为探讨中高林龄杨树(Populus)光合生理特性对不同修枝强度的响应规律,以10年生三倍体毛白杨(triploid Populus tomentosa)无性系B301与S86为研究对象,采用轻度修枝(修去树冠下部1/3枝条)和重度修枝(修去树冠下部1/2枝条),以及未修枝杨树为对照,研究不同强度修枝对10年生毛白杨生长和生理特性的影响.结果表明:对于10年生中高龄杨树,修枝对树高、胸径、材积增长率无显著影响,但重度修枝能提高剩余叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs),增强单叶水平上物质合成的能力,而修枝对瞬时水分利用效率(WUE)影响不显著.从生长和光合角度综合分析,修去树冠下部1/2枝条能够改善10年生毛白杨生理状况,但对林木生长无明显促进作用.

为探索沟灌水氮耦合对幼年生毛白杨林木生长及水氮吸收利用的影响,以4年生砂地三倍体毛白杨为对象,研究3个灌溉水平(W20 W33、W45,即沟渠正下方40 cm土壤水势分别达到-20、-33和-45 kPa时灌溉),4个施N水平(N120、N190、N260、N0,即施肥量为120、190、260和0 kg·hm-2·a-1)和自然条件(对照,CK)下幼年生毛白杨林木生长和水氮吸收利用规律,并结合林木生长状况,分析4年生三倍体毛白杨的最佳沟灌水氮耦合策略.结果 表明:W20N120(高水低肥;土壤水势-20 kPa,施N量120 kg·hm-2·a-1)处理对三倍体毛白杨的林地生产力提升最为显著,其林地生产力最高可达33.37 m3· hm-2· a-1,仅有树高和总株生物量受到水氮耦合交互作用的显著影响.增加灌溉量或施N量都会提高林木吸氮量,但吸氮量主要受施N量影响;W20N260处理总株吸氮量最高,达112.17 kg·hm-2·a-1,较CK增加74.0％.各处理中,W20N120氮吸收效率和氮肥偏生产力最高,且显著高于其他处理,其总株、地上部、地下部氮吸收效率可达36.8％、28.5％、6.4％,总株氮肥偏生产力可达221.4 kg· kg-1.不同水氮耦合处理灌水量对灌溉水的利用效率影响显著,其中,Was N260灌溉水利用效率最高,达13.66 g· kg-1;而W20N120吸水量和水吸收效率最高,分别为13268.28 t· hm-2和129.4％.为达到较大的收益,在三倍体毛白杨的幼年生长期间,应保持充足的水分灌溉(-20 kPa)和相对偏低的施氮量(120 kg·hm-2·a-1)促进幼年生毛白杨的生长发育.

为了探究NAC转录因子家族成员在胡杨(Populus euphiratica)逆境胁迫中的响应和调控机制,利用PCR技术从胡杨中克隆了PeNAC121基因的启动子序列,并采用生物信息学工具对该启动子的结构特征进行了分析,最后利用该启动子驱动GUS报告基因在三倍体毛白杨(Populus tomentosa)中表达,并对获得的转基因植株采用不同胁迫处理后进行了 GUS染色和酶活性定量分析.结果表明,克隆获得的PeNAC121基因的启动子长度为1 997 bp(起始密码子ATG上游),启动序列中除了含有大量的光响应元件,还含有多个与非生物逆境胁迫和激素响应相关的元件,如低温响应元件LTR、干旱响应元件MBS、防卫和胁迫响应元件TC-rich repeats、脱落酸(ABA)响应元件、以及赤霉素(GA)响应元件等.基因的组织表达模式检测结果显示,PeNAC121基因主要在茎中表达,在根和叶中的表达较少.GUS组织化学染色和酶活性检测结果表明,胡杨PeNAC121启动子显著受到NaCl、甘露醇、ABA和4℃低温的诱导表达.由上述结果推测PeNAC121基因与胡杨的逆境胁迫应答密切相关,表明该基因的启动子是一个能够应答多种逆境胁迫的诱导型启动子.本研究为阐明PeNAC121基因在胡杨逆境响应和调控中的作用机制提供理论参考.

[背景]三倍体毛白杨非常适合黄河区域生态经济发展,是我国林业推广项目的重要树种.内生细菌在三倍体毛白杨不同组织中广泛存在,对三倍体毛白杨具有防病、促生、固氮和生物修复等生物学作用.[目的]通过分析三倍体毛白杨不同组织内生细菌多样性,可以充分挖掘其蕴含的丰富微生物资源.[方法]以北京林业大学山东冠县毛白杨基地的三倍体毛白杨为材料,应用16S rRNA基因高通量测序技术对其根、茎、叶中内生细菌多样性进行了分析,阐述三倍体毛白杨不同组织内生细菌多样性的变化趋势和规律,为其内生细菌的进一步应用奠定理论基础.[结果]三倍体毛白杨根部内生细菌群落丰富度及多样性最高,叶片中最低.高通量测序结果显示,在全部样本中,假单胞菌门和放线菌门为优势门,伯克氏菌属(Burkholderia)、假诺卡氏菌属(Pseudonocardia)和食酸菌属(Acidovorax)为优势属,不同组织的内生细菌群落结构组成差异显著;16S rRNA基因功能预测结果显示,三倍体毛白杨内生细菌的功能主要涉及氨基酸代谢、维生素代谢、芳香族化合物降解和糖酵解等.通过分离培养共获得217株内生细菌,分属于23个属44个种,其中有4株16S rRNA基因序列相似性低于97.5％的菌株,有可能为潜在的新种分类单元.[结论]三倍体毛白杨根茎叶内生细菌具有丰富的多样性,组间差异显著,内生细菌多样性和丰富度均是根＞茎＞叶.通过传统的分离培养方法获得了一些内生细菌资源,其中包含4株16S rRNA基因序列相似性低于97.5％的菌株.然而高通量测序结果显示,还有大量的内生细菌在此次实验中并未培养出来,需要进一步开发新的高通量分离培养和鉴定方法以充分挖掘更多未培养、难培养的内生细菌菌株.