桑树生态系统服务功能研究进展

桑树(Morus alba L.)是非常重要的经济栽培林木之一。近年来,随着人们对生态环境日益恶化的重视,桑树以其对恶劣自然环境的超强适应性和生态治理能力而备受关注。根据森林生态系统服务功能评估规范,并结合桑树生态功能研究现状,将桑树生态系统服务功能归纳为8个指标类型:提供原材料、涵养水源、土壤保育、调节气候、净化空气、维持生物多样性、休闲游憩和文化传承;并就各功能指标研究情况进行了综述。

水分胁迫对桑树生理生化特性的影响

以桑树(Morus alba L.)品种强桑1号(M.alba L.cv.Qiangsang No.1)、强桑2号(M.alba L.cv.Qiangsang No.2)和农桑14号(M.alba L.cv.Nongsang 14)一年生盆栽苗为试材,研究水分胁迫(干旱胁迫和淹水胁迫)对不同桑树品种生理生化特性的影响。结果显示,水分胁迫导致桑树叶片丙二醛含量随时间的延长而增加;干旱胁迫下,强桑1号丙二醛含量较低,而淹水胁迫下,农桑14号丙二醛含量较低。水分胁迫下,不同桑树品种叶片超氧化物歧化酶活性变化趋势均为先下降后升高,且无显著差异;过氧化物酶活性随时间的延长而升高,尤其是胁迫后期增加迅速,而强桑1号和农桑14号的过氧化物酶活性分别在干旱胁迫和淹水胁迫下最高;过氧化氢酶活性在干旱胁迫下表现为先增后降,而淹水胁迫下表现为先降后增。随着水分胁迫时间的延长,桑树叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率不断下降,胞间CO2浓度不断增加;且不同品种间叶片净光合速率无明显差异。综合试验结果表明,强桑1号表现出较强的耐旱性,农桑14号表现出较强的耐涝性。

淹水胁迫对桑树生长及生理特性的影响

以五年生桑树(Morus alba L.)品种强桑1号、农桑14号、育71-1为试验材料,研究田间长期或短期淹水对桑树生长及生理特性的影响。结果显示,4个月长期淹水胁迫导致强桑1号植株生长和光合作用明显受阻,与对照相比,枝条长度、叶面积大小、节间长度及桑叶产量极显著减小,净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)显著降低。短期淹水胁迫导致强桑1号、农桑14号和育71-1叶片H2O2含量升高,而后随胁迫时间延长维持在相对稳定的水平;各桑树品种叶片丙二醛(MDA)含量差异明显,农桑14号叶片MDA含量总体相对较低。短期淹水胁迫下,3个桑树品种叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性总体呈下降趋势,而过氧化氢酶(POD)活性随时间的延长不断增加。农桑14号叶片SOD和POD活性均高于其他两个品种,表现出较强的耐淹水能力。

部分桑树品种的SSR遗传多样性分析

利用SSR(Simple sequence repeat)技术对17个桑树(Morus alba L.)种质资源的遗传多样性进行了分析。结果表明,28对SSR引物扩增产物在17份桑树品种中均存在多态性;17份桑树品种间的遗传一致度变异范围为0.550 9~0.905 7,平均遗传一致度为0.728 3,大十与康利1号的遗传一致度为0.905 7。利用桑树品种间的遗传距离进行聚类分析,可将17个桑树品种分成4个大类。这一结果与《中国桑树品种志》上的形态学分类结果一致。

桑树SSR引物的开发及其多态性分析

利用FIASCO磁珠富集法开发出桑树（Morus alba L.）基因组DNA的SSR位点引物46对,选出38对引物用于8份材料的多态性验证。结果表明,38对SSR引物共扩增出清晰谱带210条,不同引物的扩增条带数1~12条,平均每对引物的扩增带数为5.526 3条;每对引物组合可检测到SSR多样性位点数3~9个,共检测到106个多样性位点;所有位点的平均PIC值为0.645 8;8份供试材料在SSR水平上表现出明显的多态性差异,其中野生品种葫芦桑和岩桑聚为Ⅰ组,遗传距离为0.746 0,栽培品种垂桑、荷叶白、剑持、新一之濑、伦教40、鸡桑聚为Ⅱ组,剑持与荷叶白遗传距离最近（0.169 5）,亲缘关系最近,葫芦桑和岩桑与荷叶白的亲缘关系最远。

桑树光合作用转录组研究

研究高产桑品种鄂桑1号(E1)和对照桑品种湖桑32号(H32)光合特性及光合相关基因表达变化,为桑树高光效育种以及种质资源筛选提供理论依据。利用LI-6400XT型便携式光合测定仪测定桑树叶片气体交换和叶绿素荧光参数,同时测定叶绿素含量和1,5二磷酸核酮糖羧化酶(RUBP)活性,在桑树光合日变化曲线峰值和谷底取样进行转录组测序,比较不同桑品种光合相关基因表达的差异。对E1和H32的光合日变化测定结果显示,桑品种E1叶片的Pn峰值显著大于H32峰值(P<0.05),H32叶片Tr峰值显著大于E1峰值(P<0.05);不同品种桑树叶片Pn-PAR和Pn-Ci的响应中,CE、CSP为E大于H32,AQY、LCP、LSP、CCP为H32大于E1。E1在较弱光强下实现光合产物积累的能力强于H32,E1对CO2低浓度的利用效率优于H32;不同桑品种叶片叶绿素荧光参数中,E1叶片ΦPSⅡ和qP显著大于H32(P<0.05),H32的NPQ显著大于E1(P<0.05),表明H32叶片吸收的光能较多的以热能的形式进行耗散;H32的叶绿素a、叶绿素b和叶绿素含量均显著小于E1(P<0.05),E1的RUBP活性大于H32(P>0.05),表明E1光合能力优于H32。不同品种不同时段发现3356个差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs),代谢通路分析显示共有1136个DEGs注释到KEEG数据库,DEGs显著富集的光合作用相关代谢通路主要是光合作用固碳、碳代谢、卟啉和叶绿素代谢等3条光合相关代谢通路。在FC≥2且FDR<0.01的高差异表达基因中筛选功能描述与光合作用相关的新基因共10个。其中MulberrynewGene3646、MulberrynewGene1405、MulberrynewGene2419和MulberrynewGene320共4个DEGs可能是造成H32和E1净光合速率和产量差异的关键基因,可重点研究。

桑树的育苗及栽植方法要点

桑树在现在多元化的时代里,既为良药也是优良食品。介绍了桑树育苗方法、栽植要点及病虫害防治方法,旨在提高蚕桑业持续健康发展,建立专用桑园。

桑树花药愈伤组织诱导方法初步研究

[目的]对桑树花药愈伤组织诱导方法进行研究。[方法]以MS为基本培养基,研究不同品种、不同预处理时间和不同的激素种类及浓度对愈伤组织诱导的影响。[结果]不同品种适于花药培养的花序大小有所差异,同品种内长度相对稳定,可以作为取材标准;低温预处理对试验的结果影响不显著(P<0.05);不同品种间诱导率差异较大,在供试的3个品种中,桂桑优62的诱导率最高,为46.4%,最低的为粤桑11,仅为28.8%;激素对愈伤组织诱导率影响较大,特别是2,4-D,最佳激素组合为1.0 mg/L 2,4-D+0.5 mg/L 6-BA。[结论]该方法研究了桑树花药愈伤组织的诱导方法,为桑树的进一步开发研究提供了依据。

桑树叶片大小与质量的相关性

为探讨影响桑树(Morus alba L.)叶片净质量的主要因素,2017—2018年以农桑14号为试材,在生长季调查叶片长度、叶片宽度、叶柄长度、叶柄宽横径、叶柄厚横径、叶柄质量、叶片质量、千克叶片数量、叶片净质量等指标,分析了桑树叶片性状的关系。结果表明,叶片长度、叶片宽度与叶片净质量呈高度正相关,叶柄长度、叶柄宽横径、叶柄厚横径与叶片净质量呈显著正相关;叶片长度、叶片宽度、叶片长度+叶片宽度、叶片长度×叶片宽度、叶柄长度、叶柄宽横径、叶柄厚横径、叶柄质量、叶片质量、千克叶片数量与叶片净质量的相关系数之间存在极显著差异(P<0.01);比较叶片长度等分别与叶片净质量形成的二次曲线方程和直线方程的相关系数,表明更符合二次曲线;各指标对叶片净质量的影响程度大小顺序为叶片质量、每千克叶片数量、叶片宽度、叶片长度、叶柄质量、叶柄厚横径、叶柄宽横径、叶柄长度。可以通过调查叶片宽度和叶片长度等指标进行桑园估产。

基因编辑技术及其在桑树育种中的应用前景展望

综述了3种基因编辑技术的作用机制及CRISPR/Cas9基因编辑技术在植物育种中的应用。根据桑树(Morus alba L.)育种工作的现状,对CRISPR/Cas9基因编辑技术在桑树功能基因组学和遗传改良中的应用前景进行了展望,以期为桑树多元化种质创新提供借鉴和新思路。

桑园测土配方优化施肥试验研究

针对湖北省桑园立地条件差,肥料使用不科学,造成土壤营养元素缺乏和不平衡等问题,开展测土配方优化施肥试验示范.通过对郧西县六郎乡罗坡垭村桑园土壤肥力的分析发现,土壤养分含量中等,表现为极缺碱解氮,进而制订了不施肥、习惯施肥(全年尿素750kg/hm^2)和增量施肥(全年尿素1500kg/hm^2)3个施肥处理方案.结果表明,增量施肥明显提高了桑树(Morus alba L.)的抽枝能力,促进了桑树枝条的伸长生长,单株产叶量、公顷产叶量及桑叶品质明显提高,桑树的抗旱能力得到改善.得出了气候条件(降雨量)是影响桑树养分吸收量及桑园养分利用率的重要因子结论.

淹水胁迫下山桑和蒙桑的生理生化指标响应研究

模拟淹没和淹涝2种水分胁迫条件,研究了不同淹水处理时间对二年生山桑(Morus bombycis)和蒙桑(Morus mongotica)2种桑树植株的生理生化指标的影响。结果表明:(1)淹水胁迫条件下,桑树超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性均有应急性响应,淹没条件下比淹涝条件下响应程度大;(2)淹没条件下桑树的可溶性糖含量显著增加,其变化幅度高于淹涝条件下;可溶性蛋白质含量变化幅度相对小;(3)淹没后丙二醛(MDA)含量逐渐上升,中期有所回落,但随后又逐渐上升至对照水平;淹涝后MDA含量没有显著上升;(4)2种桑树在淹水胁迫条件下其生理生化指标产生应急响应程度不同。

盐胁迫对桑叶中1-脱氧野尻酶素含量的影响

[目的]考察盐胁迫对桑叶中1-脱氧野尻酶素含量的影响。[方法]以黑龙江省桑树品种青龙桑为试验材料,采用不同盐浓度下对桑苗进行盐胁迫处理,利用高效液相色谱测定1-脱氧野尻酶素的含量。[结果]不同浓度的NaCl胁迫下桑树叶片的1-脱氧野尻酶素含量均高于对照,其中50 mmol/L NaCl溶液处理下桑树叶片中1-脱氧野尻酶素含量在第31天达到最大值,为1.51 mg/g;并且,在NaCl胁迫下桑树上部叶的1-脱氧野尻酶素含量大于下部叶。[结论]适当的盐浓度能有效提高桑苗叶片中1-脱氧野尻酶素的含量。

春伐对鄂桑1号光合生理参数的影响

在自然条件下,测定了鄂桑1号(Morus alba L.cv.E-sang No.1)和湖桑32号[M.alba L.var.multicaulis(Perrott.)Loud.cv.Husang No.32]桑树品种春伐后,植株叶片的各项光合生理参数及变化规律,并对其进行了比较分析。结果表明,2个桑树品种的叶片净光合速率(Pn)日变化曲线均呈双峰型,有明显的"光合午休"现象,其气孔限制为光合能力下降的主要原因;表观光能利用效率(LUE)为鄂桑1号<湖桑32号,瞬时水分利用效率(WUEi)为鄂桑1号>湖桑32号,潜在水分利用效率(WUEp)为湖桑32号>鄂桑1号;光饱和点(LSP)为湖桑32号[1 412.46μmol/(m2·s)]>鄂桑1号[1 201.63μmol/(m2·s)],光补偿点(LCP)为湖桑32号[26.99μmol/(m2·s)]<鄂桑1号[31.02μmol/(m2·s)],表观量子效率(AQY)、羧化效率(CE)、光合能力(Pm)、1,5-二磷酸核酮糖(Ru BP)最大再生速率(Ru BPmax)均为湖桑32号>鄂桑1号,且Pm、Ru BPmax的差异达显著性水平(P<0.05);桑树叶片Pn季节变化在5月11日和5月16日,湖桑32号的Pn值显著大于鄂桑1号(P<0.05),而7月30日和8月30日,鄂桑1号的Pn值显著大于湖桑32号(P<0.05)。光合有效辐射(PAR)是影响桑树Pn最重要的生态因子,而空气相对湿度(RH)对气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)有较明显的影响。

^(60)Co-γ射线处理对桑种子发芽的影响试验

以6个剂量的^(60)Co-γ射线辐照4个桑树(Morus L.)品种的干燥种子,分析了辐照后各品种的发芽情况。结果表明,辐照主要影响桑树种子的发芽势和生根能力,分析各品种对辐射的耐受性,以冀桑3号的耐受能力最强。通过辐照后种子发芽及生根情况的比较,得出桑树种子辐照致死剂量为2 500 Gy。

基于叶绿体matK基因序列的两份安康野生桑遗传特征分析

对陕西省安康市黄石滩、八仙镇2份野生桑叶绿体基因组进行PCR扩增,获得matK编码基因及其侧翼序列,扩增长度为1715 bp,ORF长度为1518 bp,2份序列仅存在1处单碱基差异。利用matK序列分析7份桑树(Morus alba L.)之间的遗传多样性,结果表明,不同品种桑树matK序列相似度较高,仅存在6个单位点碱基差异,定义3种单倍体,单倍型多样度为0.714,核苷酸多样度为0.00132,平均核苷酸差异为2.000。遗传距离分析表明,八仙镇桑树与印度桑(M.indica)、鲁桑(M.multicaulis)的遗传距离最近,黄石滩桑树与蒙桑(M.mongolica)、华桑(M.cathayana)的遗传距离最近。聚类分析将7份桑树聚为1支,且桑树品种之间的进化支长要明显短于其他科属之间的长度,表明桑树品种间的遗传多样性较低,经历较少进化事件。

桑氧化固醇结合相关蛋白的基因克隆及序列与表达分析

氧化固醇结合蛋白家族是一类存在于真核生物中的能结合氧化固醇的保守蛋白,主要作用是参与细胞中的脂类代谢、囊泡运输及信号转导等方面。试验利用RT-PCR和RACE技术从桑树(Morus L.)鲁桑系品种育71-1(M.multicaulis Perr.cv.Yu 71-1)中克隆出一个氧化固醇结合蛋白相关蛋白基因,该c DNA全长1 974 bp,含有一个完整的全长1 371 bp的读码框(ORF),内有220 bp的5’非翻译区(5’UTR)和383 bp的3’非翻译区(3’UTR),3’端以Poly(A)15结束。其开放读码框共编码456个氨基酸,分子量为51.97 k D,等电点为5.143。利用Pfam和PROSITE在线分别进行了蛋白质的结构及功能位点和motif预测,结果显示,该蛋白为氧化固醇结合蛋白相关蛋白家族的成员,具有氧化固醇结合蛋白相关结构域,且含有该家族蛋白特有的极其保守的指纹基序"EQVSHHPP"。多重序列比对结果表明,该蛋白高度保守,在系统进化树中桑树与野草莓(Fragaria vesca subsp.vesca L.)、碧桃(Prunus persica Batsch.var.duplex Rehd.)等的亲缘关系较近。Real-time PCR分析表明,该基因在花、幼果、成熟果的表达量比根、茎和芽中的表达量要高。在高盐胁迫下,桑树Ma-acyin-ORP基因的表达量先升高、后下降,初步推断该基因可能参与某种压力胁迫的生理反应。

不同非生物胁迫对桑叶1-脱氧野尻霉素含量的影响

通过不同程度的干旱、淹水、盐处理等非生物胁迫,对桑叶的1-脱氧野尻霉素(DNJ)含量进行测定,结果表明,桑树(Morus alba L.)在一定程度的干旱、淹水和盐胁迫环境下,桑叶DNJ含量积累更高。本研究结果为桑树在消落带和盐碱地等地区更有效地开发桑树DNJ资源提供理论依据。

桑树bHLH转录因子家族全基因组鉴定与分析

本研究旨在鉴定桑树bHLH基因,并分析预测其理化性质和保守结构域,以期为研究bHLH转录因子在桑树的生长发育、抗逆胁迫以及信号转导过程中的作用提供参考。本研究使用桑树全基因组数据,通过生物信息学方法对桑树的b HLH转录因子进行了鉴定与系统分析。结果表明,在桑树全基因组中共鉴定出173个b HLH转录因子,经过系统进化分析,将其分为四个进化大组,11个亚组;bHLH转录因子间理化性质差别和跨度较大,59.1%的等电点小于7,呈弱酸性;保守结构域分析表明,bHLH转录因子有两个高度保守的结构域并含有H5-E9-R13保守序列,N端的碱性氨基酸区与DNA结合位点有关,C端的HLH区形成螺旋-环-螺旋结构并且与形成二聚体有关,共含有5种保守元件;保守元件分析表明,bHLH基因家族只含有一个HLH保守结构域结构;蛋白互作分析结果表明,相似的功能或者相近的生理过程可能由不同的蛋白控制。鉴定和分析桑树bHLH转录因子家族,既可以为桑树的抗旱、胁迫等方面的研究提供分子生物学理论基础,又可以为分子改良桑树品种提供理论依据,从而改良桑椹的果实品质,进一步提高桑椹的食用价值和药用价值。

桑树花粉与叶片、枝皮的矿质元素含量比较

为探索桑树花粉中矿质元素含量,以4个桑树品种(‘冀桑2号’,‘辽鲁6号’,‘路杨’,‘河北华桑’;下为:‘冀桑2号’,‘鲁6’,‘路杨’,‘华桑’)为研究对象,对桑树的叶、枝皮、花序、花粉的矿物元素含量进行测定和分析。结果表明,不同品种间,‘路杨’花序中的K元素含量最为丰富,达到33 035.60 mg/kg;‘河北华桑’皮中的Ca元素含量最高,为31 423.46 mg/kg;在‘辽鲁6号’的叶的Mg元素含量最高,达到4 630.70 mg/kg。在同一品种不同组织部位中,花粉中微量元素含量最高。‘冀桑2号’的花粉中Fe元素含量为1 014.46 mg/kg,Zn元素含量为130.18 mg/kg,Mn元素含量为75.00 mg/kg。同时‘,冀桑2号’花粉同其他物种花粉(牡丹,薄壳山核桃,松花粉,枸杞)中矿物元素含量相比较,K、Ca、Fe的含量最高,分别达到20 518.91 mg/kg、6 897.94 mg/kg、1 014.46 mg/kg。本研究为开发及桑花粉的高值化利用和健康消费提供了理论帮助。