隐种A和隐种B是桉树枝瘿姬小蜂Leptocybe invasa两种重要的全球入侵隐种,对多国林业生产造成了严重危害.由于桉树枝瘿姬小蜂体型微小,且无法从形态上区分隐种类型,给该害虫的防治造成困难.本研究基于线粒体DNA细胞色素C氧化酶亚基1(mtDNA COI)基因序列的种特异性(species-specific COI,SS-COI)PCR方法,研究桉树枝瘿姬小蜂隐种快速分子检测技术.基于隐种A、B的COI序列分别设计特异性SS-COI引物各1对(AF/AR和BF/BR).使用这两对引物扩增同一桉树枝瘿姬小蜂样品DNA,即可有效进行隐种鉴定,同时两对引物也能互相验证鉴定结果.引物鉴定灵敏性检测结果显示,AF/AR与BF/BR均具有较高的鉴定灵敏性,其对DNA的有效鉴定浓度阈值分别为11.42 pg/μL和28.32 pg/μL.本研究开发的桉树枝瘿姬小蜂隐种A、B的快速鉴定方法解决了桉树枝瘿姬小蜂入侵地区隐种鉴别的难题,极大缩短鉴定时间、降低鉴定费用,为进一步探究桉树枝瘿姬小蜂隐种A、B的生物学差异以及它们对不同抗性品种桉树的适应能力提供技术参考.

为改善我国亚热带桉树人工林土壤磷(P)供应不足的状况,该研究利用生物质炭(BC)作为土壤改良剂,以桉树人工林(林龄为 15 年)土壤为研究对象,通过室内培养试验,分别加入不同用量[0(CK)、2%、5%、10%和 20%]的BC,重点探究不同用量BC对土壤P组分及转化的影响及其与土壤理化性质之间的关系.结果表明:(1)与CK相比,20%的BC添加量显著提高了土壤硝态氮(NO3--N)、全磷(TP)、微生物生物量磷(MBP)含量和pH值(P<0.05),而2%、5%和10%的BC添加量仅显著提高了MBP和pH值(P<0.05),对其他土壤理化指标无显著影响.(2)与 CK 相比,2%的 BC 添加量显著提高了易利用性磷(LP)(P<0.05),5%和 10%的BC添加量显著提高了速效磷(AP)和LP(P<0.05),20%的BC添加量显著提高了AP、LP和难利用性磷(OP)(P<0.05),但中等程度利用性磷(MP)在 4 种BC添加量下均无显著变化.(3)与C、N和P转化相关的β-葡萄糖苷酶(BG)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、蛋白酶(LAP)和酸性磷酸酶(ACP)活性均在 10%和 20%的BC添加量下显著高于CK(P<0.05).(4)相关分析结果表明,ln(BG)和ln(NAG+LAP)均与ln(ACP)呈显著正相关(P<0.05);冗余分析(redundancy analysis,RDA)表明,pH、TN和TP是驱动桉树人工林土壤P组分变化的最主要因素;结构方程模型(structural equation model,SEM)进一步表明,pH、C∶P和N∶P是驱动土壤P转化的最关键因子.综上所述,不同用量BC主要通过影响土壤理化性质提高与C、N循环相关的酶活性,并在一定程度上改善桉树人工林土壤的P供应潜力,其中以高浓度BC添加量(20%)的效果最佳.该研究对指导我国桉树人工林土壤养分管理及促进林业可持续发展具有重要意义.

土壤团聚体稳定性是评价土壤结构和土壤肥力的重要指标.为探究固氮树种马占相思对巨尾桉人工林土壤团聚体粒径分布及稳定性的影响,该文以 17 年生的巨尾桉纯林(PP)与巨尾桉/马占相思(固氮树种)混交林(MP)为研究对象,采用干筛法和湿筛法分别测定 0～10 cm和 10～20 cm土层团聚体粒径分布及平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、分形维数(Dm)、水稳定性团聚体含量(WSA)、团聚体破坏率(PAD)和团聚体稳定性指数(ASI)等稳定性指标.结果表明:(1)与PP相比,MP的土壤理化性质有不同程度的提升,其中以土壤pH、有机碳(SOC)及全氮(TN)最为显著.(2)MP 的土壤团聚体粒径分布优于PP,差异主要体现在>2.00 mm和<0.25 mm粒径中,均以大团聚体(>0.25 mm)为主;相较于PP,MP的土壤团聚体机械稳定性仅在 0～10 cm土层显著提高,但其团聚体水稳定性在 0～10 cm和 10～20 cm土层均显著提高.(3)Mantel分析结果显示团聚体稳定性与TN相关性最强,通过RDA分析进一步说明TN是驱动其团聚体稳定性变异的最关键因子.综上认为,固氮树种马占相思对巨尾桉人工林土壤团聚体稳定性具有明显改善作用,该研究结果为南亚热带桉树人工林水土保持、养分管理及可持续经营等提供了科学的理论依据.

营造乡土树种人工林和桉树人工林是我国南亚热带森林经营的常见模式.为探究土壤真菌群落多样性及功能对乡土树种和桉树人工林的响应特征与机制,该研究以南亚热带 4 个乡土树种人工林[马尾松(Pinus massoniana)、火力楠(Michelia macclurei)、米老排(Mytilaria laosensis)、红锥(Castanopsis hystrix)]和外来树种尾巨桉(Eucalyptus urophylla×E.grandis)人工林为对象,基于各林分土壤(0～20 cm)真菌 18S rRNA高通量测序数据,利用FUNGuild数据库,比较分析乡土树种与尾巨桉人工林土壤真菌群落多样性和功能类群的差异特性及影响的主导土壤环境因子.结果表明:(1)5 个研究林分的土壤真菌优势门均为子囊菌门和担子菌门,但不同乡土树种林分与尾巨桉林的土壤真菌优势目存在差异.(2)尾巨桉林土壤真菌群落α多样性高于乡土树种人工林,其群落组成结构也与乡土树种人工林存在显著差异(P<0.05).(3)4 个乡土树种人工林土壤的腐生营养型的相对丰度高于尾巨桉林,并且火力楠林和米老排林土壤丛枝菌根真菌的相对丰度明显高于尾巨桉林,尾巨桉林土壤共生营养型以及外生菌根真菌和木材腐生菌的相对丰度明显高于乡土树种人工林.(4)pH是导致尾巨桉林与乡土树种人工林土壤真菌群落多样性和功能类群差异的主要土壤环境因子.综上认为,在南亚热带地区将尾巨桉林改建成火力楠林或米老排林可提高土壤养分水平,提升土壤生态功能.

桉树因其优异的特性在我国拥有广大的种植面积,在其栽培和生产加工过程会产生大量的桉树皮和桉木屑等副产物,其剩余物资源较丰富.目前已有利用桉木屑栽培食用菌的报道,为了解桉树皮和桉木屑与杂木屑栽培的肺形侧耳(Pleurotus pulmonarius)代谢物的差异,该研究采用超高效液相色谱-串联质谱(Ultra-High Performance Liquid Chromatography tandem Mass Spectrometry,UHPLC-MS/MS)技术,结合正交偏最小二乘法-判别分析法(Orthogonal Projections to Latent Structures Discriminant Analysis,OPLS-DA)对不同栽培基质条件下肺形侧耳子实体的代谢物进行了非靶向代谢组学研究.以变量权重值(Value Importance in Projection,VIP)＞1结合T检验P＜0.05为标准进行筛选.结果表明:(1)处理组B(桉木屑)与对照组A(杂木屑)之间有45种差异代谢产物和8种差异代谢物通路,处理组C(桉树皮)与对照组A之间有53种差异代谢产物和15种差异代谢物通路,处理组B与处理组C之间有39种差异代谢产物和5种差异代谢物通路.(2)根据KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)代谢通路富集分析处理组C和对照组A得到4条显著的代谢通路,分别为精氨酸生物合成、精氨酸和脯氨酸代谢、泛酸和辅酶A生物合成和丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢,处理组B和处理组C得到1条显著的代谢通路为组氨酸代谢,而处理组B和对照组A中无显著性代谢通路(P＞0.05).综上表明,利用桉树皮和桉木屑作为肺形侧耳的主要栽培基质(尤其是桉木屑),可以降本增效和实现资源再利用.该研究结果为桉树加工副产物应用于食用菌栽培提供了参考.

桉树-乡土树种混交林在提高林分生产力和生态系统功能等方面具有较大潜力.该研究以南亚热带4种桉树-乡土树种混交林(桉树与乡土树种混交比例分别为5∶5、6∶4、7∶3、8∶2)和桉树纯林为研究对象,研究了3种优势乡土树种华润楠(Machilus chinensis)、阴香(Cinnamomum burmannii)、灰木莲(Manglietia glauca)和速生树种尾叶桉(Eucalyptus urophylla)的叶片生理、结构和化学性状在不同比例混交林中的差异.结果表明,4 优势造林树种的叶片性状存在明显的种间差异,其中灰木莲的比叶面积(SLA)、光合磷利用效率(PPUE)、单位质量叶片最大光合速率(Amass)和蒸腾速率(Tmass)以及叶片养分含量最高,说明灰木莲采取资源获取型的生态策略;尾叶桉的SLA、Amass、Tmass及叶片养分含量最低,但具有最高的PPUE,说明尾叶桉兼顾了资源获取型和保守型的物种特征.灰木莲与尾叶桉在SLA、Amass、Tmass、PPUE、叶片氮含量和氮磷比等叶片性状上几乎没有任何重叠,说明灰木莲与尾叶桉之间的叶片资源利用高度互补,可能是与尾叶桉混交的理想树种.物种水平上,灰木莲叶片氮含量、华润楠叶片磷含量以及干季时阴香叶片Amass和PPUE随乡土树种混交比例增加有增加的趋势,但总体上树种混交比例对于 4 造林树种的叶片结构、化学和生理性状的影响不大;林分水平上,桉树-乡土树种混交林的比叶面积、光合能力以及叶片氮磷比显著高于尾叶桉纯林,说明桉树与乡土树种混交能够提高林分整体的光捕获和光合能力,但同时也加剧了植物生长的磷限制.因此,建议在未来南亚热带桉树人工林的构建与改造中,应优先挑选与桉树资源利用互补并能够优化混交林磷素循环利用的乡土树种.

为了解桉树人工林土壤种子库特征,对不同林龄尾巨桉(Eucalyptus urophylla×E.grandis)人工林种子库的储量、垂直分布特征及与林下植被的相似度进行了分析.结果表明,土壤活力种子储量最高的为1～2 a生桉林,显著高于其他林型;其次为3～4 a生桉林和马尾松(Pinus massoniana)林;最低的为杉木(Cunninghamia lanceolata)林,显著低于其他林型.随林龄增加,尾巨桉林土壤种子库储量快速下降.土壤种子库中植物种类最为丰富的是杂木林和马尾松林,显著大于其他林型.随林龄增加,尾巨桉林土壤种子库植物种类先增后降.所有林型中,0～5 cm土壤种子库的密度均显著高于5～10 cm土层.杂木林种子库和林下植被共存植物种类最多,其次是马尾松林,杉木林最少.尾巨桉人工林随林龄的增加,共存植物种数呈先升高后下降趋势,土壤种子库Jaccard(CJ)和Sorensens(CS)相似系数也呈先升后降的趋势.因此,在速生桉人工林经营中适当间种(保留)乡土树种,可增加森林生态系统的生物多样性和生态功能的稳定性.

为探究外源一氧化氮(NO)对铝胁迫下桉树幼苗耐铝性的影响,该研究以 4 种 3 月生桉树幼苗(巨桉、尾叶桉、圆角桉、尾巨桉)为对象,将硝普钠(SNP)作为外源NO供体,采用水培法,研究不同浓度NO(0、50、100、200、400、800 μmol·L-1)对120 mg·L-1铝胁迫条件下桉树幼苗的ROS、抗氧化酶活性和有机渗透调节物质含量等生理指标的影响,并比较 4 种桉树在NO处理下的耐铝性差异.结果表明:(1)铝胁迫下添加适宜浓度外源NO(50 μmol·L-1≤NO≤200 μmol·L-1),可促使 4 种桉树提高可溶性糖和可溶性蛋白的含量、抗氧化酶(SOD、POD、CAT、APX)活性,清除体内的ROS和降低MDA的积累,提高抗铝性,但在高浓度的NO(≥800 μmol·L-1)处理下桉树幼苗的抗氧化酶活性和渗透调节物质含量降低,表现出胁迫反应.(2)NO对于敏感型桉树的耐铝性有较强的提升作用,对耐受型桉树的耐铝性提升不明显,在NO的作用下4种桉树的抗铝性最终趋于一致.(3)SOD、MDA、CAT、O2-、可溶性蛋白和可溶性糖这些指标可作为评判桉树耐铝性强弱的关键指标.该研究结果为桉树耐铝种质资源的选择提供科学参考,为深入了解NO调控桉树种间耐铝性差异的机制奠定了基础.

为探讨扩展蛋白在桉树生长发育中的作用,以在桉树初生生长到次生生长转换转录组测序中筛选出的差异表达基因EgrEXPA8 和EgrEXPA10 为基础,从巨桉(Eucalyptus grandis)中克隆了 2 个扩展蛋白基因EgrEXPA8 和EgrEXPA10,分别编码249和244个氨基酸,属于亲水蛋白,但EgrEXPA8稳定性高于EgrEXPA10.qRT-PCR分析表明,EgrEXPA8和EgrEXPA10基因均在幼叶和茎尖组织中表达量较高,在木质部和韧皮部表达量较低;且在茎顶端初生生长阶段表达量较高,而在下部次生生长节间表达量较低,可能其主要参与巨桉的初生生长或者负调控次生生长;另外在盐胁迫、茉莉酸甲酯处理下其均被抑制表达;而在水杨酸、缺硼、缺磷处理下均上调表达.这说明EgrEXPA8 和EgrEXPA10 在巨桉响应逆境胁迫时起到重要作用,且呈现出相似的调控方式.

[背景]桉树(Eucalyptus)青枯病危害严重,丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)与桉树共生影响桉树对青枯病的抗性,而AMF响应桉树青枯菌侵染的机制仍不清楚.[目的]探索AMF响应桉树茄科雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)的侵染机制.[方法]以非菌根化和异形根孢囊霉(Rhizophagus irregularis)菌根化巨桉(Eucalyptus grandis)分别受茄科雷尔氏菌侵染 0、24、48 和 96 h接种后(hour post-inoculated,hpi)的根系组织为研究对象,基于转录组测序筛选和鉴定菌根化巨桉根系中异形根孢囊霉响应茄科雷尔氏菌侵染的基因信息.[结果]与对应非菌根化桉树受茄科雷尔氏菌侵染的时间点相比,菌根化桉树中异形根孢囊霉响应青枯菌侵染显著差异表达基因为 3382-5989 个,随青枯侵染时间进程的增加,异形根孢囊霉特异性响应茄科雷尔氏菌侵染差异表达基因数量逐渐增多.茄科雷尔氏菌侵染 24 hpi时,异形根孢囊霉显著富集共生体生长、孢子形成和凋亡信号通路、铁载体等相关基因;茄科雷尔氏菌侵染 48 hpi时,异形根孢囊霉主要提高自身跨膜运输的能力,促进自身钾、氮等养分吸收与交换等;茄科雷尔氏菌侵染 96 hpi时,异形根孢囊霉主要调控氧化还原反应和黄酮类等抗菌物质合成.[结论]菌根化桉树中AMF主要调控其生长加强生态位和营养(如氮、钾、铁)竞争、分泌抗菌物质、激活防御反应以响应青枯菌的侵染,所鉴定的相关基因信息为研究AMF-桉树-青枯菌互作机制提供一定的资源和参考.