马尾松PmPIN1基因的克隆及功能分析

【目的】PIN1基因通过调控生长素极性运输的方式在植物根系生长发育中发挥作用。对马尾松PmPIN1基因进行全长克隆和功能分析,有助于在分子水平揭示马尾松的生根机制。【方法】运用PCR和RACE技术成功克隆马尾松PmPIN1基因cDNA序列;利用生物信息学软件分析PmPIN1基因的核苷酸序列及其编码蛋白的氨基酸序列,并构建系统进化树;通过实时荧光定量分析PmPIN1基因在10年生马尾松幼根、1年生枝条、新叶、花中的表达量差异;利用农杆菌侵染法将PmPIN1基因转入烟草获得转基因植株,比较转基因烟草与转pCAMBIA-1302空白载体烟草之间的表型差异;用激光共聚焦显微镜观察PmPIN1-GFP荧光蛋白在转基因烟草根中的表达模式;酶联免疫法测定野生型和转基因烟草的根、根茎结合处及叶中的生长素含量;用不同浓度的生长素极性运输抑制剂1-N-萘基邻氨甲酰苯甲酸(NPA)处理野生型与转基因烟草,分析烟草根、根茎结合处、叶中的生长素含量变化;利用PEG介导法将16318-hGFP-PmPIN1重组载体转化至拟南芥原生质体中进行亚细胞定位分析。【结果】PmPIN1基因全长2914bp,包含2085bp的ORF,编码的蛋白由695个氨基酸组成,N端与C端均有膜运输蛋白。系统进化树显示马尾松与油松在发育树同一支上。通过实时荧光定量发现PmPIN1在不同组织中的表达量差异达到极显著,1年生枝条与幼根中表达量较高,花中最低。农杆菌介导法转化烟草获得的转基因烟草,较转空载烟草株高增长,生根量增加且根系变长。激光共聚焦显微镜观察得出转基因烟草根部中间有明显绿色荧光富集现象。酶联免疫法测定结果表明转基因烟草根、根茎结合处生长素含量高于野生型,且叶较根和根茎结合处减少。不同浓度NPA处理后,野生型烟草根中生长素含量变化达极显著,且生长素含量随NPA处理浓度的增加而减少;处理浓度为10nmol·L~(-1)时,叶中生长素含量最高;处理浓度为2nmol·L~(-1)时,根茎结合处生长素含量增加较多。不同浓度NPA处理后,转基因烟草不同部位生长素含量变化均未达到极显著。亚细胞定位分析表明PmPIN1蛋白主要分布于细胞膜上。【结论】马尾松PmPIN1与油松PIN1亲缘关系最近。PmPIN1属于膜蛋白。PmPIN1转基因烟草可能提高生长素由地上部位向地下部位的运输能力,减少NPA对生长素含量变化的影响,表明PmPIN1可能调控生长素的极性运输;PmPIN1-GFP绿色荧光富集在根部中间部位,PmPIN1在幼根中表达量较高,转基因烟草较转空载植株发根量多,根长长。研究结果表明PmPIN1基因可能在根系发育中发挥重要作用。     

金佛山方竹不同冠层枝叶生长动态模拟模型

为探究金佛山方竹不同冠层枝叶动态生长规律,构建枝叶生长发育模型,为金佛山方竹科学培育和水肥管理提供理论依据。以贵州省遵义市顶箐山的金佛山方竹天然林为实验对象,建立枝长-节间长拟合方程,运用Richards方程对枝叶生长的实测数据进行曲线拟合,以生理发育时间为预测变量,构建生长发育时间动态模型。结果表明:所有动态生长模型R~2值均在0.98以上,残差符合正态分布;金佛山方竹不同冠层枝叶生长进程均呈现"慢-快-慢"的生长规律;不同冠层枝长、节间长、叶长以及叶宽的潜在最大值呈现上、中层大于下层;不同冠层枝条随节位数增加节间长均呈现先增大后减小趋势;枝叶发育规律均表现为自上而下萌发,并于同一时间停止生长。金佛山方竹不同冠层枝叶起始发育时间、生长速率不同,枝长、叶长、叶宽潜在最大值不同,这与金佛山方竹适应环境的生存策略有关;Richards生长曲线能较好的拟合金佛山方竹枝叶动态成长过程,为金佛山方竹科学培育,水肥管理提供科学依据。     

生物质炭对黄棕壤理化性质及龙脑樟幼苗生长的影响

以南京林业大学下蜀林场黄棕壤为试验对象,采用室外盆栽试验,研究生物质炭不同施用量(炭土质量比0、1%、2%、4%)对黄棕壤理化性质及龙脑樟幼苗生长的影响。结果表明:生物质炭可有效改良黄棕壤物理性质,4%施用量改良效果最好,与仅施化肥处理相比,土壤总孔隙度、饱和持水量、毛管持水量和田间持水量显著提高,土壤容重显著降低(P0.05);施用生物质炭可显著提高土壤pH(P0.05),改善土壤酸碱性;生物质炭施用对土壤氮磷有效性影响显著(P0.05),低施用量下土壤碱解氮含量最高,高施用量下土壤有效磷含量最高。生物质炭1%施用量下,龙脑樟叶片产量最高(41.54 g),分别比对照和仅施化肥处理提高141.53%和11.16%;而苗高相对生长速率较仅施化肥处理显著降低6.79%,有利于矮化苗木。可见生物质炭改良土壤理化性质和促进苗木生长的最佳施用量并不相同。考虑到经济效益,1%的生物质炭施用量对龙脑樟叶片产量的提高较为适宜。     

南亚热带杉木人工成熟林密度对土壤养分效应研究

[目的]研究5种不同密度林分土壤剖面养分含量的变化规律。[方法]以广西大青山37年生杉木密度试验林为研究对象,测定了A(1 667株·hm-2)、B(3 333株·hm-2)、C(5 000株·hm-2)、D(6 667株·hm-2)、E(10 000株·hm-2)5种密度下0 100 cm土层土壤养分含量。利用单因素方差分析和多重比较判断不同密度和不同土层土壤养分含量的差异。[结果]表明:(1)杉木人工成熟林大多数土层土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效性铁含量在A、B等低密度林分中最高,并且在0 30 cm的土壤中,随密度的增加表现出总体下降的变化趋势,而土壤pH值与全钾、速效钾随密度的增加而上升,交换性钙与交换性镁含量受密度影响不明显;(2)土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁和有效性铁含量均随土层深度的增加而明显下降,0 30 cm表层土壤的降幅较大,密度对不同土壤深度养分含量的变化具有一定影响。[结论]初植密度对杉木人工成熟林土壤养分含量影响明显,低初植密度更有利于杉木人工林土壤肥力的长期维持,南亚热带杉木林密度对土壤养分的影响深度可达60 cm。     

南京市7种适生彩叶植物抗NO_2能力及生态功能研究

采用人工模拟熏气法,研究了南京市7种适生彩叶植物对NO_2气体的吸收及自我修复能力,通过观察植物在NO_2熏气过程中的形态变化,检测植物熏气后及修复30 d后叶绿素含量、抗氧化酶活性、可溶性蛋白含量、丙二醛含量等生理指标,测定N素代谢相关酶活性(全氮含量、硝态氮含量和硝酸还原酶),从中筛选出抗性较强的彩叶植物及适宜在NO_2污染区使用的植物组合。结果显示,在6μl/L NO_2熏气浓度下,熏气48 h后,不同彩叶植物受害症状不一,主要表现为:叶片尖端和边缘首先出现伤斑,进而沿叶脉向中部及基部扩展。7种植物受NO_2熏气后产生不同的抗性和修复行为,其中红花檵木和洒金桃叶珊瑚的抗性和修复能力均较强,南天竹的抗性和修复能力中等,金边黄杨和金叶银杏的抗性较弱、但修复能力很强,金森女贞的抗性较强、但修复能力较弱,金边玉簪的抗性和修复能力均较弱。因此,在园林植物设计过程中进行彩叶植物配置时可以在NO_2污染非常重的绿地优先选择红花檵木、洒金桃叶珊瑚和南天竹等3种植物,而在NO_2潜在污染区可以选择金叶银杏、金边黄杨、金森女贞和金边玉簪。并在此基础上研究了彩叶植物在园林绿化配置上滞尘和吸收NO_2等大气污染物的生态功能,以期为城市功能型园林绿化的植物选择和生态景观林带建设提供科学依据。     

东京野茉莉花芽发育过程中的生理特性

对东京野茉莉花芽发育期间的生理特性进行了研究。研究结果,花芽发育期间,叶片内可溶性糖含量、有机碳含量变化不大,而淀粉、蛋白质、磷、钾含量总体下降,镁含量逐渐增加,ABA/GA3比值明显高于ABA/IAA、IAA/ZR、ABA/ZR的比值,有利于花芽的分化。     

乙酰胆碱干预物质对松材线虫运动行为的影响

作者通过药物干预方式研究神经递质乙酰胆碱对松材线虫Bursaphelenchus xylophilus运动行为的影响。结果表明:硫酸阿托品引起松材线虫泳动变缓,头部摆动频率和身体弯曲频率下降,随处理时间延长持续降低;运动形态出现由正常的S形变化为多节弯曲和螺旋状卷曲等异常状况;甲硫酸新斯的明引起头部摆动频率和身体弯曲频率提高、运动幅度加大等特征,同时也表现出明显的运动兴奋间歇性、短暂性及不规则扭动等特征。可见,干扰乙酰胆碱会导致松材线虫运动行为出现异常,并呈现规律性特征。     

胶东铁路弃土弃渣体产流产沙特征

通过人工模拟降雨试验,研究降雨强度和坡度对胶东铁路弃土弃渣体产流产沙的影响。根据青荣铁路沿线降雨和弃土弃渣体堆积特点,设计3种雨强(20,40,60mm/h)和3个坡度(20°,30°,40°)。结果表明:(1)当降雨强度由20mm/h增加到60mm/h,产流开始时间可缩短11~20s;当坡度由20°变化到40°,产流开始时间可提前17~22s。(2)径流量、产沙率在降雨初期剧增到峰值,之后径流量逐渐趋于稳定,而产沙率波动减小后逐渐趋于稳定。(3)相同坡度条件下,雨强40 mm/h下的径流量较20 mm/h时增加37.3%~122.6%,产沙率约为20mm/h时的1.5~19.5倍;而雨强60mm/h下的径流量较40mm/h时仅增加19.1%~26.7%,产沙率仅为40mm/h时的62.5%~151.8%。(4)相同雨强条件下,坡度对径流量、产沙率的影响存在临界坡度(30°~40°),径流量、产沙率随坡度的增大先增加后减小。(5)弃土弃渣体坡度为30°时坡度对坡面侵蚀量的贡献率大于雨强贡献率;而40°时雨强贡献率明显超过坡度。研究结果可为胶东半岛区域铁路项目建设期间弃土弃渣体的水土流失监测及防治提供技术支撑。     

原子力显微镜在木材科学研究中的进展

原子力显微镜应用技术是通过检测探针-样品之间相互作用力对样品表面的三维形貌和力学性能进行表征的新型显微技术。该文综述了原子力显微镜在木材微观尺度结构研究、纤维素形貌和粗糙度分析以及基于原子力显微镜的纳米压痕技术在木材细胞壁力学性能测定等木材科学相关方面的研究进展。为了进一步拓宽原子力显微镜在木材科学领域中的应用,还可以在基于原子力显微镜的峰值力纳米力学模量成像、多技术联用以及微观力学模型等方面继续开展深入研究。