Progress in the Study of Molecular Genetic Improvements of Poplar in China

The poplar is one of the most economically important and intensively studied tree species owing to its wide application in the timber industry and as a model material for the study of woody plants. The natural resource of poplars in China is replete. Over the past 10 years, the application of molecular biological techniques to genetic improvements in poplar species has been widely studied in China. Recent advances in molecular genetic improvements of poplar, including cDNA library construction, gene cloning and identification, genetic engineering, gene expression, genetic linkage map construction, mapping of quantitative trait loci （QTL） and molecular-assisted selection, are reviewed in the present paper. In addition, the application of modern biotechnology to molecular improvements in the genetic traits of the poplar and some unsolved problems are discussed.     

武汉地区三种大戟科化石木的研究

研究了我国湖北省武汉市新洲县阳逻镇出土的大戟科树种的化石木,它们是武汉叶下珠（ＰｈｙｌｌａｎｔｈｕｓｗｕｈａｎｅｎｓｉｓＪ．Ｊ．Ｙａｎｇｓｐ．ｎｏｖ．）、武汉土密树（ＢｒｉｄｅｌｉａｗｕｈａｎｅｎｓｉｓＪ．Ｊ．Ｙａｎｇｓｐ．ｎｏｖ．）、重阳木（ＢｉｓｃｈｏｆｉａｐｏｌｙｃａｒｐａＡｉｒｙＳｈａｗ）。这些化石木的地质年代为晚第三纪（距今２０００～２５０万年）。根据林木生长条件和树种演化,晚第三纪时期当地的气候是炎热和潮湿的：１大戟科的叶下珠亚科现代树木主要分布于热带地区;２晚第三纪时,在武汉地区热带树种楸枫（Ｂ．ｊａｖａｎｉｃａＢｌ．）与现代亚热带树种重阳木并存,现代树种重阳木系具半散孔趋势的散孔材,而晚第三纪时武汉地区的化石木无半散孔趋势,反映了重阳木这个树种演化;３该地区化石木群中还有热带树种顶果木（ＡｃｒｏｃａｒｐｕｓｆｒａｘｉｎｉｆｏｌｉａＡｒｎ．ｅｘＷｉｇｈｔ）和海南红豆（ＯｒｍｏｓｉａｐｉｎｎａｔａＭｅｒ．）。     

杨树皮类脂萃取试验

毛白杨(Populus tomentosa Carr)树皮类脂萃取小试和扩大试验证明,用石油醚作萃取剂,工艺可行,类脂产品得率为干树皮重量的4—8％. 杨树皮类脂是一种新的树皮化学加工产品.经分析,产品中含有不饱和脂肪酸(60—70％)、胡萝卜素(不低于100毫克/公斤)、维生素E(不低于1000毫克/公斤)、磷脂(0.6—1.0％)、不饱和甾醇(2.0—2.5％)等生物活性物质,该产品可作为医药与日化产品的药用添加剂。     

Primary production and carbon allocation in relation to nutrient supply in a tropical experimental forest

Nutrient supply commonly limits aboveground plant productivity in forests, but the effects of an altered nutrient supply on gross primary production (GPP) and patterns of carbon (C) allocation remain poorly characterized. Increased nutrient supply may lead to a higher aboveground net primary production (ANPP), but a lower total belowground carbon allocation (TBCA), with little change in either aboveground plant respiration (APR) or GPP. Alternatively, increases in nutrient supply may increase GPP, with the quantity of GPP allocated aboveground increasing more steeply than the quantity of GPP allocated belowground. To examine the effects of an elevated nutrient supply on the C allocation patterns in forests, we determined whole‐ecosystem C budgets in unfertilized plots of Eucalyptus saligna and in adjacent plots receiving regular additions of 65 kg N ha^?1, 31 kg P ha^?1, 46 kg K ha^?1, and macro‐ and micronutrients. We measured the absolute flux of C allocated to the components of GPP (ANPP, TBCA and APR), as well as the fraction of GPP allocated to these components. Fertilization dramatically increased GPP. Averaged over 3 years, GPP in the fertilized plots was 34% higher than that in the unfertilized controls (3.95 vs. 2.95 kg C m^?2 yr^?1). Fertilization‐related increases in GPP were allocated entirely aboveground – ANPP was 85% higher and APR was 57% higher in the fertilized than in the control plots, while TBCA did not differ significantly between treatments. Carbon use efficiency (NPP/GPP) was slightly higher in the fertilized (0.53) compared with the control plots (0.51). Overall, fertilization increased ANPP and APR, and these increases were related to a greater GPP and an increase in the fraction of GPP allocated aboveground.     

三峡库区松材线虫病扩张速度对人为活动的响应

松材线虫病是我国森林重要的检疫性病害,除自然媒介天牛传播,人为因素介导的传播在松材线虫病扩散和蔓延中起着至关重要的作用。选择在我国松材线虫病的重点发生区域三峡库区,研究马尾松林景观格局和以人为活动强度为主要因子的松材线虫病扩散规律,尝试揭示松材线虫病扩散机制。结果显示三峡库区的疫点数在近年有上升趋势,各地区发病率得到一定控制;在疫区和非疫区,马尾松林斑块聚合度最大的是非疫区的大渡口,为98.6406;斑块分离度最大的是非疫区的秭归,为0.9318;方差分析结果显示马尾松林景观格局和松材线虫病之间没有相关性。进一步研究了松材线虫病和人为活动强度的联系,结果显示松材线虫病发病率和地区路网密度、人口总量具有较强的相关性,和地区GDP、货运周转量相关性小。宜昌的松材线虫病发病率和路网密度的相关系数为0.985,和人口总数的相关系数为0.866;重庆的松材线虫病发病率和路网密度相关系数为0.924,和人口总数相关系数为0.999;其次基于路网密度和人口总数,对三峡库区松材线虫病疫情在未来十年进行了预测,结果显示随着路网密度和人口总数的扩增,宜昌松材线虫病也将呈现逐步增大的趋势,R~2值为0.919和0.637;重庆发生趋势一致,R~2值为0.976和0.992。     

杨皱背叶蝉的生物学特性

杨皱背叶蝉Rhytidodus poplara Li et Ya.是危害杨树的新害虫。首次记述其形态特征、生物学特性、发生规律及天敌种类。在山东商河1年发生3代,以成虫在地面落叶和杂草中越冬。翌年2月中旬开始出蜇,在枝干上补充营养、交尾,在叶柄上产卵。产卵量113～361枚,卵历期10～23d,若虫历期17～43d。成虫寿命7～69d,羽化后5～12d开始产卵,主要在下午至傍晚前后,多产于叶柄端部的卵槽内。寄生性天敌有寄生若虫的闫氏单爪螯蜂Anteonyani和寄生卵的缨小蜂Anagrussp.,对叶蝉种群控制作用明显。     

塔里木河中下游流域棉田及胡杨林土壤细菌群落结构及多样性研究

【背景】新疆绿洲生态系统的大规模农垦开发对当地生态环境产生了一系列影响,评估农业活动对新疆地区原始生态土壤细菌群落的影响对合理利用土地、开发农业资源具有指导意义。【目的】通过研究塔里木河中下游流域受农垦开发影响的棉田及未经历土地开垦的胡杨林土壤细菌群落结构及多样性的变化,探究农垦开发活动对土壤微生态的影响。【方法】利用国标法测定塔里木河中下游流域绿洲棉田及原始胡杨林全氮、总盐、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、pH等土壤理化性质;提取土壤总DNA,通过PCR扩增建立文库,用新一代Illumina HiSeq 2500测序技术对土样DNA进行16SrRNA基因(V4区)高通量测序;利用生物信息学分析细菌群落的α多样性(包括Chao1、Observed species、Phylogenetic diversity (PD)、Shannon、Simpson和Good’s coverage指数)、β多样性在两地的变化,基于线性判别分析流程[Lineardiscriminantanalysis(LDA)effectsizepipeline,LEfSe]分析在两地具有显著差异的细菌分类单元;结合土壤理化参数、群落功能预测分析可能影响两地细菌群落结构变化的主要因子。【结果】土壤基本理化性质分析:绿洲棉田与原始胡杨林相比,全氮、碱解氮、总盐、pH含量显著增加,土壤盐含量与全氮、碱解氮和pH呈显著正相关(P0.05);细菌多样性分析:α多样性指数Chao1、Observedspecies和PD在棉田样品中均显著低于胡杨林样品,Shannon指数差异虽不显著,但是也表现出同样的变化趋势;细菌群落组成分析:两组样品中的优势细菌依次为α-变形杆菌纲、放线菌门、芽单胞菌门、拟杆菌门、酸杆菌门、γ-变形菌纲、β-变形菌纲、δ-变形菌纲、绿弯菌门、厚壁菌门、浮霉菌门、泉古菌门和硝化螺旋菌门(丰度1%);差异分析的结果显示,新疆绿洲棉田土壤中显著富集的微生物主要包括酸杆菌门、放线菌门、绿弯菌门、厚壁菌门、黄杆菌纲、α-变形菌纲、γ-变形菌纲中的一些物种,以及泉古菌门中的Candidatus Nitrososphaera;新疆原始胡杨林土壤中显著富集的微生物主要包括绿菌门、δ-变形菌纲以及变形菌门中的其他物种,还包括泉古菌门中的Nitrosopumilus。主坐标分析(PCoA)结果显示,棉田生态系统的土壤细菌群落结构能够与胡杨林生态系统的群落结构明显分开,且前者的细菌群落结构一致性更高。功能预测结果显示,绿洲棉田的硝化作用显著高于原始胡杨林。冗余分析(RDA)结果表明全氮含量对细菌群落结构有显著影响。【结论】在长期耕种施肥等人为因素干扰下,绿洲棉田土壤细菌多样性和群落结构发生明显改变,细菌α多样性明显低于原始胡杨林,细菌β多样性差异减弱,同时一些与植物生长密切相关的细菌类群,如放线菌、硝化细菌等显著富集。该研究可为新疆绿洲棉田生态系统的开发利用现状提供数据参考。     

永定河沿河沙地杨树人工林蒸腾耗水特征及其环境响应

杨树是我国北方最常见的人工造林树种之一。一直以来在干旱、半干旱地区,速生杨树用材林和生态防护林的耗水问题备受关注。研究不同生长发育阶段杨树人工林蒸腾耗水及其对各环境因子的响应对于实现杨树人工林可持续经营具有重要价值。采用树干液流法结合微气象观测系统和土壤水分观测,在2010—2011年对位于北京南郊大兴林场、林龄为13a的杨树人工林林分蒸腾耗水和环境因子进行了同步观测,以期能够探究该林分的蒸腾耗水及其对环境因子的响应。结果表明,树干液流密度(Js)日变化呈明显的单峰曲线,单株样木耗水量随着胸径的增加而增大。在半小时尺度上,单株树木Js与浄辐射(Rn)、饱和水气压差(VPD)存在时滞,这种时滞现象随土壤水分条件不同而变化。林分蒸腾耗水总量在2010和2011年生长季内分别为113.7 mm和174.8 mm,占同期降雨的30.2%和36.9%,与该杨树人工林前期研究相比,随着林龄的增长2010—2011年的蒸腾量呈减小趋势。日尺度上,该人工林蒸腾耗水与净辐射(Rn)、饱和水汽压差(VPD)和土壤体积含水率(SWC)显著相关,在不同土壤水分条件下Rn与林分蒸腾的相关关系发生变化,而VPD过高会对林分蒸腾产生抑制。林分月蒸腾和年总蒸腾主要取决于同期降雨量,因此,降雨年际差异较大时,蒸腾的年际变化也相应较大。     

盐胁迫对转AtNHX1基因杨树光合特性与叶绿体超微结构的影响

以欧美107杨(Populus×euramericana ‘Neva',Wt)和转拟南芥液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白基因AtNHX1的欧美107杨新品系(Tr) 幼苗为材料,研究了高低度盐胁迫对两品系幼苗光合色素含量、光合参数和叶绿体超微结构的影响,以阐明转AtNHX1基因杨树的耐盐性与其光合作用及叶绿体结构之间的关系.结果表明:(1)盐处理后,两品系叶片叶绿素含量、类胡萝卜素含量、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均下降,且高盐度处理下降幅度更大;同等盐度处理下,Tr品系叶片叶绿素含量、净光合速率和气孔导度的下降幅度显著低于Wt品系,且在高盐度处理间差异更大;两品系杨树叶片P_n下降的原因在低盐处理时以气孔限制为主,而在高盐下则是气孔限制和非气孔限制共同作用的结果.(2)盐胁迫对T_r 品系叶片叶绿体超微结构的影响较轻,其在高盐下仍保持了较好的内部结构;盐胁迫Wt品系叶绿体则缩皱成球形,内部结构趋向简单,以至解体,脂质球显著增多.可见,盐胁迫导致杨树叶绿体结构破坏而引起叶绿体色素含量下降,最终降低其光合作用效率;同等盐度胁迫下,转AtNHX1基因品系叶片保持了较完整的叶绿体超微结构、更高的叶绿素含量,能维持较好的光合状态,从而表现出较高的耐盐能力.