红皮云杉与嫩江云杉RAPD和ISSR分子标记反应体系优化和特异性检测

以红皮云杉和嫩江云杉为材料,采用现代分子标记技术-RAPD和ISSR标记研究红皮云杉与嫩江云杉间在基因组水平上的遗传差异。通过正交试验设计筛选RAPD和ISSR反应程序和反应体系。从近100个引物中筛选出3个RAPD引物和一个ISSR引物用来区分红皮云杉和嫩江云杉,它们分别是OPN07、OPA17、S25和ISSR67。用这4个引物扩增两种云杉基因组DNA,分别在1 000,950,1 500,2 000 bp处嫩江云杉有特异性谱带而红皮云杉没有。研究表明,采用RAPD和ISSR分子标记可以将红皮云杉和嫩江云杉在分子水平上加以区分,为今后进一步阐明云杉的系统进化,物种鉴定和种间杂交育种提供了理论依据。     

水分胁迫对云杉光合特性的影响

比较研究了3年生红皮云杉和嫩江云杉苗木在不同水分条件下的光合特征,并探讨其对水分胁迫的适应机制。研究结果表明,不同光强下两种云杉的最大光合速率（P_max）随土壤含水量的降低而逐渐下降,且嫩江云杉的降幅较小;表观量子效率（AQY）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（G_s）也都呈下降的趋势。暗呼吸速率（R_d）和水分利用率（WUE）在逐渐干旱的过程中先上升后下降,而胞间CO₂浓度先下降,后随上升。这表明在水分胁迫较为严重时,光合速率的降低主要是非气孔限制造成的。比较上述指标的变化情况可以看出,嫩江云杉对干旱的适应性要强于红皮云杉。     

五种云杉的核型分析

作者分析了我国产的5种云杉的核型,结果如下:红皮云杉,2n=24=20m(4sc)+4sm;白扦2n=24=22m(6sc)+2sm+2B;青扦,2n=24=16m(6sc)+8sm+2B;雪岭杉2n=24=20m(6sc)+4sm;鱼鳞云杉,2n=24=22m(4sc)+2sm+1B。     

巨桉和天竺桂幼树对不同浓度SO2的光合生理响应

二氧化硫是大气主要污染物之一,可对植物的关键生理过程光合作用产生重要影响。利用密闭环境控制室熏气处理,研究不同浓度(自然状态下浓度、0.5mg·L-1、1.5mg·L-1、3.0mg·L-1)SO2对盆栽巨桉和天竺桂幼树叶绿素含量、光响应曲线、光合特征参数、光合日变化及硫含量的影响。结果表明:(1)SO2胁迫显著减少了巨桉叶绿素a、b含量,且叶绿素a/b值显著降低,而天竺桂在SO2胁迫下叶绿素a、b含量显著增加,叶绿素a/b值无显著影响。(2)SO2胁迫显著抑制了两树种的净光合速率(Pn);在SO2胁迫下巨桉气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)显著上升,而天竺桂的Gs和Tr显著被SO2抑制,Ci随SO2浓度的增加先升高后降低。(3)巨桉表观量子效率(AQY)、暗呼吸速率(Rd)、光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)及天竺桂Rd和LCP均随着SO2浓度的增加而先升高后降低,而天竺桂的AQY和LSP逐渐降低。(4)一天中,SO2胁迫显著提高了巨桉Pn、Gs和Tr,而对天竺桂Pn无显著影响,较低浓度SO2胁迫显著促进了天竺桂Gs和Tr,高浓度SO2胁迫则显著抑制其Gs和Tr;SO2胁迫显著抑制了两种植物的Ci。(5)SO2胁迫下,巨桉和天竺桂幼树叶片硫含量均显著增加。研究认为,巨桉对较低浓度的SO2胁迫有一定的适应能力,但对高浓度SO2胁迫的抗性不如天竺桂强,这可能与二者不同的叶片形态及生理特性有关。     

NaHS对NaHCO_3胁迫下黑籽南瓜种子萌发及生理特性的影响

以黑籽南瓜(Cucurbita ficifolia)种子为试材,研究了外施不同浓度的NaHS对NaHCO3胁迫下种子萌发及生理特性的影响。结果表明,NaHCO3胁迫显著抑制了黑籽南瓜种子的发芽率、胚轴长和胚根长,降低了种子萌发过程中的可溶性糖含量,抑制了α-淀粉酶、β-淀粉酶、SOD及POD活性。而外施不同浓度的NaHS显著促进了NaHCO3胁迫下黑籽南瓜萌发种子胚轴和胚根的生长,提高了可溶性糖含量及α-淀粉酶、β-淀粉酶、SOD和POD活性,降低了MDA含量;外施其它盐类(Na2S、Na2SO4、NaHSO4和NaHSO3)及不同pH值(pH5.8–7.8)的Na2HPO4-NaH2PO4缓冲液对NaHCO3胁迫下黑籽南瓜种子的萌发则无影响。外施NaHS可有效缓解NaHCO3胁迫对黑籽南瓜种子萌发的抑制作用,其缓解效应可能与其释放的H2S有关。     

云杉NBS-LRR基因的克隆与表达分析

为深入研究NBS-LRR基因在川西云杉(Picea balfouriana)抗落针病过程中的分子作用机制,该研究根据GenBank数据库中其他植物NBS-LRR基因保守序列设计引物,利用RT-PCR技术,克隆云杉NBS-LRR基因全长cDNA序列(PbNBS-LRR),分析该基因及其编码蛋白的相关信息并进行基因表达研究。结果表明:(1)成功获得PbNBS-LRR基因的全长2 616 bp(基因登录号:MK044348),且包含一个2 508 bp的完整阅读框(ORF),共编码836个氨基酸,其氨基酸序列具有NBS-LRR类抗病基因典型的NB-ARC结构域和LRR结构域。(2)云杉PbNBS-LRR与北美云杉(Picea sitchensis)NBS-LRR类抗病蛋白相似性最高,达到98%;分子进化分析进一步表明,PbNBS-LRR与北美云杉NBS-LRR亲缘关系最近,其次为糖松(Pinus lambertiana)和火炬松(Pinus taeda)。(3)qRT-PCR分析表明,NBS-LRR基因在川西云杉、粗枝云杉(Picea asperata)和丽江云杉(Picea likiangensis)的根、树干韧皮部、嫩枝及针叶中均有表达,在川西云杉和粗枝云杉的根部以及丽江云杉的树干韧皮部中表达量最高;在落针病病原菌侵染川西云杉和粗枝云杉的初期(5月)以及丽江云杉的后期(9月),NBS-LRR基因的表达量最高,分别为对照的1.73倍、2.11倍和90.49倍,表明NBS-LRR基因参与了云杉落针病的防御反应。     

红皮云杉外生菌根菌对苗木生长的影响

2000年8～10月自大兴安岭新林林业局和兴隆林业局采集各种林型下的伞菌担子果,进行分离培养、纯化,获得36个菌株。经对红皮云杉室内接种试验获得6个可与红皮云杉共生形成外生菌根的菌株。室内接种试验结果表明,在红皮云杉播种苗上接种菌根菌的时期应在出苗后30d左右。菌根形成的适宜温度为20℃左右。筛选得到的6个菌株对红皮云杉幼苗的生长有明显的促进作用。接种林地菇(Agaricus silvaticus)、031和L15菌株的苗木叶绿素a含量明显高于其他菌株和对照;接种009、004、林地菇和L15菌株的苗木叶绿素b含量也明显高于其他菌株和对照;接种林地菇、L15、031、009和025菌株的苗木与对照苗木在重量上差异显著;其中接种林地菇和L15菌株的苗木比对照苗木分别增加了19.23%和23.08%;接种6个菌株的苗木与对照苗木高度比较差异非常显著,接种林地菇和L15菌株的苗木与对照相比分别增加17.83%和16.37%。室外接种结果表明,接种林地菇的苗木高生长最好,接种70d高于对照9.24%;接种菌株L15的苗木地径生长最好,接种70d高于对照9.92%;接种菌株009的苗木侧根数最多,接种70d高于对照51.91%;接种菌株009的苗木主根最长,接种70d高于对照3.36%;而接种菌株031的苗木全株感染菌根率最高,接种70d高于对照13.90%;接种菌株031的苗木光合作用最强,高于对照20.02%。从几项主要的指标综合来看,菌株L15、菌株009和菌株031是有潜在研究和应用价值的优良菌株。     

沙地云杉与其近缘种间的GISH分析

以沙地云杉(Picea mongolica(H.Q.Wu)W.D.Xu)、白杄(P.meyeri Rehd.et Wils.)、红皮云杉(P.koraiensis Nakai)3种云杉属植物为材料,利用基因组原位杂交技术(GISH),用白杄和红皮云杉基因组DNA分别作探针与沙地云杉中期染色体进行杂交,分析3种云杉的亲缘关系,旨在进一步探讨沙地云杉的起源。结果表明:(1)3种云杉的染色体数目均为2n=24,核型类型为1A,大部分染色体为亚中部着丝粒;白杄和红皮云杉核型不对称系数分别为57.78%、57.64%,小于沙地云杉(58.75%)。(2)以白杄基因组DNA为探针时,在沙地云杉14条染色体上有明显杂交信号,信号位点主要位于着丝粒区、次缢痕处和短臂部位;以红皮云杉DNA为探针时,12条染色体上有明显杂交信号,主要位于着丝粒区、次缢痕处和长臂上,杂交信号分布范围和强度明显弱于白杄。研究认为,沙地云杉与白杄的亲缘关系较近,而与红皮云杉较远,该研究首次阐明沙地云杉非起源于白杄和红皮云杉的种间杂交。     

沙地云杉和青海云杉种子萌发和幼苗生长对干旱盐碱胁迫的响应

利用控制实验研究了水分、盐分生态因子对沙地云杉和青海云杉种子萌发和幼苗生长的影响,以探索沙地云杉和青海云杉种子对水分、盐分生态因子的适应性。结果表明:(1)水分胁迫和盐分胁迫对沙地云杉和青海云杉种子萌发具有明显的抑制作用,可显著的降低种子的发芽率,两种云杉种子对水分胁迫的临界值和极限值分别是-0.03、-0.15 MPa和-0.5、-0.58 MPa;对盐分胁迫的临界值和极限值分别是78、148 mmol/L和284、345mmol/L;其幼苗长度随着渗透势和NaCl浓度的增加而显著减小。(2)沙地云杉和青海云杉种子恢复发芽率及恢复后的幼苗长度随着渗透势和NaCl浓度的增加先增加后减少。(3)在相同的水势条件下,PEG溶液比等渗的NaCl溶液对沙地云杉和青海云杉种子萌发具有更大的抑制作用,种子萌发过程中渗透胁迫比离子毒害的抑制作用更大。研究发现,沙地云杉和青海云杉种子对水分和盐分胁迫表现出不同程度的耐受性,两者对盐分胁迫的忍耐能力超过对水分胁迫;而且青海云杉种子比沙地云杉更耐旱、耐盐;早期的低盐和充分的水分条件是沙地云杉和青海云杉存活的关键。     

长穗薄冰草（Thinopyrum ponticum）对盐碱胁迫的生理响应

实验采用不同浓度（以干土重0.3%、0.5%、0.7%和0.9%计）Na2SO4、NaCl、NaHCO3、Na2CO3,Na2SO4：NaCl=1：1、NaHCO3：Na2CO3=1：1和Na2SO4：NaCl：NaHCO3：Na2CO3=1：1：1：1对长穗薄冰草进行胁迫,研究长穗薄冰草对盐碱胁迫的生理响应.结果表明：根系活力、SOD活性随盐碱浓度的增加逐渐下降,脯氨酸含量呈上升趋势,叶绿素含量除Na2SO4处理组外,呈先上升后下降的趋势.其中碱性盐（NaHCO3、Na2CO3、NaHCO3：Na2CO3=1：1、Na2SO4：NaCl：NaHCO3：Na2CO3=1：1：1：1）对长穗薄冰草的胁变效应较中性盐（Na2SO4、NaCl、Na2SO4：NaCl=1：1）大,以Na2SO4处理组对长穗薄冰草的影响最小,0.7% Na2CO3是长穗薄冰草正常生长的临界浓度.     

金锈菌属一新种——祁连金锈菌

本文报道寄生在青海云杉(Picea crassifolia Kom.)针叶上的一种新的金锈菌,命名祁连金锈菌(Chrysomyxa qilianensis Wang,Wu et B.Li sp.nov.。其发育阶段[0.Ⅰ]在云杉上,[Ⅲ]在青海杜鹃(Rhododendron przewalskii Maxim.)叶背,缺[Ⅱ]。     

The effects of SO2 and O3 on the foliar nutrition of Scots pine, Norway spruce and Sitka spruce in the Liphook open-air fumigation experiment

Foliar elements were analysed in Scots pine, Sitka spruce and Norway spruce over a 6 year period before and during continuous exposure to SO₂ and O₃ in an open-air fumigation experiment. Sulphur dioxide treatment elevated foliar sulphur concentration in all species, and there were increases in foliar nitrogen in the two spruce species but not in pine. The concentrations of cations were frequently increased by SO₂ treatment, but there was no correlation between the sulphur concentration of needles and their total cation charge. SO₂-related elevations of foliar magnesium were correlated with the concentration of this element in soil solution, but the mechanism by which other cations were enhanced remains unclear. The only consistent effects on nutrient ratios were for SO₂ treatments to increase sulphur/cation ratios.     

Large scale development of selectively amplified microsatellite polymorphic loci (SAMPL) markers in spruce (Picea)

The spruce (Picea) species are ecologically and economically important in Canada. Highly informative markers with high multiplex ratios are needed to assist spruce genomics, genetics, and breeding programs. Selectively amplified microsatellite polymorphic loci (SAMPL) markers are highly suitable for these programs. We have developed, optimized, and characterized a set of 10 new SAMPL primers in combination with 16 MseI primers and resolved a large number of polymorphic SAMPL markers in spruce. The SAMPL primers were designed from the compound microsatellite repeats found in Norway spruce (Picea abies) and white spruce (Picea glauca). A total of 6313 polymorphic SAMPL makers were produced by 160 SAMPL–MseI primers combinations in eight progeny of a spruce mapping population.     

红皮云杉外生菌根菌生物学特性的研究

通过对红皮云杉 (PiceakoraiensisNakai) 4种外生菌根菌的生物学特性的研究 ,确定 4种外生菌根菌的生长所需最适温度、最适碳源、最适氮源以及最适pH值 ,以便应用于菌种的大量生产。试验结果表明 :林地蘑菇 (AgaricussilvaticusSchaeff.)和菌株L15生长最适温度相对较高 ,均为 30℃ ,属于耐高温菌 ;而菌株 0 31和菌株 0 0 9生长最适温度分别为 2 5℃和 2 0℃ ,属于中温菌。各菌株生长所需最适pH值均为 6 5。林地蘑菇生长所需最佳碳源为麦芽糖和蔗糖 ;菌株 0 0 9生长所需最佳碳源为蔗糖 ;菌株L15和菌株 0 31生长所需最佳碳源为葡萄糖。除菌株 0 0 9生长所需最佳氮源为硝酸钠外 ,其余菌株生长所需最佳氮源均为天门冬酰氨。     

利用半球图像反演祁连山区青海云杉(Picea crassifolia)林盖度

青海云杉是祁连山森林生态系统的主要建群种,具有重要的生态水文功能.冠层盖度是评估生态环境的一个重要参数, 但目前缺乏有效评估手段.半球摄影技术在估算林冠盖度方面已显示出潜在优势,但它受到环境条件例如天气的影响仍然没有报道.在祁连山排露沟流域利用半球摄影技术反演冠层盖度,界定不同天气条件对阈值的影响,评估与传统方法估算林冠盖度的差别,结果表明:分类阈值受天气状况的影响较大,阴天的最佳阈值为118,晴天的最佳阈值为149;另外传统观测与半球图像法获得的林冠盖度有一定的差异,其中最大差值17.88%,最小差值5.34%.该项研究对青海云杉林盖度估算提供新的方法,为生态水文过程模型提供有价值的输入参数.     

Growth of coniferous trees exposed to SO2 and O3 using an open-air fumigation system

Scots pine (Pinus sylvestris L.), Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) and Sitka spruce (Picea sitchensis Bong. Carr.) were planted as 2-year-old seedlings in an open-air fumigation facility at Liphook in southern England in March 1985. The soil was a humoferric podzol of pH 4. SO₂ fumigation began in May 1987 and continued until December 1990. Long-term mean SO₂ concentrations were 4,13 and 22 nmol mo^?1. Three plots, one at each SO₂ level, were also exposed to O₃ at an average of 1–3.times the ambient level. O₃ fumigation ran from March to December 1988, May to December 1989 and February to December 1990. Each species reacted differently to treatment. Scots pine showed no growth response to either pollutant, although other work on the site demonstrated a number of deleterious effects of SO₂ on this species, including increased leaf loss and foliar injury. Stem basal diameter growth of Norway spruce was depressed in SO₂-treated plots. In contrast, extension growth of shoots of Sitka spruce increased in SO₂-treated plots, in apparent response to codeposition of NH₃-N. However, diameter growth of Sitka spruce main stems did not increase. No effects of O₃ on growth were recorded for any species.     

主要伴生树种叶粉对紫椴幼苗生长的影响

 紫椴(Tilia amurensis)是我国东北东部山地的重要造林树种之一,常常与红松(Pinus koraiensis)、云杉(Picea koraiensis)及水曲柳(Fraxinus mandshurica)等针阔叶树混生,因此,研究这些针阔叶树种对紫椴生长的影响,对于进一步了解这些树种的化感作用和选择适合营造混交林的搭配树种均具有重要意义。本文是通过大量的盆栽实验,以紫椴、水曲柳、红松和云杉等叶粉混拌火山灰进行培育紫椴幼苗,研究这些树种对紫椴生长的影响。实验表明,红松、云杉等针叶树对紫椴幼苗的生长具有明显的抑制作用,并找出紫椴幼苗高生长与针叶含量的相关性。