4种大戟科植物Lhca基因家族的全基因组鉴定、分类与进化分析

LHCI是植物光系统I(PSI)中与色素分子结合的一系列膜蛋白,由Lhca基因家族编码,主要参与光能的捕获与传递。虽然Lhca基因家族已在拟南芥、水稻、杨树等模式植物中得到了系统鉴定,但在以高光效和高生物量著称的大戟科植物中,至今还未见Lhca类基因的报道。研究基于蓖麻、麻风树、木薯和橡胶树等4种大戟科植物已公布的基因组和EST数据对Lhca基因家族进行全面鉴定,并分析了其基因结构、生化特性及进化关系。结果表明,蓖麻、麻风树、木薯和橡胶树分别含有6、6、9和9个Lhca基因,分属于Lhca1、Lhca2、Lhca3、Lhca4、Lhca5和Lhca6等6个亚家族,每个亚家族含有1~2个成员不等,基因的内含子数目在2~5个之间,部分基因还存在可变剪接形式。进化分析显示,Lhca1和Lhca3亚族具有较早的起源,Lhca2和Lhca6存在于陆生生物中,Lhca4和Lhca5则只存在于高等植物中;在木薯和橡胶树中,Lhca1、Lhca2和Lhca4亚族都出现了基因的扩增。     

橡胶树半胱氨酸蛋白酶基因HbCP3的克隆与表达特性分析

半胱氨酸蛋白酶是一类重要蛋白水解酶,其广泛参与植物的生长发育及各种生物与非生物胁迫的应答。根据EST序列信息设计引物,从橡胶树的根中分离到1条1 056 bp的c DNA。该序列包含1个1 023 bp的开放阅读框(ORF),13 bp的5'UTR和20 bp的3'UTR。ORF预测编码340个氨基酸,相对分子质量为37 350,等电点为5.24,属于液泡定位的分泌型蛋白。该蛋白含有1个Inhibitor_I29和1个Peptidase_C1A结构域,可归为木瓜蛋白酶C1家族。该蛋白与蓖麻(Ricinus communis)和杨树(Populus trichocarpa)中同源蛋白的相似性都在80%以上,将基因命名为Hb CP3。表达分析显示,在橡胶树的根、树皮、木质部、芽、叶片、叶柄和乳管等组织中,基因仅在根中表达。     

橡胶林湍流数据质量评价研究

利用国际上通用的湍流稳态测试及垂直风速湍流整体性检验相结合的湍流数据质量综合评价方法,对农业部儋州热带作物科学观测实验站2010年全年橡胶林生态系统利用涡度相关法观测的感热通量、潜热通量和CO2通量3类数据进行质量评价。结果表明：橡胶林生态系统湍流通量数据质量相对较高,对全年数据进行综合评价中,3类通量数据中高质量数据占比在52％~63％,仅有10％~16％之间数据质量较差;感热通量数据最优,CO2通量次之,潜热通量更次之;3类数据中,除潜热通量数据是雨季略好于旱季外,另2类数据均是旱季好于雨季;湍流数据质量白天优于夜间。通过数据质量评价可知,利用涡度相关法对橡胶林生态系统湍流通量观测可行,数据可靠,所得数据可用于研究。     

基于CFD的树高与风速风压关系的模拟

为了解树高与风害的关系,基于CFD的模拟思路,以橡胶树为模拟对象,利用GAMBIT,FLUENT,CFD-POST 3个软件,模拟不同树高下与风速、风压的关系。结果表明,树高与风速、风压成正相关关系;树高每增加3 m,风速平均增加7.7%,风压平均增加15.8%。     

海南儋州地区橡胶林碳通量特征研究

以位于海南省西北部儋州地区的橡胶林为研究对象,采用涡度相关技术进行长期CO₂通量观测。结果表明:1）橡胶林净生态系统碳交换（NEE）日动态为“U”型曲线,白天NEE为负值,是碳吸收,夜间NEE为正值,是碳排放;全年除2月份为较弱的碳排放外,其余月份均为碳吸收,雨季各月NEE值较大,旱季各月NEE值较小,橡胶林碳吸收最强月份为6月,碳排放最强（吸收最弱）的月份为2月;因研究样地橡胶林树正处于生长旺盛期,固碳能力强大,橡胶林年NEE总量超过11.0 t·hm^-2·a^-1,碳汇能力高于其他亚热带和热带人工林,也高于纬度接近的海南岛尖峰岭热带山地雨林。2）橡胶林生态系统呼吸（R_e）日动态为单峰型曲线,全年R_e均为正值,即为碳排放,白天R_e量及变动幅度均明显大于夜间;全年R_e日变化呈不规则曲线,全年雨季各月R_e值均较大,旱季各月R_e值相对较小,橡胶林生态系统呼吸最强月份为8月,呼吸最弱的月份为12月;海南岛橡胶林生态系统年呼吸总量巨大,年总量超过20.0 t·hm^-2·a^-1,与同纬度的热带雨林接近。     

幼龄胶园间种非胶树木效应评价研究

为研究新型的防风减灾栽培措施,减少风害对橡胶种植业的影响,试验设计在风害较大地区的幼龄胶园行间间种不同组合的非胶树木,研究其防护效应。研究表明：橡胶树幼龄胶园间种非胶树木,能有效减轻常风的平均风速和最大风速,对强台风有抵御作用,能有效提高存树率;橡胶幼林间种非胶树木,对橡胶幼树的光合水分生理生态影响较小,间种后的橡胶幼树粗生长和高生长没有受到明显抑制。试验中不同橡胶品种间种不同非胶树木,橡胶幼树的光合水分生理生态因子、粗生长和高生长虽无显著差异,但仍表现有差异,这说明不同橡胶品系受间种的非胶树木的影响不同。     

海南岛橡胶林能量平衡研究

基于涡度相关系统对海南儋州橡胶林生态系统长期定位观测,获取橡胶林生态系统2013年5月-2014年4月有效能、湍流能以及各种气象数据,分析其能量平衡过程以及能量闭合度。结果表明:1）显热通量（H）、潜热通量（LE）、土壤热通量（G）与净辐射通量（Rn）日变化趋势相似,都为单峰型。雨季LE明显大于旱季,不同季节H差异不明显。雨季白天LE远高于H。G在数值上与Rn差1～2个数量级,且变化滞后于Rn变化。2）冠层热储量（S）、显热储量（Sa）和潜热储量（Se）变化趋势均为倒“S”型,但S、Se变化趋势与Sa变化趋势相反。橡胶林冠层热储量,Se贡献更大。3）雨季波文比都远<1,即雨季净辐射主要用于潜热输送。旱季波文比较雨季大,平均值为0.8,说明整个旱季水汽传输与显热输送消耗能量比重相当。4）各能量通量分量均表现为净辐射（Rn）>潜热通量（LE）>显热通量（H）>土壤热通量（G）>冠层热储量（S）。雨季潜热通量（LE）所占净辐射比例达76.28%,显热通量仅为15.32%;旱季潜热通量（LE）、显热通量（H）占净辐射通量比例分别为:43.69%、31.74%。5）橡胶林能量不闭合度雨季低于旱季。半小时尺度上旱季不闭合度为33%,雨季不闭合度为24%,全年不闭合度为27%,与中国通量网（ChinaFLUX）研究结果相比,处于中等水平。日尺度全年能量闭合度为13.82%,全年月尺度能量不闭合度为13.41%。     

橡胶林土壤碳矿化特征初探

采用田间试验和室内测定相结合的方法，研究了4、12、19、24 和29年橡胶林土壤矿化碳含量的时空变化特征及其与有机碳含量的比值变化。结果表明：5种树龄橡胶林土壤最高矿化碳含量均出现在0～15 cm土层，随着土壤深度的增加而呈下降趋势；随着培养时间的延长，矿化碳含量呈现从急剧下降到逐渐平稳的变化趋势。而土壤矿化碳含量和有机碳含量的比值在2.03%～5.55%，随着树龄的增加呈现降升不断交替的变化规律。     

《橡胶树栽培管理技术彩色图说》述评

科技是天然橡胶产业发展的第一推动力,中国农业出版社2015年出版了《橡胶树栽培管理技术彩色图说》,该书结合当前橡胶种植生产实际及其发展趋势,以图文并茂的形式,全面分析和系统总结了生态可持续发展胶园栽培管理技术。该书内容包括橡胶树主要优良品种与种植材料类型、良种良苗繁育、生态可持续橡胶树种植园的建立和橡胶树周年栽培管理技术,涵盖了橡胶树栽培(含割胶)的全过程。该书的出版,将为橡胶种植业内橡胶树栽培科技的传播扩散,依靠科技助推橡胶栽培从粗放数量型到质量效益型转变发挥积极作用。     

海南岛橡胶林水分循环过程特征研究

为了研究橡胶林生态系统中降雨在林冠层、土壤层等不同界面层的水分转换机制及各项水因子量之间的关系,利用野外观测试验站,针对橡胶林水分循环动态变化过程中各项相关因子进行持续1年的观测。结果表明：穿透雨量、树干茎流量、林冠截留量分别占年降水量的71.63%、11.54%、16.30%;净降水中以地表径流、渗漏形式损耗的水分分别占年降雨量的4.71%、26.23%;橡胶林林冠和土壤以蒸散形式返回大气系统的水分分别占总降雨量的52.65%、16.30%。分析比较橡胶林水分循环过程中各水因子量的分配特征,从理论基础和量化指标的角度上阐明了橡胶林生态建设的水文效应评价问题。