沙漠腹地天然绿洲不同林龄胡杨水分利用来源

了解干旱荒漠绿洲区主要植被的水分利用来源,能为该区域植被保护和水资源的合理分配提供科学依据.本研究以达里雅布依天然绿洲胡杨幼龄木(胸径DBH≤10 cm)、成熟木(10 cm＜DBH≤40 cm)和过熟木(DBH＞40 cm)为对象,测定不同林龄胡杨木质部水和潜在水源(地表水、0～3m土层土壤水、地下水)的氧同位素,运...     

在胡杨NHX基因内发现细菌转座子IS10-L的存在

采用RT-PCR扩增的方法,从新疆不同地区的野生植物胡杨中分别克隆获得lkb和2．3kb的cDNA片段,测序和序列分析表明这两个基因片段均包含NHX基因的部分读码框架,分别命名为PtNHX和PwNHX。PtNHX序列同源性分析结果显示胡杨NHX基因与滨藜NHX基因同源性高达98％,与碱蓬同源性达到86%,与拟南芥同源性为84％,与水稻同源性为80％,表明它是植物中高度保守的一种基因,同时说明野生植物胡杨中也存在与拟南芥相似的植物耐盐相关基因。PwNHX序列分析表明,该基因内部含有一种转座酶的读码框,大小约1350bp,与已发表的Shigella flexneri．转座子Th10基因序列(AF162223)同源性为99％。NHX基因的蛋白产物在植物的耐盐性方面起着重要的作用。推测PwNHX。由于插入转座酶读码框可能会导致该基因的功能丧失。胡杨生存于盐碱地,其体内可能存在另一些机制使胡杨具有抗盐碱的能力。对于这些机制的研究可能有助于进一步了解植物的抗盐机制。利用PwNHX基因内的转座子作基因标签,可进一步研究胡杨的其它基因,从而有可能揭示胡杨叶子发育的变态过程、耐盐碱等性状．     

新疆玉龙喀什河与策勒河流域胡杨年轮对气象因子的响应研究

在树木年轮学与气候学理论基础上,以新疆和田地区玉龙喀什河与策勒河下游河岸胡杨为研究对象,基于流域对应的气象、沙尘天气日数、策勒河径流量等因子,分析了玉龙喀什河与策勒河流域胡杨年轮对气象因子的响应特征,以明确干旱荒漠区胡杨生长过程中的气候限制因子,为促进胡杨生态修复及沙尘防治提供理论依据.结果显示:(1)1976-201...     

山新杨LTP家族基因生物信息学及表达模式分析

以山新杨（Populus davidiana×P. alba var. pyramidalis）LTP家族基因为研究对象,初步分析该家族基因的序列特征和表达模式,筛选材性和抗性相关PdbLTP基因,为LTP基因的分子调控机制研究及林木遗传改良提供候选基因。通过蛋白性质分析、多序列比对分析、进化树分析初步分析LTP家族基因的序列特征。利用荧光定量PCR（qRT-PCR）分析重力、NaCl及PEG胁迫处理下山新杨LTP家族基因的表达模式。查找获得8条 PdbLTP基因序列,2条亚家族PdbGLTP基因序列。CDS序列长度在294~396 bp。LTP家族蛋白为疏水性蛋白且具有8个半胱氨酸的保守结构。qRT-PCR结果显示,PdbLTP1、PdbLTP3、PdbLTP5、PdbLTP7基因在应拉木中表达上调;PdbLTP1、PdbLTP2、PdbLTP3、PdbLTP5基因在茎中表达量最高;除PdbLTP5外,其它基因均受盐胁迫诱导;PdbLTP1、PdbLTP2、PdbLTP3、和PdbLTP5受干旱胁迫诱导。PdbLTP基因家族成员在调控山新杨木质部发育和抵抗非生物胁迫中发挥作用。     

Effects of inoculation with arbuscular mycorrhizal fungi on photosynthetic physiology in females and males of Populus deltoides exposed to cadmium pollution

Aims Populus deltoides is an important plantation tree species in the middle and lower reaches of the Yangtze River and in Huai River Plain. The extensively cultivated varieties are consisted of both females and males of P. deltoides. The objective of this paper was to characterize the difference in cadmium (Cd) tolerance between the sexes and the effects of symbiosis with Rhizophagus intraradices on their Cd tolerance.
Methods The experiment was carried out under semi-controlled conditions in a natural light greenhouse, protected from rain. Rhizophagus intraradices was inoculated on roots of both females and males when transplanting to a sand culture substrate. After one month, half of cuttings were exposed to Cd pollution (10 mg·kg^-1). All cuttings were irrigated with sterile water to avoid infection by other microorganism. About three months later, the gas exchange rate, net photosynthesis rate (P_n)-intercellular CO₂ concentration (C_i) curve, chlorophyll fluorescence, osmotic adjustment and phytohormone content of both females and males of P. deltoides were measured.
Important findings Our main results are as follows: (1) when compared to the controls, decreases in P_n, stomatal conductance, C_i, transpiration rate, maximum photochemical efficiency of photosystem II (PSII), effective quantum yield of PSII, photo-chemical quenching coefficient, maximum rate of carboxylation of Rubisco, photosynthetically active radiation-saturated rate of electron transport and rate of triose phosphate utilization to a different degree in both sexes of P. deltoides under Cd pollution were found, and females exhibited a greater decrease in such parameters than males. Rhizophagus intraradices inoculation mitigated the toxic effect of Cd on such parameters to a different degree in females, not in males. (2) Under Cd pollution, there was an increase in proline content in both sexes when compared to the controls. A further increase in proline content occurred in females, not in males, when inoculated with R. intraradices. (3) When compared to the controls, there was a decrease in indoleacetic acid, but an increase in abscisic acid in leaves of both sexes when exposed to Cd pollution. The amplitude changed in both phytohormones in females was greater than that in males. Rhizophagus intraradices inoculation was helpful for recovery of phytohormone balance in females, which was not observed in males. Therefore, our results indicated that (1) there were a greater negative effect exerted by Cd pollution on gas exchange rate, carbon fixation capacity and phytohormone balance and a more impairment of photosynthetic apparatus in females when compared to males, showing a less tolerance to stress conditions in females; (2) Rhizophagus intraradices inoculation could enhance the osmotic adjustment capacity in females, thus mitigate the negative effect of Cd stress on ability of carbon fixation and phytohormone balance in females. However, such positive effects derived from R. intraradices symbiosis were not observed in males.     

中国白杨派杨树叶片表皮特征的研究

运用光镜和扫描电镜对中国９种白杨派杨树叶片的表皮特征进行了研究,结果表明该派植物的气孔器为不规则型,仅分布于叶片的背面,气孔器与表皮细胞平齐、不呈下陷状,大小变化较大;表皮毛为单细胞、非腺性的长绒毛,毛细长而扁平,不具分枝,气孔器密度、表皮毛、角质层和蜡质层等表皮特征不仅与树种有关,而且在同一树种的长枝叶与短枝叶之间,也有明显的差异。另外,还对白杨派杨树的生态类型进行了探讨。     

胡杨不同叶形光合特性、水分利用效率及其对加富CO2的响应

 胡杨（Populus euphratica Oliv.）叶形多变化,大致归纳为杨树叶（卵圆形叶）和柳树叶（披针形叶）两大类。在内蒙古额济纳旗胡杨林自然保护区,选择成年树同时具有卵圆形叶和披针形叶的标准株,将枝条拉至同一高度,通过活体测定,比较了其光合特征、水分利用效率及对CO2加富的响应。结果表明：在目前大气CO2浓度下,当光强为1 000 μmol·m－2·s－1时,卵圆形叶（成年树主要叶片）（A）和披针形叶（成年树下部萌条叶片）(B)的净光合速率（Pn）分别为16.40 μmol CO2·m－2·s－1和9.38 μmol CO2·m－2·s－1;水分利用效率（WUE）分别为1.52 mmol CO2·mol－1 H2O和1.18 mmol CO2·mol－1 H2O;A的光饱和点和补偿点分别为1 600 μmol·m－2·s－1和79 μmol·m－2·s－1,B的相对应值则为1 500 μmol·m m－2·s－1和168 μmol·m－2·s－1。当CO2浓度加富到450 μmol·mol－1时,A的光饱和点升高了150 μmol·m－2·s－1,光补偿点降低了36 μmol·m－2·s－1;而B的光饱和点降低了272 μmol·m－2·s－1,光补偿点则升高了32 μmol·m－2·s－1。这表明,柳树叶的光合效率较低,以维持生长为主;随着树体长大,柳树叶难以维系其生长,出现杨树叶,杨树叶更能耐大气干旱,光合效率高,通过积累光合产物,使胡杨在极端逆境下得以生存并能达到较高的生长量,这就是胡杨从幼苗到成年树叶形变化的原因。随着CO2加富,两种叶片表现出截然相反的响应,柳树叶的光合时间缩短,光能利用率减小;而杨树叶的光合时间延长,光能利用率提高。如果地下水位下降,近地层空气变干燥,或随着大气CO2浓度升高,气候变暖,柳树叶可能会逐渐减少以至消失。     

胡杨WINDs基因克隆及功能初步分析*

目的: WIND(WOUND INDUCED DEDIFFERENTIATION),是属于ERF/AP2 (ETHYLENE RESPONSE FACTOR/ APETALA 2)家族的一种重要转录因子,该类基因最早被发现在拟南芥中可以与乙烯响应元件GCC-BOX和脱水响应元件DRE结合,响应干旱信号和调节乙烯水平。最近的研究发现WIND基因在植物伤口信号回应、愈伤组织形成及不定芽的产生过程中也发挥了关键作用。已有的研究阐述了WIND基因在拟南芥中控制愈伤组织形成及不定芽再生的机制,但其在木本植物中的功能尚不明确,将探究WIND基因在胡杨中与伤口信号响应及不定芽再生相关的功能,同时为在分子水平上解决胡杨再生问题提供理论依据。方法: 采用基因克隆、qRT-PCR、转基因表型分析等方法研究WIND基因在胡杨外植体伤口响应和再生不定芽过程中的作用。结果: 克隆胡杨WIND家族中的基因PeWIND1和PeWIND2,发现其编码区序列长度分别为1 050 bp和1 032 bp,编码349个和343个氨基酸,亚细胞定位均在细胞核中。组织特异性分析显示PeWIND1和PeWIND2在胡杨根、茎、叶、愈伤组织中均有表达,且在愈伤组织中表达量最高。时间表达特异性显示,在经伤口刺激后的24 h内,PeWIND1和PeWIND2基因均呈现先升高后降低的表达趋势,且均在伤口刺激后1 h达到表达量峰值。转基因植株表型统计发现,过表达PeWIND1和PeWIND2基因后转基因植株不定芽再生能力增强。结论: 在胡杨叶片有伤口刺激后,PeWIND1和PeWIND2响应伤口信号,表达量先升高后降低,PeWIND1和PeWIND2能够促进杨树茎段再生不定芽。     

多维功能作图在胡杨幼苗生长QTL的应用

功能作图框架能够表征复杂动态性状背后的数量性状位点(Quantitative trait locus, QTL)或核苷酸。此前,功能作图广泛应用于单个性状或两个性状的QTL定位当中,多个相关性状功能作图的研究相对匮乏。本研究通过对SAD(Structured antedependence)模型进一步推导,得到在多个性状时用于拟合时间相关协方差矩阵的结构化模型,并使用胡杨(Populus euphratica Oliv.)340个F₁代群体的4个生长相关性状以及模拟实验对多维功能作图模型进行测试。结果显示,共定位出173个显著位点,分布于除4、9、10、15、16以外的染色体。功能注释涉及参与叶绿体早期发育、生长素横向运输、提高植物非生物胁迫耐受性以及作为跨膜运输系统开关等生物学过程的32个基因。     

小青杨组织营养品质和舞毒蛾幼虫生长对大气CO2浓度升高的响应

利用开顶式气室研究了1年生小青杨绿叶、细根、粗根和树皮内营养成分对CO2浓度升高的响应,并检验了上树取食的舞毒蛾幼虫的生长反应.结果表明：CO2浓度升高环境下小青杨绿叶、细根、树皮和粗根中的氮含量显著降低,绿叶、树皮和粗根中的碳氮比显著增加,但细根中碳氮比增加未达到显著水平;CO2浓度升高对所有杨树组织的总碳含量均无影响;CO2浓度升高显著增加了绿叶中总可溶性糖和总非结构碳水化合物的浓度,而绿叶淀粉含量仅在部分采样日期发生显著增加,除细根可溶性糖含量在CO2浓度升高处理下降低外,根系和树皮中各碳水化合物指标的浓度均未发生显著变化;CO2浓度升高环境下2龄舞毒蛾幼虫上树取食13d后体重显著低于自然CO2浓度处理下幼虫的体重,但幼虫继续在各自的实验处理下取食11d后,体重未表现出显著性差异.大气CO2浓度升高对杨树各组织内的营养成分含量均有影响,绿叶营养品质变差可能是导致低龄舞毒蛾幼虫生长受抑制的主要原因.