为揭示赤皮青冈叶色黄化变异机制,该研究以赤皮青冈叶色变异植株和正常植株的叶片为试验材料,采用超高效液相色谱串联质谱法和高通量RNA测序技术分别进行代谢组和转录组分析.结果表明:(1)代谢组在正离子(POS)、负离子(NEG)模式下分别检测出正常植株和突变体之间存在 257 个和 357 个显著差异代谢物(SCMs),其中槲皮素、白矢车菊素、杨梅素等多种黄酮类化合物及其糖苷衍生物(吡喃酮啡肽A、异鼠李素 3-葡糖苷酸等)在突变体中显著上调,而叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素等色素含量则显著下降.(2)转录组测序检测出 4 146 个差异表达基因(DEGs),其中 1 711 个基因上调表达,2 435 个基因下调表达.(3)KEGG富集分析表明,SCMs和DEGs显著富集到光合作用、卟啉与叶绿素代谢、类黄酮生物合成等途径.综上表明,突变体叶色黄化可能是受到叶绿素合成受阻、叶绿体发育异常及黄酮物质合成增加等因素的综合影响.此外,MYB和bHLH家族基因在突变体中显著上调,证实该两类转录因子参与调控类黄酮生物合成.该研究结果为植物黄化突变的分子机制研究提供了新的见解,也为叶色功能基因挖掘与园林植物育种工作提供了参考.

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.

以7种温带树种为例,采用自然干燥法建立枝条木质部导水率损失值(PLC)与枝条水势的栓塞脆弱性(VC)曲线;并在控制条件下对树种进行盆栽试验,进行土壤持续干旱处理,在对照、50％PLC和80％PLC水势的中度和重度干旱条件下分析植物气体交换和光化学参数.结果表明:7种物种木质部栓塞脆弱性从大到小依次为麻栎、辽东冷杉、欧美黑杨、云杉、北美红杉、鸡爪槭、赤皮青冈.欧美黑杨的栓塞脆弱性曲线为"S"型,其余6种为"R"型.在中度及重度干旱胁迫时,植株光合能力和PSII反应中心活性均显著下降.赤皮青冈、北美红杉、欧美黑杨、麻栎为等水调节行为树种,云杉为中间型树种,鸡爪槭、辽东冷杉为非等水树种.研究表明树木的水分调节方式与其抗栓塞能力和抗旱性关系不大.基于PLC设计抗旱性试验能够清楚反映种间水分调节和抗旱性差异,理解树木适应中度以上干旱强度的生存机制.种间分析表明:胞间CO2浓度(而非常用的Fv′/Fm′)对木质部栓塞程度具有一致的响应,可作为干旱下栓塞预测指标.