VR技术在林木育种学实验教学中的探索与实践--以《林木有性杂交》实验为例

林木有性杂交是林木育种学实验教学过程非常经典的一个实验内容。在传统教学中由于受到教学时长、实验周期等客观因素的限制,很难达到预期的效果。利用VR技术进行实验探究,既可打破时空的限制,帮助学生形成完整的知识框架,又可提高学生学习兴趣,改善教学效果,为新农科背景下的林学专业创新型人才培养奠定基础。

施肥对毛红椿幼林生长及叶片生理特征的影响

为了探究珍贵树种毛红椿对施用不同肥料不同用量的响应,该文以毛红椿幼林为研究对象,设置氮肥(N)、磷肥(P)、复合肥(CF)及缓释肥(SRF)4种肥料3个施肥水平(高、中、低),研究施肥对毛红椿幼林生长和叶片养分、生理的影响。结果表明:(1)施肥均可促进毛红椿树高和胸径生长,氮肥和复合肥效果更明显,氮肥处理的4年生毛红椿平均树高、平均胸径、平均材积较不施肥(CK)分别提高了15.0%、21.9%、67.5%,其中低氮肥(N1)处理的胸径年均生长量最大(2.99 cm),复合肥处理的平均树高、平均胸径、平均材积较CK分别提高了16.7%、19.2%、54.3%。高缓释肥(SRF3)和低磷肥(P1)分别在第4年树高、胸径的年增长量达到最大(分别为1.96 m、2.33 cm)。(2)施肥显著增加了毛红椿叶片叶绿素含量和非结构性碳水化合物含量,氮肥显著促进可溶性糖合成而磷肥显著促进淀粉合成。(3)N1和磷肥分别显著促进毛红椿叶片氮和磷含量的提高,磷肥、复合肥和氮肥均可显著提高叶片钾含量。(4)主成分分析结果表明,施肥促进生长效果依次为氮肥>复合肥>磷肥>缓释肥>不施肥,其中N1即100 g·plant-1·year-1的综合评价值最高。综合施肥成本和效益,施氮肥或复合肥能有效促进毛红椿幼林生长发育,推荐幼林期每年每株施100 g氮肥即可。该研究结果可为毛红椿造林初期林木养分管理提供参考。

毛红椿TcNAC2基因克隆及在干旱胁迫下的表达分析

【目的】NAC转录因子是超大转录因子家族之一,在植物中广泛存在且为植物所特有,参与调控植物生长发育及胁迫响应过程。旨在研究NAC转录因子在毛红椿发育及受到干旱胁迫过程中的功能。【方法】以毛红椿(Toona ciliata var.pubescens)成年树及一年生实生苗为试验材料,克隆毛红椿NAC类转录因子基因TcNAC2,并对其进行生物信息学分析和表达分析。【结果】(1)TcNAC2基因编码完整的开放阅读框561 bp,编码186个氨基酸。TcNAC2蛋白质理论等电点为9.66,脂肪系数为64.57,分子量大小为21.61813 ku。(2)TcNAC2与克里曼丁橘、甜橙、芒果和阿月浑子相应同源蛋白亲缘关系较近,预测其为亲水性蛋白。二级结构主要为无规则卷曲,占63.44%。(3)qRT-PCR分析表明,TcNAC2基因在毛红椿根、茎、叶、叶芽和叶柄组织中均有表达,在毛红椿根中表达量最高,具有组织表达特异性,推测其参与调控根发育。干旱胁迫试验设置4种土壤水分梯度:80%(无胁迫)、60%(轻度胁迫)、40%(中度胁迫)、20%(重度胁迫),结果表明,TcNAC2基因在毛红椿受到重度胁迫时表达量最高,在无胁迫时几乎不表达。【结论】推测TcNAC2基因对毛红椿的抗旱性起正向调控作用,为TcNAC2基因的生物学特性研究提供理论依据。

针叶性状与湿地松产脂能力关系

【目的】探讨湿地松(Pinus elliottii)产脂量与针叶形态特征、功能性状及气孔指标之间的关系,旨在为完善湿地松高产脂优树的选择方法和建立高产脂林定向培育技术体系提供理论依据。【方法】以江西省吉安市白云山林场1990年春造林的湿地松种源/家系试验林为研究对象,利用混合分群分析法将不同产脂量林木划分出高产脂、中产脂、低产脂3种类型,测定并分析1年生针叶和2年生针叶形态、功能性状及气孔指标。【结果】除气孔总面积占叶片面积比例的变异系数为22.29%外,其余不同产脂量林木针叶性状的变异系数均小于20%,且变化幅度较小。对高、中、低3种产脂量林木的针叶性状的方差分析表明,高产脂林木的针叶形态、相对含水率及气孔等性状指标大于低产脂林木性状,而干鲜重比、叶干物质含量、比叶面积等功能指标则呈现出随产脂量升高而降低的趋势,低产脂林木的1年生和2年生的针叶性状指标呈显著差异。相关性分析表明,除叶干物质含量、干鲜重比及比叶面积与产脂量呈负相关外,其余指标均为正相关,其中针叶长、干鲜重比、气孔总面积占叶片面积比例与产脂量之间的相关性较强,相关系数均在0.64以上。【结论】在同一立地条件下,不同产脂量湿地松的针叶性状具有较大的内稳性,且针叶性状与产脂量相关性强,并且可通过针叶长、干鲜重比、气孔总面积占叶片面积比例等针叶性状指标进行高产脂优树早期辅助选择。

基于 CiteSpace的珍稀濒危树种毛红椿研究热点分析

【目的】基于CiteSpace分析珍稀濒危树种毛红椿研究热点与发展历程。【方法】以中国知网(CNKI)收录的与毛红椿相关文献为参考数据来源,运用CiteSpace对珍稀濒危树种毛红椿研究的主要作者、机构、关键词等进行共现网络分析,解析毛红椿研究进展。【结果】针对毛红椿树种开展的研究工作起步较晚,早期关注度不够,主要在“家系选择”“遗传多样性”“生长量”“混交林”“天然更新”等方面开展研究,研究论文总体数量偏少,处于缓慢增长状态,研究机构主要是中国林业科学研究院亚热带林业研究所和江西农业大学。【结论】通过对毛红椿发文计量分析,了解毛红椿发展进程、研究现状和研究热点,提出毛红椿研究需注重多学科多单位合作研究,强化基础和应用基础研究,为加快珍贵树种毛红椿资源培育研究提供参考。