辽西两种油松混交林土壤及油松叶片C∶N∶P化学计量特征

为研究混交林对油松生长养分限制因子的影响,选择油松-蒙古栎和油松-侧柏两种辽西地区典型混交林,以油松纯林为对照,测定油松叶片及土壤C、N、P含量并分析化学计量特征。结果表明:油松-蒙古栎混交林改良土壤能力更强,油松-蒙古栎混交林较纯林可显著提高土壤C、N、P含量,同时降低土壤C∶N和C∶P,提高N和P的有效性;油松-侧柏混交林对土壤化学计量特征的影响与油松-蒙古栎混交林相似,但未达到显著水平;油松纯林叶片N∶P大于16,表明油松生长受到P限制,油松-蒙古栎和油松-侧柏混交林中油松叶片N∶P分别比降到14.88和14.02,混交改善了P对油松生长的限制;混交并未显著改变油松叶片P浓度,但显著降低了叶片N浓度,且叶片C∶N及N∶P与叶片N浓度间显著相关,表明混交林对油松叶片化学计量改变的原因不仅在于混交改变了土壤P供应,而且在于改变了油松对N的利用效率。     

辽宁省人工林樟子松径向生长对水热梯度变化的响应

基于树轮年代学的理论和方法,建立辽宁地区人工林樟子松年轮宽度年表网络,研究人工林樟子松树木年轮生长变化,探讨樟子松生长与气候变化的关系以及其对水热梯度变化的响应规律。结果表明,研究区各采样点人工林樟子松的径向生长变化呈现较为一致的显著下降趋势(P0.05),并且下降趋势由西北至东南降低。空间上水平上,研究区樟子松的径向生长与研究区降水和相对湿度的空间梯度变化吻合(P0.05),均呈西北至东南增加的特点;各采样点樟子松年轮宽度变化的平均敏感度与降水量、相对湿度显著负相关关系(P0.05),但与温度的正相关关系不显著。各样点樟子松径向生长与月降雨量和月平均相对湿度多呈正相关关系,与月平均温度多呈负相关关系,进一步表明区域水分因子对人工林樟子松生长的限制作用明显。     

辽东山区典型人工针叶林土壤细菌群落多样性特征

为揭示不同人工林树种对土壤养分和土壤微生物群落的影响,采用Illumina MiSeq高通量测序和OTU分析法比较辽东山区白石砬子自然保护区落叶松人工林(LGe)和红松人工林(PKe),以及辽宁省森林经营研究所实验林场落叶松人工林(LGd)和红松人工林(PKd)土壤细菌群落结构的差异,同时测定土壤理化性质,探讨土壤细菌群落结构、树种和土壤环境因子的相关性。研究结果表明:(1) LGe和PKe土壤全碳、全氮和碱解氮的含量无显著差异,LGd显著高于PKd。(2)从群落组成来看,该地区落叶松和红松人工林中土壤主要由34个门类群的菌群组成,优势菌群包括变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门、疣微菌门和芽单胞菌门。(3)从群落结构来看,LGe和PKe土壤细菌的多样性和丰富度指数无显著差异,PKd的多样性指数显著极高于LGd,丰富度指数无显著差异,且Metastats分析结果表明,较LGd和PKd相比,LGe和PKe在门水平和属水平上显著差异的个数较少,表现为趋同性。(4)优势细菌类群相对丰度和土壤理化性质的RDA和相关性分析表明,土壤p H、全氮、碱解氮的含量以及C/N是本区针叶林细菌群落结构的主要影响因子。综合分析表明,在保护区选择单一树种落叶松或红松造林对改善土壤养分及优化微土壤细菌群落结构无显著差异,而在实验林场选择落叶松更有利于提高土壤肥力。     

长白山阔叶红松林早春植物的养分吸收与归还

为揭示长白山阔叶红松林中早春植物的养分循环功能,在调查早春植物生长发育规律的基础上,对早春植物养分吸收与归还进行了研究.结果表明:早春植物的生物量为588.744 kg·hm-2,占长白山阔叶红松林总生物量的0.279%;早春植物吸收N、P、K的总量分别是14.916、3.078和7.292 kg·hm-2.顶冰花的腐解率最高,为0.085 g·g-1·d-1,完全分解只需33 d;黑水银莲花的腐解率最低,为0.058 g·g-1·d-1,完全分解需要49 d.可见,早春植物在冬春两季的过渡时期衔接了物质流,并在其他植物的生长期归还了养分,对森林生态系统能流和物流的连续性起到了重要作用.     

大豆类钙调磷酸酶B亚基GmCBL1互作候选蛋白的筛选

Ca2+是非生物胁迫信号转导途径中的重要信号分子,植物类钙调磷酸酶B亚基蛋白(CBL,calcineurin B-like proteins)是一类重要的钙信号受体蛋白,主要通过与其他蛋白的特异结合传递信号,使植物形成对非生物胁迫的响应。本实验室已经获得大豆Gm CBL1基因,功能鉴定显示Gm CBL1增强了转基因拟南芥对非生物胁迫的耐性。为了进一步研究Gm CBL1的作用机理,本研究构建诱饵载体p GBKT7::Gm CBL1,利用酵母双杂交技术筛选大豆Gm CBL1的互作蛋白。通过对筛选获得的106个蛋白基因测序和Blast比对分析,并根据其可能的生理功能对这些候选蛋白归类,整理得到4类蛋白:能量代谢相关蛋白、修饰蛋白、防御蛋白、钙信号转导相关蛋白。筛选得到候选蛋白的功能预测初步表明,大豆Gm CBL1参与多条信号途径,为进一步研究探索大豆CBL介导的抗逆信号转导途径奠定了基础。     

干旱-高钙对麻栎幼苗非结构性碳水化合物含量和分配的影响

土壤高钙胁迫是干旱-半干旱区影响树木生长的重要环境因子,为阐明干旱-高钙对树木非结构性碳水化合物(Non-structural carbohydrate,NSC)的含量和分配的影响,以麻栎幼苗为研究对象,阐明干旱和干旱-高钙条件对其生长、光合特征及非结构碳水化合物含量与分配的影响。结果表明:干旱显著降低麻栎幼苗生物量,而干旱-高钙处理较干旱进一步降低了麻栎生物量;干旱-高钙在处理初期就能显著抑制麻栎幼苗净光合速率,处理3个月后干旱和干旱-高钙处理的麻栎幼苗光合速率均显著低于对照;干旱处理麻栎幼苗平均非结构性碳水化合物含量增加19.90%,干旱-高钙处理麻栎幼苗整株的平均NSC含量则显著降低25.62%;干旱和干旱-高钙对麻栎幼苗NSC在不同器官间分配也产生不同影响,干旱条件下麻栎幼苗茎中NSC含量增加最多,较对照增加了52.34%,且淀粉的增高幅度(61.94%)高于可溶性糖(25.53%),干旱、高钙共同作用下麻栎幼苗全株平均NSC含量显著减少的同时,NSC积累在叶中,叶NSC含量显著提高32.31%,根、茎中NSC含量则分别显著降低了49.38%和35.31%。干旱-高钙胁迫降低麻栎幼苗NSC含量,且会减少NSC向枝干和根系分配。     

樟子松、油松、蒙古栎水分利用效率种间变化及其对环境因子的响应差异

以碳同位素值(δ~(13)C)作为反映植物水分利用效率的指标,对辽宁地区3种典型林型—樟子松人工林(Pinus sylvestris var.mongolica)、油松人工林(Pinus tabulaeformis)和蒙古栎天然林(Quercus mongolica Fischer ex Ledebour)进行调查并分别对樟子松、油松和蒙古栎进行样品采集,探讨其水分利用效率之间的差异特征及其对年均降水量、年均大气温度和海拔高度变化的响应。樟子松、油松和蒙古栎δ~(13)C值变化范围分别为-30.37‰~-25.10‰、-30.32‰~-24.07‰和-29.85‰~-23.51‰,且随经度的增加显著降低;统计分析也表明,樟子松、油松和蒙古栎δ~(13)C值在辽西显著高于辽东,说明3种树种水分利用效率在辽西较高。进一步分析发现,3种树种叶片δ~(13)C值受年均降水量和海拔的影响较大,均随年均降水量增加显著降低,随海拔的升高显著增大,而受温度的影响较小;其中,又以樟子松的水分利用效率受海拔的影响较大(P0.01);与蒙古栎相比,樟子松和油松受降水量的影响更加明显。综上所述,3种树种叶片δ~(13)C值以及由其衍生来的水分利用效率之间种间差异较小,而受环境因子及地理学指标降雨、海拔和经度的影响较大,这为今后基于δ~(13)C值的水分利用效率进一步科学研究奠定了基础。     

阔叶红松林生态化学计量学特征及其对纬度梯度的响应

为研究红松叶片的养分及生态化学计量学特征的空间分布及其影响因素,依据我国温带阔叶红松林的分布特点,沿纬度梯度,选取长白山(42°27'N)、张广才岭(44°16'N)和小兴安岭(48°05'N)等3个地区的典型阔叶红松老龄林,测定红松叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)含量,及表层土壤(0—15 cm)、中层土壤(15—30 cm)的有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)含量,分析了其分布特征及其相互关系。结果表明:1)红松叶片C、N、P含量显著高于土壤。表层土壤C、N、P含量变化范围分别为27.6—87.4,2.0—7.2 mg/g和0.26—0.92 mg/g;中层土壤为8.1—59.7,0.7—4.6 mg/g和0.2—0.82 mg/g;而叶片为495.5—507.4,12.7—172.5 mg/g和1.1—2.1 mg/g。2)土壤中的SOC、C/N、C/P均随纬度升高极显著增加,而叶片各元素计量特征随纬度的变化不显著。3)叶片N、P含量分别与土壤N、P含量显著正相关,同时,叶片N与土壤C/N、P与土壤N/P显著相关。相比较而言,红松叶片N、P含量较低,这可能说明阔叶红松林土壤N、P供应不足,而叶片N/P仅为9.9,说明东北阔叶红松林N限制更加明显。本研究为阐明东北温带阔叶红松林的养分供应状况和限制因素,为阔叶红松林区提高红松生产力的管理措施的提出奠定了基础。     

不同土地利用模式对辽东山区土壤微生物群落多样性的影响

运用Biolog-Eco技术对辽东山区蒙古栎林、灌木林、人工落叶松林、人工红松林和玉米农田的土壤微生物群落进行研究,分析土壤理化性质与土壤微生物多样性间的相关性,以及不同土地利用模式对辽东山区土壤微生物的影响.结果表明: 蒙古栎林全C和全N含量最高,分别为57.74和4.40 g·kg^-1,灌木林次之,玉米地最低,分别为17.46和1.31 g·kg^-1.不同土地利用模式下土壤微生物群落代谢活性差异显著,总碳源的利用能力(平均吸光值)依次为蒙古栎林>灌木林>人工落叶松林>人工红松林>玉米地,玉米地土壤微生物代谢最慢,活性最弱.玉米农田土壤微生物的Shannon指数(2.997)、Simpson指数(0.942)、McIntosh(5.256)指数均显著低于其他土地利用模式.平均吸光值(AWCD)与Simpson指数和McIntosh指数显著相关.酯类、醇类和胺类是分异作用的主要碳源,这可能是林分凋落物、土壤养分、土壤特异性微生物等共同作用的结果.林地开垦后,土壤养分急剧下降,土壤微生物群落的功能多样性降低,造成土壤质量下降,该地区应保持阔叶蒙古栎林,这有助于土壤肥力恢复.     

菜豆ANK基因家族鉴定及ANK25的表达模式分析

锚蛋白重复序列模体是生物体内最普遍的蛋白质序列模体之一,在多种细胞活动中主要介导蛋白质-蛋白质的相互作用。本研究利用菜豆基因组数据库,通过生物信息学手段对菜豆ANK家族成员及分子生物学特性进行了鉴定。结果显示,菜豆基因组中含有30个ANK家族基因,分布于9条染色体上,其中第5条染色体上含有的ANK基因最多,包含13个基因。蛋白结构域分析发现,ANK25除了含有ANK结构域外还含有RING结构域。亚细胞定位结果显示,ANK25主要分布在细胞膜上。表达模式分析发现,ANK25对干旱、盐和ABA胁迫有响应。本研究为进一步研究菜豆ANK的分类及功能提供了有利的依据。