毛竹SWEET基因家族的全基因组鉴定与分析

糖外排转运蛋白(Sugars will eventually be exported transporters, SWEETs)在植物生理活动和发育过程中起重要作用。为探究SWEET基因家族在毛竹(Phyllostachys edulis)的生长发育过程中起的作用,基于毛竹基因组数据,通过生物信息学方法对SWEET基因家族成员进行鉴定,并对其编码的蛋白质理化性质、系统进化及共线性关系、基因结构、启动子元件及表达模式、蛋白互作网路分析、GO注释等进行细致分析。研究结果表明:该家族基因结构、基序和结构域相对保守,所有成员均含有MtN3_slv结构域。上游启动子序列中含有多个同非生物胁迫以及生长发育相关元件,结合转录组表达量分析显示,多个家族成员在毛竹不同组织器官均有表达。共线性分析揭示毛竹SWEET家族在演化过程中存在全基因组多倍化事件。蛋白互作网路分析挖掘出2个重要核心家族成员,GO注释分析进一步证实毛竹SWEET主要负责体内糖类物质的转运。以上结果为毛竹SWEET基因功能鉴定提供了重要参考,对于毛竹快速生长分子机制研究打下了基础。     

毛竹林节肢动物群落的组成与结构

通过对福建三明和沙县23块毛竹林试验标准地节肢动物群落1a的系统调查,结果表明:竹冠层节肢动物隶属于3纲、21目、124科、332种,林下层节肢动物隶属于3纲、22目、130科、349种。竹冠层和林下层类群分别有92.77%和94.54%的物种为稀有种或偶见种,林下层类群种-丰盛度关系符合对数正态分布。二类群目或功能集团的科、物种的数量分布相近,个体数量分布差异大。竹冠层类群以蜱螨目和同翅目为主,林下层类群以蜘蛛目、膜翅目、同翅目和双翅目为主。前者的科、物种以及个体数的益害比分别为1∶1.18、1∶0.83和1∶4.62,后者为1∶0.91、1∶0.85和1∶0.55。竹冠层类群的物种多样性和均匀度均显著低于林下层类群,植食性集团多样性在林下层类群各功能集团中最高,在竹冠层类群中则最低。群落和功能集团各参数对二类群多样性的影响均以相应类群总体的均匀度最大,功能集团因子中均以相应类群蜘蛛类的均匀度最大。人为排除群落优势种后,二类群的多样性均显著增加,但林下层类群增加的幅度显著低于竹冠层类群。植食性和中性集团作为空间食物种类资源能显著促进群落容纳较多天敌物种,天敌对二集团的空间数量跟随效应强,二集团与天敌的多样性之间相互促进。     

安吉毛竹林水汽通量变化特征及其与环境因子的关系

以浙江省安吉县毛竹(Phyllostachys edulis)林生态系统为研究对象,利用涡度相关技术进行观测,获取2011年毛竹林的水汽通量数据,同时结合常规气象观测数据,分析了水汽通量全年变化。结果表明:毛竹林全年水汽通量基本为正值,月尺度上,水汽通量呈单峰型变化趋势,且各月的最大值均在12:00—14:00出现,呈现一定规律性,7月(0.1116 g m-2s-1)最高,12月(0.0209 g m-2s-1)最低;季节尺度上,夏季最高(0.0873 g m-2s-1),呈现典型单峰型变化趋势,春秋季(均为0.0541 g m-2s-1)次之,变化特征与夏季相似,冬季最低(0.0221 g m-2s-1),曲线变化复杂,波动较大。毛竹林全年蒸散量占全年降水量48.26%。2、4、5、11、12月蒸散量略大于降水量,其余月份蒸散量均小于降水量,6月份降水量与蒸散量差别最大。季节尺度上,对毛竹林水汽通量与净辐射进行回归关系分析,夏季最大,R2为0.6111,秋季为0.5295,春季为0.2605,冬季最小0.0455。通过F检验,水汽通量与净辐射有极显著线性关系。在植物生长期,毛竹林水汽通量随饱和水汽压差的增大而增大,植物发育成熟后,当饱和水汽压差增大到一定程度时,其增大反而抑制了水分的蒸散。     

厚壁毛竹光合作用对CO_2浓度倍增的短期响应

采用Li-6400P光合测定仪对比测定了大气CO2浓度和短期CO2浓度倍增下不同季节厚壁毛竹的光合特性,结果表明:CO2浓度加倍促使最大净光合速率、净光合速率、水分利用率、光合量子效率和光饱和点升高,年平均增幅分别为62.79%、48.74%、94.41%、8.70%和16.67%;CO2浓度加倍促使蒸腾速率、暗呼吸速率和光补偿点下降,年平均降幅分别为17.60%、37.25%和40.50%。不同季节厚壁毛竹光合生理特性参数在CO2浓度加倍后的增加幅度或降低幅度与叶片生理活性和气候变化密切相关。CO2浓度的倍增并未明显改变厚壁毛竹光合特性的季节变化规律,除光补偿点外,其它光合参数的季节大小顺序仍与大气CO2浓度下的相同。厚壁毛竹光合作用对短期CO2浓度升高的响应特征与C3植物光合作用对短期CO2浓度升高响应的普遍规律相符。     

毛竹"韧皮部结"发育过程中Ca2+-ATP酶的超微定位

用电镜和细胞化学技术对毛竹[Phyllostachys edulis（Carr.）H.De Lehaie]节部“韧皮部结”发育过程中Ca^2＋-ATP酶进行了超微细胞化学定位研究.结果显示：在“韧皮部结”形成期,仅细胞质膜和细胞核上具有很高的Ca^2＋-ATP酶活性;随着“韧皮部结”的发育,发育期细胞质膜上的Ca^2＋-ATP酶活性较形成期有所降低,而细胞核上仍保持较高的Ca^2＋-ATP酶活性,胞间连丝、运输小泡膜上都具有Ca^2＋-ATP酶活性;发育后期,液泡膜及内质网上也开始出现Ca^2＋-ATP酶沉积物;成熟期的“韧皮部结”细胞质膜上的Ca^2＋-ATP酶活性较发育期有所升高,并且在“韧皮部结”成熟的过程中,细胞核、内质网、胞间连丝、质体膜和细胞质降解物上始终都有较高的Ca^2＋-ATP酶活性.实验结果表明“韧皮部结”细胞具有活跃的生理代谢以及频繁的共质体运输和信息交流.     

根系去除改变了毛竹林土壤酶活性对氮磷添加的响应

亚热带是我国氮和磷沉降的热点地区,森林生态系统碳（C）、氮（N）、磷（P）循环对N和P沉降的响应受到广泛关注。根系作为森林土壤碳和养分持续供给的重要来源,其输入变化在N和P沉降下通过影响土壤酶活性进而调控土壤碳和养分循环过程。以毛竹林为研究对象,选择硝酸铵和磷酸二氢钠分别进行N和P添加,共设置4个处理：对照、N添加、P添加和N+P添加,并结合壕沟处理,探究毛竹林土壤C、N、P循环相关酶活性对氮磷添加和根系去除的响应,并分析它们与土壤和细根化学性质之间的关系。结果表明：土壤C、N循环相关酶活性整体上对根系去除的响应比氮磷添加更敏感,这主要是因为根系去除显著降低土壤全氮和铵态氮含量,但短期氮磷添加并未显著改变调控土壤酶活性分异的土壤有机碳、全氮和铵态氮含量。与C、N循环相关酶活性不同,土壤P循环相关酶对根系去除和磷添加处理均呈现负响应,这可能是因为阻断根系P吸收和补充土壤P元素降低了微生物的P开采作用。但研究区土壤微生物仍受到P限制作用,这是因为在P缺乏毛竹林生态系统,根系比微生物具有更强的P吸收利用能力。研究结果强调了不同功能土壤酶活性对土壤养分添加和根系输入变化响应的敏感性差异,为预测低P毛竹林生态系统土壤C和养分循环提供依据。     

施肥对毛竹（Phyllostachys pubescens）竹笋生长的影响

 毛竹(Phyllostachys pubescens)为具有重要经济价值的高大乔木状竹种。本文通过完全随机化区组施肥试验,探讨了施肥量及施肥方式对毛竹竹笋生长的效应。结果表明：在毛竹林内施肥可使出笋数和活笋数提高3倍以上,但对竹笋(幼竹)的个体大小却几乎没有改良效果。竹笋的存活率基本上是恒定的,不随施肥量的改变而改变。当地下茎(竹鞭)穿越养分分布不均的环境时,竹笋能有选择地大量长于养分丰富的地段而避开养分贫乏的地段。另一方面,跨越于有利地段和不利地段的竹(笋)株间有明显的生理整合作用,而且这种生理整合在显著增加了长在不利地段的竹笋数(高收益)的同时,基本上没有减少长在有利地段的竹笋数(低耗费)。9m×9m的样方已足以观测到显著的施肥效果,这比传统的毛竹研究中使用的1亩的样方面积效率要高。在竹林培育方面,不均匀施肥如带状或点状施肥要比均匀施肥效率高。     

毛竹三种主要病虫害生态空间分布规律的研究

应用生态空间分布的分析方法,研究了毛竹三种主要病虫害的空间分布规律。结果表明：黄脊竹蝗空间分布为随机分布,刚竹毒蛾、毛竹枯梢病为聚集分布。     

毛竹花粉的形态及双受精过程研究

由于实验的材料、条件和技术的限制,关于竹类花粉形态、花粉管生长过程的研究十分少见。毛竹( Phyllostachys edulis)属于禾本科( Poaceae/Gramineae)竹亚科( Bambusoideae)植物,在我国广泛分布,具有重要的经济、生态和文化价值。由于其独特的生殖生物学特性,即开花周期长、结籽率低,所以对其开花材料的获取十分困难。该研究在其独特的开花特性基础上,结合野外实地观察,利用显微镜、环境扫描电镜、荧光显微镜等,对毛竹的花粉形态、结构以及花粉管的萌发与生长动态进行了首次报道。结果表明：(1)毛竹花粉近球形,平均直径为61.00μm,属于大型孢子。(2)毛竹成熟花粉落到雌蕊柱头上后,经过花粉与柱头的成功识别,开始萌发,并形成花粉管;随着花粉管的逐渐伸长生长,依次经过柱头和花柱,到达子房;约120 min后到达珠孔处,进入胚珠和胚囊,完成双受精作用。通过对毛竹花粉形态结构和花粉管生长至受精过程的动态观察,为毛竹花粉可授性、花粉生理、生化研究提供了实验技术准备。该研究结果完善和丰富了毛竹乃至整个禾本科植物在生殖生物学方面的研究内容。