南荻MlNAC2基因差异表达与耐盐生理响应的相关性分析

为探究南荻（Miscanthus lutarioriparius）耐盐生理及其与基因表达的相关性,采用0%,0.2%,0.5%,0.8%浓度的NaCl处理奇岗和不同基因型南荻,测量NaCl溶液胁迫下的MlNAC2基因相对表达量和6个耐盐指标,并对二者之间的相关性进行分析。结果显示,南荻MlNAC2基因的表达量变化在不同材料之间差异较大,L2,L6,L9,P1出现10倍以上增加,而L1,L5,L8,L10变化量都在3倍以内。生理指标中叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、脯氨酸与无胁迫对照相比均差异显著;丙二醛、超氧化物歧化酶在部分材料中与对照相比无显著差异。相关性分析表明,与MlNAC2基因的表达量变化最相关的生理指标是一系列光合作用相关因子：叶绿素含量、净光合速率、气孔导度。本研究结果可为探究南荻耐盐生理响应与分子机理层面的相互关系提供借鉴。     

施用南荻生物炭对水稻养分利用特征的影响

为实现南荻秸秆炭化利用,缓解洞庭湖区因秸秆处置不当造成的环境压力,评估南荻生物炭农用增效潜力,本研究选用南方第四纪红土母质发育的红黄泥和花岗岩母质发育的麻砂泥水稻土,设置6个不同用量的南荻秸秆生物炭处理（质量比0、1%、2%、4%、6%和8%,0~20 cm土层）,采用水稻盆栽试验,探究南荻秸秆生物炭不同施用量对两种类型土壤水稻养分利用特征的影响。结果表明,南荻秸秆生物炭不同施用量和土壤类型对水稻各器官及地上部干物质累积、养分吸收均有影响。与不添加生物炭相比,添加生物炭处理下的麻砂泥和红黄泥水稻地上部干质量分别提高了0.6%~18.6%和15.5%~42.4%;添加4%生物炭的麻砂泥水稻地上部氮、磷和钾养分累积量分别提高了 8.6%、10.5%和 82.5%,红黄泥水稻分别提高了 33.8%、100.0%和 125.3%;二次回归方程与肥炭耦合模型拟合表明,麻砂泥和红黄泥水稻氮素利用的生物炭适宜添加量分别为2.51%和4.80%,磷素利用的生物炭适宜添加量分别为 4.33%和 7.03%,钾素利用的生物炭适宜添加量分别为 4.67%和 4.81%。因此,施用南荻生物炭有利于促进水稻氮磷钾养分累积和生长,生物炭添加量与土壤条件是影响肥炭耦合效应的重要影响因素。     

南荻衰老的形态和生理生化特征的研究

为探讨南荻(Miscanthus lutarioriparius)衰老的形态与生理生化特征间的关系,以5种基因型的南荻为试材料,利用目测分级法对其衰老程度进行分级,并测定了旗叶、倒二叶和倒三叶生理生化指标.结果表明:南荻叶片的衰老等级与叶绿素含量成显著负相关,丙二醛(MDA)含量从孕穗期至果实成熟期逐渐增加,超氧化物歧化酶(SOD)活性从孕穗期到抽穗期处于上升阶段,抽穗后到成熟期呈下降趋势;南荻衰老程度在空间上并无规律,但衰老速度在不同基因型间存在差异.     

不同氮素水平对营养生长期南荻植株光合特性的影响

为揭示南荻(Triarrhena lutarioriparia L.Liu)在不同氮素水平下的光合生理特性,本研究采用盆栽试验,比较了四倍体南荻在5种不同施氮水平处理下光合作用参数之间的差异.结果表明,在0 ～4 g/株氮素水平范围内,随着施氮量的增加,各处理净光合速率(Pn)、叶绿素含量随之增加.净光合速率较高的处理其植株的气孔导度(G8)、蒸腾速率(Tr)也较高,而胞间二氧化碳浓度(Ci)较低.在施氮水平为4g/株时,南荻叶片净光合速率和叶绿素含量达最大值,分别为24.47 μmol/m2·s和3.64 mg/g.叶绿素含量与净光合速率呈显著正相关(r =0.892*).不同施氨水平南荻植株光响应曲线不同,施氮可提高南荻暗呼吸速率(Rd)和光补偿点(LCP);在施氮为2g/株和4g/株处理时有较高的表观量子效率(AQY);在2～4g/株氮素水平范围内,植株最大净光合速率较大.     

MlNAC2基因的克隆及其在南荻根部的表达模式

克隆南荻MINAC2基因的c DNA序列,该序列全长为933 bp,编码产物含310个氨基酸残基,其蛋白质理论相对分子质量为34 427.8,等电点(p I)为5.85,不稳定系数为34.84,为稳定蛋白,具有保守的NAM基序,无信号肽和跨膜结构域,可推测其为亲水性蛋白。亚细胞定位试验结果表明,Ml NAC2定位于细胞核,可能在细胞核内行使功能。转录激活试验结果表明,Ml NAC2是一个转录因子蛋白,且转录激活域位于C端。荧光实时定量PCR分析结果表明,高盐、干旱、脱落酸、茉莉酸甲酯和机械伤害均能诱导Ml NAC2基因在南荻根部的表达上调,而低温处理时表达下调。     

南荻同源四倍体光合生理特性的研究

为揭示南荻同源四倍体的光合生理特性,以二倍体为对照,研究了盆栽条件下南荻同源四倍体生长过程中光合作用参数、地上部鲜重和干重的变化。结果表明：在整个生育期南荻同源四倍体的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均呈先增加后减少的单峰曲线变化,胞间CO2浓度呈先升高后降低再升高的趋势,其光合特性优于二倍体。南荻同源四倍体植株地上部鲜重随生育期推进呈先增加后降低的趋势。与生长初期相比,南荻同源四倍体收获期植株地上部干物质量显著增加。南荻同源四倍体生长生理特性优于二倍体。相关分析表明：在整个生育期南荻同源四倍体净光合速率与气孔导度之间正相关极显著;在生育后期南荻同源四倍体净光合速率与胞间CO2浓度负相关极显著。表明不同生长时期影响南荻同源四倍体光合作用的参数不同,南荻同源四倍体生长生理与其光合特性密切相关。     

基于随机森林方法研究鄱阳湖典型洲滩植被群落分布与表层土壤因子耦合关系

准确识别湿地植被与土壤的相互作用是湿地恢复和保护的重要前提。水文情势是影响鄱阳湖地区植被分布的关键因子,而植被分布格局则会对湿地土壤养分累积与赋存形态产生影响。本文利用优化的随机森林(Random Forests)算法,基于多环境变量预测了鄱阳湖典型低滩植物(虉草,Phalaris arundinacea Linn)和高滩植物(南荻,Triarrhena lutarioriparia L. Liu)的分布,进而分析这两种植被表层土壤养分累积差异。结果表明:随机森林模型对虉草和南荻预测的精度分别达到了89.6%和89.3%。模型给出了土壤因子的重要性排序。按土壤因子与虉草分布的密切相关程度,重要性依次为全钾、氨氮、有机质、含水率、全氮、有效磷、全磷、pH和硝态氮;按土壤因子与南荻分布的密切相关程度,重要性依次为全钾、pH、有机质、全氮、全磷、硝态氮、氨氮、含水率和有效磷。从植被分布与土壤因子的偏依赖图中可得出,南荻分布区较虉草分布区土壤酸性更强;虉草分布与土壤全氮、氨氮含量呈负相关关系,南荻分布则与土壤全氮含量呈正相关关系,而与氨氮关系不显著;虉草分布与土壤全磷含量正相关,而南荻则与全磷负相关;虉草和南荻与土壤有效磷相互作用关系较弱;此外虉草分布区钾含量低,二者负相关,而南荻分布区钾含量高,二者正相关。随机森林方法适用于模拟复杂的非线性关系,给出了单个土壤因子与植被之间的偏依赖关系,易于给出生态学意义上的解释,在研究湿地植被与环境因素的相互作用关系中有极大的推广价值。     

南荻资源的人工开发利用

对我国特产禾本科植物南荻(Triarrhena lutarioripria L.Liu)的人工开发利用途径进行了综述.南荻具有碳四(C4)植物高光效、生长快速、耐湿耐旱的特性.在湖泊、滩涂荒地种植可固土防浪、净化水体;大面积人工栽培可成为工农业原料生产基地和旅游观光景点;建立人工生境湿地在园林绿地或湿地可作观赏植物少量种植.如在人工处理湿地种植可处理污水污物,在珠江口区域滩涂湿地引种湿地植物南荻,将有助于治理湿地污水污物、绿化美化环境.     

三种抗褐化剂对南荻外植体褐变及愈伤诱导率的影响

以能源植物南荻的幼穗为外植体,MS为基本培养基,通过在诱导培养基中分别添加一定浓度梯度的聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP)、维生素C(vitamin C)及柠檬酸(citric acid,CA),对比研究3种抗褐化剂对南荻外植体褐变及愈伤诱导率的影响。结果表明:在诱导培养基中,添加PVP、维生素C和CA均能减轻外植体的褐化程度;相对于对照(CK)35.83%的诱导率,在试验浓度范围内,添加PVP、维生素C和CA后愈伤组织诱导率可分别提高至55.42%、50.42%和124.00%,CA处理组与对照组之间愈伤诱导率差异达极显著水平(P0.01)。因此,CA为南荻幼穗愈伤组织诱导的最佳抗褐化剂,且浓度为0.2g/L时诱导率显著提高2.46倍。