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杉木ClCRY2基因克隆及表达特性分析

四川农业大学学报 2024年第3期42卷 620-627页

作者：郭胜周廖文海李婧姝邓煜钊曹光球曹世江福建农林大学林学院福州350002 国家林业草原杉木工程技术研究中心福州350002 林木逆境生理生态及分子生物学福建省高校重点实验室福州350002

【目的】通过克隆杉木隐花色素CRY2基因,研究其在不同组织和不同光质处理下的表达特性,为探索CRY2基因在杉木生长发育过程中的调控作用提供参考。【方法】以1 a生杉木优良无性系061扦插苗为试验材料,基于课题组杉木全长转录组测序的结果... 详细信息

【目的】通过克隆杉木隐花色素CRY2基因,研究其在不同组织和不同光质处理下的表达特性,为探索CRY2基因在杉木生长发育过程中的调控作用提供参考。【方法】以1 a生杉木优良无性系061扦插苗为试验材料,基于课题组杉木全长转录组测序的结果,利用逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)技术,设计基因特异性引物,从无性系杉木苗嫩叶中克隆CRY2基因,命名为ClCRY2(登录号为PP400318)。对其进行生物信息学分析,并利用实时荧光定量PCR技术分析其表达情况。【结果】生物信息学分析结果显示,杉木的ClCRY2基因CDs区全长2 151 bp,共编码716个氨基酸,与拟南芥中AtCRY2蛋白序列的同源一致性为68.93%。进化树分析发现ClCRY2蛋白与日本柳杉(Cryptomeria japonica)CjCRY2的亲缘性最近。ClCRY2蛋白二级结构主要以无规则卷曲(random curls)和α-螺旋(alpha helix)为主,分别为51.26%和34.78%。ClCRY2蛋白分子式为C3 620H5 573N1 033O1 063S27,理论等电点为6.46,占比最大的氨基酸为亮氨酸(leucine)占9.8%,其次是丝氨酸(serine),占8.0%。ClCRY2蛋白为亲水性蛋白,不具有跨膜区,无信号肽。实时荧光定量PCR分析结果:ClCRY2基因在杉木苗木根茎叶中均有表达,其中茎中的表达量最高,叶中次之,根中表达量最低;蓝光能显著增加ClCRY2基因的表达。【结论】通过对ClCRY2基因所编码的蛋白的理化性质和结构的研究,推测其在杉木茎和叶片发育进程中起重要的调控作用,参与蓝光信号的传导过程。

关键词：杉木隐花色素 ClCRY2基因生物信息学表达分析

不同遮荫处理对杉木幼苗生长及土壤碳氮代谢酶活性的影响

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生态学报 2024年第9期44卷 3600-3611页

作者：吕宁宁刘子晗杨培蓉钟淑芳郑雪燕唐银叶义全曹光球许珊珊福建农林大学林学院福州350002 国家林业局杉木工程技术研究中心福州350002 林木逆境生理生态及分子生物学福建省高校重点实验室福州350002 福建省洋口国有林场南平353200

遮荫是苗木培育的关键措施,它可以通过影响根系向土壤释放分泌物的量改变土壤碳氮酶活性,进而影响土壤碳氮循环过程。然而,有关遮荫对土壤碳氮酶活性的影响及其与苗木生长之间的关系如何,研究较为缺乏。以杉木1年生幼苗“洋061”为研究... 详细信息

遮荫是苗木培育的关键措施,它可以通过影响根系向土壤释放分泌物的量改变土壤碳氮酶活性,进而影响土壤碳氮循环过程。然而,有关遮荫对土壤碳氮酶活性的影响及其与苗木生长之间的关系如何,研究较为缺乏。以杉木1年生幼苗“洋061”为研究对象,设置五个不同遮荫处理:不遮荫(CK)光强1157.82μmol m^(-2)s^(-1)、30%遮荫(T1)光强856.31μmol m^(-2)s^(-1)、55%遮荫(T2)光强542.68μmol m^(-2)s^(-1)、70%遮荫(T3)光强382.08μmol m^(-2)s^(-1)、85%遮荫(T4)光强219.56μmol m^(-2)s^(-1),比较不同遮荫处理对杉木幼苗生长、土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)含量和土壤碳氮代谢酶活性的影响。结果表明:(1)杉木苗高、不同器官生物量、根冠比和苗木质量指数均随光强减弱呈先升后降的趋势,除苗高和根冠比分别在T3和T1时最大,其余指标均在T2时最大,而地径则随光强的减弱逐渐变小;(2)土壤SOC含量对遮荫响应存在差异,T3处理下SOC含量显著低于CK,而在T4时显著高于CK,遮荫不同程度降低土壤TN含量,但不同处理间不存在显著差异;(3)土壤碳氮代谢酶对不同遮荫处理的响应存在一定的差异。与CK相比,不同遮荫处理显著改变土壤酶活性,其中土壤纤维素酶(S-CL)、土壤蔗糖酶(S-SC)、土壤酸性转化酶(S-AI)、土壤木质素过氧化物酶(S-LiP)活性在T4处理时最高;土壤过氧化氢酶(S-CAT)、土壤β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(S-NAG)、土壤几丁质酶(S-C)则在T3达到最大值;土壤多酚氧化酶(S-PPO)活性在T1处理下最大;T2遮荫强度时,土壤淀粉酶(S-AL)、土壤亚硝酸转化酶(S-NiR)活性最高;但遮荫还不同程度的降低了土壤脲酶(S-UE)、土壤硝酸转化酶(S-NR)活性。冗余分析发现,土壤酶活性对SOC、TN的解释度高达76.61%,表明S-LiP、S-AL、S-AI、S-PPO、S-CL与SOC具有较强的正相关关系,S-UE、S-NR对TN影响较大。综上所述,30%—55%遮荫即光照强度为542.68—856.31μmol m^(-2)s^(-1)是较适宜杉木幼苗生长的光照条件,这与该处理下提高土壤碳氮酶活性进而改善碳氮养分循环密切相关。

关键词：杉木遮荫土壤碳氮代谢酶冗余分析

不同轻型基质对杉木容器苗生长与养分积累的影响

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西北林学院学报 2024年第2期39卷 60-69页

作者：吕宁宁朱晗杨培蓉许珊珊黄金华曹光球林开敏叶义全福建农林大学林学院福建福州350002 国家林业草原杉木工程技术研究中心福建福州350002 林木逆境生理生态及分子生物学福建省高校重点实验室福建福州350002 湖北省十堰市东风高级中学湖北十堰442000 福建省洋口国有林场福建顺昌353211

为筛选出适合杉木优良无性系洋-061容器苗生长的轻型基质配方。采用单纯形-重心混料试验设计,以泥炭土、珍珠岩、杉木皮和稻谷壳为材料,并以黄心土为对照(CK),研究不同轻型基质配比对杉木生长、根系形态和养分积累的影响。结果表明,1)... 详细信息

为筛选出适合杉木优良无性系洋-061容器苗生长的轻型基质配方。采用单纯形-重心混料试验设计,以泥炭土、珍珠岩、杉木皮和稻谷壳为材料,并以黄心土为对照(CK),研究不同轻型基质配比对杉木生长、根系形态和养分积累的影响。结果表明,1)不同轻基质配方(T1-T14)和对照(CK)处理的苗高、地径和生物量均表现出相同的生长规律,即随时间增加而逐渐增大。2)当苗木培育360 d时,不同轻型基质处理苗高、地径和苗木质量指数均高于CK,其中,苗高在T6处理最大,较CK增加了54.89%,地径和苗木质量指数在T6和T1处理时达到最大,分别较CK提高33.04%和48.65%,T14处理下生物量最大;3)不同轻型基质处理有效促进了杉木幼苗根系的发育,而且其总根长、根表面积、根直径及根体积分别在T2、T14、T9和T14处理时达到最大;4)杉木植株养分含量对不同轻型基质响应存在差异,其中轻型基质T5、T3和T12处理显著促进植株氮的积累,轻型基质T8、T3和T13处理苗木全磷含量显著高于其他处理,而T8、T9和T2植株全钾含量显著高于其他处理;5)利用隶属函数对幼苗生长指标进行综合分析,综合评价排名前3的依次是T14(20%泥炭土+27%珍珠岩+27%杉木皮+26%稻谷壳)、T5处理(60%泥炭土+40%珍珠岩)和T1处理(100%泥炭土)。考虑到泥炭土成本较高,因此,T5和T14处理为本研究中适合于杉木洋-061容器苗生长的轻型基质配方。

关键词：杉木隶属函数法轻型基质养分积累

间伐对福建山区杉木人工林凋落物水文特征的影响

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生态学杂志 2023年

作者：陈家琛蒋政伍雄辉曹光球何东进曹世江国家林草局杉木工程技术研究中心福建农林大学林学院福建省南方森林资源与环境工程技术研究中心

分析间伐对杉木凋落物储量和水文特征的影响，可为科学构建杉木人工林结构、更好发挥其水源涵养功能提供科学依据。以福建省洋口国有林场板桥管护站13年生杉木人工林为研究对象，采取完全随机区组试验设计，布设未间伐(CK，对照)、轻(L... 详细信息

分析间伐对杉木凋落物储量和水文特征的影响，可为科学构建杉木人工林结构、更好发挥其水源涵养功能提供科学依据。以福建省洋口国有林场板桥管护站13年生杉木人工林为研究对象，采取完全随机区组试验设计，布设未间伐(CK，对照)、轻(LIT)、中(MIT)、重度(HIT)4种间伐强度，应用野外调查和室内浸泡相结合的实验方法，分析4种间伐处理下杉木人工林各分解层凋落物储量、吸水特征、拦蓄能力。结果表明：4种间伐处理杉木凋落物储量为4390～7600 kg·hm-2，中度间伐凋落物储量较轻、重度间伐显著提高21.41%、75.60%(P＜0.05)，半分解层凋落物储量是未分解层的6倍。未分解、半分解凋落物持水量(W)、吸水速率(V)与浸水时间关系符合对数(W＝a+blnt)和幂(V＝ktn)函数模型，前者在4 h前增加迅速，后者在0～4 h迅速衰减。半分解层持水量、吸水速率大于未分解层，中度间伐处理高于其余3种处理。间伐显著改变了凋落物层最大持水量(2460～2113 kg·hm-2)、最大拦蓄量(1870～1598 kg·hm-2)、有效拦蓄量(1500～1281 kg·hm-2)，中度间伐较对照、轻、重度间伐显著提升17.00%～68.45%、16.91%～70.88%、16.93%～71.46%(P＜0.05)，半分解层凋落物水文特征大于未分解层。建议该地区杉木人工林经营管理，宜采取中度间伐，实现森林水源涵养效益最大化。

关键词：间伐杉木凋落物水文特征

滨海沙地两种防护林土壤呼吸月际动态及影响因素

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应用与环境生物学报 2023年第2期29卷 432-439页

作者：沈健何宗明董强郜士垒曹光球林宇黄政福建农林大学林学院福州350002 国家林业和草原局杉木工程技术研究中心福州350002 福建省闽侯白沙国有林场福州350100 福建省长乐大鹤国有林场福州350200

森林土壤呼吸是全球碳循环的重要流通途径,其变化会对大气CO_(2)产生影响.为探究未来沿海地区气候变化和人为干扰下滨海沙地的碳循环模式,以滨海沙地木麻黄防护林和纹荚相思防护林为研究对象,对两种林分3种不同处理[去除根系(RT)、去除... 详细信息

森林土壤呼吸是全球碳循环的重要流通途径,其变化会对大气CO_(2)产生影响.为探究未来沿海地区气候变化和人为干扰下滨海沙地的碳循环模式,以滨海沙地木麻黄防护林和纹荚相思防护林为研究对象,对两种林分3种不同处理[去除根系(RT)、去除地上部分凋落物(RL)以及对照(CK)]的土壤呼吸速率、土壤水热因子年变化规律进行分析结果显示:在观测期间(2019年9月至2020年8月),对照、去根和去凋落物处理木麻黄防护林平均土壤呼吸速率分别为2.63μmol m^(-2)s^(-1)、2.51μmol m^(-2)s^(-1)、2.14μmol m^(-2)s^(-1),纹荚相思防护林分别为2.75μmol m^(-2)s^(-1)、2.23μmol m^(-2)s^(-1)、1.81μmol m^(-2)s^(-1).两种林型不同处理的土壤呼吸速率与5 cm深度土壤温度之间呈指数相关关系(P<0.05),与土壤微生物量碳和微生物量氮之间呈极显著正相关(P<0.01),土壤呼吸速率和土壤温度、土壤湿度的拟合模型可以更好地解释土壤呼吸与土壤温湿度之间的关系.本研究表明不同植物残体去除处理通过改变土壤碳输入和土壤环境因子从而影响森林土壤碳排放,且不同类型森林土壤呼吸速率对改变植物残体(碳源)输入方式的响应存在差异性,两种林地不同植物残体去除后土壤呼吸速率均有所下降,木麻黄林地凋落物去除比根系去除对土壤呼吸速率的影响更为显著,纹荚相思林地两种处理对土壤呼吸速率均有显著影响.

关键词：沿海防护林土壤呼吸速率去除凋落物根系去除

杉木ClWRKY44基因克隆及其表达特性分析

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南京林业大学学报（自然科学版） 2022年第1期46卷 203-209页

作者：林莉莉胡安琪陈钢张霁月曹光球曹世江福建农林大学林学院福建福州350002 华川技术有限公司福建福州350008 国家林业和草原局杉木工程技术研究中心福建福州350002

【目的】以杉木幼叶为试验材料,通过克隆杉木ClWRKY44基因,分析其表达特性,为揭示杉木抗逆生理的分子机制提供理论依据。【方法】采用RT-PCR技术克隆杉木ClWRKY44基因,对其进行生物信息学分析和亚细胞定位研究,并利用实时荧光定量PCR技... 详细信息

【目的】以杉木幼叶为试验材料,通过克隆杉木ClWRKY44基因,分析其表达特性,为揭示杉木抗逆生理的分子机制提供理论依据。【方法】采用RT-PCR技术克隆杉木ClWRKY44基因,对其进行生物信息学分析和亚细胞定位研究,并利用实时荧光定量PCR技术分析其表达情况。【结果】杉木ClWRKY44基因的开放阅读框(ORF)为1776 bp,编码591个氨基酸,具有WRKY结构域。系统进化树分析结果显示ClWRKY44基因与拟南芥(Arabidopsis thaliana)ATWRKY44的亲缘关系较密切,其在杉木的不同器官(叶、根、茎)中均有表达,嫩叶中的表达量最高,茎中次之,根中最低。低温胁迫处理6 h,ClWRKY44基因相对表达量最高,约是对照组的79.8倍。干旱胁迫处理24 h,ClWRKY44基因在高浓度干旱胁迫处理下的相对表达量最高,约是对照组的46.6倍。【结论】杉木ClWRKY44基因编码的蛋白质序列与拟南芥ATWRKY44的同源性很高,在调控植物逆境胁迫应答过程中可以发挥功能,为杉木幼苗生长发育的适应性提供参考。

关键词：杉木基因克隆基因表达分析蛋白亚细胞定位逆境胁迫

不同光质对杉木幼苗抗氧化酶活性和叶绿素含量的影响

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甘肃农业大学学报 2022年第4期57卷 137-146页

作者：汪星星陈钢曹光球曹世江福建农林大学林学院福建福州350002 国家林业局杉木工程技术研究中心福建福州350002 湖南省江永县自然资源局湖南永州425000 林木逆境生理生态及分子生物学福建省高校重点实验室福建福州350002

【目的】以杉木优良无性系020为试验材料,研究不同光质对杉木抗氧化酶活性和叶绿素含量的影响。【方法】通过室内光质试验,分析白光、红光、蓝光、红∶蓝(1∶1)4种光质处理下杉木无性系叶片丙二醛含量、抗氧化酶活性、叶绿素含量的变化... 详细信息

【目的】以杉木优良无性系020为试验材料,研究不同光质对杉木抗氧化酶活性和叶绿素含量的影响。【方法】通过室内光质试验,分析白光、红光、蓝光、红∶蓝(1∶1)4种光质处理下杉木无性系叶片丙二醛含量、抗氧化酶活性、叶绿素含量的变化,并对测定的杉木生理生化指标进行相关性分析。【结果】随着生长周期的延长,杉木叶片丙二醛(MDA)含量和过氧化氢酶(CAT)活性总体呈现下降趋势,超氧化氢酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、叶绿素a含量呈现出增长趋势。白光下MDA含量、SOD活性均保持上升,红光下MDA含量呈现出下降趋势,而POD活性、光合色素含量呈现出上升的趋势,而叶绿素和类胡萝卜素含量则呈现出极显著的相关性(P>0.01)。【结论】白光处理使杉木幼苗叶片细胞膜系统受损,过氧化物使抗氧化酶活性升高,进而影响光合作用速率;红光可降低损伤细胞膜的有害物质的积累,提高细胞膜系统的结构稳定性和叶绿素含量,有利于提高光合速率,促进杉木幼苗生长。

关键词：杉木幼苗新叶光质酶活性叶绿素

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5种杉木幼林不同龄期生长特性比较

福建农业学报 2022年第7期37卷 904-911页

作者：张丽霞曹光球林开敏马祥庆帅鹏福建农林大学林学院福建福州350002 国家林业和草原局杉木工程技术研究中心福建福州350002

[目的]研究5种杉木幼林不同龄期生长特性,为杉木人工林高效培育技术体系的构建提供理论依据。[方法]采用随机区组试验设计,共设置5种处理(洋020、洋061、广西二代、福建埔上三代营造纯林、洋020和洋061株间混交造林),比较其生长过程的... 详细信息

[目的]研究5种杉木幼林不同龄期生长特性,为杉木人工林高效培育技术体系的构建提供理论依据。[方法]采用随机区组试验设计,共设置5种处理(洋020、洋061、广西二代、福建埔上三代营造纯林、洋020和洋061株间混交造林),比较其生长过程的平均胸径、树高、东西冠幅、南北冠幅、单株立木材积、径阶分布等的变化情况。[结果]各杉木良种的胸径、树高、冠幅和单株材积生长的良种效应差异多数达到显著性水平;洋061与洋061(混交)良种的平均胸径、树高、冠幅生长量变异都很小,洋061良种造林时林分分布更整齐;福建三代标准地径阶分布图形明显呈正态分布,具有良好的空间结构,洋061(混交)与洋061良种在8~12 cm径阶林木株树占总株数的百分比最多,分别为60.45%、41.81%。[结论]洋061良种林木各项生长指标表现最好,拥有大量的大径阶林木,在造林初期杉木洋061良种效应相较于其他良种更有优势,具有高效培育杉木人工林的优质潜力。

关键词：杉木幼龄林遗传控制材积径阶

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不同林分密度杉木林养分积累与垂直空间分配

应用生态学报 2022年第2期33卷 311-320页

作者：代林利陈义堂伍丽华刘丽叶义全邱静雯曹世江曹光球福建农林大学林学院福州350002 福建省洋口国有林场福建南平353200 国家林业和草原杉木工程技术研究中心福州350002

在对1800、3000和4500株·hm^(-2)3种密度杉木林生长调查及生物量测定的基础上,测定3种密度杉木林各组分养分含量和养分积累量,研究其地上部分养分积累量的垂直空间分配,为杉木林高效培育提供科学依据。结果表明:1800、3000和4500株·hm... 详细信息

在对1800、3000和4500株·hm^(-2)3种密度杉木林生长调查及生物量测定的基础上,测定3种密度杉木林各组分养分含量和养分积累量,研究其地上部分养分积累量的垂直空间分配,为杉木林高效培育提供科学依据。结果表明:1800、3000和4500株·hm^(-2)杉木林养分积累总量分别为1311.57、2531.55和2307.33 kg·hm^(-2),具显著差异。同一密度条件下,杉木林养分含量及积累量均表现为全N>全K>全Ca>全Mg>全P;树干、树皮养分积累量随树高的升高而降低。宿留枯枝、宿留枯叶养分积累量由树体中部转移到树体上部,而鲜枝、鲜叶养分积累量由树体上部转移到树体中部。随着林分密度增大,林分全N积累量呈上升趋势,而其他营养元素积累量呈先上升后下降的趋势。树干、树皮、树根、宿留枯枝、宿留枯叶、凋落物养分积累量表现为4500株·hm^(-2)>3000株·hm^(-2)>1800株·hm^(-2),鲜枝、鲜叶养分积累量表现为3000株·hm^(-2)>1800株·hm^(-2)>4500株·hm^(-2),林下植被养分积累量表现为1800株·hm^(-2)>3000株·hm^(-2)>4500株·hm^(-2)。在1800、4500株·hm^(-2)密度时,树皮养分分配比最大,为21.6%和19.4%;在3000株·hm^(-2)密度时,鲜叶养分分配比达到最大值,为22.9%,其次为鲜枝,分配比为17.8%。3000株·hm^(-2)密度是杉木林养分积累与分配最适密度。

关键词：杉木人工林林分密度垂直空间养分