为了解抚育采伐对塞罕坝自然保护区人工林林分结构的影响,以塞罕坝自然保护区樟子松人工林为研究对象,对不同抚育强度下樟子松人工林的径级结构及空间分布格局进行了研究。结果表明:塞罕坝保护区樟子松人工林分化明显,胸径变化范围较大,在4~32 cm之间,且小径级林木所占比例较大;伐前与伐后林分径级结构均趋于Weibull分布,但伐后的径级结构与Weibull分布更加接近;抚育间伐后,林分径级分布右偏系数增加,大径级林木所占比例增大;在4个不同尺度(5 m×5 m、 5 m×10 m、10 m×10 m、15 m×10 m)上,抚育间伐前樟子松人工林的空间分布格局为聚集分布或随机分布,抚育间伐后使其空间分布格局趋于随机分布或均匀分布,同时,聚集程度随抚育间伐强度的增加而下降。抚育采伐不但降低了塞罕坝自然保护区人工林的林分密度,也使林分的径级结构及空间分布格局得到了优化。

为探明陕西户县(D1)、山西乡宁(D2)、山西翼城 (D3),3个种源翅果油树在试验区的综合质量差异,通过对引进3个种源苗木生长特性、果实性状等指标进行比较,采用相关性分析和主成分分析法对其生长及结实性状进行综合评价。3个种源翅果油树的8 a生树株高 4.75~5.41 m、冠幅2.44~2.48 m 、单果鲜重1.08~1.79 g 、果实纵径1.75~2.09 mm、果实横径1.51~2.02 mm 、种子干重0.84~1.18 g、种仁干重0.29~0.49 g 、单株果实产量0.96~1.43 kg、单位冠幅面积鲜果产量0.87~1.29 g,且均以D2最高;地径9.06~10.41 cm、当年新梢长30.25~36.88 cm、出仁率34.83%~36.18%,均以D3最高。方差分析结果可知,株高、单果鲜重、果实纵径、果实横径、种仁干重、单株产量D2均显著高于D1(P<0.05),分别高出D1的10.3%、65.0%、19.3%、33.8%、40.4%、69.0%、49.0%,出仁率D3显著高于D1、D2(P<0.05),比D1高出24.0%,比D2高出7.4%。整体看,株高、果实纵径、种仁干重、出仁率与单株产量呈显著正相关,单果鲜重、果实横径、种子干重与单株产量呈极显著正相关。按照特征值大于1的原则提取了3个主成分,第一主成分反映果实质量性状,特征值4.843,贡献率48.426%;第二主成分反映生长性状,特征值1.28,贡献率15.280%;第三主成分反映苗木粗生长,特征值1.018,贡献率10.184%。主成分分析结果显示,3个种源翅果油树质量从高到低依次为D2山西乡宁(1.213 7)>D3 山西翼城(1.103 2)>D1 陕西户县(0.986 4)。结果表明:山西乡宁翅果油树栽植8 a后,平均单果鲜重1.79 g,出仁率43.18%,单株产量达1.43 kg,综合评价F值排名第一,是适宜试验地及毗邻地区引进的首选栽培种源。该研究结果可为甘肃省翅果油树规模栽培和选优研究提供一定依据和参考。

研究元宝槭幼苗光合生理的水氮耦合效应可以为元宝槭苗木水肥管理提供科学依据,有利于元宝槭产业发展。以1 a生元宝槭实生苗为材料,设置田间持水量(FC)的10%~20%(W1)、40%~50%(W2)、70%~80%(W3)3个水分梯度,施氮0 g/株(N0)、2 g/株(N1)、4 g/株(N2)和6 g/株(N3) 4个氮肥梯度的二因素完全随机盆栽实验,通过测定不同水氮处理下元宝槭幼苗的光合参数、叶绿素含量、叶绿素荧光参数,分析其变化规律,揭示水氮耦合对元宝槭苗期光合生理的影响机制。结果表明,水氮耦合对元宝槭的光合生理有显著影响:(1)元宝槭幼苗的Pn、Gs、Ci、Tr等4个光合参数总体变化趋势表现为随着土壤含水量的增加而增加,而iWUE、LS则与之相反;施氮对元宝槭光合参数的影响较复杂,W2N2处理Pn最高,为8.84 μmol/(m²·s)。(2)水氮对元宝槭幼苗的光系统II的实际光化学效率(ΦPSII)、非光化学猝灭系数(qN)影响较大,而对光系统II的最大光化学效率(Fv/Fm)、光化学猝灭系数(qP)无明显影响。(3)水分是元宝槭叶绿素含量的主要影响因素,随土壤水分含量升高,元宝槭总叶绿素含量提高,叶绿素a/b值下降,叶绿素b的比例显著增大。(4)元宝槭Pn与Ci、Gs、Tr、Fv/Fm、Chl显著正相关,与iWUE、LS则呈现出显著负相关性。综上所述,提高土壤含水量能显著提高元宝槭幼苗的光合作用,土壤含水量较低时,水分是影响元宝槭光合生理的主导因素,土壤含水量为中、高水平时,其光合生理由水氮共同决定,该结论可为元宝槭苗期水肥管理体系建立提供理论参考。

为了解MdMTA在干旱胁迫下的功能,以野生型苹果植株GL-3和干扰MdMTA转基因苹果植株(RNAi)为材料进行长期干旱试验,探究苹果RNA甲基化转移酶MdMTA在长期干旱胁迫中的作用。结果表明:(1)干旱胁迫下,MdMTA RNAi转基因苹果RNAi #1、RNAi #4植株生长势较GL-3显著降低,叶面积较GL-3依次降低12.9%和10.3%,气孔数目较GL-3依次降低17.2%和19.0%。(2)干旱胁迫下,MdMTA RNAi转基因苹果RNAi #1、RNAi #4植株叶片中抗氧化酶CAT活性较GL-3依次降低16.8%和22.0%,POD活性依次降低24.8%和21.0%,H₂O₂含量依次增加30.4%和22.3%,O^2-含量依次增加14.3%和24.8%。(3)干旱胁迫下,MdMTA RNAi转基因苹果RNAi #1、RNAi #4植株光合作用明显受到抑制,净光合速率较GL-3依次降低约16.9%和17.0%,气孔导度、胞间CO₂浓度和蒸腾速率也均明显低于GL-3。综上所述,长期干旱胁迫下,干扰MdMTA的表达会使苹果植株较野生型GL-3受到更大的伤害,这表明MdMTA在苹果长期干旱胁迫过程中发挥了重要作用。

为研究三蕊柳抗柳蓝叶甲的机制及其中的原理,以垂柳、黄花柳、旱柳为代表的非抗虫组和以3个无性系的三蕊柳为代表的抗虫组4种不同且相关的柳树品种为试验对象,以差异代谢物儿茶素溶液、水杨酸溶液、没食子酰葡萄糖溶液、新橙皮苷溶液以及异泽兰黄素溶液浸泡处理的叶片饲喂柳蓝叶甲成虫及幼虫进行试验,探究三蕊柳抗柳蓝叶甲的机制。结果表明:(1)柳蓝叶甲在食用异泽兰黄素溶液处理的叶片后出现死亡:24 h后成虫存活率平均为83.33%,48 h后成虫存活率平均为40%;24 h后幼虫存活率平均为80%,48 h后幼虫存活率平均为35%。(2)其他溶液处理的叶片均未造成柳蓝叶甲死亡:24 h后及48 h后,成虫、幼虫的成活率均为100%。(3)结合转录组与代谢组分析结果筛选出来的5 种差异代谢物溶液处理叶片饲喂柳蓝叶甲之后,只有异泽兰黄素溶液处理出现柳蓝叶甲死亡,异泽兰黄素可能是三蕊柳抗柳蓝叶甲的重要原因。综上所述,推测三蕊柳抗虫机制与次生代谢物——异泽兰黄素有关。

植物受到植食性昆虫危害后将产生大量有毒性的化学防御物质提高自身抗性。为了探究小线角木蠹蛾幼虫肠道细菌在克服中国白蜡防御物质的作用,利用高效液相色谱法,明确了小线角木蠹蛾危害中国白蜡对其韧皮部中毛蕊花糖苷含量的影响;通过饲料混毒法,研究了毛蕊花糖苷对小线角木蠹蛾的作用;采用传统培养技术和16S rDNA高通量测序技术,探究抗生素清除小线角木蠹蛾幼虫肠道细菌的作用;利用活体和离体试验,对幼虫肠道细菌降解毛蕊花糖苷的能力进行研究。结果表明:(1)小线角木蠹蛾幼虫危害寄主中国白蜡导致其韧皮部中毛蕊花糖苷的含量升高。(2)毛蕊花糖苷不仅抑制幼虫正常生长,对幼虫还有毒杀作用。(3)抗生素可以将幼虫肠道内细菌完全清除。(4)发现小线角木蠹蛾幼虫肠道细菌具有降解毛蕊花糖苷的能力,其中沙雷氏菌属(Serratia sp.)和类香味菌属(Myroides sp.)降解能力最强,可降解100%毛蕊花糖苷。

使用CMC-刚果红染色法从桑天牛幼虫肠道中筛选分离出产纤维素酶的Gibbsiella acetica SGA菌株,并对其进行形态学鉴定、分子生物学鉴定和发酵条件的优化。通过单因素试验,确定了菌株的最佳培养条件,包括培养时间24 h、起始pH值为7、接种量为5%、装液量为100 mL、培养温度为32 ℃、碳源为14 g/L的葡萄糖、氮源为6 g/L的酵母粉。通过正交优化试验,确定最好配比为葡萄糖添加量为1.4%,酵母粉添加量为0.6%,装液量为50%,pH值为6。在此最优发酵条件下,产纤维素酶活力达到203.24 μg/(h·mL),比初始培养条件下提高了1.35倍。这项研究为进一步应用G.acetica SGA菌株提供了理论基础,有利于丰富纤维素降解的菌种资源。

由于人为排水和气候变化,若尔盖泥炭地地下水位普遍下降,并存在着不同排水时长和微区域差异,这些可能会对泥炭地的植物群落变化产生显著的影响。为了准确的评估泥炭地植物群落对不同排水时长和微区域差异的响应,选取了短期排水(S)和长期排水(L)2种排水时长的泥炭地类型,在其中选取了不同微区域(坡位和排水沟距离)的12种泥炭地,并以附近中坡位未排水泥炭地(NS)为对照,对比植被群落的变化。结果表明:(1)与NS相比,2种排水时长的泥炭地类型(S和L)的平均植物地上总生物量有所增加,植物多样性、总盖度、物种丰富度和均匀度都有所下降;禾本科、莎草科等地上生物量逐渐增加,花葶驴蹄草、褐毛垂头菊等地上生物量逐渐降低。(2)L与S相比,植物地上总生物量和总盖度显著降低,植物物种丰富度和均匀度有所降低,植物多样性有所增加。(3)泥炭地不同微区域的植物对相同排水时长的响应存在差异:从坡下到坡中到坡上泥炭地,地上总生物量、总盖度和物种丰富度逐渐降低,多样性和均匀度逐渐增加;从远排水沟到近排水沟泥炭地,地上总生物量没有明显差异,而总盖度和物种丰富度逐渐降低,多样性和均匀度逐渐增加。(4)多元方差分析表明,排水时长只对植物总盖度有显著影响,而微区域对植物总盖度、均匀度和多样性都有显著性影响,并且排水时长和沟距双因素协作对植物群落均匀度有显著性影响。因此,不同排水时长会对泥炭地的植物群落产生显著影响,而不同微区域的植物群落对相同排水时长存在差异化响应,排水时长和微区域可能通过改变泥炭地植物群落的生物量和物种组成,影响泥炭的碳输入。

为了探究河北省野生雾灵香花芥(Hesperis oreophila)资源分布状况及适生环境,对河北省塞罕坝和雾灵山的2个野生雾灵香花芥居群进行生境调查,并对生境条件和生物学特性进行相关性分析。结果表明:(1)2个居群在草甸、林地和路缘内都有分布;雾灵山居群较塞罕坝居群平均分布海拔高,最湿季降水多,平均分布密度小,但塞罕坝居群的森林覆盖率更高,环境湿度更大,土壤更为肥厚、疏松;塞罕坝居群较雾灵山居群的pH值显著降低了9.37%,有机质、碱解氮、速效磷、速效钾的含量分别显著降低了25.88%、38.08%、50.85%和29.60%。(2)塞罕坝居群不同样地间植株的叶片数量和分支数量变异系数均高于70%,雾灵山居群不同样地间植株的叶片数量和分支数量变异系数分别为54.29%和72.93%;塞罕坝较雾灵山居群的植株平均叶片数和分支数分别提高了29.84%和61.00%,而平均花径和开花数量分别降低了11.11%和23.95%;2个居群相比,雾灵山居群花色变异程度较大,a^*和b^*变异系数(绝对值)均超过30%;塞罕坝居群叶片L^*均值显著提高了4.99%。(3)相关性分析显示,最热季均温、最湿季降水、光照、土壤湿度和土壤速效磷等生境因子与植株表型和叶绿素相对含量存在显著相关性。综合生境调查及相关性分析结果,该物种在土壤肥沃、湿润的环境下生长状况更佳。

为了探究大果榆与四倍体白榆杂交子代倍性及其与亲本之间差异代谢产物的遗传规律,以大果榆与四倍体白榆杂交获得的异源三倍体榆树子代及其亲本为材料,采用流式细胞仪进行倍性鉴定,并通过非靶代谢组学对亲本与榆树异源三倍体子代代谢物差异进行分析。结果表明:(1)杂交获得的子代为异源三倍体。(2)榆树异源三倍体与亲本之间差异代谢产物在数量及含量上存在显著差异,共筛选出差异代谢物121个,其中顺式-乌头酸、D-葡萄糖醛酸以及磷酸丝氨酸等代谢物相对含量高于亲本;皮甾酮、(R)-泛酰酸内酯以及甘露二糖等代谢物相对含量低于亲本;代谢物相对含量介于亲本之间的为甲基丁香酚、杂色曲菌素以及托卡尼等。(3)异源三倍体榆树与亲本差异代谢机制主要富集在脂肪酸代谢途径以及苯丙烷类生物合成代谢途径。异源三倍体榆树的主要代谢物与亲本间存在显著差异,代谢物的数量及含量与其表型、生理以及非生物胁迫抗性密切相关。

为筛选秋水仙素对豆梨多倍体诱导的适宜条件,以萌动种子为材料,采用浸泡法进行秋水仙素处理,研究不同浓度和处理时间对其种子萌发、成苗和诱变效果的影响。通过表型观察,结合气孔特征和染色体计数对四倍体诱变植株进行了鉴定。结果表明:(1)秋水仙素抑制豆梨的萌发和成苗;随着处理浓度增加和处理时间延长,种子萌发率、成苗率逐渐降低,诱变率呈先升高后降低趋势;0.8%秋水仙素处理36 h诱导效果最好,四倍体诱导率为35%。(2)根尖染色体计数检测,四倍体染色体数目是二倍体的2倍,为2n=4x=68条,气孔及保卫细胞数有增大与密度减小的多倍化特征。(3)与二倍体植株相比,四倍体呈现植株先矮后高、茎干变粗、叶片变大、叶色变深、叶片加厚等特征,且在生理生化指标上有显著差异。

为了建立成熟的毛报春组织培养体系,以毛报春(Primula × pubescens)叶片为外植体,采用组培快繁的方法,研究了不同培养基、不同植物生长调节剂种类及浓度配比对愈伤组织诱导和分化、不定芽增殖及生根培养的影响,并对组织培养过程中出现的玻璃化苗现象进行恢复。结果表明:(1)最佳愈伤组织诱导培养基为MS+6.0 g/L琼脂+30.0 g/L蔗糖+1.2 mg/L NAA+1.5 mg/L 6-BA,诱导率可达96.67%,愈伤组织呈绿色,质地紧密。(2)愈伤组织分化最适培养基为MS+6.0 g/L琼脂+30.0 g/L蔗糖+0.5 mg/L NAA+2.0 mg/L 6-BA,分化出的丛生芽生长健壮。(3)最适不定芽增殖培养基为MS+6.0 g/L琼脂+30.0 g/L蔗糖+0.5 mg/L NAA+0.2 mg/L 6-BA,增殖率可达70.33%,苗绿且生长旺盛。(4)最有利于生根诱导的培养基为MS+6.0 g/L琼脂+30.0 g/L蔗糖+0.2 mg/L NAA,生根率可达70.67%,且根粗壮,不易脱落;(5)培养基中添加0.5 g/L活性炭或者3.0 mg/L AgNO₃玻璃化苗恢复效果最好。

为充分挖掘塞罕坝国家森林公园景观林资源的观赏价值,优化塞罕坝秋季景观林水平斑块格局,研究秋季景观林的色彩质量及其影响因子,在塞罕坝利用无人机航拍选取25个具有代表性的景观林图片,采用BIB-LCJ法设计问卷,评价秋季景观林质量,利用Color Impact软件和ArcGIS软件对照片进行色彩量化处理和色彩斑块划分,分析影响秋季景观质量的色彩要素。研究结果表明:(1)基于美景度值,塞罕坝秋季景观Ⅲ级以上占56%。(2)与美景度相关性显著的色彩要素按贡献度大小排序,负向指标为最大斑块指数>背景比例;正向指标为分割度指数>斑块均匀度指数>饱和度指数>主色相比>明度指数>色彩均匀度指数>色相指数。(3)主色相占比57.85%,饱和度指数0.25,明度指数0.44、最大斑块指数18.58%,分割度指数0.85,色彩斑块破碎且均匀,背景比例21.76%的蒙古栎-云杉混交林美景度值最大。综上所述,塞罕坝景观美学质量属较美水平。分割度指数、斑块均匀度指数、最大斑块指数对研究区内景观色彩质量影响较为显著。