毛竹PheMADS47a基因启动子克隆及功能分析

MADS-box转录因子家族成员SVP作为开花调控网络的中枢调控因子,也可在植物芽发育中发挥作用并参与逆境及激素途径。为探究毛竹(Phyllostachys edulis)PheMADS47a基因启动子的功能,本研究克隆了PheMADS47a约2000 bp的启动子序列,构建了不同长度5′端缺失启动子(P1:1949 bp、P2:825 bp、P3:578 bp、P4:493 bp、P5:230 bp、P6:79 bp)的植物表达载体(含报告基因GUS),遗传转化至拟南芥(Arabidopsis thaliana),通过β-葡萄糖苷酸酶(GUS)染色分析其活性。结果显示,PheMADS47a基因启动子中存在脱落酸(ABA)、赤霉素(GA)、吲哚-3-乙酸(IAA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、水杨酸(SA)等激素应答元件及低温、干旱等非生物胁迫响应元件以及众多光响应元件。在10和15 d幼苗期,除P4启动子外,其他长度的启动子片段均有活性;在23和33 d苗期,P1~P3启动子活性强。全长启动子P1驱动的GUS基因在拟南芥的根、茎、叶、花序、角果基部均有表达,而在角果和侧枝中无表达。PheMADS47a基因启动子活性明显受MeJA、SA促进,不同长度的启动子活性对ABA、GA和IAA的应答不同。不同长度的启动子活性均可被黑暗、干旱、NaCl、4℃低温抑制。推测-578~-493 bp是该启动子活性的关键区域,该启动子是MeJA诱导型启动子。本研究为应用PheMADS47a基因启动子和探究该基因的调控机制提供了理论依据。

地形条件对毛竹林分结构和植被碳储量的影响

在积极实施森林应对气候变化背景下，森林的固碳特征、储碳能力和环境影响机制颇受关注（Schmid et al．，2006；Thtirig et al．，2010；Werner，2010）。光照、温度、水分等多个自然因子共同影响着森林的碳汇功能，而海拔、坡向、坡位等地形因子又通过温度、降水等气候作用，在一定程度上限制了陆地生态系统植被碳储量和碳密度变化（吕超群等，2004；赵敏等，2004；陈茂铨等，2010）。

毛竹顺纹抗拉性质的变异及与气干密度的关系

将毛竹轴向分段（4段）、径向分层（6层）取样,研究其顺纹抗拉弹性模量和顺纹抗拉强度的变异规律,顺纹抗拉性质与气干密度之间的关系.结果表明：毛竹的顺纹抗拉弹性模量和顺纹抗拉强度的径向变异很大,不同位置竹材的顺纹抗拉弹性模量为8.49～32.49 GPa,最外层竹材的顺纹抗拉弹性模量约是最内层的3～4倍;不同位置顺竹材顺纹抗强度在115.94～328.15 MPa之间,最外层竹材的顺纹抗强度是最内层的2～3倍.用直线方程预测毛竹顺纹抗拉性质的效果略优于曲线方程的效果.

浙江省毛竹竹板材碳转移分析

木质林产品作为森林生态系统碳循环的一个重要组成部分,是森林生态系统三大碳库之一,对森林生态系统和大气之间的碳平衡起着重要作用,在减缓碳排放上具有巨大贡献（Apps et al.,1999;Dias et al.,2005;白彦锋等,2009）：一方面。

毛竹林细根生物量及其周转

通过连续土钻取样法,对湖南会同林区集约经营毛竹林地土壤细根生物量及其动态特征进行研究。结果表明:毛竹林细根生物量为7.7349t.hm-2,其中活细根和死细根分别占91.5%和8.5%,并且毛竹林0～20cm层活细根和死细根生物量分别占林地活细根和死细根总量的57.9%和60%。毛竹林活细根和死细根生物量在1年中有明显的季节变化规律,其变化范围分别为4.8647～10.7964和0.3538～1.0057t.hm-2,基本上2—6月份呈上升趋势,到6月份出现最高峰值,8—12月份下降,次年2月为最低值。采用改进的最大值、最小值法计算模型计算出毛竹林细根年生长量、年分解量和年周转率分别为6.895,0.3124t.hm-2和0.93次.a-1。

基于竹展开技术的毛竹竹板材碳转移分析

全程跟踪209株不同胸径分布的毛竹利用竹展开技术生产去青(5种规格)和带青(2种规格)2类竹板材的过程,探讨竹展开板材生产过程的碳转移特征。结果表明:1)2种不同规格带青竹板材的总计碳转移率平均为73.49%;5种不同规格去青竹板材的总计碳转移率平均为61.24%,其中长度840mm比1300mm段竹材总计碳转移率高,且二者有显著性差异(P<0.05);2)不同胸径毛竹展开板材(去青和带青)的综合碳转移率为52.37%～74.44%,平均为62.57%,其拟合方程为y=2.8665x+29.641,R2=0.3764;3)不同胸径毛竹展开板材的整株综合碳转移率为22.25%～67.84%,其拟合方程为y=8.6462x-60.735,R2=0.6455,随着胸径的增大毛竹展开板材的整株综合碳转移率增大;4)建立不同胸径单株毛竹与竹展开板材碳储量模型并拟合得到:y=0.0001x4.1377,R2=0.6943。

毛竹笋快速生长过程中冠层参数动态及其与光合有效辐射的关系

基于冠层参数连续监测,研究了毛竹Phyllostachys edulis笋快速生长过程中冠层参数动态,并分2个阶段分析了叶绿素质量、叶面积指数和冠层郁闭度与冠层上方光合有效辐射的关系。结果表明:①单位面积叶绿素质量、叶面积指数和冠层郁闭度值在毛竹笋快速生长过程中呈增长趋势,相应增量分别为5.5μg.cm-2,1.0和0.6;②放叶前母竹叶绿素与光合有效辐射的相关性高于展枝放叶后两者的相关性,相关系数由0.57(P=0.180)降为0.14(P=0.860),在一定程度上反映了放叶前母竹为竹笋快速生长提供更多的光合产物;③在新竹放叶过程中,叶面积指数和冠层郁闭度与光合有效辐射的关系呈正相关,复相关系数分别为0.796 0(P=0.120)和0.991 6(P=0.004),说明在这一阶段毛竹林冠层对光能的利用和分配增强。

模拟酸雨对毛竹入侵阔叶林缓冲区土壤细菌群落多样性的影响

为了分析酸雨对毛竹入侵阔叶林缓冲区土壤细菌群落多样性的影响,以浙江省天目山国家级自然保护区毛竹扩张形成的竹阔混交林为研究对象,选取T1(pH=4.0)、T2(pH=2.5)两个模拟酸雨梯度,并以pH=5.5为对照(CK),应用Illumina MiSeq高通量测试技术分析不同强度酸雨胁迫下土壤细菌群落组成和多样性变化及其关键影响因素.结果表明:①随着酸雨强度增加,竹阔混交林土壤w(TN)(TN为总氮)、w(OC)(OC为有机碳)、C/N和w(AN)(AN为碱解氮)显著升高,而pH、w(DOC)(DOC为可溶性有机碳)、w(MBC)(MBC微生物量碳)和w(MBN)(MBN为微生物量氮)显著下降(P<0.05).②与CK相比,模拟酸雨处理(T1、T2)显著降低了细菌群落的OTUs数量、Chao1指数和Ace指数(P<0.05).③竹阔混交林土壤细菌包括34门96纲247目401科698属,其中变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门、放线菌门为3种处理下共有的优势菌门(相对丰度>1%).变形菌门和放线菌门相对丰度在CK处理下最高,酸杆菌门和绿弯菌门相对丰度在T2处理下最高.与CK相比,Arthrobacter属和Elsterales属相对丰度变化显著,可作为酸雨胁迫下土壤细菌群落结构变化的指示种.主坐标(PCoA)分析和相似性检验结果显示,模拟酸雨改变了土壤细菌群落结构.④冗余分析(RDA)和相关性分析表明,不同酸雨处理的竹阔混交林土壤细菌多样性与土壤pH、w(TN)密切相关(P<0.05).研究显示,不同模拟酸雨处理下土壤细菌群落结构和多样性有明显差异,主要可能受到土壤pH、w(TN)的影响.

水培条件下不同磷水平对毛竹实生苗生长发育的影响

以毛竹(Phyllostachys edulis)实生苗为材料,采用Hoagland营养液水培方法,研究不同磷浓度下毛竹生长、根系发育、激素含量等的差异。结果表明:磷浓度较低时,可以促进毛竹实生苗根系长度及根系总表面积的增长。随着磷浓度的增加,实生苗生物量干重及根冠比呈先上升后下降趋势,磷浓度为1 mmol L-1时达到最大。无磷处理时,根中的IAA、ZR、GA3和ABA等4种内源激素含量随着处理时间的延长均先升高再降低;其他浓度磷处理根中IAA、ZR和GA3(0.5 mmol L-1磷除外)含量随着处理时间的延长大致呈先降低后升高的趋势,而ABA(0.5 mmol L-1磷除外)含量随着处理时间的延长变化不明显。不同浓度磷处理,叶片中IAA、GA3和ABA含量总体上呈下降趋势,ZR含量总体上呈上升趋势。以上结果表明不同浓度的磷处理对毛竹内源激素含量的变化有显著的影响,而内源激素含量变化与毛竹实生苗根系变化密切相关。

基于最小尺度的浙江省毛竹生物量精确估算

以浙江省为例,提出基于最小尺度的区域生物量估算新方法,包含3方面内容:1)利用二元Weibull生存函数推导二元Weibull分布函数,并用二元Weibull分布函数估算浙江省各径阶、各龄级毛竹的总株数;2)利用已有毛竹胸径、年龄二元单株生物量模型f(D,A),计算各径阶、各龄级毛竹的生物量;3)利用公式MT=∑mi=5∑nj=1kijf(Di,Aj)实现区域尺度生物量的精确估算。用该方法估算得浙江省毛竹总生物量为1.4716×1010kg。

毛竹碳汇造林初期净碳汇量监测与不确定性分析

竹林是热带和亚热带地区一种分布广泛的森林资源类型。由于其优良的固碳功能,在林业应对气候变化的背景下,以积累碳汇和实现碳汇交易为目的的毛竹Phyllostachys edulis林营造活动日益增多。跟踪调查整个毛竹造林过程,连年监测毛竹碳储量变化和土壤有机碳变化,结合基线碳储量和造林活动过程排放泄漏估测,探究净碳汇量变化积累特征。结果表明：1项目区毛竹碳汇造林初期（1-5 a）净碳汇量二氧化碳当量（CO2-e）为443.77 t,累计净碳汇量二氧化碳当量为9.30 t·hm-2;2项目区在组成净碳汇量的多个分量中,只有毛竹碳储量变化起正面影响,而土壤有机碳变化、施肥排放和运输泄漏均对净碳汇量积累造成负面影响,5 a二氧化碳当量分别为-292.90,-18.99和-8.27 t;3毛竹造林初期（1-5 a）,毛竹碳储量（地上、地下）变化和净碳汇量变化速率并不均匀;4毛竹造林过程中的土壤扰动,对净碳汇量会带来显著影响,造林初期甚至会出现净排放。

毛竹原状和粉状叶片分解特征对施氮和温度的响应

[目的]毛竹(Phyllostachys edulis)叶片分解与竹林碳循环和养分周转关系密切,通过室内模拟氮沉降和温度升高试验,为预测未来气候变暖和氮沉降条件对凋落竹叶分解的调控提供参考,为科学管理毛竹林提供科学依据。[方法]以毛竹原状叶片及粉状叶片(粉碎过2 mm)为研究对象,布设3因素2水平试验,即施氮(添加氮5 mg·g-1)和不加氮对照,12℃和28℃培养温度,原状和粉状叶片,恒温箱中培养78 d,采用密闭碱液吸收法定期测定CO2释放量,并计算分解速率。[结果]表明:施氮处理、培养温度和叶片形态及其交互作用对凋落竹叶分解速率的影响因培养阶段不同而存在差异,总体上表现为培养前期(0—23 d)和培养中期(24—48 d)的分解速率高于培养后期(49—78 d)。从均值来看,施氮处理抑制原状叶片在12℃培养下的分解速率,而对两种形态叶片在28℃培养条件的分解速率影响不显著;施氮处理可增加原状凋落竹叶分解速率的温度敏感性(Q10),但对粉状凋落竹叶分解速率的Q10值影响不显著,且原状凋落竹叶分解速率的Q10值高于粉状凋落叶。凋落竹叶C/N在培养后期显著升高,且氮添加显著促进粉状竹叶C/N增加。[结论]氮沉降对毛竹凋落叶分解的影响效应与培养温度和叶片形态有关。凋落物分解的影响因素众多,凋落物分解对全球环境变化的响应不仅应该深入研究其化学和生物学机制,还要关注物理过程及其调控潜能。

毛竹4个miRNA在胚芽萌发过程的表达响应研究

为探究毛竹mi RNA在种子萌发过程中相关调控机理,利用荧光定量和生物信息学技术分析毛竹中可能参与种子萌发调控的mi RNA,并预测其潜在靶基因。并对毛竹种子萌发过程中胚芽萌发的不同阶段的mi RNA及其潜在靶基因的表达模式进行验证分析。结果显示,毛竹4个mi RNA基因(phe-mi RNA156k、phe-mi RNA159b、phe-mi RNA160a和phe-mi RNA396e)在种子萌发至形成完整胚芽的3个阶段中表达水平呈上升趋势。通过mi RNA及其靶基因的表达关联分析,发现毛竹这4个mi RNA潜在靶基因(phe-mi RNA156-T1、phe-mi RNA156-T2、phe-mi RNA159-T1、phe-mi RNA160-T1、phe-mi RNA396-T1和phe-mi RNA396-T2)的表达下调,而这些靶基因可能参与调节毛竹种子萌发、细胞分化和器官形成等过程。其中根中高表达的phe-mi R396e随着毛竹萌发而上调表达,其靶基因则表达下调,它可能通过抑制其2个生长因子相关蛋白的靶基因来实现对毛竹萌发过程的调控。由此表明,这4个毛竹mi RNA在胚芽萌发过程可能具有重要作用,研究结果对进一步发展毛竹分子育种提供一定理论参考。

毛竹拉丝材加工利用碳转移分析

毛竹Phyllostachys edulis竹材经拉丝可加工成竹席、竹筷和竹帘,是毛竹竹材加工利用中的重要产品。调查了179株不同胸径分布的毛竹,截取拉丝段竹杆按照4种不同的规格进行粗刨开片和拉丝,将毛竹拉丝段加工成竹席丝,竹筷条和竹帘丝。分析了不同规格竹片的刨片对竹拉丝碳转移的影响,不同胸径的竹拉丝对碳转移率的影响,并建立不同胸径单株毛竹与拉丝材产品的碳储量模型。结果表明:①4种不同规格竹片的竹青和竹黄粗刨碳转移率差异显著(P<0.05),竹筷条比竹席丝和竹帘丝碳转移要高;由于拉丝段的竹材随着壁厚的减小变窄的趋势,导致不同规格随着小头壁厚的减小,碳转移率呈逐渐下降。不同规格竹片的拉丝材平均综合碳转移率为34.11%。②不同胸径毛竹拉丝材生产的综合碳转移率为24.20%～41.83%,平均为32.51%。③不同胸径毛竹拉丝材生产的整株综合碳转移率为9.97%～29.30%,平均为18.09%;④建立不同胸径单株毛竹与拉丝材产品碳储量模型为y=0.006 5x2.236 2,R2=0.631 8。

毛竹EMF2类基因原核表达条件优化

在对毛竹EMF2基因功能研究的过程中,需要制备其抗体用于蛋白表达的检测。由于PheEMF2原核表达量低,纯化到的蛋白量不利于抗体制备,所以本研究用正交设计的方法对PheEMF2原核表达诱导条件进行优化,提高其原核蛋白表达量。根据L25(56)正交设计表设计诱导时间、诱导温度、IPTG终浓度、菌液OD值四因素五水平的融合蛋白表达诱导条件。用凝胶图像光密度分析系统分析各诱导条件下融合蛋白的表达量,发现菌液OD值和诱导温度对蛋白表达量有显著影响,而IPTG终浓度和诱导时间对蛋白表达量影响不显著。根据正交设计的效应曲线和方差分析结果,选择在菌株生长值OD600为1.1时,加入IPTG至终浓度1.0mmol/L,放入25℃摇床中振荡8 h诱导融合蛋白表达,融合蛋白的表达量约提升了10倍,占细菌总蛋白量的21.4%。

云南乌蒙山国家级自然保护区毛竹林群落调查

毛竹是刚竹属中国特有种,是竹类中秆形最高大的散生竹种,也是中国人工栽培最广的竹种和竹产业最主要的笋材原料,在国民经济建设和人民生活中发挥着重要的作用。但毛竹野生种群至今仅发现于云南省昭通市彝良县海子坪乡的湿性常绿阔叶林山地,是目前唯一发现的一片天然野生毛竹群落。由于毛竹野生种群携带重要性状的遗传多样性资源,对于人工毛竹经济性状改良和抗性选育均具有十分重要的科学价值。因此,保护好并深入调查研究毛竹野生种群的结构特征与演变趋势,对于毛竹新品种培育与人工林可持续发展都具有十分重要的理论价值与实践意义。首次对迄今唯一发现的野生毛竹群落进行了系统调查与分析,调查发现野生毛竹群落物种多样性十分丰富,伴生物种主要为地带性湿性常绿阔叶林的建群树种,且多为起源古老的木本蕨类—桫椤、木兰科、樟科、茶科和壳斗科等树种,显示了野生毛竹群落的古老性与原生性;目前林分秆龄结构严重老化,易导致毛竹单优势的退化,显示出向竹—木混交的湿性常绿阔叶林演化的趋势;最后在对海子坪天然毛竹林资源分析评价的基础上,提出对野生毛竹群落保护与复壮的对策建议。

毛竹新变型——青龙竹

报道了在江西资溪、奉新境内分布的毛竹新变型——青龙竹Phyllostachys edulis f.curviculmis。

模拟氮沉降对毛竹林土壤生化特性和酶活性的影响

以亚热带毛竹林为研究对象,以长江三角洲地区实际氮沉降量40 kg/(hm^2·a)为参照,设置2种形态(铵态氮(NH 4 Cl)和硝态氮(KNO 3))和3种水平(对照、低氮和高氮(0,40,120 kg/(hm^2·a))的氮添加试验。结果表明:(1)氮添加显著降低了土壤pH,不同氮水平和形态对pH均有显著影响(P=0.001和P=0.010);(2)高水平氮处理下,硝态氮处理的土壤NO 3^--N和DON含量分别高于铵态氮处理的40.06%和50.10%,土壤NH 4^+-N含量低于铵态氮处理的12.33%,在同一氮形态下,高氮处理的土壤NO 3^--N和DON含量分别高于低氮处理的47.12%和78.12%,土壤NH 4^+-N含量低于低氮处理的24.24%。说明氮水平和形态均对土壤NH 4^+-N、NO 3^--N和DON含量有显著影响(P<0.05);(3)与对照相比,高水平氮处理下土壤脲酶和蔗糖酶活性分别提高了14.16%和8.11%,氮形态对土壤脲酶和蔗糖酶活性没有显著影响。氮水平和形态对过氧化氢酶活性均无显著影响(P>0.05);(4)土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性均呈现显著的季节变化,脲酶和蔗糖酶活性夏季高,冬季低,春秋居中,过氧化氢酶则秋冬季节较高。氮添加没有改变酶活性的季节分异规律。通过Pearson分析发现,土壤酶活性(脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶)与土壤生化特性显著相关(P<0.05)。氮水平和形态对土壤生化特性和酶活性的影响存在一定差异,研究结果可为氮沉降背景下亚热带毛竹林的管理提供理论依据。

毛竹GRF转录因子家族的全基因组鉴定与分析

利用生物信息学方法,于毛竹(Phyllostachys edulis (Carr.) Lehaie)全基因组中鉴定获得18个GRF转录因子,并对其理化特性、保守结构域、系统发育关系、mi R396靶位点以及基因表达模式进行了分析。结果表明,18个Pe GRF蛋白长度为170～551 aa,分子量为18.5～58.8 k D;这些Pe GRF蛋白均具有QLQ和WRC结构域,部分Pe GRF含有FFD和TQL保守结构域。对毛竹、拟南芥(Arabidopsis thaliana (L.) Heynh)和水稻(Oryza sativa L.)的系统进化分析结果显示,毛竹18个GRF可分为3个亚类,且单子叶植物毛竹和水稻的GRF转录因子亲缘关系更近。mi R396靶位点预测分析结果发现,在13个Pe GRF基因序列的编码区存在毛竹mi R396结合位点; Pe GRF基因表达模式分析结果显示,Pe GRF主要在毛竹的竹笋中表达。

毛竹碳汇林栽植方式在成林初期对空间分布格局变化特征的影响

毛竹Phyllostachys edulis林空间结构是毛竹生长过程的重要因子,是提高竹林质量,优化经营水平的重要参考依据。利用聚集指数和Ripley’s K(d)函数,分析从2009-2013年毛竹碳汇林成林初期空间分布格局年际变化特征及匀栽、丛栽栽植方式对分布格局的影响。结果表明:(1)在5 a造林年限间,2种栽植方式下的新竹与活立竹的空间分布格局均呈聚集分布;(2)丛栽栽植毛竹林新竹聚集指数变动范围为0.38~0.76,活立竹聚集指数变动范围为0.45~0.60;匀栽栽植毛竹林新竹聚集指数变动范围为0.18~0.65,活立竹聚集指数变动范围为0.18~0.52;(3)聚集指数与活立竹株数间存在较强的相关性,匀栽毛竹林活立竹株数(x)与聚集指数(y)拟合方程为y=0.103 7x0.419 3,R2=0.937 9;丛栽毛竹林活立竹株数(x)与聚集指数(y)符合二次方程:y=0.000 04x2-0.002 7x+0.501,R2=0.985 6;(4)新造毛竹碳汇林在成林过程中存在不同尺度距离下的团状聚集分布;(5)栽植方式对立竹株数和分布格局影响明显。