态系统稳定、保护京津冀地区生态安全方面发挥着重要作用。因水分条件的不同,浑善达克沙地植被从东到西具有明显的地带性,物种组成和群落结构差异明显。本研究在野外样方调查的基础上,对浑善达克沙地不同降水条件下的植被类型进行了划分,分析了不同水分条件下群落的物种组成和多样性特征。结果表明:(1)浑善达克沙地植被类型丰富,可划分为5个植被型组、12个植被(亚)型、27个群系。(2)物种组成多样,共有维管植物46科149属256种,草本植物占75%以上。(3)东西部空间差异明显,由东部的疏林草原、中部的典型草原向西部的荒漠草原过渡。中东部优势科为菊科、禾本科、豆科等,西部的优势科为苋科和禾本科。

民勤绿洲荒漠过渡带梭梭树干液流的时滞特征

应用Granier热扩散探针测定民勤绿洲荒漠过渡带梭梭人工林的树干液流,将液流与饱和水汽压差(VPD)和光合有效辐射(PAR)数据分别进行逐行错位分析,探讨树干液流与环境因子之间的时滞效应.结果表明:梭梭日液流速率呈现明显的季节变化,6月平均液流速率最大,8月平均液流速率最小.生长季(5—9月)梭梭树干液流与光合有效辐射、饱和水汽压差存在明显的时滞,树干液流滞后于PAR 80 min,提前于VPD 114 min,且不同月份的时滞长短存在差异.尽管梭梭树干液流在日尺度上更加依赖于PAR的变化,但在白天,树干液流与饱和水汽压差间有更紧密的关系.梭梭生长季树干液流与VPD或PAR之间的时滞与树形因子(株高、地径、50 cm处直径、枝下高、冠幅)及夜间液流量的相关性均不显著.

我国榉属树种资源与遗传改良现状

榉属(Zelkova Spach)植物是我国重要的乡土珍贵用材与观赏树种资源。由于长期过度开发等原因,我国榉属植物资源日趋匮乏。文中对我国3种榉属树种的地理分布、生物学特性、利用价值、种群动态与资源状况、遗传改良和良种培育现状及重要意义进行综述,并对其遗传改良与育种研究方向进行展望,以期为我国榉属树种资源的保护与高效利用提供信息与参考。