连栽杉木林地土壤对其无性系幼苗土壤酶活性和酚酸类物质含量的影响

探讨杉木在连栽杉木林土壤培养下,其优良无性系根际与非根际土壤酶活性以及根际和根尖酚类物质含量的变化特征及其相互关系,揭示杉木优良无性系对不同连栽代数土壤培养的响应机理,以不同连栽代数杉木人工林土壤为培养基质,栽植杉木无性系幼苗2a后,采用抖落法取根际和非根际土壤测定相关酶活性和根际酚类物质含量,并剪取0～2cm根尖测定酚酸类物质含量。结果表明,在杉木根际土壤和非根际土壤中的脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶及酸性磷酸酶活性总体上随连栽代数增加呈下降的变化趋势,而多酚氧化酶活性呈上升的变化趋势。杉木优良无性系根际土壤中共鉴定出11种酚类物质,其中阿魏酸、没食子酸和咖啡酸相对含量较高,是最主要的酚类物质。没食子酸相对含量随连栽代数增加而增多,阿魏酸含量表现为先降后升,但均高于对照,而咖啡酸则表现为先升后降,其含量均低于对照,且三者在三代林中的含量均高于一代林;杉木根尖中共鉴定出8种酚类物质,其中儿茶素、奎尼酸和山奈酚相对含量较高。儿茶素含量逐代下降,二代林和三代林中其含量均高于对照;山奈酚含量逐代增加,而不同连栽代数中其含量均低于对照;奎尼酸含量表现为先升后降,而不同连栽代数中其含量均高于对照。相关性分析表明,鞣花酸、奎尼酸与酸性磷酸酶呈显著负相关,龙胆酸与酸性磷酸酶呈极显著正相关,芦丁、龙胆酸与多酚氧化酶呈显著负相关,鞣花酸与多酚氧化酶呈显著正相关,没食子酸与脲酶呈显著负相关;槲皮素、芦丁和香草酸与脲酶呈显著正相关,对香豆酸和山奈酚与蔗糖酶呈显著正相关。综上所述,杉木连栽可能会通过改变杉木根尖和根际土壤中酚类物质的积累来影响土壤酶的活性,进而影响杉木对养分的吸收利用,最终导致杉木连栽障碍的发生。

不同化感型杉木无性系对连栽地的生理响应

采用盆栽模拟生物培养方法,以1年生不同化感型杉木无性系(敏感型、忍耐型)为试验材料,以不同连栽代数(杉木1代林、连栽2代林、连栽3代林)及闽楠人工林(CK)土壤为培养基质,通过测定杉木叶绿素含量[Chla、Chlb、Chl(a+b)、Chla/Chlb],叶绿素荧光参数(Fo、Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo),抗氧化酶(SOD、CAT、POD、PPO)活性以及丙二醛(MDA)含量,从而揭示不同化感型杉木无性系对连栽地的生理响应机制。结果表明:(1)与CK相比,2种杉木无性系随连栽代数增加,Chla、Chlb、Chl(a+b)呈下降趋势,Chla/Chlb呈上升趋势,Fo呈上升的趋势,Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo呈下降趋势,抗氧化酶活性和MDA含量也呈上升趋势。(2)同一林分类型土壤下,忍耐型杉木无性系叶绿素含量、荧光参数值基本高于敏感型杉木无性系,而抗氧化酶及丙二醛值基本低于敏感型杉木无性系,且这2种杉木无性系各参数之间差异显著。(3)杉木叶绿素含量和叶绿素荧光参数相关性分析表明,Chla、Chlb、Chl(a+b)与Fo呈负相关,与Fv/Fo呈显著正相关;Chla/Chlb与Fv、Fv/Fm、Fv/Fo呈显著负相关。

一个新杉木纤维素合酶ClCesA基因的克隆与植物表达载体构建

为探索杉木木材形成的分子机制,以杉木嫩叶总RNA反转录的c DNA为模板,运用RT-PCR技术克隆出一个新杉木纤维素合酶基因ClCesA.该基因的开放阅读框(ORF)为2 955 bp,共编码984个氨基酸.通过TMHMM Server v.2.0和MEGA5.1软件预测ClCesA蛋白的跨膜结构和功能,发现该蛋白N端含有锌指结构,共有8个跨膜结构,平均跨膜区域18个氨基酸残基,并具有保守的DDDQXXLRW结构域.系统进化树分析结果表明,ClCesA可能与细胞次生壁形成有关.荧光定量PCR分析表明,ClCseA基因在杉木的不同器官(根、茎、叶)中均有表达,但在杉木根中的表达含量最高,茎中次之,叶中最低.随后,为后续该基因功能验证提供基础,将ClCesA克隆到含有GFP标签和潮霉素抗性的p GWB506载体,构建植物过表达载体p GWB506-35S-ClCesA-GFP.

杉木纤维素合酶(ClCesA2)基因的克隆与表达分析

为探索杉木木材发育的分子机制,以杉木幼苗嫩叶总RNA为模板,利用反转录获得的cDNA进行聚合酶链式反应(PCR),获得杉木纤维素合酶(ClCesA2)基因。对该基因进行测序以及序列分析表明,该基因开放阅读框全长3 276 bp,共编码1 091个氨基酸,具有锌指结构和8个跨膜区域,及保守的DX……QVLRW结构域。荧光定量PCR结果表明,该基因在杉木的根、茎、叶中相对表达量有明显差异,茎的相对表达量最高,根次之,叶最低。系统进化树分析表明该基因与初生壁合成相关基因聚在一起,推测该基因可能参与杉木细胞初生壁的形成。

杉木连栽林土壤微生物碳源利用比较

在测定土壤理化性质的基础上,应用Biolog-ECO技术,分析杉木1代(FCF)、连栽2代(SCF)、连栽3代(TCF)人工林和楠木人工林(PBP,对照)4种林分类型土壤微生物群落总碳源利用动力学特性、微生物多样性指数及多样性指数与土壤理化性质的相关关系.结果显示:4种林分类型的土壤微生物丰富度(Shannon指数)、优势度(Simpson指数)、均匀度(Mc Intosh指数)均达到了显著差异(P<0.05);PBP土壤微生物总体活性(AWCD)、Shannon指数、Simpson指数及Mc Intosh指数值均高于其他3种类型;土壤微生物生物量碳(C)含量、氮(N)含量、Shannon指数、Simpson指数与AWCD值的相关性达到了显著水平(P<0.05);其中AWCD值、土壤p H、全C、全N、土壤微生物生物量C、N的大小顺序为PBP>FCF>SCF>TCF.本研究表明,随着杉木连栽代数的增加,土壤微生物群落总体活性逐代下降.(图1表7参32)