为明确毛竹(Phyllostachys edulis)-苦参(Sophotora flavescens)、毛竹-决明(Catsia tora)复合经营适宜的立竹密度,以立地条件和经营水平一致的3种立竹密度D1(1600±200株·hm-2)、D2(2400±200株·hm-2)、D3(3200士200株·hm-2)毛竹林下种植的固氮植物苦参和决明实生幼苗为试验对象,调查了不同立竹密度下苦参和决明幼苗的生长指标和生物量积累以及分配规律.结果表明:毛竹林下苦参和决明幼苗的株高、地径及叶生物量、茎生物量、豆荚生物量、根生物量、地上生物量、全株生物量均随立竹密度的增大而降低,且D1立竹密度显著高于D2、D3立竹密度;苦参幼苗叶重比、豆重比随立竹密度的增大呈“∧”型变化,根重比、根冠比呈“V”型变化,茎重比呈持续下降趋势且D1立竹密度显著高于D2、D3立竹密度(P＜0.05),除茎重比外,其他生物量比在不同立竹密度毛竹林间均无显著差异(P＞0.05).而随立竹密度的增大,决明幼苗茎重比、根重比、根冠比的变化趋势与苦参相同,而叶重比和豆重比呈持续增大趋势,且D1、D2与D3立竹密度间差异显著(P＜0.05);主成分和R型因子综合评定法分析表明3种立竹密度毛竹林下苦参和决明幼苗生长和生物量分配的综合得分大小顺序为D1＞D2＞D3立竹密度.研究表明,立竹密度对毛竹林下苦参和决明幼苗的生长和生物量分配有重要影响,从试验毛竹林立竹密度来分析,毛竹-苦参、毛竹-决明复合经营适宜的立竹密度为D1(1600±200株·hm-2).

以1年生毛竹实生苗为研究对象,研究多效唑对不同水分条件下毛竹实生苗的叶绿素含量、光合参数、非结构性碳水化合物(NSC)含量、碳氮比、根系活力的影响.设置3个水分梯度:W1(75％相对田间持水量,CK)、W2(50％相对田间持水量,中度干旱)和W3(35％相对田间持水量,重度干旱),以及2个多效唑浓度:Pl(0mg/L)、P2 (40mg/L).结果表明:随干旱强度增加,P1W1、P1W2、P1W3处理叶色逐渐变淡.与对照P1W1相比,P1W2和P1W3处理下叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、叶绿素a/b和叶绿素总含量显著下降(P＜0.05),Pn、Tr、WUE显著下降(P＜0.05),Ls显著上升(P＜0.05),毛竹叶片及根系中非结构性碳水化合物(NSC)含量显著上升(P＜0.05),毛竹根系活力显著下降.多效唑处理后,P2W2和P2W3的叶片色素含量相对于P2W1显著提高,但P2W2与P2W3无显著差异.同时,施加多效唑使Pn显著提高,P2W3较P1W3增加了146.9％.此外,P2W3处理使可溶性糖大量积累,达最大值3.41mg/g;毛竹叶片及根系淀粉含量显著上升,根系活力显著提高.试验揭示了多效唑通过提高干旱水平下毛竹实生苗的根系活力、光合速率,增加光合色素、非结构性碳水化合物含量,并将养分从地上转移到地下部分,进而抵御干旱胁迫带来的伤害.

长末端重复序列(long terminal repeat,LTR)反转录转座子是真核生物基因组中普遍存在的一类可移动的DNA序列,因两端具有长末端重复序列而得名.大多数LTR反转录转座子能够感受外界环境的变化,具有转录激活特性和转座激活特性.该研究从毛竹(Phyllostachys edulis,Ph.edulis)基因组中克隆出一条完整的LTR反转录转座子,命名为PHRE6(Phyllostachys edulis retrotransposons 6),该转座子全长为5 620 bp,具有GAG和POL保守结构域.通过荧光定量PCR检测了PHRE6在DNA甲基化抑制剂和不同胁迫处理(包括辐照、高温、低温、高盐)的毛竹实生苗中转录水平的变化,结果表明,在DNA甲基化抑制剂处理后和高温(42 ℃)、低温(16℃、4 ℃)、高盐(100 mmol/L、200 mmol/L、300 mmol/L NaCl溶液)胁迫处理下PHRE6表达水平均有显著提高.以上结果说明,PHRE6是一个具有转录活性的反转录转座子,可能参与毛竹逆境响应过程.

为深入了解毛竹根际微生物金黄蓝状菌(JXBR04)的解磷特性并评价其促生效应,采用液体发酵培养法研究碳源、氮源、pH、装液量及盐离子等因素对金黄蓝状菌解磷能力的影响,以及该菌株对不同难溶性磷酸盐的溶解能力,并应用温室盆栽法研究该菌株对毛竹幼苗生长的促进效应.结果表明:金黄蓝状菌(JXBR04)分别在碳源为蔗糖、氮源为酵母粉、初始pH值3.5、装液量1/5或2/5、盐离子浓度为0或1.0 g·L-1时解磷能力最强;对Ca3(PO4)2、CaHPO4、FePO4均具有较好的解磷作用,其中对CaHPO4表现最佳,达1304.04 mg·L-1.施用金黄蓝状菌(JXBR04)菌剂180 d后显著提高了毛竹实生苗根际土壤养分和植株体内磷含量,且地径、苗高及生物量分别比对照增长了28.1％、28.3％和51.5％.可见,金黄蓝状菌具有成为我国南方酸性土壤毛竹林环境友好型生物肥料的潜力.

为了在毛竹中开发更多的活性LTR反转录转座子,文中分析和鉴定了一个毛竹LTR反转录转座子(Ph-LTR2),系统分析了该转座子在逆境下的表达模式.Ph-LTR2转座子全长6 030 bp,属于Ty3-Gypsy家族中的Reina亚家族.LTR序列同源性为96.41％,插入时间约为61.92万年,在基因组中有5个拷贝.Ph-LTR2转座子结构域包括GAG(种属特异抗原,gag protein)蛋白域、PR(蛋白酶,Proteases)蛋白域、RT(反转录酶,Reverse transcriptases)蛋白域、RH (RNA酶H,Ribonuclease H)蛋白域、INT(整合酶,Integrase)蛋白域和CHR(染色质组织修饰域,Chromatin organization modifier)蛋白域.通过实时定量PCR检测了INT、RT和RH的表达模式,确定INT、RT和RH在毛竹叶、笋、根存在组织表达特异性.在高温、低温、甲基化抑制剂、辐照与高盐等胁迫下,Ph-L TR2转座子INT、RT和RH的转录水平均不同程度地提高了,具体来讲,INT、RT和RH在高温、低温、甲基化抑制剂处理后转录水平上调;在低剂量辐照处理和低浓度盐溶液处理后转录水平也上调,但随剂量和浓度的增加表达水平又下降,这些结果表明Ph-LTR2转座子的表达模式响应外界环境的变化,但具体机制尚不清楚.本研究结果为开发基于Ph-LTR2转座子标签奠定了一定的理论基础.

为探明毛竹及青冈对铵态氮和硝态氮的偏好吸收特征,通过对毛竹及青冈实生苗的水培试验,设置5种铵硝比(100:0、75∶25、50∶50、25∶75、0∶100)的营养液处理,测定上述两种植物的叶片SPAD值、根系发育参数、根系中硝酸还原酶活性(NRA).毛竹实生苗在铵硝比75∶25处理下,其SPAD值、根长、根表面积、NRA显著高于其他处理(P＜0.05).青冈实生苗在铵硝比25∶75处理下,其根长、根表面积显著高于其他处理(P＜0.05);SPAD值在铵硝比0∶100处理下显著高于其他处理(P＜0.01).青冈根系中NRA随营养液中硝态氮浓度增加呈线型上升趋势,但毛竹苗培养过程中则无此相关关系.综上,不同氮素形态及配比处理下,毛竹苗在铵态氮为主要氮源时生长优势更明显,青冈苗则对硝态氮同化利用能力更强.

以毛竹(Phyllostachys edulis)3年生实生苗为材料,通过盆栽控制试验设置连续多级土壤含水量,在土壤相对含水量(RWC)与毛竹实生苗光合生理指标间建立回归模型,运用其光合特性作为评判依据,对毛竹实生苗培育管理过程中的土壤水分有效性及生产力进行分级与评价.结果表明:当RWC在77.01％时毛竹实生苗最大净光合速率(Pmax)达到峰值(9.56 μmol·m-2·s-1);光合有效辐射强度(PAR)在 1000 μmol·m-2.s-1 时,Pn补偿水分点(RWCPn=0)为 17.41％,净光合速率最大值(Pn-max=9.36 μmol·m-2.s-1)出现在RWCPn-max=78.19％;最大水分利用效率(WUEmax=4.55 mmol·mol-1)对应的 RWC 为64.28％,水分利用效率均值(WUEave=2.62 mmol·mol-1)分别出现在 RWC=34.25％、94.32％,水分利用效率(WUE)正负转折点在RWC=18.17％处;以不同土壤水分下的毛竹净光合速率(Pn)及水分利用效率(WUE)值作为"产"、"效"分级评判依据,3年生毛竹实生苗高产高效水RWC为44.69％～94.32％,中产高效水RWC为34.25％～44.69％,低产低效水RWC为17.41％～29.11％,RWC＞94.32％为高产中效水,RWC＜17.41％为无产无效水.本研究提出了毛竹实生苗培育的土壤水分利用参数,为毛竹育苗过程中的水分高效管理提供参考.

近年来酸雨的酸性和频率越来越高,酸雨类型逐渐由硫酸型向硫酸-硝酸混合型及硝酸型转变.该研究以两年生马尾松、杉木、青冈和毛竹幼苗为试验材料,通过4个月的盆栽实验对幼苗进行硫酸型(SAR)、硝酸型(NAR)和混合型(MAR)酸雨及其各自3个酸雨浓度(pH 2.5、pH 3.5、pH 4.5)的处理,并以pH 5.7的蒸馏水为对照组,对植物的净光合速率、叶绿素含量、树种株高变化量以及植物根际土壤pH值和交换性盐基离子含量进行测定,以探究植物幼苗对模拟酸雨的敏感性及抗性特征,为酸雨受灾区的植被建设和抗酸树种的培育提供参考数据.结果表明:(1)不同浓度及类型酸雨在一定程度上能够抑制植物的净光合速率、阻碍叶绿素的合成,即酸雨浓度越高,植物净光合速率越低,叶绿素含量越少.(2)低浓度酸雨能够促进植物株高的增长,但随着酸雨浓度的增大,植物株高增长量受到严重抑制,且马尾松和青冈的表现最为明显.(3)植物根际土壤在低浓度酸雨胁迫下能够有效释放出盐基离子中和酸根离子从而降低酸雨的毒害,但随着酸雨浓度的增大,盐基离子含量不断衰减,土壤pH值逐渐减小.(4)杉木、马尾松、毛竹、青冈的平均隶属度值在不同酸雨类型作用下的表现不尽相同,总体上杉木对硫酸型和混合型酸雨的抗性最强,而毛竹能耐受硝酸型及混合型酸雨,青冈相比其他3种树种对酸雨的抗性最弱.研究发现,马尾松对硝酸型酸雨最敏感,且受胁迫的pH阈值为2.5～3.5,但对硫酸型酸雨表现出明显的抗性;杉木对3种类型酸雨的抗性较其他3种树种要强,毛竹抵抗硝酸型酸雨能力强于其他2种酸雨,而青冈对硝酸型酸雨的抵抗力强于其他2种酸雨且是抗酸能力最弱的树种,毛竹、杉木及青冈受酸雨胁迫的pH阈值为3.5～4.5;4种植物对酸雨的综合抵抗能力表现为杉木＞毛竹＞马尾松＞青冈.

为探讨氮素添加对水分胁迫下毛竹幼苗地上生物量及地下根系形态的调控作用,选取1年生毛竹实生苗为材料,采用水分和施氮双因素完全随机区组设计,以田间持水量的80％～85％作为水分对照(CK)、50％～55％为中度干旱(MD)、30％～35％为重度干旱(HD)设置3个水分水平,氮处理分未施氮(N0,0 mg N·kg-1)和施氮(N1,100 mg N·kg-1)2个水平,通过盆栽试验,测定毛竹实生苗根系形态特征及各器官生物量.结果显示:施氮显著增加了同一水分下毛竹幼苗叶、根及整株生物量,其中,N1MD和N1HD分别较NOMD和NOHD地上生物量增加15.6％、11.9％,总生物量分别增加36.7％、25.0％(P＜0.05);施氮降低了相同水分处理下毛竹的比根长、茎叶比,显著促进了中度和重度干旱下根冠比的增加(P＜0.05);水分胁迫下,除根生物量比显著增加外,茎、叶生物量比均随氮素添加呈减小的趋势;施氮对毛竹幼苗根系形态特征(根长、根表面积、根体积)具有不同程度的促进作用;施氮对中度干旱下毛竹幼苗干物质积累的缓解作用比重度干旱大,但在毛竹根系形态中,施氮对于重度干旱的作用效果更强.研究表明,施氮促使干旱胁迫下毛竹调整自身物质分配以优化对有限资源的获取,也有助于干旱胁迫下毛竹根系形态的塑造,在一定程度上缓解了干旱胁迫对毛竹幼苗生长的抑制作用.