微生物菌剂对楸树幼苗生长及根际土细菌群落结构的影响

为探究球毛壳ND35微生物菌剂对楸树幼苗生长及土壤肥力的作用机制，本研究楸树幼苗为研究对象，采用室内盆栽试验，设计0（CK），10（T1），15（T2），20（T3）4种微生物菌剂施用量，测定幼苗生长情况、土壤微生物组成结构、土壤酶和土壤养分等特征。研究结果如下：（1）球毛壳ND35微生物菌剂可显著促进楸树幼苗的生长，株高、地径、地上及地下生物量显著提高（P<0.05），T2处理下促生效果最好。（2）施用球毛壳ND35微生物菌剂可显著提高土壤中有机质、硝态氮、铵态氮含量及脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性（P<0.05）。（3）球毛壳ND35微生物菌剂可显著影响土壤细菌群落组成，提高细菌群落的丰富度和多样性，使土壤中β-变形菌纲（Betaproteobacteria）、γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）的相对丰度显著下降，α-变形菌纲（Alphaproteobacteria）、δ-变形菌纲（Deltaproteobacteria）的相对丰度呈显著提高，可使土壤中鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）的相对丰度显著提高21.88%-103.56%（P<0.05），芽孢杆菌属（Bacillus）的相对丰度提高66.28%-65.97%（P<0.05），酸杆菌属（Acidibacter）的相对丰度提高12.76%-38.06%。（4）冗余分析（RDA）结果表明，土壤硝态氮、铵态氮、有机质是影响土壤细菌群落分布和多样性的重要环境因子，土壤细菌群落结构的改变会显著影响土壤脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶的活性。因此，施用球毛壳ND35微生物菌剂可通过影响植物根际土壤的化学性质及生物性质，促进楸树幼苗的生长。这一研究结果为楸树繁育提供了新的指导方向，亦为将其用于困难立地及退化生态系统植被恢复提供基础理论指导。     

楸树CbuATX1，CbuATX1-like和CbuATX2基因克隆及生物信息学分析

开花是高等植物内部遗传因素和外界环境因素共同调节完成的复杂生命过程,是植物进入生殖生长从而具备遗传能力和繁殖能力的象征。使用PCR技术,以楸树（Catalpa bungei）混合芽cDNA为模板分别克隆CbuATX1,CbuATX1-like和CbuATX2 3个基因,并利用相关生物信息学软件对这3个基因编码的蛋白质结构进行预测,同时对基因的启动子序列进行顺式作用元件分析,通过qRT-PCR技术检测3个基因在楸树混合芽不同发育时期的表达量。结果表明：CbuATX1的CDS全长为726 bp,编码241个氨基酸,存在跨膜运输结构,属于HMA蛋白家族,与芝麻（Sesamum indicum）、甜菜（Beta vulgaris）亲缘关系较近。CbuATX1-like的CDS全长为801 bp,编码266个氨基酸,存在跨膜运输结构,属于HMA蛋白家族,与胡萝卜（Daucus carota）、欧洲橄榄（Olea europaea）亲缘关系较近。CbuATX2的CDS全长为1 554 bp,编码517个氨基酸,不存在跨膜运输结构,属于PWWP蛋白家族,与马尾草（Erythranthe guttatus）亲缘关系较近。这3个基因启动子均含有多个真核生物启动子的基本元件,如CAAT-box和TATA-box等,此外,还含有光响应、低温响应、生长素响应,以及与干旱诱导相关的MYB结合位点等3个基因与光响应密切相关,还可能参与外界环境胁迫响应等过程。qRT-PCR结果显示,上述3个基因在1年生普通楸树无性系9-1和突变株系-百日花楸树不同发育时期的表达量呈现显著差异。通过以上研究以期能够进一步阐述百日花楸树开花的性状,为楸树开花机制的研究和楸树的定向遗传改良提供理论支持。     

楸树实生苗和嫁接苗根相关真菌群落结构和多样性

以1、2、3年生的楸树实生苗和嫁接苗（梓树砧木）根系为研究对象,通过对ITS rDNA区域标记扩增子的Illumina MiSeq测序,分析不同苗龄楸树实生苗和嫁接苗根相关真菌的结构组成和多样性。获得根相关真菌OTU共842个,分属4门、24纲、70目、134科、233属、347种;丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi）AMF-OTU共42个,分属1门、1纲、3目、3科、3属、13种。根相关真菌和AMF的OTU数量、丰度和多样性在实生苗中均随苗龄的增加而降低,而在嫁接苗中则随着苗龄的增加而增加。门水平上,实生苗与嫁接苗根相关真菌的优势菌都是子囊菌门Ascomycota、担子菌门Basidiomycota和接合菌门Zygomycota,但它们的相对丰度有所差异;属水平上,实生苗和嫁接苗根相关真菌的优势菌种在组成和数量上都具有一定的差异性。楸树根相关真菌拥有3种营养模式和12个生态功能群,其中实生苗根系中病理营养型真菌的比例大于嫁接苗,腐生营养型则差异不大,而共生营养型则小于嫁接苗。生态功能群分析显示大多数楸树根系真菌表现出多种生存策略,部分真菌可以在植物-真菌-动物中跨界侵染。该研究可为楸树根相关真菌的利用提供一定的理论依据和基础。     

楸树无性系离体培养特性差异研究

对选育的5个楸树无性系(004-1、1-3、2-6、015-1、1-4)进行组织培养比较研究,以明确楸树无性系再生芽增殖和生根培养中遗传因素及外界条件的影响。结果表明:楸树不同无性系是影响瓶苗生长的主要因素,继代培养无性系间的方差分量在93.89%～98.16%,芽增殖系数、增殖芽数、芽长、叶数、茎段基部愈伤组织横向膨大、茎段基部愈伤组织纵向膨大在不同无性系间达到极显著水平;生根率、生根数和根长无性系间差异极显著,方差分量分别为92.97%、88.75%、96.25%。5个无性系生长性状以004-1表现最好,增殖系数为10.74,生根率为61.11%,移栽成活率为74.44%,无性系1-4最弱。     

指数施肥对楸树无性系生物量分配和根系形态的影响

为探求楸树不同无性系生物量分配和根系形态的差异,2011年3-8月在甘肃省天水市小陇山林科所,以2年生楸树无性系1-4、7080和015-1组培苗为试验材料,设置了CK、6、10、14 g尿素/株4个处理,研究指数施肥对楸树无性系生物量分配和根系形态的影响.结果表明:(1)同一无性系中,10 g尿素/株的根、茎、叶生物量及总生物量、根长、根表面积、根体积和根平均直径均高于其它处理.无性系015-1的生物量和根系形态参数整体上高于无性系1-4和7080.无性系015-1在10 g尿素/株的根、茎、叶生物量及总生物量分别为89.44 g、61.30 g、79.97 g、230.71 g,是CK的1.48、1.52、2.09、1.66倍;根长、根表面积和根体积为22667 cm、6260 cm2、578.14 cm3,是CK的1.94、1.54、2.43倍.(2)指数施肥和无性系的遗传差异明显影响楸树不同无性系生物量的分配格局.适量施氮明显促进3个楸树无性系生物量的积累,而氮素缺乏或过量均不利于生物量的积累.8月同一无性系的根冠比均随施氮量的增加而降低;同一处理下无性系7080的根冠比高于无性系1-4和015-l.无性系1-4和7080的生物量主要向叶和茎分配,而无性系015-1主要向叶分配.(3)指数施肥在6月和7月主要促进细根根长和根表面积的增加;指数施肥在8月主要促进细根、中等根和粗根体积的急剧增加,分别比7月高达36.88％、124.96％、154.79％.这利于根系在中后期吸收更多养分,从而引起生物量分配格局的变化.(4)生物量参数和根系形态参数关系密切.根生物量、地上生物量、总生物量分别和根长、根表面积、根体积、根平均直径极显著正相关;根冠比和根长、根表面积、根体积、根平均直径极显著负相关;比根长和地上生物量、总生物量显著正相关,和根冠比极显著负相关.     

花楸树天然群体种实多样性研究

以花楸树分布区(山东省、山西省、河北省、辽宁省)的8个天然群体为试材,对其果实、种子特性等9个性状进行比较分析,讨论群体间和群体内的表型多样性.结果表明,花楸树果实、种子特性等性状在群体间和群体内均存在极其丰富的变异,9个性状在群体间、群体内均达显著或极显著差异.9个性状的平均表型分化系数为45.76%,群体内的变异(40.58%)大于群体间的变异(36.81%),说明群体内的变异是花楸树的主要变异来源.花楸树果实、种子性状与地理生态因子的相关分析表明,纬度、海拔、年均温、年降雨量与其性状呈显著相关.     

施肥方式对幼龄楸树非结构性碳器官分配和生长季动态的影响

以6年生楸树无性系‘9 1’为试验材料,采用水肥一体化、穴施和不施肥(对照)3种施肥方法,分析施肥对楸树生长、各器官非结构性碳(NSC)含量及时间动态变化的影响,探究楸树NSC分配对施肥的响应机制,为评估楸树单株和林分碳储量提供理论依据。结果表明：(1)连续施肥4年后,与对照相比,穴施处理的树高和胸径分别提高了4.7%和7.1%,水肥一体化处理则分别提高了7.1%和20.5%,水肥一体化的施肥效果更佳。(2)不同施肥方式并未显著改变楸树各器官中可溶性糖含量,但是水肥一体化施肥明显提高了根中淀粉和总NSC的积累;可溶性糖和总NSC在叶和粗根中分布较多,淀粉则在根中含量较高。(3)不同施肥方式并未显著改变楸树各生长时期可溶性糖含量,但水肥一体化施肥明显提高了生长初期和末期淀粉和总NSC含量。研究发现,在整个生长季中,楸树叶中可溶性糖和总NSC一直被消耗,枝中可溶性糖一部分被消耗用于支持叶片生长,一部分以淀粉的形式进行储存,而根系接受源自叶和枝的NSC后转化为淀粉储存起来帮助树木抵抗低温环境;楸树遵循“碳消耗(初期) 碳消耗(中期) 碳积累(末期)”的NSC分配策略;应用水肥一体化技术可显著提高楸树生物量和生产力,在今后林木施肥试验中值得优先考虑。     

北京颐和园古楸树的组织培养与快速繁殖

1植物名称 古楸树（Catalpa bungei C．A．Mey．）,又名金丝楸、梓桐。2材料类别春梢幼嫩顶芽及茎段。3培养条件MS为基本培养基。（1）启动培养基：MS＋6．BA0．8mg．L-1（单位下同）＋NAA0．1;（2）增殖培养基：MS＋6．BA1．8＋NAA0．3;（3）壮苗培养基：1／2MS＋6-BA0．4＋NAA0．1;（4）生根培养基：1／2MS＋IBA0．3＋NAA0．05。以上培养基（1）和（2）中蔗糖浓度为3．0％,