毛乌素沙地北沙柳形态特征与花序分布习性研究

采用随机抽样法,对毛乌素沙地鄂尔多斯市乌审旗图克乡境内的北沙柳株丛的形态特征和花序数量进行了调查分析,以明确北沙柳的形态特征及其花序分布习性.结果显示:北沙柳树冠最大横截面积在5～10 m2的株丛最多,占总株丛数的40%,频率呈现偏左正态分布.北沙柳株高、近地直径和枝条长度频率均呈现正态分布;80%以上的株丛其花序数量小于3万个,频率呈现偏左正态分布;株丛树冠最大截面积与花序数量的相关系数为0.588(P＜0.05);着生花序枝段长度与花序数量间的相关系数为0.355(P＜0.05);2年和3年生萌蘖枝数平均花序数量分别为92个和138个.研究表明,花序数量主要取决于株丛最大横截面积、2年和3年生萌蘖枝数量以及着生花序枝段长度;生产中平茬周期以4年为宜,雌雄树比例应为1:0.75.     

臭柏叶绿体基因组结构与系统进化分析

以臭柏为研究材料,利用高通量测序技术对臭柏的叶绿体基因组进行测序,分析了臭柏叶绿体基因组结构特征及系统进化关系。结果表明:(1)臭柏叶绿体基因组由大单拷贝区、小单拷贝区和2个反向重复区构成,但反向重复区只有261bp;基因组全长157 739bp,包含119个基因,即82个蛋白编码基因、4个rRNA基因和33个tRNA基因,其中trnI-CAU和trnQ-UUG基因有2个拷贝,其他基因均为单拷贝,且多拷贝基因中仅trnQ-UUG位于反向重复区。(2)生物信息学分析表明,臭柏叶绿体基因组共有42 579个密码子,其中编码亮氨酸Leu的数量最多,相对同义密码子使用度最高的为AGA/UUA;在臭柏叶绿体基因组中共预测到47个SSR位点,单核苷酸、二核苷酸和三核苷酸数目分别为38、1和3个;臭柏与其他刺柏属植物相比较,其基因组大小、基因组成及GC含量相近。(3)采用RAxML软件最大似然法对杨柳科、松科、蔷薇科和柏科等共31种植物构建的系统进化树表明,臭柏与刺柏属内Juniperus bermudiana亲缘关系相对较近,整个刺柏属植物分支为单系类群。该研究丰富了臭柏的遗传信息,为臭柏种质资源评价和保育、分子育种、SSR分子标记的开发、遗传多样性和群体谱系地理研究等奠定了理论基础,同时也为构建柏科植物的系统进化提供了支持。     

长期保护性耕种方式对农田表层土壤性质的影响

研究了不同耕种方式对澳大利亚同一地区3种土壤表层(0～5cm)理化性质的作用,以揭示保护性耕作对土壤质量恢复的影响.结果表明:免耕穴播/保留残茬(DD/SR)、多年生人工草地(PP)和自然草地(NP)表层土壤的>2mm水稳性团聚体含量、全氮、有机碳含量、田间持水量均显著高于其相应对照传统耕作/秸秆焚烧(CC/SB)、人工草地/作物轮作(PPC)和耕作(CT)的;土壤全氮含量、田间持水量分别与有机碳含量之间有极显著的正相关关系(r=0.994**,r=0.996**,n=6),而受土壤质地等因素的影响较小;在同一类型的土壤上,土壤有机碳含量与水稳定性团聚体含量之间存在显著的相关性;在不同试验区,耕作措施对表层土壤容重和孔隙分布的影响存在较大差异;秸秆焚烧和施用石膏对表层土壤的pH及交换性阳离子含量有较大的影响.研究表明长期保护性耕作、草田轮作或多年生草地有利于提高表层土壤有机碳含量和结构稳定性,从而改善土壤的供肥供水能力.     

农田土壤有机碳固定潜力研究进展

土壤有机碳的贮存和损失的研究是目前国际上前沿研究领域之一。研究农田土壤有机碳固定过程 ,对于了解农业生产过程和生态过程的关系具有十分重要的意义。在农田土壤中 ,发生变化的有机碳主要是年轻或轻组有机碳 ,而且土壤有机碳的损失或固定都是在土壤表层和有限的时间内发生 ,且数量巨大。传统的耕作体系是造成土壤有机碳损失的主要原因。为了增加农田土壤有机碳的保有量 ,农业管理措施应该从增加有机碳的输入量 (如草田轮作、保留残茬以及施用肥料等 )和减少土壤有机碳的矿化 (少、免耕等 )两方面入手     

植物群落覆盖度和浅层地下水埋深对沙柳乌柳种子天然更新的影响

采用样地调查法,研究了内蒙古鄂尔多斯市乌审旗毛乌素沙地天然更新分布区内沙柳和乌柳的更新特征、更新苗数量与高度、植物种类、植物群落覆盖度、浅层地下水埋深等,并运用相关分析和线性回归分析等方法研究了沙柳、乌柳更新状况与其影响因素的关系.结果表明:沙柳、乌柳更新仅发生在水分条件较好的下湿低地内,种子当年更新幼苗数量平均为37.8株/m2,最高可达到260株/m2;更新苗数量与浅层地下水埋深和植物群落覆盖度均呈负相关关系,相关系数分别是-0.220和-0.565**;沙柳、乌柳天然更新的最佳条件为植物群落覆盖度在20%~60%、浅层地下水埋深在30~60 cm的丘间低地.     

毛乌素沙地臭柏（Sabina vulgaris）和油蒿（Artemisia ordosica）群落的细根分布特征

用根钻法和细根分级的方法研究了毛乌素沙地臭柏群落、臭柏灌丛、油蒿群落的细根(D≤2 mm, D为根直径)垂直分布,并用渐近线方程Y=1-βd[Y为从地表到一定深度的根量百分比累积值(0～1),d表示土层深度(cm),β为根系削弱系数]描述根系分布与土壤深度的关系.对不同径级臭柏、油蒿细根的β值、根长密度及根面积指数进行计算,结果表明:以15 cm为取样深度级,臭柏和油蒿群落活细根(D≤2 mm)的各月生物量平均值,在0～15 cm 范围内最大,并且随土壤深度增加而减少.臭柏群落、臭柏灌丛、油蒿群落细根生物量垂直分布的β值差异不显著(P＞0.5),但相应层次上的月平均细根生物量,臭柏群落是油蒿群落的6.7～14.6倍(P＜0.05),臭柏灌丛是油蒿群落的14.0～19.2倍(P＜0.05).D≤1 mm与1 mm＜D≤2 mm的细根重量百分比与土壤深度都呈对数关系,但D≤1 mm的细根与土壤深度的相关程度更高.根长密度与根面积指数在各土层的分布有极大的相似性.在臭柏群落、臭柏灌丛、油蒿群落中,D≤2 mm的细根根长密度和根面积指数随土壤深度的增加而减小.月平均值中, D≤2 mm、D≤1 mm、1 mm＜D≤2 mm的细根在0～90 cm的根面积指数总和的大小都是:臭柏灌丛＞臭柏群落＞油蒿群落.     

北沙柳群体遗传多样性和遗传结构分析

以内蒙古北沙柳(Salix psammophila)国家种质资源库内9个群体(P1~P9)288个无性系为实验材料,利用TP-M13-SSR技术,选取22对具有多态性EST-SSR北沙柳引物,采用毛细管电泳对PCR产物进行检测,分析北沙柳遗传多样性、分化程度和群体遗传结构,为北沙柳种质资源库遗传管理、无性系鉴定、品种选育、遗传改良和构建指纹图谱提供理论依据。结果显示:(1)22对EST-SSR引物共检测到222个等位基因,各位点平均等位基因数(A)为10,四倍体基因型丰富度(G)和特异基因型(G1)总和分别为1 460和802个,平均特异基因型比率(P1)和种质鉴别率(P2)分别为45.86%和13.21%。(2)9个群体平均等位基因数(A)为7.475,基因型丰富度(G)为15.586,观察杂合度(Ho)和期望杂合度(He)分别为0.577和0.638。以期望杂合度He为标准,北沙柳群体遗传多样性水平最低的是P1和P9。(3)北沙柳群体遗传分化系数仅为0.02,AMOVA分子变异分析显示,北沙柳群体大部分遗传变异来自群体内(97%),群体间变异仅为3%。(4)三维主成分、聚类和Structure群体遗传结构分析显示,9个群体被划分为2个组,Mantel检验表明北沙柳遗传距离与地理距离极显著相关(r=0.684 P0.001)。研究表明,北沙柳种质资源具有丰富的遗传多样性,这是其具有耐旱、耐寒、耐高温、耐沙埋和抗风蚀等适应性较强的分子基础;北沙柳的遗传变异集中在群体内;分布区群体呈现由中心向边缘群体扩张分化的趋势。     

北沙柳种质资源居群表型多样性

该研究采用单因素方差分析、巢式方差分析、群落多样性指数分析等方法,以国家北沙柳种质资源库内13个居群的494个无性系为实验材料,通过表型性状(叶面积、叶周长、叶柄长、叶长、叶宽、长宽比、开枝角度、株高和地径)比较分析,探讨居群间和居群内表型分化程度、表型多样性和地理变异,为北沙柳种质资源遗传改良和生产提供理论依据。结果显示:(1)北沙柳表型性状变异丰富,变异系数范围为17.64%~28.79%,平均为22.53%。(2)在13个居群中,居群P2的Simpson、Shannon和Brilliouin平均多样性指数最高,居群P13最低;表型性状中分枝角度多样性指数最大,地径多样性指数最小。(3)表型性状分化系数为0.265 4,即北沙柳种质资源居群间表型变异为26.54%,居群内表型变异为73.46%。(4)主成分分析表明,叶面积、叶周长、叶长、叶柄长和叶宽对分组的贡献率较大;聚类分析将13个北沙柳居群可划分为四组;Mantel检验表明,地理距离与表型距离(欧氏距离)相关性不显著(r=0.192 3,P=0.082)。研究认为,居群内不同无性系的选育是北沙柳定向育种的主要研究方向;边缘居群的表型性状具有形成地理变异的趋势;遗传多样性高是北沙柳适应性强的物质基础。     

干旱条件下臭柏的生理生态对策

为了探讨臭柏（Sabina vulgaris）的耐旱生理生态适应对策,进行了长期的野外调查和室内模拟实验。野外调查是在毛乌素沙地的天然臭柏分布区内,设置固定样方,调查分析;室内实验是将臭柏插穗带往日本冈山大学,移植于砾耕栽培装置中,设置对照区,弱干旱胁迫区,强干旱胁迫区（培养液渗透势分别为0 MPa,-0．1MPa和-0．3MPa）3种处理进行长期的干旱胁迫室内模拟实验,研究各处理区臭柏的生理生态学特性,结果表明,在干旱胁迫条件下,臭柏表现出积极的生理生态适应对策：（1）在生长方面,通过降低密度、自然稀疏及下部枝叶干枯的方式,以牺牲局部,确保个体生存的生态策略,有效地利用资源,维持种群的生存。（2）在气体交换方面,气孔关闭,气体交换速率减缓,光合速率和蒸腾速率都下降,但是,与光合速率相比,由于蒸腾速率受到更强烈的抑制,水分利用率提高。（3）在吸水保水方面,通过渗透调节能力的增强,细胞壁弹性的降低,增强忍耐脱水能力和吸水能力;通过增加气孔密度,提高气孔调节的敏感性,增加角质层厚度,减少水分的散失;增强耐旱性。     

基于cpDNA非编码序列的北沙柳遗传多样性分析

为揭示北沙柳(Salix psammophila)的遗传多样性、遗传结构及分化特征,利用叶绿体非编码区序列(trnL-trnF和trnD-trnT)对分布于毛乌素沙地和库布齐沙漠的16个北沙柳居群(339个个体)进行了遗传研究,为北沙柳种子资源库遗传管理、遗传改良、遗传育种及品种选育提供理论依据。结果表明:(1)经trnL-trnF和trnD-trnT片段联合比对获得了1811 bp序列,共有12个核苷酸变异位点(8个简约信息位点,4个变异位点),得到16个单倍型。(2)单倍型多样性指数(Hd)为0.737,核苷酸多样性指数(π)为0.00107;且单倍型H3的分布在所有居群中位于单倍型网络图中心,其余单倍型随机分布于各个居群。(3)AMOVA分析表明,北沙柳cpDNA的变异主要来源于居群内(91.16%),居群间遗传分化程度中等(FST=0.08837),各居群间的基因交流非常频繁(Nm=2.58);遗传分化系数NST(0.085)显著大于GST(0.056,0.01相似文献