凋落物层作为森林土壤的"皮肤",具有涵养水源、保持水土的功能.本研究以亚热带地区枫香、米老排、苦槠、红锥、杉木、马尾松、福建柏、南方红豆杉8个树种的纯林及其不同组合的混交林为研究对象,分析树种丰富度、功能多样性和群落加权平均性状与凋落物现存量、最大持水率、有效拦蓄量的关系.结果表明:各树种组合中,未分解层最大持水率、现存量和有效拦蓄量的范围分别为0～419％、0～0.58 t·hm-2、0～1.66 t·hm-2;半分解层最大持水率、现存量和有效拦蓄量的范围分别为0～375％、0～6.14 t·hm-2、0～16.03 t·hm-2.树种丰富度和群落加权平均比叶面积对凋落物现存量和有效拦蓄量具有显著的正效应,群落加权平均叶氮含量对凋落物现存量具有显著的负效应.最大持水率随着比叶面积的多样性和群落加权平均比叶面积的增加而增加,随着群落加权平均叶片厚度的增加而降低.结构方程模型表明,树种丰富度通过增加比叶面积的多样性提高凋落物层持水能力;群落加权平均比叶面积通过增加凋落物现存量和最大持水率提高凋落层持水能力.在亚热带地区人工林的经营中,可以选择群落水平上具有较高比叶面积的混交林来提高凋落物层的持水能力.

[目的]探究山桐子叶片表皮微形态特征及其雌、雄株差异,为该种质资源的挖掘利用提供参考.[方法]利用扫描电镜对40份山桐子(雌、雄株各半)叶片进行微形态观察,测定12个气孔相关性状,并分析样品间的异同.[结果](1)山桐子雌、雄株叶片的表皮毛、细胞形态、气孔特征及蜡质式样相似,其下表皮密布的类锥形纤维体型蜡质纹饰,鲜见于其他植物类群.(2)山桐子雌株叶片的气孔大小(长度、宽度、面积及周长)及密度相关参数均略大于雄株;雄株叶片的气孔开口相关参数(孔隙宽度、开口面积及气孔开度)均略高于雌株;但所有差异均未达到统计学显著水平(P＞0.05).(3)多数气孔性状彼此显著相关,而气孔密度与其他性状关联较弱,可能受到相对独立的遗传调控.[结论]研究明确了山桐子叶片表皮的微形态特征,其类锥形纤维体型蜡质式样可作为种质评鉴的关键依据,其气孔性状参数可为童期种苗的性别判定提供重要参考.

放牧是草原生态系统最主要的人为干扰因素,也是草原群落构建的重要"外部"过滤因子.然而,关于放牧强度对草原群落构建的作用机制,尤其是在这一过程中种内性状分化和种间性状差异的相对作用目前的了解还比较有限.为此,该研究利用在内蒙古典型草原建立的长期放牧控制实验平台,采用土芯法(环刀)取样,系统分析了植物群落地上(株丛、叶片)和地下(根系)性状对放牧的响应.通过环刀-小区和小区-样地两个推绎尺度,研究了基于种内与种间性状变异的放牧强度过滤作用.研究结果表明:(1)随着放牧强度的增加,大多数地上性状的种内和种间变异呈增加趋势,而根系性状的种内和种间变异则显著降低.(2)随着放牧强度的增加,在环刀尺度上,基于地上性状的种内变异和种间差异的放牧过滤强度先增大后减小,在中度放牧时达到最大;然而基于地下性状的种内变异和种间差异的放牧过滤强度逐渐增加.在小区尺度上,基于地上性状的种内变异和种间差异的放牧过滤强度呈线性降低趋势;而基于地下性状种内变异的放牧过滤强度增加,基于种间差异的放牧过滤强度减弱.(3)随着空间尺度增大,放牧强度对草原群落构建的影响由基于种间性状差异的过滤作用逐渐转变为基于种内性状变异的过滤作用,此过程受土壤水分和养分的调控.这些研究结果为深入揭示放牧对草原群落构建的调控机制提供了科学依据,也为正确理解长期放牧导致的植被景观异质性和尺度效应评估提供了重要参考.该研究中叶片和根系性状主要考虑了结构性状,因此具有一定的局限性,未来研究可结合叶片和根系碳氮含量等化学性状指标,以全面理解放牧对植物地上、地下性状变异的调控机制.

以来源于内蒙古10个盟市及地区的143份冰草属种质资源为研究对象,通过变异系数、遗传多样性指数、相关性分析、主成分分析、聚类分析和灰色关联法等方法,鉴定了 143份内蒙古地区冰草属种质资源表型性状的多样性水平,并筛选了优异种质资源.结果表明:冰草属种质的17个表型性状变异较大,遗传多样性丰富,变异系数在11.47％～93.92％之间,平均为42.80％,其中叶片宽度的变异系数最高,种子长的变异系数最低;遗传多样性指数(H')为1.279～2.025,平均为1.721,其中颖长度的多样性指数最大,小穗长的多样性指数最小.相关性分析表明,17个表型性状间存在不同程度的相关性.主成分分析显示,前6个主成分因子贡献率为5.934％～20.885％,累计贡献率达69.866％.聚类分析将143份种质划分为3大类,第I类综合性状较好,小穗数和小花数指标突出,具有高产潜力,包含27份资源;第Ⅱ类综合性状一般,种子综合性状较好,包含23份资源;第Ⅲ类综合性状较差,株高较高,包含93份资源.采用灰色关联方法综合评价冰草属种质的表现,结果表明千粒重、小穗数、叶舌长度、叶片宽度和叶面积可作为种质评价指标,并筛选出编号18、22、23、24、25、35和43等优异冰草材料及编号92、136和142等多花冰草材料,综合性状协调,可供冰草属种质遗传改良与育种利用.

叶性状受植株大小的影响,但也会因成年树和幼树所处林冠条件的不同而产生差异.因此植物可通过调整叶性状进而选择不同的生存策略.该研究测量了小兴安岭阔叶红松(Pinus korainesis)林中花楷槭(Acer ukurunduense)、青楷槭(A.tegmentosum)、五角槭(A.pictum subsp.mono)3种槭树的林隙成年树、林隙幼树和林内幼树的叶经济谱性状:比叶面积(SLA)、叶干物质含量(LDMC)、叶片厚度(LT)、叶绿素(Chl)含量、净光合速率(Aarea)和非结构性碳水化合物(NSC)含量及防御性状:总酚(TP)含量和类黄酮(FLA)含量,通过研究植株大小和林冠条件对叶性状变异及相关性的影响,阐述林隙如何通过影响叶性状进而影响林分更新以及不同生境下植株所选生存策略的差异.结果表明:林隙成年树的LDMC、Chl含量、FLA含量和NSC含量显著高于林隙幼树,SLA则显著低于林隙幼树;而林隙幼树的LDMC、LT、Chl含量和Aarea均显著高于林内幼树;成年树SLA和LDMC相关性斜率的绝对值显著大于林隙幼树,林内幼树两者间的斜率的绝对值又显著小于林隙幼树.林隙成年树表现为"保守型"策略,林内幼树表现为"获取型"策略;林隙幼树则表现为两种策略之间的过渡策略.研究结果表明,当幼树不再受到林内环境光照条件限制时,植株大小对叶性状的影响可能发生改变.另外,林隙可以通过提高幼树光合速率,提高对病虫害的抵抗能力等方式促进林分更新.

浙江红花油茶(Camellia chekiangoleosa)种仁含油率和油酸含量高,广宁红花油茶(C.semiserrata)具有较强的生长势和抗性.为了利用浙江红花油茶和广宁红花油茶的优点,培育优良种质材料,该研究对浙江红花油茶与广宁红花油茶的 45 个F1杂交子代进行表型性状分析,以掌握杂交子代的表型性状情况,同时利用SSR标记对其进行杂种真伪鉴定,并筛选可用于油茶杂交子代鉴定的SSR标记.结果表明:(1)浙江红花油茶×广宁红花油茶的F1子代表现为树形高大、生长迅速且其叶脉、萼片、柱头均倾向于父本广宁红花油茶的性状,而花和叶片形态等性状与母本浙江红花油茶接近,叶片颜色与大小等特征介于双亲特征之间.(2)从 32 个SSR标记中筛选出了 8 个可区分双亲且能明确杂交子代来源的完全互补型标记,用于开展杂交子代鉴定,其中 7 个标记杂种鉴定效率高达 100%,1 个标记杂种鉴定效率为 55.56%;8 个标记相互补充鉴定出 45 个杂交子代全是真杂种.(3)8 个SSR标记对杂交子代进行的鉴定能力验证表明,利用这些SSR标记鉴定油茶杂交子代是可行的.该研究结果为油茶物种间的杂交育种提供了参考,同时也为后续油茶物种间的杂交子代SSR标记鉴定提供了依据.

[目的]水稻的抽穗期对水稻地域适应性及水稻产量至关重要,对水稻抽穗期基因进行鉴定及功能分析,可以为水稻育种提供优异的基因资源.[方法]通过BSA-seq方法对一个黄化早抽穗突变体hz1(huangzao 1)进行基因定位克隆及连锁分析;利用RT-qPCR技术分析目的基因HZ1 的表达谱,并用水稻原生质体瞬时转化查明HZ1 的亚细胞定位;对突变体的抽穗期、叶绿素含量、过氧化氢含量等生理指标进行测定,详细分析其表型变化.[结果]田间表型观察发现hz1表现早抽穗,长日照(long-day,LD)及短日照(short-day,SD)条件下hz1 的抽穗期相同,分别比野生型(wild type,WT)早抽穗 43 d和 26 d,表明hz1 是一个光周期不敏感的突变体.同时hz1 表现黄化表型,相比WT,叶绿素含量下降.遗传分析表明hz1 由隐性单基因控制,F2 混池高通量测序将目的基因定位于水稻第 6 染色体上 17.8 Mb区间内,分析发现该区间内一个T-DNA插入位点LOC_Os06g40080 与hz1 目标性状完全连锁,LOC_Os06g40080 为已知的SE5 基因,编码血红素加氧酶 1(heme oxygenase 1,HO1).HZ1/SE5 在叶片中高表达,在LD及SD条件下具有昼夜节律性表达.亚细胞定位发现HZ1/SE5 蛋白定位于叶绿体中.表达调控分析表明HZ1/SE5主要通过调控水稻成花素Hd3a和RFT1 的表达来调控水稻的抽穗期;并通过调控叶绿素合成途径相关基因的表达水平影响水稻叶绿素水平变化.[结论]黄化早抽穗突变体hz1 由于血红素加氧酶编码基因SE5 突变导致其对光周期不敏感,HZ1/SE5 基因通过调控水稻成花素基因及叶绿素合成途径相关基因的表达而影响水稻的抽穗期及叶片的黄化.

森林凋落物的养分归还对于维持土壤碳库和养分循环起至关重要的作用.本研究以亚热带人工幼林的21个树种为对象,分析各树种的叶片和根系功能性状与凋落物养分归还特征的关系.结果表明:不同树种的凋落物量、现存量与养分归还量差异显著,其中米老排的年凋落物量(689.2 g·m-2·a-1)和现存量(605.1 g·m-2)最高,柳杉的年凋落物量(36.0 g·m-2·a-1)和现存量(10.0 g.m-2)最低.21个树种的氮归还量为3.0～48.3 kg·hm-2,其中最高为闽粤栲;21个树种的磷归还量为0.1～2.0 kg·hm-2,最高为枫香.氮、磷归还量最低的树种均为柳杉.逐步回归分析显示,叶片氮含量和叶片干物质含量对凋落物量有显著的负影响,细根组织密度对凋落物量有显著的正影响;叶片氮含量、叶片干物质含量和比根长对现存量有显著的负影响.结构方程模型显示,具有较高叶片干物质含量的树种直接或间接地通过降低凋落物产量来减少氮归还量,而具有较高细根组织密度的树种通过显著增加凋落叶氮含量从而增加氮归还量;具有较高叶片氮含量和叶片干物质含量的树种直接或间接地通过降低凋落物产量从而减少磷归还量.在亚热带营造人工林时,要考虑叶干物质含量低、细根组织密度大的树种,以提高林地凋落物产量和氮、磷养分归还量,进而提高土壤肥力和林地生产力.

牡荆、红背山麻杆和羊蹄甲群落是三种在广西壮族自治区具有较为重要水土保持功能的典型灌丛.通过野外勘察选择了受干扰程度较低的群落作为研究样地.通过测定样方中优势物种的叶功能性状和凋落物的水分涵养特征,揭示了灌丛群落的叶功能型及其与凋落物水分涵养性能的关系,以求更好地发挥灌丛在区域退化生态系统中生态恢复和水土保持的作用.研究结果表明,(1)三种灌丛群落的叶功能性状有着十分明显的差异,群落的叶功能型因此而分化形成了以羊蹄甲为代表的低干物质、低有机质与高比叶面积(低LOMC+LDMC-高SLA)的类型,以及以红背山麻杆群落和牡荆灌丛群落为代表的高干物质、高有机质与低比叶面积(高LDMC+LOMC-低SLA)的类型.后者因叶片磷含量(LPC)的不同,再进一步分化.(2)三种灌丛群落凋落物的水分涵养性能由于群落凋落物的水分涵养特征存在显著差异出现分化.红背山麻杆和牡荆灌丛的凋落物蓄积量(LS)和自然含水率(NWC)显著高于羊蹄甲灌丛,而它们的最大持水率(MWHR)则低于羊蹄甲灌丛.红背山麻杆和牡荆灌丛的最大拦蓄量(MIC)和有效拦蓄量(EIC)因此而显著高于羊蹄甲灌丛.(3)灌丛群落的叶功能性状SLA、LDMC、LOMC、LPC等分别与MIC和EIC等水分涵养性能特性存在显著相关性.叶功能型为低LDMC+LOMC-高SLA的羊蹄甲灌丛群落具有较低的水分涵养性能,而叶功能型为高LDMC+LOMC-低SLA的红背山麻杆和牡荆灌丛群落具有较高的水分涵养性能.为了提高生态系统的水土保持功能,在进行退化生态系统生态恢复时应尽可能选择叶功能型为高LDMC+LOMC-低SLA的群落类型.

[目的]探究茶树种质资源叶片色素含量与叶色参数之间的关系,为叶色特异茶树种质资源呈色机理探索和品种选育提供理论依据.[方法]以浙江省茶树种质资源圃中143份黄化、白化和紫化叶色特异茶树种质春季新梢为材料,比较分析各种质叶片叶色参数L*、a*、b*值和花青素、叶绿素、类胡萝卜素含量差异.通过主成分分析、聚类分析、相关性分析、多元逐步回归分析和通径分析探讨叶片色素含量和叶色参数关系.[结果](1)紫化茶树种质花青素含量和a*值较高,叶片呈现紫红色;黄化种质类胡萝卜素含量/叶绿素含量比值和b*值较高,叶片呈黄色,白化种质L*值较高,叶片呈白色;黄化和白化茶树种质叶绿素含量较低.在叶色表型性状方面,叶色特异茶树种质大体聚为两大类群,白色系和黄色系聚为一大类,紫色系聚为另一大类.(2)叶色特异茶树种质叶片叶色参数a*值与花青素含量呈极显著正相关,L*值、b*值与花青素和叶绿素含量均呈极显著负相关,且b*值与类胡萝卜素含量呈极显著正相关;花青素、叶绿素对叶片L*、a*、b*值直接作用较大.[结论]a*值可作为描述叶色特异茶树种质叶片紫红色性状的代表性参数,b*值可作为描述叶色特异茶树种质叶片黄色性状的代表性参数.