细根是植物在生长发育过程中吸收与运输养分的重要器官,研究不同菌根类型植物幼苗细根功能性状之间的变异与权衡有利于更全面地理解植物早期的生存策略.该研究以黑龙江凉水国家级自然保护区阔叶红松(Pinus koraiensis)林内3种丛枝菌根(AM)和3种外生菌根(EM)树种幼苗为研究对象,通过测定其细根的3个形态性状:比根长(SRL)、根组织密度(RTD)、根直径(D)与4个化学性状:全磷(P)含量、全碳(C)含量、全氮(N)含量、碳氮比(C∶N),分析了细根性状在不同菌根类型间、根级间以及根功能模块间的差异及其权衡.结果表明,与AM幼苗相比,EM幼苗细根具有更大的RTD,这是由于AM真菌的定植方式会增大细根的体积,同时提高AM菌根对限制性养分的吸收能力,而其余性状在两种菌根间无显著差异;AM幼苗细根整体符合资源获取型策略,而EM则相反;随着根级增加,两种菌根幼苗细根的RTD、D均显著增加,SRL则显著减小,细根的功能从主要负责吸收转变为主要负责运输,细根的C含量、C:N随之上升,N含量下降;细根的形态特征与化学计量特征间存在权衡关系,即根功能模块随根级变化时,细根的形态性状与化学性状也产生相应改变,研究结果支持根经济谱假说.

油茶(Camellia oleifera Abe.)是我国重要木本油料树种,具有重要的经济价值和社会效益.隐花色素(Cryptochrome)是植物蓝光受体之一,参与植物开花调控、光形态建成等生长发育过程.本研究从油茶华硕中克隆到CoCRY1基因,通过生物信息学分析发现,其CDS序列长度为2262 bp,编码的蛋白质序列包含684个氨基酸,蛋白分子式为C3454H5281N971O1027S18,分子量77.42 kDa,是一种不稳定的疏水蛋白,进一步分析表明其蛋白序列包含3个结构域,分别为DNA_photolyase、FAD_binding_7和Cryptochrome_C,可证明CoCRY1蛋白属于隐花色素家族.同源序列及系统发育树分析发现CoCRY1蛋白与茶树(Camellia sinensis)CsCRY1序列相似性最高.组织表达分析显示,CoCRY1的表达量在茎中最高,在花中最低.通过农杆菌转化得到CoCRY1基因异源表达的拟南芥(Arabidopsis thaliana)植株,并且从DNA水平及RNA水平鉴定到阳性植株,对CoCRY1异源表达的拟南芥进行表型分析发现,CoCRY1基因的过量表达导致拟南芥提前开花,并对下胚轴伸长具有光特异性的抑制作用.本研究通过生物信息学、定量分析及异源表达发现,油茶CoCRY1基因在油茶开花等生物学过程中具有重要作用.

喀斯特地区岩石裸露、土壤浅薄、持水能力差.对比分析喀斯特和非喀斯特森林树种叶性状有利于了解叶片对喀斯特生境的生理生态适应.前期比较研究集中在叶经济学性状,对叶水力学(抗旱)和机械抗性(防御)性状关注较少.该研究测定热带-亚热带地区典型喀斯特和非喀斯特森林共101种乔木的叶形态解剖、机械抗性和水力学性状,比较两个植物类群叶性状以及性状网络的差异.结果发现:(1)与非喀斯特森林乔木相比,喀斯特森林乔木叶撕裂力(Ft)较大、最大导水率(Kleaf max)较高,膨压丧失点(Ψtlp)和气孔安全边界均较低.(2)喀斯特森林乔木叶性状网络的平均路径长度和直径较短,边缘密度较大,表明叶性状之间的关联程度更高.(3)喀斯特森林乔木叶性状网络的关键性状为比叶质量(LMA)和机械抗性,而非喀斯特森林则为叶厚度(LT)和叶密度.喀斯特森林乔木LMA与Ψtlp负相关,与Ft正相关,即增加叶构建成本可同时提高机械抗性和耐失水能力;非喀斯特森林乔木无此相关关系.(4)喀斯特森林乔木Kleaf_max与叶抗栓塞能力(耐旱性)之间权衡,它们与叶形态解剖和机械抗性均不相关;非喀斯特森林乔木无水力学权衡关系,Kleaf_max与LT和叶密度显著相关.该研究进一步揭示了与非喀斯特森林相比,喀斯特森林乔木倾向于采取异水策略,且叶性状之间密切协同.

为阐明复叶树种叶成本-效益关系和叶碳经济,该研究测定了帽儿山森林生态站5个典型羽状复叶木本树种的叶片和叶轴性状,通过标准主轴回归和方差分析研究不同复叶树种的叶片和叶轴之间的异速生长关系.主要结果:叶面积与叶轴质量之间存在显著的异速生长关系,异速生长指数更接近于West,Brown and Enquist(WBE)模型的理论值(3/4),不符合几何相似模型的理论值(2/3).但叶片质量与叶轴质量之间大多为等速生长关系.叶面积、叶片质量与叶轴长度之间均存在显著的异速生长关系,5个树种的共同异速生长指数分别为1.853和2.322.叶轴质量与叶轴长度为显著的异速生长关系,异速生长指数普遍大于2,表明叶轴长度增长实现的空间扩展收益增长低于叶轴质量成本增长速度.叶面积与叶片质量、复叶质量之间显著的异速生长关系表明复叶的收益递减规律.二回羽状复叶(楤木(Aralia elata))比一回羽状复叶具有更高的碳收益投资比.这些结果表明,羽状复叶树种叶片与叶轴之间表现为明显的异速生长关系,适宜生长较长的叶轴满足光截获需求,但叶轴伸长导致的投资成本快速增加限制了复叶面积的扩展.

城市化带来经济繁荣的同时引起了环境问题.城市树木作为城市生态环境的绿化景观的同时还具有缓解环境问题的功能.土壤环境作为城市树木的生长环境,其健康状况直接影响到城市树木的生长状况,而土壤微生物作为土壤生态系统中重要的生物群落,在土壤环境中充当养分和储存的作用,与城市树木共同维系城市生态功能.在土壤微生物中,土壤表层的土壤细菌与真菌群落能对环境变化迅速反应,因此可作为测定城市化等环境变化对于土壤生态系统的指标.为探究土壤细菌和真菌群落沿城乡环境梯度的响应差异,沿北京市的城区-近郊-远郊梯度上共选取7个公园中的国槐林作为研究样地,挖取其根际土壤用于土壤微生物测定,进而探讨国槐根际土壤细菌与真菌群落在城市化影响下的群落组成与物种多样性的响应差异,并找出影响其分布的环境因子.结果表明:(1)土壤微生物的群落分布与组成会受到城市化的影响,具体表现为土壤细菌与真菌群落在城乡环境梯度上均存在显著差异.其中土壤细菌群落共检测出41大类,其中放线菌、γ变形菌、拟杆菌、粘球菌以及厚壁菌在城乡梯度上存在显著差异.而土壤真菌群落共检测出16大类,其中担子菌与罗泽真菌在城乡梯度上存在显著差异.(2)影响土壤微生物群落分布的环境因子包括土壤理化性质和气候因子两方面,其中土壤细菌群落分布的环境因子包括土壤pH、土壤有机碳、土壤全氮以及年均温,而影响土壤真菌群落分布的环境因子包括土壤有机碳、土壤全氮、土壤全磷以及年降水.(3)在城市化的影响区域中,近郊是受城市化影响程度最大的区域,其中土壤细菌群落在近郊区域的群落组成有一定重合度,而土壤真菌群落在整个城乡梯度上均可完全分开.(4)土壤细菌群落相比土壤真菌群落在城乡梯度上更容易受到环境因子的影响,其环境敏感度较高.

目的:宁夏枸杞(Lycium barbarum)主要分布在我国北方半干旱地带,有很强的抗旱抗寒能力,是我国北方地区退耕还林、生态修复等工程的重要造林树种,也是我国西北重要的经济林树种.探讨限制宁夏枸杞分布的主导气候因子,模拟其潜在适宜分布区,可为宁夏枸杞在重点林业生态工程和特色经济林建设中合理布局和推广栽培提供理论依据.方法:主要基于188个宁夏枸杞自然分布样点,利用生态位理论与MaxEnt模型,探究在主要气候因子影响下的潜在适宜分布区.结果:影响宁夏枸杞自然分布的主要气候因子为最冷季度降水量和平均温、年平均气温、最干季平均温和降水量、最冷月份最低温.基于以上气候条件特征,模拟得到宁夏枸杞的适宜种植区总面积为6.63×106 km2,高适生区面积为1.69×106 km2,中适生区面积为2.09×106 km2,低适生区面积为2.85×106 km2.结论:高适生区主要分布在辽宁西部,内蒙古东南、中部和西部,河北东、中和西部,北京大部,天津北部,山西大部,陕西中部和北部,宁夏全境,甘肃东部、中部、南部及河西走廊地区,新疆北部和西部.结合生产实际情况,建议在潜在分布高适生区作为生态林树种推广使用,在有配套灌溉设施的降水量为64.5～213.0 mm的潜在分布中适生区可作为经济林树种推广使用.

关黄柏为东北三大珍贵阔叶树种之一,具有较高的药用价值、生态价值及经济价值,市场需求量极大,为国家珍贵的药用保护树种.目前,关黄柏资源短缺、供给关系失衡、质量控制薄弱、衍生品种类不足、资金投入不足、政策支持不够等问题严重制约了关黄柏产业的可持续性高质量发展.本文通过对关黄柏本草考证、资源现状、产业发展等方面的研究进展进行综述,全面分析关黄柏全产业链发展现状,并提出相应的发展策略,为关黄柏资源可持续利用及产业高质量发展提供参考.

猴樟(Cinmamomum bodinieri)枝叶含有丰富的精油,是重要的园林绿化树种和经济树种,但目前有关猴樟基因组学的研究报道不多.为揭示猴樟叶绿体基因组特征及系统发育关系,该文基于高通量测序平台进行测序,从头组装了完整的猴樟叶绿体基因组,并对其基因组结构、基因构成及序列重复、密码子使用偏好性以及系统发育进行分析,结合樟亚科主要属物种叶绿体基因组数据构建系统发育树.结果表明:(1)猴樟叶绿体基因组全长152 727 bp,包括一对20 132 bp的反向重复(IRs)区、93 605 bp的大单拷贝(LSC)区和18 858 bp的小单拷贝(SSC)区,总GC含量为39.13％.(2)该基因组共编码127个基因,包括83个蛋白质编码基因(PCGs)、36个转运RNA基因(tRNAs)和8个核糖体RNA基因(rRNAs);共鉴定出92个SSR位点,其中大部分是A/T组成的单核苷酸重复序列;密码子适应指数(CAI)为0.166,有效密码子数(ENc)为54.68;猴樟与近缘种的叶绿体基因组主要在IR区和2个SC区边界上存在一定的差异.(3)24种樟亚科植物的系统发育树显示,猴樟与樟树亲缘关系最近,同时支持了樟属-甜樟属分支(Cinnamomum-Ocotea Clade)、月桂属-新木姜子属分支(Laurus-Neolitsea Clade)、润楠属-鳄梨属分支(Machilus-Persea Clade)的建立.该研究丰富了猴樟遗传资源信息,进一步确定了樟亚科主要属的系统发育地位.

桉树是我国华南地区的重要速生营林树种,具备极高的经济价值,然而我国桉树人工林的发展还存在巨大争议,桉树营林的生态环境效应还有待进一步考究.针对我国华南地区典型尾叶桉(Eucalyptus urophylla)纯林经营的潜在生态问题,选取广东鹤山森林生态系统国家野外研究站的 10 树种混交林(10 species mixed forest plantation,10S)、30 树种混交林(30 species mixed forest plantation,30S)和桉树纯林(Eucalyptus monoculture,E)三种林型,另外设置桉树砍伐(Eucalyptus cutting,EC)和桉树砍伐清除林下灌草(Eucalyptus cutting and understory removal,ECUr)这两种常见经营措施的处理,通过比较不同林型和管理措施下土壤理化性质和生物指标的差异,解析了桉树营林对土壤理化特性、土壤微生物以及线虫群落的影响.本结果表明:三种林型间的土壤理化特性没有显著差异,但桉树纯林的土壤真菌生物量、真菌细菌比、食细菌线虫多度显著高于 10 和 30 树种混交林,桉树纯林的食真菌线虫多度和线虫群落多样性显著高于 10 树种的混交林.不同桉林管理措施下,桉树砍伐对土壤理化性质和土壤生物的影响不显著,但是桉树砍伐同时清除林下灌草显著降低了土壤含水率、真菌细菌比、线虫总多度、食细菌线虫多度、食真菌线虫多度以及杂食捕食性线虫多度.以上结果说明,桉树纯林的生物群落总体上优于相同林龄的多物种混交人工林,因此桉林的土壤质量状况并不比混交林低.另外,砍伐导致了桉林土壤质量下降,在砍伐过程中破坏灌草会对土壤质量造成更严重的负面影响.总体来看,桉林本身具有良好的生态功能,但作为一个具有生态和经济双重效益的物种,桉林长期经营可能会导致土壤退化等一系列生态问题.因此未来桉树人工林生态和经济效益权衡可能需要重点关注营林措施.

赤皮青冈(Quercus gilva)是我国中亚热带地区极具经济价值的珍贵用材树种.为揭示其表型多样性与变异规律以及影响表型变异的关键地理气候因子,该研究以 14 个赤皮青冈天然种群 115 个单株为材料,对其15 个树体和叶片性状进行测量,并采用巢式方差分析、表型分化系数分析、多样性指数分析、相关性分析、主成分分析以及聚类分析等方法,探究赤皮青冈的表型变异规律及其与地理气候因子的相关性.结果表明:(1)赤皮青冈表型多样性水平较高,15 个表型性状的变异系数和Shannon-Wiener指数平均值分别为 35.070%和 1.998,14 个种群的变异系数在 14.94%(洞口)～35.56%(龙山)之间、Shannon-Wiener指数在 1.127(松阳)～1.980(常宁)之间.(2)15 个表型性状在种群间和种群内均存在极显著差异(P<0.01),种群平均表型分化系数为 41.491%,表型变异主要来源于种群内.(3)相关性分析发现,赤皮青冈部分性状间存在显著或极显著相关性,表型性状与地理因子间相关性不明显,降水是影响赤皮青冈表型性状的主要气候因子.(4)主成分分析发现,基于 11 个表型可提炼出 4 个主成分,累计贡献率为 82.961%.(5)根据聚类分析可将 14 个种群分为三类,分别为小叶片小叶柄类、大叶片大叶柄类和中叶片小叶柄类,种群的聚类结果与其地理位置间无明显相关性.该研究结果为赤皮青冈种质资源的保护和利用提供了科学依据,为其良种选育奠定了重要基础.