白桦反义CCoAOMT基因调控木质素生物合成

白桦是我国北方重要的造林树种,但其中的高木质素含量严重制约了它作为造纸资源植物的开发利用。本文利用RACE技术获得了白桦咖啡酰辅酶A-3-O-甲基转移酶（CCoAOMT）基因全长ORF序列,并构建了白桦CCoAOMT基因的反义表达载体,通过农杆菌介导法将其导入到白桦中。PCR检测表明反义CCoAOMT基因已整合到白桦的基因组中。对转化植株的半定量PCR检测显示转基因株系的CCoAOMT基因表达量下降;Wiesner染色发现,与野生型相比,转基因植株木质素含量有所下降。对七年生的转基因白桦和野生型对照进行了化学成分分析,结果表明转基因白桦的苯醇抽提物和Klason木质素显著减少,聚戊糖含量升高。上述结果暗示BpCCoAOMT基因参与白桦木质素的合成,反义表达该基因后木质素含量减少,更易于去除。白桦CCoAOMT基因对木质素的合成起重要作用,这为培育低木质素含量的制浆新品种白桦奠定了基础。     

呼和浩特市大青山白桦根际土壤细菌群落结构研究

采用高通量测序技术对天然次生林生态系统演替过程中先锋树种白桦的根际土壤细菌多样性及群落结构进行了分析。研究结果表明:白桦根际土壤细菌隶属于28门、90纲、126目、213科、286属,在3个采样地中排名前8的优势细菌门的相对丰度均大于1%,分别为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和拟杆菌门(Bacteroidetes)。各样地中前3个门的相对丰度之和均在60%以上。对白桦根际土壤细菌的α多样性指数、门水平的聚类热图以及PCoA聚类结果的分析表明,3个采样地中,小井沟(B2)和哈达门森林公园(C2)白桦根际土壤细菌的物种组成更为接近,与井儿梁(A2)的物种组成有一定差异;且小井沟和哈达门森林公园的物种多样性及丰度(ACE指数)显著高于井儿梁,表明细菌对不同环境的适应能力有明显差异。对细菌群落结构与土壤理化性质的RDA分析及相关性分析表明,环境因子对白桦根际土壤细菌的影响顺序为:全氮TN酸碱度pH含水量WC速效钾AK硝态氮NN铵态氮AN有机质OM有效磷EP,其中,TN、pH和WC是白桦根际土壤优势细菌的主要影响因子。研究结果为深入认识森林生态系统中根际土壤细菌的群落结构和影响因子提供了理论依据。     

黄龙山白桦桦木醇与桦木酸含量研究

为了阐明黄龙山白桦不同生境、不同径级、不同器官桦木醇与桦木酸含量,系统采集了陕北黄土高原黄龙山林场阳坡、阴坡、林缘、孤立木4种生境下的白桦不同径级植株的树皮、树枝和树叶样品,采用超声波辅助提取法提取样品,用高效液相色谱法测定了不同生境、不同径级白桦各器官桦木醇、桦木酸含量。结果表明：（1）不同生境下白桦各器官桦木醇、桦木酸含量均存在显著差异（P＜0.05）,白桦树皮中桦木醇与桦木酸含量、白桦树枝中桦木酸含量在4种生境下均表现为阴坡＞孤立木＞林缘＞阳坡,白桦树叶中桦木醇与桦木酸含量及树枝中桦木醇含量均表现为阴坡＞林缘＞孤立木＞阳坡,总体来看阴坡生境下白桦各器官桦木醇与桦木酸含量都是最高的。（2）在白桦各器官中,桦木醇、桦木酸含量均表现为树皮＞树枝＞树叶。（3）不同生境下白桦各器官桦木醇、桦木酸含量随着胸径的增大均先增大后减小,均在第Ⅱ径级即胸径10.1~20 cm达到最大。研究认为,阴坡生境有利于白桦各器官积累桦木醇、桦木酸;白桦各器官中桦木醇含量较高,桦木酸含量比较低,而以桦木酸为原料的生物制剂已进入临床应用阶段,因此,以桦木醇为原料制取桦木酸是解决桦木酸在天然植物中含量低、提取困难的有效途径;对白桦各器官的采收应注意把握时机,于白桦生长到胸径10.1~20 cm时为最佳采收期。     

春、秋季节树干温度和液流速度对东北3树种树干表面CO2释放通量的影响

为探明温度与液流速度对树干表面CO2释放通量的影响,采用红外气体分析法(IRGA)原位连续测定白桦、兴安落叶松和水曲柳树干表面CO2释放通量,同时测定树干液流速度及树干温度。3树种树干CO2释放通量和液流速度在昼夜变化和季节变化上有一定规律,春、秋季节树干表面CO2释放通量昼夜动态均呈明显的单峰型曲线,但是峰值出现的时间有所区别: 6月份树干表面CO2释放通量峰值出现在夜间,温度峰值则在白天;9月份树干表面CO2 释放通量和液流速度及树干温度在昼夜间的变化规律总体上呈相同趋势,均为白天升高,晚上降低,呈单峰曲线,峰值基本在中午出现。3树种树干表面CO2释放通量有明显的季节性规律,即6月份的CO2释放通量明显高于9月份。9月份和6月份白桦、兴安落叶松和水曲柳的日平均树干表面CO2释放通量分别为0.82,3.32μmol m-2 s-1;0.74,3.78μmol m-2 s-1和1.98,4.98μmol m-2 s-1;6月份和9月份日平均液流速度分别为2.48,10.02g?cm-2?h-1;4.78,10.71g?cm-2?h-1和2.69-7.93g?cm-2?h-1。树干表面CO2释放通量与树干温度和液流速度相关关系显著,6月份和9月份树干表面CO2释放通量与树干温度均呈正相关;树干表面CO2释放通量与液流速度间的相关关系6月与9月不同,6月份液流速度与树干表面CO2释放通量呈负相关,而9月份呈正相关。实验发现,除落叶松外,同1株树24小时周期内水曲柳和白桦液流上升期和下降期液流速度对树干表面CO2 释放通量的影响不一致,可能是由于上下午之间温度不同,导致树干内部CO2溶解度不同,使上下午树干内部CO2与表面通量的平衡发生改变,这种改变存在种间差异,表明温度和液流的共同作用影响树干CO2释放通量。水曲柳月份间树干表面CO2释放通量的差异受液流速度影响较大,白桦和兴安落叶松树干表面CO2释放通量的月份间变化则是液流速度和温度的共同作用的结果。我们的结论是,温度是影响树干呼吸速率的关键因子,但树干呼吸产生的CO2向大气的释放也同时受树干液流速度的影响。温度与液流对春秋季节3树种树干表面CO2释放通量的影响有所不同。     

长白山白桦山杨次生林细根形态特征和解剖结构对氮沉降的响应

根系作为植物与土壤物质交换和养分循环的桥梁,长期以来一直是生态学研究的热点。于2017年7月植物生长季,对长白山模拟11年氮(N)沉降控制试验样地的白桦(Betula platyphylla)山杨(Populus davidiana)天然次生林进行了根系采样,并利用根序法研究了根系形态特征和解剖结构对不同梯度N添加处理的响应,旨在探求两物种根系之间潜在生态联系。本试验共设置了三个N添加梯度,分别为对照(CK,0 g N m~(-2 )a~(-1))、低N处理(T_L,2.5 g N m~(-2 )a~(-1))和高N处理(T_H,5.0 g N m~(-2 )a~(-1))。研究结果如下:1)T_L显著抑制白桦和山杨前三级细根皮层厚度的生长。白桦通过增加皮层细胞直径(一级根增加了72.77%,二级根增加了53.22%,三级根增加了39.96%)但减少皮层层数来降低皮层厚度,而山杨主要通过皮层细胞直径的减少(一级根下降了40.80%,二级根下降了28.17%)来降低其皮层厚度。2)T_H显著抑制山杨前三级细根生长。主要通过增加皮层厚度(一级根增加了68.78%,二级根增加了50.81%,三级根增加了88.53%)以及降低导管横截面积来抑制吸收养分,从而达到影响生长的目的。3)白桦T_H相比于T_L细根直径呈抑制生长状态。其主要通过抑制中柱直径(一级根下降了17.61%,二级根下降了16.89%,三级根下降了20.62%)的生长来实现。以上结果表明,在同一立地条件下,白桦和山杨的细根对不同浓度N沉降的响应方式不同。     

转基因白桦中GUS基因表达的定量分析

以转基因白桦（Betula platyphylla）为材料,采用单酶切结合Southern杂交的方法揭示不同转基因植株中GUS基因的整合拷贝数为1—4个。采用组织化学染色法定性分析不同整合方式转基因白桦植株中GUS基因的表达。结果表明,11个转基因植株中有2株出现了GUS基因沉默,其余植株均有不同水平的GUS表达。在此基础上应用分光光度法定量分析不同拷贝数的GUS转基因白桦中β-葡萄糖醛酸酶活性。结果表明,在11个转基因尢性系中除2个株系的GUS基因沉默外,其它9个转基因植株中GUS酶活力差异明显,但这种差异与GUS基因的拷贝数没有必然联系。     

3个温带阔叶树种根系长期分解速率研究

根系分解对土壤碳固持和养分长期有效性具有重要意义,但目前对根系的长期分解模式仍知之甚少。比较3个温带阔叶树种不同直径根系7 a分解动态,可为生态过程模型提供数据支撑。在帽儿山生态站采用分解袋法对白桦（Betula platyphylla）、春榆（Ulmus davidiana var.japonica）、水曲柳（Fraxinus mandshurica）的5个直径等级（< 1 mm）、（1-2 mm）、（2-5 mm）、（5-10 mm）、（10-20 mm）根系进行了7 a野外分解实验。重复测量方差分析表明：时间、树种、直径与树种交互作用、树种与时间交互作用显著影响根系质量保持率。根系质量保持率随时间呈指数下降趋势,7 a间根系经历早期快速分解和后期慢速分解两个阶段,实验结束时根系仍剩余相当部分的初始质量（24%-56%）。利用Olson指数衰减模型估计各树种根系分解系数发现：白桦根系分解系数与根直径间具有显著的线性正相关关系,水曲柳具有显著对数正相关关系,春榆的关系不显著。3个树种短期分解系数均高估根系分解速率,而且不能完全代表长期分解系数的种内、种间差异。研究结果对理解根系长期分解速率随直径变化模式提供了数据支撑。     

白桦三萜的合成和调控

白桦树叶和树皮中含有次生代谢产物白桦三萜,其中白桦树外皮中含有丰富的羽扇豆烷型的三萜白桦酯醇和白桦酯酸,这两种天然产物具有抑制人免疫缺陷病毒复制和选择性杀死癌细胞等药理活性,并显示出与以往药物不同的作用机制,疗效高而毒性低,被认为是具有一定开发潜力的抗癌、抗艾滋病类先锋药物。本丈就天然药物成分白桦三萜组成、分布的组织特异性、药理活性、代谢途径、环境调控和白桦三萜生物合成关键酶基因克隆的研究进展作一介绍。     

白桦成熟合子胚快速不定芽诱导体系的建立

以白桦成熟合子胚为外植体,建,3-7白桦合子胚快速不定芽诱导体系：合子胚经消毒纵切后,在培养基WPM＋2．0mg·L-16-BA＋0．2mg·L-1NAA中,可直接诱导形成不定芽,诱导率最高为93．3％,不定芽诱导数为8．7个;WPM＋4．0mg·L-1TDZ上也有较好的诱导效果,不定芽诱导率为90．2％,不定芽诱导数为7．6个,这表明WPM＋2．0mg·L-1 6-BA＋0．2mg·L-1 NAA是白桦成熟合子胚不定芽诱导的较优培养基。NAA能有效促进嫩茎生根,其最佳浓度为0．2mg·L-1。     

不同树龄白桦的不同器官及其组培苗诱导的愈伤组织中白桦酯醇和齐墩果酸的分布和含量变化

检测一年生、四年生、六年生、八年生及四十年生白桦树各器官以及白桦组培苗诱导的愈伤组织和悬浮培养细胞中齐墩果酸和白桦酯醇的分布和含量。结果表明,不同树龄白桦的叶、茎外皮和根皮中都能检测出齐墩果酸和白桦酯醇,但主要集中在茎外皮,叶片和根皮中含量极低,齐墩果酸和白桦酯醇含量分别以四年生和八年生白桦茎外皮中最高。由白桦组培苗茎段诱导的愈伤组织及其悬浮培养细胞和组培苗根诱导的愈伤组织中都能测出白桦酯醇,其含量以茎段诱导的悬浮培养细胞中为最高。组培苗、茎段诱导的愈伤组织及其悬浮培养细胞、叶片和根诱导愈伤组织中均可以检测出齐墩果酸,其含量以悬浮培养细胞中的为最高。