中国沙棘克隆生长对灌水强度的响应

为了解中国沙棘克隆生长调节对土壤水分资源供应水平的响应规律并寻找最佳灌水强度,研究了种群生长量、生物量、子株数量、克隆器官延伸能力、克隆器官分枝级数等种群参数与同灌水强度的关系。结果表明：（1）种群参数增幅与灌水强度之间呈二次抛物线关系,即种群参数增幅随着灌水强度的增加先升后降。小于最佳灌水强度,种群参数增幅随着灌水强度的增加而上升;大于最佳灌水强度,种群参数增幅随着灌水强度的增加而下降。（2）不同种群参数增幅最大时的最佳灌水强度具有一定差异,种群及其构件生物量的最佳灌水强度为每月4.0次、相当于本地年均降水量的2.0倍,子株数量、克隆器官延伸能力、克隆器官分枝级数增幅的最佳灌水强度为每月3.0次、相当于本地年均降水量的1.5倍。（3）适当灌水能够促进中国沙棘种群生长、提高克隆繁殖能力,但在一定灌水强度下生长和繁殖之间存在权衡关系,而种群生长和生物量积累之间、克隆子株数量与克隆器官延伸能力和克隆器官分枝级数之间则有协同作用。（4）在不同土壤水分资源供应水平下,中国沙棘主要通过个体大小、种群生物量分配、子株数量、克隆器官延伸能力、克隆器官分枝强度等调节做出响应,这些调节直接影响种群的稳定性和克隆的持久性。     

毛乌素沙地中国沙棘无性系生长调节

根据无性系跟踪挖掘资料。分析了毛乌素沙地中国沙棘无性系生长调节规律,结果表明,无性系分株群（同一无性系所有分株的集合）结构由增长型发展到稳定型,最后演变成衰退型,在衰退过程中或其后的一段时间内,无性系能够通过分株出生调节使分株群结构（年龄和高度级）恢复到稳定型,在分株群结构变化的同时,种群通过分株的死亡调节不断改变着分株的克隆生长型,提高了无性系 种群的持久性以及对空间和资源的利用率。     

克隆植物中国沙棘生长对外源植物激素的响应

关于植物克隆生长调节问题,目前集中于外在机制的研究。为了探讨中国沙棘克隆生长调节的内在机制,采用3×3回归设计进行田间试验,期望了解不同生长性状对IAA和CTK用量及其配比的响应规律。结果表明:(1)生长性状对激素用量的响应规律呈典型的钟形曲面模式,即各生长指标均存在一个产量峰值,峰值以前生长指标随IAA、CTK用量的增大而提高,峰值以后生长指标随IAA、CTK用量的增大而下降。(2)不同生长指标对激素用量及其配比的响应规律具有一定差异,较高的IAA比例有利于促进树高生长,较高的CTK比例有利于促进地径和冠幅生长,而几乎相等的IAA和CTK用量有利于种群生物量积累。(3)在激素用量适宜的情况下,中国沙棘生长潜力得到充分发挥,形成高大的个体,较多的子株,有利于提高种群对生境资源的占据和利用,并提高排斥其他植物种类入侵的能力;当激素用量过高或过低时,中国沙棘以降低生长量为代价,形成矮小的个体,减少子株数量,有利于削弱个体之间的竞争。这一结果为了解中国沙棘克隆生长内在调节机制提供了线索。(4)根据不同生长指标的激素效应方程,求出了相应的IAA和CTK的最佳用量和最佳配比,以及合理施激素区域和最低成本线。(5)克隆子株数量增幅与地径和冠幅生长量增幅呈极显著正相关、与种群生物量增幅呈显著正相关,即适宜的IAA和CTK用量既可加速个体生长、也能促进克隆子株的产生。     

毛乌素沙地中国沙棘无性系种群年龄结构动态与遗传后果研究

根据样地每木栓尺和林缘扩散效应调查以及无性系跟踪挖掘材料,分析了毛乌素沙地中国沙棘无性系各上群年龄结构动态及其遗传后果,结果表明,中国沙棘无性系种群年龄结构由增长型经过稳定型发展到衰退型,在衰退的种群中,中国沙棘能够通过无性系生长实验林窗更新恢复其稳定性或依靠林缘扩散使种群在更大的空间尺度上进行自我维持。同时,随着种群的自疏,无性系种群的组成由较多拥有较少分株的无性系向较少拥有较多分株的无性系转变,从而降低了无性系种群的基株多样性。     

毛乌素沙地群落动态中克隆和非克隆植物作用的比较

 毛乌素沙地的克隆植物适应当地的沙化环境,并对沙化景观具有积极的改造作用。对克隆植物群落和非克隆植物群落内裸地斑块植物入侵的野外对比观测实验表明,克隆植物群落内裸地斑块入侵植物所占的格子数显著地大于非克隆植物群落,克隆植物可以提高沙化景观的自我恢复能力,在沙化景观的恢复重建中是一种值得利用的生物资源。     

毛乌素沙地群落动态中克隆和非克隆植物作用的比较

毛乌素沙地的克隆植物适应当地的沙化环境 ,并对沙化景观具有积极的改造作用。对克隆植物群落和非克隆植物群落内裸地斑块植物入侵的野外对比观测实验表明 ,克隆植物群落内裸地斑块入侵植物所占的格子数显著地大于非克隆植物群落 ,克隆植物可以提高沙化景观的自我恢复能力 ,在沙化景观的恢复重建中是一种值得利用的生物资源。     

毛乌素沙地克隆植物生长对AM真菌多样性和菌根形成的影响

克隆植物的生态功能在沙地植被恢复过程中占据着重要位置。在毛乌素沙地由北向南选择两个典型样地,以根茎克隆植物沙鞭和羊柴为试验材料,连续2a系统地研究了克隆植物生长对AM真菌物种多样性和菌根形成的影响。结果表明:克隆植物生长对AM真菌物种多样性和丛枝菌根形成的影响因植物种类和样地不同而异。沙鞭通过克隆生长侵入灌丛空地后,AM真菌多样性指数在中国科学院植物研究所鄂尔多斯沙地草地生态研究站(简称OSES)和陕西榆林珍稀沙生植物保护基地(简称RSCF)样地均上升;孢子密度、菌丝、丛枝和总定殖率均显著提高;泡囊定殖率也有所增加,在OSES样地达显著水平,在RSCF样地未达显著水平。羊柴通过克隆生长侵入灌丛空地后,AM(Arbuscular mycorrhizal)真菌多样性指数在OSES样地上升,而在RSCF样地下降;孢子密度和丛枝定殖率在OSES和RSCF样地均显著增加,而泡囊定殖率均显著降低;菌丝和总定殖率也降低,在OSES样地未达显著水平,在RSCF样地达显著水平。     

毛乌素沙地克隆植物沙鞭生长对AM真菌生态分布的影响

从毛乌素沙地沙鞭群落间隔空地沙鞭根状茎延伸方向设置样地,2007年5月、7月和10月在0-10、10-20、20-30、30-40和40-50 cm共5个土层分别采集土壤样品,研究了AM真菌时空分布及沙鞭侵入间隔空地前后对AM真菌分布的影响。结果表明,沙鞭能与AM真菌形成良好共生关系,菌根结构为中间型(I-型),AM真菌定殖率和孢子密度有明显的时空分布规律,并与土壤因子密切相关。随采样时间后延AM真菌定殖率先增后降,最大值出现在7月份;孢子密度先降后增,最大值出现在10月份。土壤采样深度对AM真菌定殖和孢子密度有显著影响,AM真菌最高定殖率和最大孢子密度均出现在0-20 cm浅土层。孢子密度仅与泡囊定殖率显著正相关。土壤速效N与菌丝和总定殖率极显著负相关;土壤温度与泡囊、丛枝、菌丝和总定殖率显著和极显著正相关,与孢子密度显著负相关;土壤湿度与丛枝、菌丝和总定殖率显著正相关,与孢子密度显著负相关。克隆植物沙鞭的生长对土壤AM真菌活动和分布有很大影响,沙鞭入侵前后样地中AM真菌孢子密度和定殖率变化显著。     

根茎禾草沙鞭的克隆生长在毛乌素沙地斑块动态中的作用

毛乌素沙地沙化景观是由众多不同类型和大小的斑块镶嵌而成的,许多生态学过程影响着这些斑块的动态,根茎禾草沙鞭的克隆生长就是其中之一.通过对有沙鞭生长的3块1hm2风蚀样地的野外调查和染料饲喂实验,研究了沙鞭的克隆生长在毛乌素沙化景观斑块动态中的作用.每块样地均被划分为625个4m×4m的格子,在3块样地的流沙斑块出现的植物中,沙鞭占据了最多的格子数.沙鞭根茎扩展的主要方向是从半固定斑块到流沙斑块,染料饲喂实验测量了沙鞭扩展到风蚀流沙斑块中的分株数、根茎分枝数、根茎长度和地上生物量.将不同斑块土壤含水量和沙鞭根茎在土壤中的分布进行比较发现,在沙鞭根茎分布集中的地下30～50cm处,流沙斑块的土壤含水量显著地高于半固定斑块.这一研究结果表明沙鞭的克隆生长在风蚀流沙斑块的固定和演变中起着非常重要的作用.     

不同放牧强度对鹅绒委陵菜克隆生长特征的影响

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站,对通过17 a不同放牧强度干扰后金露梅灌丛草甸内鹅绒委陵菜克隆生长特征进行实地调查统计研究.结果显示:长期放牧并增加放牧强度后,植物群落的高度、盖度和草场质量指数下降.随着放牧强度增大,鹅绒委陵菜无性系匍匐茎数目增加,分枝强度加大;基株变矮,逐渐由直立、半直立型变为匍匐状,形态可塑性明显;根长有逐渐增加的趋势;放牧强度对鹅绒委陵菜无性系分株高度、根长和分株叶数影响不显著;间隔子有变短、变粗的趋势,间隔子数目和分株数目有增加的趋势,但影响不显著;轻牧和不牧样地中用于鹅绒委陵菜克隆生长的平均能量投资(分株和匍匐茎的干重及其所占比例)小于重牧样地.表明随放牧强度增大,鹅绒委陵菜无性繁殖能力增强,呈现出典型的生态适应策略.     

平茬高度对中国沙棘萌枝能力及非结构性碳水化合物积累与分配的影响

为探讨中国沙棘(Hippophae rhamnoides ssp.sinensis)伐桩萌枝的养分投资与分配机制,以陕西省定边县15a中国沙棘人工林为研究对象,设置不平茬(对照)和平茬高度0、10、20 cm处理,分析伐桩萌枝能力、非结构性碳水化合物(NSC)对平茬高度的响应规律及其因果关系.结果显示:(1)随平茬高度...     

基于MaxEnt模型的中国沙棘潜在适宜分布区分析

中国沙棘主要分布于我国华北、西北、西南等地森林—草原过渡地带,是我国北方地区退耕还林、生态修复等工程的重要造林树种,对维持干旱、半干旱地区的生态环境稳定具有重要意义。探讨限制中国沙棘分布的主导气候因子,模拟其潜在适宜分布区,以期为中国沙棘在林业生态工程和生态经济林建设中的合理种植和推广提供理论依据。基于中国沙棘自然分布的328个地理样点,利用最大熵(MaxEnt)模型对中国沙棘的潜在分布区的主导气候因子进行分析,并预测中国沙棘的潜在分布范围。结果表明,基于气候变量的MaxEnt模型训练集和测试集受试者工作特征曲线下面积(AUC值)分别为0.962±0.001和0.949±0.001,均大于0.9,表明MaxEnt模型对中国沙棘潜在分布区的预测具有极高的准确度,可信度好。基于环境变量贡献率和刀切法的结果表明年降雨情况、生长季的水热状况、最干季降雨和最冷月最低温等是限制中国沙棘分布的主要气候因素,其中年降雨是限制中国沙棘分布的主导气候因子。通过模拟得到现代中国沙棘潜在地理分布的总适生区面积为165.1万km~2;其中高适生区和中适生区面积共93.3万km~2,主要集中分布于河北西部、北部,...     

两种不同生境中国沙棘种子内生细菌的多样性

植物内生菌广泛分布于植物的各种组织及器官中,对植物的生长表现出各种作用,而植物种子中的内生菌对植物的作用也越来越受到人们的关注。以榆中县和秦安县两种不同生境的中国沙棘种子为材料,分析中国沙棘种子内生细菌多样性,以期探究生境对种子内生菌多样性的影响,并为进一步研究种子内生菌与沙棘的相互作用提供依据。研究利用纯培养方法和高通量测序方法分别进行中国沙棘种子内生细菌多样性分析。对纯培养分离得到的内生细菌,利用16S rRNA基因序列分析法结合形态学特征进行内生细菌的鉴定;对高通量测序得到的数据进行基于OTUs(Operational Taxonomic units,可操作分类单元)的物种注释分析。通过纯培养方法从榆中县中国沙棘种子中分离得到4株内生细菌,分属于芽孢杆菌属(Bacillus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)和假单胞菌属(Pseudomonas);秦安县中国沙棘种子中分离得到5株内生细菌,分属于芽孢杆菌属(Bacillus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)和不动杆菌属(Acinetobacter)。采用高通量测序方法检测到榆中县中国沙棘种子内生细菌分属于7个...     

中国沙棘根尖功能特征对坡位和动物啃食枝叶的响应

揭示中国沙棘（Hippophae rhamnoides subsp.sinensis Rousi）根尖在形态、水力结构和非结构性碳水化合物（NSC）浓度对环境条件及外界干扰的响应有利于全面了解中国沙棘对环境条件在水分利用和碳素分配上的适应能力和适应策略。以山西省交城县野生沙棘林为研究对象,选取坡下部正常、坡下部动物啃食、坡上部正常和坡上部动物啃食4种类型沙棘,分析沙棘根尖形态、水力结构、非结构性碳水化合物（NSC）的响应。结果显示：与坡下部相比,在坡上部相对缺水的环境下中国沙棘根尖比根长显著增加,根尖的平均长度、直径、皮层厚度和中柱直径没有显著性变化,根尖导管直径降低、导管密度增加;根尖的比导水率正常和动物啃食分别降低18.12%和20.6%,水力脆弱性指数分别降低45.40%和48.5%,NSC含量没有显著性变化。动物啃食导致根尖比根长降低、平均直径增加、皮层厚度和中柱直径增加,导管直径降低、导管密度增加,坡上和坡下动物啃食导致比导水率降低71.14%和70.25%,水力脆弱性指数降低23.95%和19.41%。以上结果表明：坡上部较差的水分条件使中国沙棘根尖有更大的吸收面积,水分输导效率小幅降低,水力安全性较大程度提升;动物啃食导致根尖增粗、导水率较大程度降低、水力安全性小幅提升。坡位和动物啃食均未导致根尖NSC含量降低,动物啃食在坡上部相对缺水的环境中根尖响应程度更大。这表明中国沙棘根尖对坡位和动物啃食的响应有助于对两种影响因素的适应,动物啃食对根尖吸收和运输功能的影响程度更大。     

沙棘H3K9乙酰化修饰全基因组分析

为了绘制沙棘H3K9乙酰化修饰图谱,确定H3K9乙酰化修饰所调控的基因,该实验通过Western blot验证抗体与组蛋白的结合能力和ChIP-seq验证抗体富集效率,获得全基因组范围内沙棘H3K9乙酰化修饰图谱和调控基因。实验结果表明,H3K9ac抗体与复合物具有较强的结合能力。对富集到的DNA片段进行高通量测序,分别获得2.2×10~7和3.6×10~7条原始序列;唯一比对序列广泛分布于沙棘基因组中,并且在结构基因中的两端具有明显的富集。对富集区进行峰的预测结果显示,共预测出1 011个峰;对峰所处部位基因进行功能预测结果发现,H3K9ac对于沙棘细胞代谢和信号转导基因的表达具有重要调控作用。沙棘片段化DNA的富集以及高通量测序结果证明,抗体能够用于研究沙棘的组蛋白修饰类型,并且绘制了沙棘第一张H3K9乙酰化修饰遗传图谱草图,鉴定出沙棘H3K9乙酰化修饰所调控的基因,为今后研究组蛋白修饰对沙棘基因表达的调控方式奠定了基础。     

沙棘通过自主选择塑造根瘤内生微生物组

【背景】解析植物微生物群落结构是利用微生物组工程强化植物抗生物和非生物胁迫水平、提高农林产品质量和品质的基础。固氮根瘤是沙棘具有抗旱、抗寒和抗贫瘠等多种优良生物性状的关键。【目的】比较分析沙棘根际土和根瘤内细菌群落结构的组成及影响因素,为揭示沙棘-弗兰克氏菌共生和植物-微生物互作协同抗逆机制提供理论基础。【方法】从辽宁、陕西和山西采集样品,通过16SrRNA基因V3–V4可变区的高通量测序技术,采用生物信息学方法比较分析沙棘根际土和根瘤内细菌群落组成和丰度差异,并探索土壤土理化性质对根际土细菌群落结构的影响。【结果】沙棘根际土和根瘤内的细菌群落均以放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)为主要优势菌门,且根瘤内弗兰克氏菌属(Frankia)为绝对优势菌属;根际土前10个优势菌门的丰度在三地样品间均存在显著差异,仅存在唯一共有的优势菌属(鞘氨醇单胞菌属,Sphingomonas),且前35个优势属中有27个属在三地间存在明显丰度差异;土壤pH和速效钾是沙棘根际土细菌群落多样性的主要影响因子;根瘤内优势门和属在三省份间存在高度的保守性,仅异根瘤菌属...     

沙棘种子形成发育过程中油脂合成积累关键基因的表达分析

为探讨沙棘种子油脂积累与相关基因表达的关系,以不同发育期间（6月25日、7月6日、7月17日、7月28日、8月8日和8月19日）的近缘高油品系‘新俄3号’和低油品系‘绥棘1号’种子为试材,利用氯仿甲醇法测定含油率,采用实时荧光定量PCR方法分析限速酶基因的表达模式,验证各基因在天然高低油种子间的表达差异。结果表明：（1）除7月17日外,其他时期‘新俄3号’的种子含油率均高于‘绥棘1号’;7月6日~7月28日期间油脂迅速积累,而且‘新俄3号’种子含油率增速大于‘绥棘1号’。（2）油脂迅速积累期的GPD1基因高表达,可能通过促进3 磷酸甘油合成进而加速‘新俄3号’种子油脂高积累;油脂积累过程中DGAT1和DGAT2基因在‘新俄3号’种子中的表达量一直高于‘绥棘1号’。研究认为,GPD1、DGAT1和DGAT2基因可能与‘新俄3号’种子油脂的相对高积累有关。本研究结果为进一步深入验证沙棘油脂合成限速酶基因功能奠定基础。     

海拔高度对中国沙棘水碳代谢和生长的影响——以关帝山区为例

海拔是影响中国沙棘自然分布和生长的的重要环境因子,水分代谢和碳代谢的平衡是植物存活和生长的基础,研究海拔对中国沙棘的水碳代谢和生长的影响有利于全面了解中国沙棘对海拔高度的适应性及其生理机制。以山西西部关帝山地区野生中国沙棘为研究对象,测定了海拔1100—2100 m的中国沙棘雌株在6月和8月的小枝正午水势、枝条导水损失率、枝条导管直径和导管密度、光合作用、不同部位非结构性碳水化合物(NSC)浓度,同时测定了不同海拔沙棘的株高和冠幅。结果表明：随着海拔的升高,6月和8月的土壤含水量均呈增加趋势;小枝正午水势先升高后降低;枝条导水损失率在6月先降低后升高;随着海拔的升高沙棘的导管直径没有显著性变化,但导管密度、枝条最大比导水率、叶面积呈现先升高后降低的趋势。随着海拔的升高6月和8月光合速率均呈增加趋势;根和叶NSC含量没有较大幅度变化;随着海拔高度的增加中国沙棘树高和冠幅均呈现先增加后降低的趋势。以上结果表明：低海拔(1100—1300 m)和高海拔(1900—2100 m)中国沙棘生长均受到一定程度的抑制,在低海拔主要受干旱胁迫的影响,高海拔对中国沙棘的生长的抑制作用体现在低温引起的水分...     

沙棘HrTCP转录因子家族鉴定及其干旱胁迫下的表达分析

TCP家族是植物特有的响应高盐、干旱等非生物胁迫的重要转录因子.该研究基于沙棘转录组数据,利用生物信息学与qRT-PCR对HrTCP转录因子家族进行鉴定,预测其家族成员的结构和功能,为解析TCP转录因子调控沙棘抵御干旱胁迫的作用机制奠定基础.结果表明:(1)获得了 11个HrTCP转录因子成员,并命名为HrTCP2/4...