甘肃小陇山日本落叶松人工林土壤养分特征分析

在立地条件相对一致的情况下,应用时空互代的方法,探讨了土壤养分的时空变异性特征和动态演化规律。结果表明:土壤养分总体较为丰富,且土壤熟化程度高,但速效N和速效P俱缺。土壤养分含量变异系数较大,为4.0%~61.5%,土壤养分受外界因素影响的空间变异性较为显著,反映了该区土壤性状不均一性。除全P外,其余土壤养分各指标(有机质、全N、全K、速效N、速效P、速效K)天然林都大于人工林。日本落叶松人工林土壤有机质、全N、全P、全K、速效N、速效P、速效K含量在定植后的4~8 a间均呈下降趋势,而在8~26 a间全P、全K、速效N、速效K含量均呈上升趋势,速效P含量呈下降趋势,但总体上地力有所恢复。     

间伐对日本落叶松人工林土壤理化性质的影响

为了揭示间伐对人工林土壤养分的影响,以日本落叶松人工林为研究对象,分析了间伐对土壤物理与化学性质的影响。结果表明:间伐对土壤物理性质影响不显著,间伐增加了不同土层土壤pH值和有效磷含量,强度间伐提高了表层土壤的全碳和全氮含量,而对亚表层全碳和全氮无显著影响。     

人工林日本落叶松木材物理力学性质的研究

通过试验和统计分析的方法，研究了人工林日本落叶松木材的物理力学性质及其与密度与主要力学强度的相互关系。结果表明；人工林日本落叶松硬度和主要力学强度适中，与长白落叶松和兴安落叶松相比，日本落叶松结构相对均匀，弦径干缩差异性小，可满足各种木制品的生产要求。     

岫岩地区不同发育阶段红松人工林土壤理化性质研究

为掌握岫岩地区红松人工林不同发育阶段土壤质量的变化情况,对不同林龄红松林的土壤理化性质进行了测定和分析。结果表明,通过土壤物理性质反映出岫岩地区不同发育阶段红松人工林的土壤质量次序为成熟林>幼龄林>中龄林>近熟林;通过土壤化学性质反映出土壤质量次序为:成熟林>中龄林>幼龄林>近熟林。近熟林阶段土壤理化性质最差,成熟林阶段土壤理化性质最佳。     

不同密度华北落叶松人工林土壤理化性质研究

以河北省木兰围场国有林场管理局北沟林场内5种不同密度的华北落叶松人工林为对象,研究林分密度对土壤理化性质的影响,结果发现:林分密度不同程度地影响土壤理化性质。当株数密度为660株/hm2时,土壤的质量含水量、全N及全K含量均保持在一个相对较高的水平;当株数密度从740株/hm2增加到2 000株/hm2时,0～20cm土层的土壤密度先减小后增大,而土壤质量含水量、土壤有机质和全N含量表现出相反的趋势;20～60cm土层的土壤密度与0～20cm土层的变化情况相同,而土壤质量含水量和土壤速效K含量则持续降低,土壤有效P含量呈现出增大趋势;当株数密度达到2 000株/hm2以上时,林地土壤的pH值降低,呈现明显的酸化趋势。过大的林分密度可能导致华北落叶松人工林地土壤酸化与土壤水分、有机质、N和K元素的加速消耗。从维持林地土壤健康的角度,建议将华北落叶松人工林地的林分密度控制在1 500株/hm2左右并且不能超过2 000株/hm2。     

不同林龄华北落叶松人工林林下植被与土壤理化特性变化特征

以内蒙古大青山华北落叶松人工林群落为研究对象,探讨华北落叶松在生长过程中林下植被和土壤养分的动态变化,结果表明:不同林龄华北落叶松人工林林下植被物种数量随着林龄的增加先上升后下降,其大小为17 a>10 a>29 a>40 a;相同深度的土壤容重随着落叶松林龄增大先升高后降低,饱和含水量、田间持水量、毛管孔隙度随林龄增...     

水曲柳落叶松人工林近自然化培育对林地土壤理化性质的影响

利用天然林窄带状皆伐后营造的20年生落叶松。水曲柳人工纯林,水落混交林以及与之相邻的天然林构成近自然化培育梯度,研究不同林分各土层(0～10cm,10～20cm)土壤理化性质的差异。结果表明:20年生不同近自然化培育的人工林以及天然林之间在林地土壤物理性质上并未产生显著差异(P>0.05),土壤部分化学性质变化较为明显。水曲柳纯林土壤物理性质表现出优于其他林分的趋势,其中下层土壤密度较天然林下降10.4%,下层土壤饱和持水量和毛管持水量分别较天然林增加21.2%和18.2%;水落混交林和天然林次之,落叶松纯林表现最差。人工林土壤各层pH值均略低于天然林(pH=5.50),其中落叶松纯林土壤酸度最大(pH=5.32),但各林分间差异不显著。落叶松纯林土壤上层有机质、全N、全P含量均显著低于其他林分;各层有效P含量均显著高于其他林分(分别为15.92和7.42ug.g-1);落叶松纯林各层土壤水解N和下层速效K显著含量低于其他林分(P<0.05),上层速效K仅显著低于天然林(P<0.05);水曲柳纯林、水落混交林、天然林之间各养分含量差异均未达到显著水平(P>0.05)。与落叶松人工纯林相比,水曲柳人工纯林和近自然化培育的水落混交林的土壤理化性质则更接近天然林的趋势。     

甘肃小陇山林区日本落叶松人工林单株生物量的研究

柯甘肃小陇山林区不同年龄的日本落叶松人工林单木各器官生物量进行了测定,并运用回归分析和模型选优的方法建立了日本落叶松人工林单株生物量估测数学模型.结果表明:日本落叶松幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林单株的平均总生物量分别为3.617、29.846、123.954、177.482 kg,各林龄段干、根、枝、皮、叶各器官生物...     

间伐对华北落叶松人工林凋落物和土壤理化性质的影响研究

为了了解间伐对华北落叶松人工林凋落物和土壤理化性质的影响,利用试验测定和定量统计的方法,分析比较了河北省塞罕坝机械林场间伐和未间伐华北落叶松人工林凋落物层和土壤层(0~10cm、10~20cm)的理化性质,结果显示:与未间伐林分相比,50%强度间伐6a后林分内凋落物层生物量、质量含水量、有机质含量和全氮含量分别提高了17.25%、6.05%、9.08%、31.94%;土壤层的质量含水量、土壤容重和有机质含量有所上升(0~10cm土壤层分别增加4.84%、11.11%、15.67%;10~20cm土壤层分别增加10.25%、12.50%、28.97%),而全氮含量呈下降趋势(0~10cm土壤层减少20.83%;10~20cm土壤层减少16.67%);土壤pH值亦有所下降。研究进一步证实,通过间伐能够增加地表凋落物生物量,改变有机质分解速率,从而在一定程度上影响土壤的理化特性。     

辽东山区日本落叶松生物量相容性模型的研究

基于60株辽东山区日本落叶松样木生物量的实测数据,分析不同林龄条件下立木各部分生物量的变化情况,并应用度量误差方法建立立木相容性生物量模型。结果表明:树叶、树枝、树皮生物量占总生物量的比值随林龄增长呈下降趋势,干材占总生物量的比值随林龄增长呈上升趋势。在筛选出总生物量与各分量最优独立模型的基础上,应用三级控制的方法建立生物量相容性模型,并采用加权回归方法消除总量和各分量模型的异方差。建立的总量、地上部分、树干、干材、树皮生物量模型,其R2均大于0.9;树根、树冠、树叶和树枝生物量的R2略低,介于0.7 0.9之间。通过独立样本对模型的相容性和预测精度进行检验,各分量预测值所占总生物量的百分比之和为1,模型完全相容;根、冠、叶和枝的模型预测精度略低于90%,其他部位模型的预测精度都在95%以上,模型的预测精度较高。     

日本落叶松种子萌发过程中18个miRNAs的表达变化

运用qRT-PCR技术,检测日本落叶松种子萌发过程中的5个阶段——干种子 (萌发培养0 d)、吸胀(1 d)、萌动(5 d)、胚根外露(9 d)和子叶展开(28 d),miR156、miR159和miR160等18个miRNAs在其种胚内的表达模式,并对其目标基因进行生物信息学分析,探讨miRNA在针叶林木种子萌发过程中的基因表达模式。结果表明:(1)从整个萌发过程分析,18个miRNAs的表达水平皆以干种子阶段最高,吸胀和萌动阶段迅速下降;干种子阶段的表达水平分别是吸胀、萌动、胚根外露和子叶展开阶段的4.8 43.5、17.2 1 000.0、45.5 1 000.0、62.5 1 862.2倍。(2)从各个阶段分析,miR894的表达水平在5个阶段均最高,miR408均最低;其余16个miRNAs在5个阶段内的表达水平各有变化,综合排序结果从高到低依次为:miR951、miR950、miR156、miR159、miR396、miR398、miR390、miR160、miR947、miR165、miR319、miR162、miR171、miR397、miR395和miR172。(3)miRNA目标基因预测结果显示:目标基因主要是ATP/DNA结合蛋白、ARF等转录因子、质膜和核糖体等细胞组分及MAP等激酶活性蛋白等蛋白编码基因。(4)miR160对其目标基因JR160237 具有切割作用,切割位点发生在miR160与目标基因互补结合位点第10与11位碱基之间。JR160237在种子吸胀阶段表达水平迅速升高,在萌动、胚根外露和成苗阶段有所回落。     

日本落叶松体细胞胚胎发生相关基因LaSERK1的克隆与表达分析

本研究克隆了日本落叶松体细胞胚胎发生相关受体类蛋白激酶基因 LaSERK1,并检测了在不同培养条件下LaSERK1的表达情况,发现LaSERK1与已发现的其他物种SERK1 基因有高度相似性,qRT-PCR结果显示： LaSERK1在体胚发生早期高表达。结果表明：LaSERK1可能在落叶松体胚发育早期起重要作用,LaSERK1 也可能成为早期胚性细胞的标记基因。     

日本落叶松小RNA文库构建及其microRNA鉴定

以2年生日本落叶松实生苗为材料构建其小RNA文库,对283个克隆进行PCR验证后测序,通过生物信息学分析鉴定文库中的microRNA并进行qRT-PCR验证。结果表明:(1)小RNA文库的体积为50 mL,总库容量为5.25×106cfu,重组率为92.6%,插入片段长度约65 bp,与小RNA连接片段长度吻合。(2)去除rRNA(86个)、tRNA(14个)等非目的序列后,获得日本落叶松28个保守miRNAs,属于17个miRNA家族;其中,15个miRNAs(miR159c、miR160a、miR162a、miR164b、miR165a、miR166a、miR166a*、miR166b*、miR169a、miR169b、miR171a、miR171b、miR172a、miR319b、miR396a)的序列与其它植物完全一致,其余13个miRNAs(miR156a、miR159a、miR159b、miR164a、miR166b、miR168a、miR169b*、miR319a、miR396b、miR408、miR482a、miR2111、miR3701)则高度相似。(3)测序结果与本室落叶松转录组数据进行序列比对,新发现4个miRNAs(lle-miR1、lle-miR2、lle-miR3、lle-miR4)及其前体。(4)qRT-PCR验证表明,miR159a、miR159b等16个保守的和lle-miR1 lle-miR4等共20个miRNAs存在于日本落叶松中。(5)通过靶基因预测及UniProt数据库分析发现,32个miRNAs中有24个对应69个靶基因,其功能主要为转录因子、信号转导、胁迫抗性和代谢相关酶及未知功能蛋白。     

日本落叶松谷胱苷肽还原酶的生化特性研究

本研究从日本落叶松中克隆到一个谷胱苷肽还原酶(GR)基因,命名为LaGR。该基因编码563个氨基酸组成的蛋白质,预测分子量为61.06 kDa。表达模式分析发现LaGR基因在芽、成熟针叶、茎韧皮部和根韧皮部均表达,是组成型表达基因。蛋白质亚细胞定位研究发现LaGR蛋白定位在叶绿体。在大肠杆菌中表达并纯化了LaGR重组蛋白。酶学性质分析发现,LaGR蛋白对底物GSSG和NADPH具有较高的催化活性和亲和力,是热稳定蛋白,而且最适pH值范围在7.0 9.0之间。Cd²⁺、Pb²⁺和Cu²⁺等重金属离子对LaGR蛋白的催化活性具有明显的抑制作用。将LaGR蛋白的第528位His突变为Gln后,其突变蛋白的催化活性显著降低,而且与野生型LaGR蛋白相比,突变蛋白的动力学常数、最适pH值范围和热稳定性均发生了显著变化,预示着第528位的His在LaGR的催化特性和蛋白结构稳定性方面发挥着重要作用。     

日本落叶松咖啡酸-O-甲基转移酶基因 LkCOMT的克隆及单核苷酸多态性分析

依据日本落叶松转录组数据库检测到的咖啡酸-O-甲基转移酶(COMT)基因ESTs序列设计引物,分离得到一个编码该酶的新基因。其cDNA克隆全长为1 350 bp,包含长度为1 092 bp的开放阅读框,可编码364个氨基酸残基。序列分析显示,所推导的蛋白质氨基酸序列包含COMT基因5个所特有的保守元件,与海岸松PpCOMT的蛋白质氨基酸序列同源性达94%。在此基础上,利用DnaSP5.0软件对日本落叶松40株基因型个体的LkCOMT序列进行了单核苷酸多样性SNPs分析,共检测到92个SNP位点,SNP发生频率为1/17 bp,多样性指数π_T为0.007 80。在这些SNPs中,65个属于转换,27个属于颠换。在外显子区域,共检测到58个SNP位点,其中37个为错义突变,21个为同义突变。研究结果为日本落叶松基因标记辅助育种提供了理论基础。     

日本落叶松EST-SSR标记挖掘及特征分析

基于日本落叶松转录组测序(RNA-seq)结果,利用SSRIT工具查找SSR位点,检测到1 788个EST-SSR位点,平均长度是17.5 bp。进一步统计分析发现在落叶松中重复类型SSR位点出现次数最多的是六、三核苷酸,其余依次是五、二、四核苷酸重复类型;同时检测到656种重复基元类型,种类丰富。用Primer Premier 5.0设计500对引物,随机合成102对,以红豆杉科、柏科、松科材料为模板进行检测,结果显示在红豆杉科和柏科里的扩增率分别为95%、50%;在松科不同属的通用性为落叶松属99.01%、黄杉属67.4%、雪松属63.8%、冷杉属67.4%、云杉属70.2%和松属75.7%。利用101对SSR引物对7种不同落叶松品种亲缘关系进行了分析,获得79个多态性位点,在遗传相似系数0.69处将其区分为4个类群。     

日本落叶松纤维素合酶基因片段的克隆及单核苷酸多态性分析

[目的]纤维素合酶(cellulose synthase,CesA)在植物纤维素合成途径中发挥主要调节作用,是控制木材纤维品质和产量的重要基因.从日本落叶松中分离克隆与纤维素合成相关的LkCesA基因,并对其进行核苷酸多样性以及连锁不平衡分析,为在日本落叶松中开展基于LkCesA基因的连锁不平衡作图及其辅助日本落叶松木材纤维性状的分子育种提供理论依据.[方法]依据日本落叶松转录组数据库检测到的纤维素合酶(CesA)基因ESTs序列设计引物,从日本落叶松中分离获得LkCesA基因片段.在此基础上,利用DnaSP5.0软件对日本落叶松40株基因型个体的LkCesA序列进行核苷酸多样性和连锁不平衡分析.[结果]从日本落叶松中成功克隆了CesA基因片段:该片段长1 209 bp,包含部分开放阅读框,长度为1 053 bp,可编码350个氨基酸,所推导的蛋白质氨基酸序列与火炬松Pt-CesA2的蛋白质氨基酸序列同源性为95.4％.在日本落叶松40株基因型个体的LkCesA序列中共检测到83个SNP位点,SNP发生频率为1/21 bp,多样性指数πT为0.006 05.在这些SNPs中,69个属于转换,14个属于颠换,其中19个为常见SNPs,64个为罕见SNPs.在外显子区域,共检测到54个SNP位点,其中34个为错义突变,20个为同义突变.进一步的连锁不平衡分析显示,随着核苷酸序列长度的增加,SNP连锁不平衡程度逐渐减弱.[结论]克隆到的LkCesA为植物CesA基因家族中的一员.LkCesA基因的连锁不平衡在基因内部就已衰退,说明选择该基因作为候选基因,在日本落叶松中开展连锁不平衡作图用于指导日本落叶松的定向培育及木材品质改良是可行的.此外,在LkCesA基因中检测到多个常见SNP位点,为进一步开展该基因的连锁不平衡作图提供了材料.     

日本落叶松杂种及亲本 4CL基因的克隆和SNP多态性分析

以日本落叶松(Larix kaempferi)不同杂交组合为材料,依据转录组测序信息,成功获得了11种日本落叶松材料的4 CL基因的编码区序列,该序列长1 537 bp,包含完整ORF片段1 368 bp,编码455个氨基酸。qRT-PCR结果分析表明,除日本落叶松Larix16×Larix61组合外,Larix82×Larix13、Larix40×Larix10和Larix82×Larix61子代的表达均高于双亲,推测4 CL基因差异表达与落叶松杂种的木质素生物合成有关。进一步采用SNP标记方法和DNAMAN软件对不同日本落叶松杂种和亲本组合的单核苷酸多态性进行分析。共检测到66个SNP多态性位点,表明日本落叶松4CL 具有丰富的遗传多样性。66个SNP变异中,属于三突变1个;转换类型45个,占总变异的68.18%;20个属于颠换类型,占总变异的30.30%,转换:颠换=9:4。在转换类型中,A/G和C/T转换分别占28.79%和39.39%;颠换类型中A/C、A/T、G/C、G/T分别占4.55%、9.09%、9.09%和7.58%。采用NJ 聚类法对克隆片段的氨基酸序列进行了遗传多样性分析。