花叶矢竹复绿期光合特性及叶绿体结构

[目的]通过无损伤测量叶绿素相对含量（SPAD值）筛选不同复绿程度的叶片,揭示花叶矢竹白叶复绿过程的叶绿体超微结构、光合色素含量及光合特性之间的关系,为探讨白化突变材料的复绿机制及观赏竹繁育提供理论依据。[方法]以花叶矢竹花叶株白色不同复绿程度的叶片为研究材料,绿叶株相同位置的绿叶为对照组CK （100%）,按照复绿程度为0、10%、30%、50%、70%和90%划分6个阶段,测定其光合色素含量、气体交换参数、光响应曲线、叶绿素荧光参数,观察叶绿体超微结构。[结果]花叶矢竹白叶色素含量极低,叶片复绿过程中,光合色素含量逐渐升高,而完全复绿叶的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素含量分别为正常绿叶的87.02%、98.20%、89.37%、85.02%,叶绿素b恢复至绿叶水平,但叶绿素a、总叶绿素及胡萝卜素含量均未达到绿叶水平;白叶无光合特性,复绿叶的净光合速率显著升高,气孔导度在复绿一定时期后趋于稳定,胞间CO₂浓度显著降低,表明复绿叶片光合速率变化受非气孔因素影响;复绿叶片光饱和点升高,光补偿点降低,复绿叶暗呼吸速率与绿叶无显著差异,完全复绿叶表观量子效率仅为绿叶的78.66%;荧光参数F_o、NPQ呈先上升后下降,F_v/F_m、Y （Ⅱ）和ETR均显著升高,说明光合色素含量升高时PSⅡ反应中心捕光能力和光化学转化效率逐渐恢复,用于热耗散的能量逐渐减少;q_P在复绿初期变化缓慢,到复绿后期变化不大,表明叶绿素a/b反应中心开放比例受复绿过程影响不大;叶绿体超微结构变化显著,白叶叶绿体无成熟类囊体片层结构,绿叶叶绿体类囊体垛叠清晰均匀,复绿叶叶绿体内膜结构逐渐恢复正常。[结论]光合色素累积及类囊体片层有序排列、垛叠是导致花叶矢竹复绿叶片光合功能逐渐恢复的2个重要的非气孔因素。     

IBA诱导楸树嫩枝扦插不定根发育的转录组分析

[目的]利用RNA-seq技术对楸树易生根品种‘豫楸1号’的嫩枝扦插生根的4个发育阶段进行转录组测序和分析,为阐明楸树不定根发育的分子机制奠定理论基础。[方法]首先利用浓度为2 g·L^-1IBA处理‘豫楸1号’嫩枝,然后分别提取处理后0天（对照）、1天（激活期）、15天（愈伤形成期）的插穗基部的RNA及25天（不定根形成期）和35天（不定根伸长期）的根部的RNA进行转录组测序;接着测序得到raw reads,通过去除接头、重复序列、低质量的序列,得到高质量的clean reads,使用Trinity软件进行拼接获得contigs;随后,利用BLASTx、RSEM、Cytoscape及MeV4.9.0分子生物学软件对测序结果进行注释和差异基因鉴定;最后随机选取15个差异表达的RNA-Seq数据利用qPCR验证基因的表达。[结果]在62 955个unigenes中,31 646（50.26%）个unigenenes获得了注释;差异基因分析发现了11 100个差异基因,其中包括10 200个特异的和900个共同的差异基因;GO富集分析发现‘细胞骨架’仅在激活期显著富集,而‘DNA代谢过程’仅在愈伤组织形成期显著富集;KEGG富集分析显示参与丙烷合成、糖酵解和植物激素代谢等途径的基因对楸树不定根的形成具有重要的作用,并且随着楸树不定根发育进程的发展,参与糖酵解途径的基因数目逐渐减少而参与苯丙素合成的基因数量却在持续增加,表明在IBA刺激后,代谢通路的动态变化响应了不定根的发育进程。[结论]通过对楸树‘豫楸1号’不定根发育的4个阶段的转录组分析,发现细胞分裂素和乙烯间的互作促进楸树愈伤形成而生长素和油菜素内酯间的互作则促进了楸树不定根的伸长。虽然本研究不能完全解释‘豫楸1号’不定根形成的分子机制,但它可以作为进一步探索与这一复杂过程相关的候选途径和基因的有力工具,可为解析楸树不定根发育的分子机制和其他近缘物种的研究提供帮助。     

模糊逻辑与复合顺序形态学相结合的叶脉检测方法

[目的]针对叶脉图像存在模糊性和噪声的问题,将模糊逻辑与复合顺序形态学相结合,提出一种叶脉模糊逻辑增强方法,以提高叶脉检测方法的抗噪能力和检测效果。[方法]根据5×5邻域中各像元距中心像元的距离,确定邻域像元权重,提出像元隶属度计算方法,利用三角型隶属函数实现叶脉图像模糊化。结合Sugeno模糊模型,提出模糊逻辑推理规则,增强叶脉图像对比度。构建2个尺度分别为3和5的方形结构元素及4个尺度为5的不同方向的线形结构元素,建立基于4个不同方向卷积差分模板的最佳线形结构元素确定方法,设定多个百分位,提出多结构元多百分位的复合顺序形态学检测算子。以叶脉原图和加噪后的图像为例,进行8种不同检测方法的对比试验,以峰值信噪比定量评定方法优劣。[结果]模糊逻辑与复合顺序形态学相结合的叶脉检测方法可增强原图对比度1.668倍,最大峰值信噪比为52.624 6,相较其他方法噪声得到了更有效的处理,提取的叶脉图像更加清晰、完整、连续。[结论]模糊逻辑与复合顺序形态学相结合的叶脉检测方法可有效提高叶脉检测抗噪能力和检测效果,是一种有效的叶脉检测手段。     

美洲黑杨2025及其2个芽变品种苗对持续干旱的生理响应及抗旱性评价

[目的]对美洲黑杨2025及其2个芽变红叶品种‘中红杨’和‘全红杨’干旱胁迫的生理响应进行研究,比较3个品种的抗旱能力,为杨树彩叶新品种的适应性推广提供理论依据。[方法]以美洲黑杨2025及其2个芽变红叶品种‘全红杨’、‘中红杨’嫁接苗为试验材料,采用随机区组设计,盆栽模拟干旱环境,以正常浇水条件为对照,研究不同干旱胁迫处理时间（7、14、21、28天和复水处理7天）下3个杨树品种植株表型、光合特性的响应以及对叶片叶绿素、花色素苷等色素含量的影响。[结果]随干旱胁迫的加重,3个杨树品种叶片色素含量和光合生理指标均极显著下降（P<0.01）;胁迫后期,净光合速率和水分利用效率相继出现负值;叶片净光合速率、蒸腾速率均与土壤体积含水量呈显著正相关,P_n-Tr模拟方程判定系数R²均大于0.8;同时‘全红杨’叶片各色素含量均与土壤体积含水量呈显著正相关,叶色主要影响因子花色素苷含量亦极显著下降（P<0.01）,对P_n变化存在一定的解释关系;隶属函数分析得出抗旱能力由强到弱依次为美洲黑杨2025、‘中红杨’和‘全红杨’（P<0.05）;灰色关联分析发现叶绿素a、b及类胡萝卜素是评价品种抗旱性的首要指标。[结论]干旱胁迫下3个杨树品种各生理指标的变化有显著差异,3个杨树品种叶片P_n、Tr均与土壤体积含水量呈显著正相关,P_n-Tr模拟方程的判定系数R²均大于0.8;基于外部形态及光合生理等各项指标的分析,3个杨树品种的抗旱性差异明显,依次为美洲黑杨2025 > ‘中红杨’ > ‘全红杨’。     

甘肃南部不同密度云杉人工幼林的林分结构特征及土壤理化性质

[目的]研究甘肃南部不同密度云杉人工幼龄林的径级结构、树高结构、空间分布和土壤理化特征,探讨林分最佳留存密度,以期为人工云杉林的营建与可持续经营提供科学依据。[方法]采用固定样地调查、角尺度研究及分层取样分析的方法,设置7种不同林分密度（850,1 060,1 350,1 550,1 750,2 300和3 000株·hm^-2）人工云杉幼龄林（林龄30~40年）样地28块,测定径级结构、树高结构、冠幅、角尺度等林分结构以及土壤密度、土壤饱和持水量、田间持水量、毛管持水量、总孔隙度、毛管孔隙度、有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷和速效钾等土壤理化性质,计算各指标的平均值、标准差,并进行各指标间的差异性检验。[结果]林分的平均胸径和冠幅随林分密度增大而减小,平均树高则随林分密度的增大先增大后减小;不同密度林分径级结构和高度结构均呈现正态分布的单峰曲线,峰值径级随着密度增大而逐渐减小,胸径处于12~24 cm树木的频度较高而DBH>24 cm和DBH<12 cm的树木很少;采用角尺度研究林分空间分布格局,林分角尺度值随着林分密度增大而逐渐减小,林分密度≤ 1 550株·hm^-2时为随机分布,林分密度>1 550株·hm^-2时为均匀分布;林分密度是影响云杉人工林土壤理化性质（尤其是土壤有机质含量和总孔隙度）的关键因子;中密度（1 550株·hm^-2）时土壤养分含量总体较高,土壤密度最小,表层（0~20 cm）土壤饱和持水量、毛管持水量、田间持水量和总孔隙度都最大,土壤理化特性均优于过密或过疏的林分。[结论]林分密度与林分结构特征以及土壤理化性质密切相关,中等密度（1 550株·hm^-2）利于保持较好的林分结构特征和土壤理化性质,是甘肃南部云杉人工幼龄林分的最佳留存密度。     

长白落叶松地理变异与种源区的划分

通过长白落叶松种源试验的结果,揭示了长白落叶松的地理变异规律与模式。主要特点是:呈现纬向为主,经向为辅,经纬双重正向的渐变模式。影响长白落叶松地理变异的主导气候因子是温度,其次为水份。利用长白落叶松种源生长与其环境因子线性相关显著的性状,采用主分量分析方法,将长白落叶松划分成四大种源区,即白刀山种源区(编号Ⅰ)、小北湖种源区(编号Ⅱ)大石头种源区编号(Ⅲ)、和白河种源区(编号Ⅳ)。     

城市废弃地植物景观营造对策研究

分析了各种城市废弃地植物景观产生的原因与植物景观营造面临的问题。根据对植物景观营造整理程度的不同,探讨了城市废弃地植物景观改造的4种方法。     

马尾松无性系种子园自由授粉子代测定与配合选择

对都匀马尾松无性系种子园48个半同胞家系9年生测定林的胸径、树高、材积进行了测定分析,结果表明:各家系间树高、胸径、材积差异极显著,具有较高的遗传力。从中选择出9个优良家系,其树高、胸径和材积平均为7.12 m、9.84 cm和0.037 97 m3,遗传增益分别为10.44%、7.73%和20.80%。从优良家系内选择46株优良单株,其树高、胸径、材积分别增加了53.81%,56.65%和150.18%、材积预期增益为55.05%。这些优良单株可作为贵州省营建马尾松高世代种子园的备选材料。     

741杨双Bt基因的遗传转化及转基因株系的抗虫性

以含有Cry 3 Aa基因的重组质粒pBCC3为基础,利用PCR和DNA重组技术,从pBCC3中克隆出抗虫基因Cry 3 Aa,将其正向插入载体pCAMBIA1305的CaMV35S启动子和NOS终止子之间,构建成pCAMBIA1305-Cry 3 Aa植物表达载体,并导入根癌农杆菌EHA105。采用农杆菌介导的遗传转化法,将Cry 3 Aa基因转入已转Cry 1 Ac+API基因的741毛白杨无性系pB29中,获得转双Bt基因的741杨。在含潮霉素的培养基中进行多次继代筛选,获得抗性稳定的无性系9个,编号为pCCA1-pCCA9。采用特异引物分别对转基因植株进行PCR检测,结果显示Cry 1 Ac基因稳定存在于pB29中,Cry 3 Aa基因已整合到各无性系的基因组DNA中。ELISA毒蛋白检测,转基因株系都有Cry 1 Ac和 Cry3Aa 杀虫蛋白表达。用转基因植株叶片进行柳蓝叶甲(鞘翅目)和美国白蛾(鳞翅目)室内饲虫试验结果表明,转基因植株具有双抗性。根据对测试昆虫的致死率划分高中低3个抗性水平,其中pCCA2,pCCA5,pCCA6,pCCA9 具有双高抗; pCCA3,pCCA4和pCCA7 对柳蓝叶甲表现出中、低抗性,对美国白蛾则高抗; 而pCCA1 表现对美国白蛾的极低抗性,对柳蓝叶甲则高抗。     

濒危树种极东锦鸡儿(Caragana fruticosa)种子的萌发特性

以濒危树种极东锦鸡儿成熟种子为材料,研究极东锦鸡儿种子物理性状和温度对其种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明:极东锦鸡儿种荚结实率较低,且约有1/4种子受虫害;成熟种子含水量为6.6%,千粒重18.6 g。种子长、宽和厚存在一定变异。种子长度平均为0.42 cm,宽度平均为0.27 cm,厚度平均为0.24 cm,长宽比为0.64。种皮透水性良好。不同温度条件对种子发芽率具有极显著影响。25℃条件下种子发芽率最高,为38.33%。随着温度的升高或降低,种子发芽率降低。发芽试验的第八天是计算种子发芽势的适宜时期。不同温度条件对极东锦鸡儿幼苗高度的影响极显著,对胚根长度影响显著。25℃有利于幼苗高度和胚根长度的增加,较高温度(30℃)有利于幼苗生物量增加。