白桦黄叶突变株叶色变化规律及苗高生长特性分析

植物叶色突变体是研究植物光合作用机制、叶绿素生物合成分解途径的理想材料。为了研究白桦T-DNA突变株（yl）叶色与叶绿素含量的关系及yl苗高生长特性,实验以yl突变株为材料,测定其叶绿素与叶色的时序变化规律,分析生长特性。实验结果显示,白桦在生长季的不同发育时期,yl突变株的叶色一直呈现深黄绿色,色度计测定发现其叶片黄色程度及亮度均高于对照株系,叶色参数b*值分布于CIELab系统色拼图的黄色区域;从早春到9月中旬,yl突变株的叶绿素SPAD值一直显著低于对照株系（P<0.05）,该值与a*值呈显著的负相关。yl突变株苗高显著低于对照株系,苗高年生长仅是对照株系均值的35.15%,其速生期内苗高日生长量均值（GD）也显著低于对照株系,是对照株系均值的58.50%,认为苗高生长量的降低是由于T-DNA插入突变影响了叶绿素生物合成的结果。     

培养基组分、激素及pH值对转基因白桦花粉萌发的影响

采用花粉离体培养法研究了培养基不同组分、激素及pH值对转基因白桦（Betula platyphylla Suk.）花粉萌发的影响。结果表明,培养基组分在一定范围内促进花粉萌发,转基因白桦花粉萌发对硼酸和Ca^2＋的反应敏感,培养基中缺乏该物质时花粉不萌发。激素类物质低浓度时促进萌发,高浓度时抑制萌发。最适合培养基组分为蔗糖18%,硼酸0.015%,Ca^2＋ 0.020%,pH6.0,NAA 10mg/ml,6-BA 1mg/ml。并对不同保存条件（4℃,-20℃）下转基因白桦花粉的萌发率进行了比较,4℃下干燥保存更有利于保持转基因白桦花粉的活力。     

大兴安岭次生林白桦对林下日阴菅及其它主要草本植物的影响

探讨了白桦树冠投影面积对林下日阴菅密度的影响,发现日阴菅密度随白桦树冠投影面积呈双峰型变化。海拔高度、坡向、坡度对于日阴菅随白桦树冠投影面积的变化也有一定程度的影响。白桦荫蔽度、日阴菅地上部生物量和土壤水分含量三者具有较为一致的格局规模,这表明白桦通过改变林下的光照和地表水分而影响了日阴菅的生长。日阴菅在中等尺度上与土壤有机质的格局规模一致。溪荪个体数量与土壤pH值在大、中尺度上均显示一致的格局规模,说明溪荪受pH值的影响。     

利用ＲＡＰＤ标记技术对白桦种源遗传变异的分析及种源区划

用随机扩增多态ＤＮＡ（ＲＡＰＤ）分子标记方法对白桦１７个种源１５２个个体进行了遗传变异的比较分析,通过１４个随机引物 共检测到２３３个位点,各种源多态位点百分率差异明显,范围在２０．１７％－３２．１９％之间,多态位点百分率最高的是帽儿山种源和清源种源,最低的是绰尔种源。遗璺变异在种源间占４３．５３％,在种源内个体间占５６．４７％。根据种源间的遗传距离,构建了白桦１７个种源的遗传关系聚类图,结果将东北地区的白桦为一类,华北、西北地区的白桦聚为另一类,同时根据地理气候因子和遗传距离对白桦群体进行了种源区的划分。     

白桦BpPIN3基因启动子序列及应答特性分析

PIN蛋白家族作为植物中重要的生长素外排载体家族,在植物生长和发育过程中表现出广泛的生理效应。为了进一步了解BpPIN3的功能,探究其在白桦（Betula platyphylla）发育过程中及其对不同激素信号和非生物胁迫的响应,采用生物信息学方法分析白桦BpPIN3启动子序列。以1年生和2年生白桦无性系苗木的根、茎、叶和顶芽为材料进行组织部位表达模式分析。以白桦幼苗为材料,用100 μmol·L^-1生长素（IAA）、100 μmol·L^-1赤霉素（GA₃）、200 μmol·L^-1脱落酸（ABA）和长光照条件下分别进行激素诱导和光胁迫处理,并取激素处理后0、2、4、8、16、24、48 h以及光胁迫后0、1、3、6,12、24、48、72 h时的白桦叶片和根提取RNA,利用qRT-PCR技术分析BpPIN3基因的表达情况。结果显示：BpPIN3启动子序列包含赤霉素、脱落酸、茉莉酸甲酯等不同类型的生长素响应元件,以及多个与逆境相关的顺式调控元件。BpPIN3在不同生长年份白桦的多个组织部位都有表达,尤其在叶片中表达量较高,并且所有组织部位中BpPIN3第二年的表达量均高于第一年。BpPIN3基因在不同处理条件下,不同部位间的相对表达量的变化存在一定差异,IAA及GA能够诱导白桦叶片组织细胞中的BpPIN3上调表达;而在ABA处理下除16、48 h外,BpPIN3基因表现出与IAA处理下相反的表达模式。在根组织中,IAA、GA₃及ABA均能诱导BpPIN3的表达。在叶片组织中,遮光胁迫诱导了BpPIN3基因的表达;在根组织中,随着处理时间的推移,12 h开始BpPIN3基因的相对表达量均显著高于对照（0 h）。根据试验结果,推测BpPIN3基因在白桦生长发育过程,以及IAA、GA₃和ABA信号转导途径和植物光响应过程中发挥重要调控作用。     

白桦愈伤组织化学诱变

用不同浓度的甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate, EMS)对白桦(Betula platyphalla Sak.)愈伤组织进行化学诱变处理。结果表明: EMS诱变剂的浓度和处理时间对愈伤组织的存活率有很大影响。在高浓度EMS短时间处理和低浓度EMS长时间处理条件下得到叶柄、叶片愈伤组织的半致死剂量。通过观察半致死剂量下愈伤组织的染色体发现, 诱变后细胞中单倍体、非整倍体及多倍体比例均高于对照, 这说明EMS的诱变处理引起了愈伤组织细胞中染色体数量的变化。     

白桦天然种群木材化学成分的地理变异与相关性研究

以东北地区5个天然白桦种群为研究对象,进行了木材的化学成分分析。结果表明：除1% NaOH抽出物、综纤维素、聚戊糖外,种群间化学成分含量差异都显著,并且各种群变异较大,这为白桦纸浆材种群间选择和种群内选择提供了可能。白桦天然种群间灰分与苯醇抽出物含量呈显著正相关,综纤维素与聚戊糖含量呈显著正相关。灰分和抽出物含量的变异与经度呈一定程度负相关,综纤维素和聚戊糖与纬度呈一定程度正相关,木素与纬度呈一定程度负相关。这表明,选择较高经纬度地区的白桦,可以降低灰分、抽出物、木素含量,提高综纤维素和聚戊糖含量。     

不同林龄白桦天然次生林土壤碳通量和有机碳储量

白桦天然次生林是中国东北地区地带性顶极植被类型——阔叶红松林遭到严重干扰破坏后恢复形成的主要天然次生林类型,测定了生长季内不同林龄白桦天然次生林(20、36、82a)的土壤呼吸速率及土壤碳含量。结果表明:土壤呼吸速率的季节变化呈单峰曲线,主要受土壤温度的驱动,土壤10cm处温度可以解释不同林龄白桦林之间土壤呼吸速率86%—92%的变异,土壤呼吸与土壤含水量关系不显著(P0.05)。随着林龄的增加,生长季内土壤表面CO2通量呈增加的趋势,依次分别为740(20a)、768(36a)和809(82a)g C m-2a-1。土壤呼吸的温度敏感性指数Q10亦随林龄的增加呈上升的趋势,依次分别为2.64、2.91和3.35。平均土壤有机碳含量(0—50cm土壤层)和碳密度均随林龄的增加而增加,随土壤深度的增加而减少;其中,随着林龄的增加土壤有机碳含量依次分别为43.75、47.72和55.96 g/kg,有机碳密度为14.7、18.1和18.7 kg/m2。不同林龄间土壤表面CO2年通量与土壤有机碳密度之间存在显著的正相关关系(P0.01),但其相关程度因土层而异,其中与0—10cm土层的有机碳密度相关最为密切(R2=0.908)。     

白桦BpZFP4基因启动子克隆和逆境响应元件功能分析

前期研究发现白桦锌指蛋白BpZFP4基因响应多种非生物逆境胁迫。为了深入研究其调控机制,本研究利用染色体步移技术克隆了该基因上游1 360 bp的启动子区域,序列分析结果表明该区域含有多个逆境响应顺式作用元件、激素响应元件、光响应以及病原菌和损伤响应元件等。在此基础上,构建了BpZFP4启动子5'-端一系列缺失片段融合GUS报告基因的表达载体。通过对系列缺失突变体在正常条件以及渗透胁迫、盐胁迫和脱落酸（ABA）处理条件下的GUS基因表达分析,鉴定得到BpZFP4启动子对干旱、盐和ABA应答响应的主要调节区域及可能的顺式作用元件。本研究结果为进一步探究BpZFP4基因应答非生物胁迫和信号分子刺激的调控机理提供了重要的理论依据。     

长白山白桦(Betula platyphlla)纯林和白桦山杨 (Populus davidiana)混交林凋落物的分解

采用交互分解实验,研究长白山白桦叶片和白桦、山杨与水曲柳混合叶片在白桦纯林和白桦山杨混交林内的分解过程。两年的分解实验结果表明,两种类型叶片均存在一个快速分解阶段和一个慢速分解阶段,森林类型和凋落物类型对凋落物分解率的影响在快速分解阶段不显著而在慢速分解阶段显著;混交林内的环境促进了凋落物分解和养分元素释放;在同一林型内,底物质量高的混合叶片其分解率和养分元素释放率均大于底物质量低的白桦叶片;凋落物的底物质量在一定程度上可以抵消森林类型对凋落物分解的影响;白桦山杨混交林混合叶片分解速率和养分元素释放率要显著大于白桦纯林内的白桦叶片,说明白桦山杨混交林的物质循环速度和养分元素供应能力要显著大于白桦纯林。