枝干光合作用广泛存在于荒漠生态系统的木本植物中,增加了荒漠植物固碳能力.本研究以同一生境下胡杨、新疆杨、灰杨、梭梭、红果沙拐枣、头状沙拐枣、沙冬青7种荒漠木本植物为对象,采用Li-6400XT便携式光合仪结合特制光合叶室(P-Chamber),监测不同植物的枝干、叶片光合特征,分析枝干光合速率及其与叶片光合的关系,并对枝干功能性状指标[含水量、干物质含量、叶绿素含量、水势、非结构碳水化合物(NSC)等]进行测定,确定影响枝干光合的主要因素.结果表明:7种植物的枝干光合速率为0.72～1.71μmol·m-2·s-1,其中最大的为灰杨,最小的为梭梭,可抵消枝干呼吸释放CO2的57％～83％;7种植物的叶片光合速率为12.80～22.54 μmol·mr-2·s-1,其中梭梭和沙冬青叶片光合速率显著低于其他5种荒漠植物;枝干光合速率与叶片光合速率存在显著正相关关系;枝干水分利用效率是叶片水分利用效率的2.2～7.7倍;枝干叶绿素含量、NSC含量、枝干呼吸速率及叶片光合速率是影响枝干光合的主要因素.

新疆沙冬青是中国荒漠地区代表性常绿阔叶植物,属于第三纪孑遗植物.其极强的逆境耐受性受到了研究者的广泛关注,但由于缺乏基因组序列,分子生物学研究水平进展缓慢.本研究对新疆沙冬青进行了基因组调查测序,共得到65 Gb大小的双端测序数据.结合基于K-mer分析和流式细胞分析的方法,预测基因组大小、杂合率和GC含量等特征,估计基因组大小为770～787 Mb.测序数据拼接构建得到contigs的N50为684 bp,总读长为0.538 Gb;进一步组装后scaffolds的N50为12.09 kb,总读长为0.602 Gb.对拼接数据进行SSR分子标记预测,共得到151858个SSR,其中二核苷酸重复单元比例最高为56.39％,在二核苷酸重复单元中,AT/TA组成形式占多数.本研究首次报道了荒漠植物新疆沙冬青的基因组特征,为后续基因组学研究提供参考.

沙冬青属(Ammopiptanthus)植物是古地中海第三纪孑遗濒危物种,包括沙冬青(Ammopiptanthus mgolicus)和矮沙冬青(Ammopiptanthus nanus),主要分布在我国西北干旱、半干旱地区,其不仅具有较高的研究价值,同时对我国西北干旱地区生态环境具有十分重要的作用.近年来由于全球气候变化及人为干扰等因素,沙冬青属植物天然分布面积骤缩,濒临灭绝.本研究利用MaxEnt模型、Bioclim模型和Domain模型对沙冬青属植物在我国末次间冰期(Last Interglacial)、末次冰盛期(Last Glacial Maximum)、当代和2050年(RCP4.5和RCP8.5)4个时期气候情景下的潜在适生区进行预测.结果 表明:MaxEnt模型对沙冬青属植物潜在分布区的预测具有极高的准确度,所有模型的平均受试者工作特征曲线下面积(AUC测试值)均高于0.80.当代沙冬青最佳及高适生区占全国总面积的2.78％,主要集中在内蒙古中部、宁夏北部和甘肃北部等地;未来沙冬青最佳及高适生区在现有分布范围呈现向外扩张的趋势,主要分布在内蒙古鄂托克旗、鄂尔多斯、阿拉善左旗、宁夏吴忠和甘肃民勒县等地.当代矮沙冬青最佳及高适生区占全国总面积的2.23％,主要集中在新疆南部;未来矮沙冬青最佳及高适生区向新疆乌恰县南部、乌鲁木齐北部移动和扩大,主要分布在新疆乌恰县、乌苏市、吐鲁番市和乌鲁木齐市.未来2050年(RCP4.5和RCP8.5)两种气候情景下沙冬青和矮沙冬青的潜在分布总面积均有所增加,与当代相比变化不明显,但不同适生等级的潜在分布面积变化较大,在更高的CO2排放量(RCP8.5)情景下沙冬青和矮冬青的最佳及高适生区范围的预测结果都将减少.从气候因素角度考虑,研究表明未来气候情景下沙冬青属植物的适生区变化过程中,年均温(Bio1)、最湿月降水量(Bio 13)和温度季节性变化(Bio4)是影响沙冬青属植物分布的关键因子,并为我国西北干旱半干旱地区具有重要的经济价值并将持续其生态服务功能.