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胡杨PeCSP1过表达负调控拟南芥耐盐性

北京林业大学学报 2023年第7期45卷 9-17页

作者：刘晓婧温馨赵瑞陈少良赵楠李金克周晓阳尧俊北京林业大学生物科学与技术学院林木、花卉遗传育种教育部重点实验室北京100083 北京林业大学验室与设备管理处北京100083 广东省森林培育与保护利用重点实验室广东省林业科学研究院广东广州510520

【目的】冷激蛋白(CSPs)是普遍存在于原核和真核生物中的一类蛋白,能够参与冷、干旱和盐等非生物胁迫。在胡杨中,冷激蛋白的抗逆功能还少有研究。本文旨在通过研究胡杨PeCSP1在植物耐盐性中的作用,进一步揭示植物耐盐的生理与分子机制... 详细信息

【目的】冷激蛋白(CSPs)是普遍存在于原核和真核生物中的一类蛋白,能够参与冷、干旱和盐等非生物胁迫。在胡杨中,冷激蛋白的抗逆功能还少有研究。本文旨在通过研究胡杨PeCSP1在植物耐盐性中的作用,进一步揭示植物耐盐的生理与分子机制。【方法】参照NCBI数据库信息,使用primer5设计引物,利用Mega7软件进行多重序列比对及进化树分析,利用荧光定量PCR检测基因表达量。以转基因株系PeCSP1(OE1、OE2),野生型,转空载体为材料,对各基因型拟南芥进行不同盐浓度处理,从生理生化及分子生物学角度研究胡杨PeCSP1在盐胁迫中的响应机制。【结果】胡杨PeCSP1与毛果杨PtCSP1蛋白序列相似度高,亲缘关系较近。在短期盐胁迫下,胡杨叶片PeCSP1基因下调表达。在NaCl(75、100、125 mmol/L)处理后,过表达PeCSP1拟南芥植株种子萌发率和根长的下降幅度高于野生型(WT)和转空载体(VC),而且转基因拟南芥根细胞中Na^(+)含量显著高于WT和VC。盐胁迫下,WT和VC抗氧化酶(SOD、POD、CAT)的活性显著上升,酶活提高的幅度明显高于OE1、OE2。在土培条件下,盐处理12 d后,转基因株系的最大光量子效率未有明显下降,但相对电子传递效率、实际光合量子产量和叶绿素含量受到的抑制作用高于WT和VC。【结论】过表达胡杨PeCSP1负调控拟南芥耐盐性。

关键词：胡杨冷激蛋白 PeCSP1 耐盐性活性氧平衡

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基于多角度卫星遥感的胡杨林结构参数获取

林业科学 2023年第9期59卷 34-44页

作者：杨雪峰木尼热·买买提新疆师范大学地理科学与旅游学院新疆干旱区湖泊环境与资源实验室乌鲁木齐830054

【目的】基于多角度卫星遥感(MISR)和无人机(UAV)摄影测量技术,采用简单几何光学模型(SGM)和广义简约梯度(GRG)优化方法,反演获取塔里木河下游胡杨林主要结构参数(树高、冠幅、林分密度和覆盖度)。【方法】以塔里木河下游典型河岸林为... 详细信息

【目的】基于多角度卫星遥感(MISR)和无人机(UAV)摄影测量技术,采用简单几何光学模型(SGM)和广义简约梯度(GRG)优化方法,反演获取塔里木河下游胡杨林主要结构参数(树高、冠幅、林分密度和覆盖度)。【方法】以塔里木河下游典型河岸林为研究对象,基于野外调查、UAV倾斜摄影测量和MISR数据,构建训练集,采用SGM对场景反射进行分解模拟,获取Walthall背景反射模型参数,评价参数敏感性,建立参数回归方程,运用GRG优化算法反演得到测试集结构参数,利用无人机测量数据进行精度验证和评价。【结果】从UAV倾斜摄影测量数据中提取的树高、冠幅、林分密度数据与实测数据相比,UAV获取的树高、冠幅、林分密度与实测数据的R^(2)分别为0.90、0.84、0.94,均方根误差(RMSE)分别为0.45 m、0.68 m、4.25株·hm^(-2)。SGM对训练集样地红光模拟反射值与卫星观测反射值的R^(2)最大值为0.99、最小值为0.72、平均值为0.92;反演获取的训练样地树高和覆盖度与参考值相比,覆盖度R^(2)达0.99,RMSE为0.73%,树高R^(2)为0.66,RMSE为0.61 m。对反演获取的Walthall模型参数进行敏感性分析发现,c_(1)对覆盖度和树高影响最大,其次是c_(4),c_(2)和c_(3)影响最小,c_(1)~c_(4)对林分密度变化影响很小。建立AN多光谱反射率和AMBRALS模型fiso、fvol、fgeo系数与c_(1)~c_(4)的多元线性回归方程,预测训练集样地c_(1)~c_(4)参数值与反演值相比,调整R^(2)分别为0.78、0.98、0.59和0.75。MISR反演获取的胡杨覆盖度、树高、密度和冠幅与无人机数据在275 m^(2)尺度上相比,线性模型R^(2)分别为0.54、0.47、0.41和0.24,RMSE分别为3%、0.76 m、112株和0.64 m;平均相对误差(MRE)分别为24.7%、8.9%、22.5%和10%;使用幂函数模型时,覆盖度、树高、林分密度、冠幅的R^(2)分别为0.80、0.53、0.55和0.30,RMSE分别为1%、0.4 m、33株和0.32 m,MRE分别为10%、5%、6%和6%。【结论】无人机获取的胡杨林结构数据可代替地面调查数据,作为SGM的定标参数以及最终精度验证;SGM能较好模拟MISR观测样地的各向异性反射特征;SGM反演获取的Walthall背景反射模型参数精度以及由此建立的参数回归方程精度对最终结构参数反演结果存在较大影响。多角度卫星遥感和无人机摄影测量技术结合可在区域尺度上获取较为准确的森林结构信息。

关键词：森林结构参数胡杨多角度卫星遥感简单几何光学模型

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胡杨枝叶形态及化学计量特征的性别差异

生态学杂志 2023年第7期42卷 1586-1594页

作者：李秀翟军团宋照龙李玉霞李志军新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室新疆阿拉尔843300 胡杨研究中心新疆阿拉尔843300 塔里木大学生命科学与技术学院新疆阿拉尔843300

以同一生境条件下胡杨(Populus euphratica Oliv.)雌雄株为对象,比较雌雄株枝叶形态、养分含量随发育阶段和冠层高度的变化规律及性别差异,阐明胡杨雌雄株在个体发育过程中的适应差异。结果表明:雌雄株枝叶C、N、P、K含量的变化与冠层... 详细信息

以同一生境条件下胡杨(Populus euphratica Oliv.)雌雄株为对象,比较雌雄株枝叶形态、养分含量随发育阶段和冠层高度的变化规律及性别差异,阐明胡杨雌雄株在个体发育过程中的适应差异。结果表明:雌雄株枝叶C、N、P、K含量的变化与冠层高度的增加密切相关,与个体发育阶段无显著相关性。随着冠层高度的增加,雌雄株叶片C、N、P含量均逐渐增加,K含量均逐渐减小,当年生枝C、N、P、K含量均逐渐增加。相关分析表明,胡杨雌雄株叶片C、N及当年生枝C、N、P、K含量均与叶面积(LA)、叶片厚度(LT)、叶干重(LDW)及枝粗度(BT)呈显著正相关,与叶形指数(LI)、枝长度(BL)呈显著负相关;叶片P含量与LT和枝干重(BDM)呈显著正相关;叶片K含量与LI呈极显著正相关,与LT呈极显著负相关。同一径阶雌雄间相比较,雄株的LA和LT均显著大于雌株,枝叶C、N、P及K含量在雌雄间差异不显著;各径阶同一冠层高度雌雄间相比较,雄株BL更短、LA更大,顶部冠层处雌株叶片C、N、P、K含量均显著大于雄株。表明雄株具有较强的光能获取及减少水分散失的能力,而雌株枝叶储存的C、N、P及K含量较为丰富,这种性别差异与其形态、冠层高度有关。

关键词：胡杨雌雄异株枝形态叶形态养分含量

基于激光雷达数据的塔里木河下游胡杨种群空间分布格局和种内竞争关系

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林业科学 2024年第4期60卷 31-39页

作者：艾萨迪拉·玉苏甫玉米提·哈力克巴比尔江·迪力夏提雷诚魏建新阿不都拉·阿不力孜崔健泺何熙祥新疆大学生态与环境学院/绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830017 北京大学城市与环境学院生态研究中心北京100871 新疆激光雷达应用工程技术研究中心乌鲁木齐830002 新疆大学旅游学院乌鲁木齐830046

【目的】分析胡杨种群在干旱区不同地下水埋深梯度下的空间分布格局及种内竞争强度变化,探究种群空间结构对干旱环境的响应特征。【方法】在塔里木河下游3个断面处离河道1 000 m的范围内等距离布设15个50 m×50 m天然胡杨林样地,利用地... 详细信息

【目的】分析胡杨种群在干旱区不同地下水埋深梯度下的空间分布格局及种内竞争强度变化,探究种群空间结构对干旱环境的响应特征。【方法】在塔里木河下游3个断面处离河道1 000 m的范围内等距离布设15个50 m×50 m天然胡杨林样地,利用地面激光雷达(TLS)获取树木三维结构数据,并通过聚集指数(R)、丛生指数(I)、点格局函数g(r)等空间分布指标以及竞争指数(CI),分析空间分布格局和种内竞争强度。【结果】1)R和I指数表明,在下游不同地下水埋深梯度下,胡杨种群空间分布格局整体上呈聚集分布。2)各样地内在0~25 m半径r距离获取的g(r)函数值分析表明,大部分样地胡杨在r5 m距离呈随机分布格局。随着地下水埋深增加,树木聚集分布的距离r会缩小。3)点格局函数g_(12)(r)结果表明,不同龄级胡杨树分布格局存在差异,中龄树主要呈聚集分布,其他龄级树呈随机分布;中龄树与幼龄树、成熟树之间存在正关联性,表现出相互促进关系,而其他龄级树木之间未呈现显著关联性。4)平均CI指数随离河道距离增大呈递减趋势,单木CI随胸径增大逐渐递减。【结论】塔里木河下游胡杨种群在小尺度上呈聚集分布格局,随着尺度的增加主要呈现随机分布特征。随离河道距离增大和地下水位逐步降低,导致树木密度降低和种内平均竞争强度变弱,树木呈衰退趋势。

关键词：胡杨地面激光雷达空间分布格局种内关联性竞争强度

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胡杨叶功能性状与土壤因子的关系

生态学报 2024年第4期44卷 1717-1726页

作者：冯宇王雨晴李沅楷韩路王海珍塔里木大学生命科学与技术学院阿拉尔843300 塔里木大学农学院阿拉尔843300 塔里木大学园艺与林学学院阿拉尔843300

探究荒漠植物叶功能性状对土壤环境因子的响应格局,对理解干旱荒漠区优势植物适应干旱贫瘠逆境的权衡策略至关重要。以塔里木河干流上游胡杨为研究对象,研究不同生境胡杨叶功能性状变异格局及其与土壤因子的相互关系,以揭示胡杨适应干... 详细信息

探究荒漠植物叶功能性状对土壤环境因子的响应格局,对理解干旱荒漠区优势植物适应干旱贫瘠逆境的权衡策略至关重要。以塔里木河干流上游胡杨为研究对象,研究不同生境胡杨叶功能性状变异格局及其与土壤因子的相互关系,以揭示胡杨适应干旱荒漠环境的生态策略。结果表明:(1)胡杨叶功能性状在不同地下水埋深(GWD, groundwater depth)之间差异显著(P胡杨叶功能性状的主要因子,其中C/N显著影响LW、LA与SLA,N/P则显著影响LL与LDMC,TN显著影响LTD(P胡杨为了生存,通过减小LW、LA、SLA,增加LL、LTD、LDMC来适应日益干旱贫瘠的荒漠环境。

关键词：胡杨叶功能性状土壤因子地下水埋深适应策略

胡杨PeMAX2对拟南芥镉吸收和耐受能力的影响

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河南农业大学学报 2024年

作者：安珂悦马思圆李静赵瑞陈少良赵楠周晓阳尧俊广东省森林培育与保护利用重点实验室广东省林业科学研究院北京林业大学生物科学与技术学院林木资源高效生产全国重点实验室北京林业大学验室与设备管理处

【目的】研究胡杨PeMAX2（MORE AXILLARY BRANCHES2）调控植物响应镉胁迫的生理和分子机制，对挖掘、筛选和鉴定重金属抗性相关基因具有重要意义。【方法】以过表达PeMAX2拟南芥（PeMAX2-OE1和PeMAX2-OE2）、野生型（WT）和Atmax2突变... 详细信息

【目的】研究胡杨PeMAX2（MORE AXILLARY BRANCHES2）调控植物响应镉胁迫的生理和分子机制，对挖掘、筛选和鉴定重金属抗性相关基因具有重要意义。【方法】以过表达PeMAX2拟南芥（PeMAX2-OE1和PeMAX2-OE2）、野生型（WT）和Atmax2突变体拟南芥为试验材料，利用培养基培养的幼苗（7 d）及土培大苗（30 d）研究了PeMAX2对植物耐镉性的调控作用。【结果】镉处理后，在培养基的拟南芥幼苗中，PeMAX2过表达株系的相对电导率明显低于WT和突变体，与其抗氧化能力增强有关。在镉胁迫下，转基因株系超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性均有明显升高且幅度显著高于WT和Atmax2，抗氧化酶转录水平的变化趋势与酶活性相似。土培拟南芥镉处理后转基因株系的叶绿素含量下降幅度低于WT和Atmax2，另外，转基因株系的光合和荧光参数也均高于WT和Atmax2突变体。【结论】过表达胡杨PeMAX2提高了拟南芥对镉的吸收能力，转基因拟南芥通过提高抗氧化酶活性增强对镉的耐受性。

关键词：胡杨 PeMAX2 拟南芥重金属镉胁迫光合作用抗氧化酶

胡杨PeNAC121基因启动子的分离鉴定和胁迫应答模式分析

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植物研究 2022年第2期42卷 234-242页

作者：谢望李天静李鑫窈杨丰铭姚银安高永峰西南科技大学生命科学与工程学院绵阳621010

为了探究NAC转录因子家族成员在胡杨(Populus euphratica)逆境胁迫中的响应和调控机制,利用PCR技术从胡杨中克隆了PeNAC121基因的启动子序列,并采用生物信息学工具对该启动子的结构特征进行了分析,最后利用该启动子驱动GUS报告基因在三... 详细信息

为了探究NAC转录因子家族成员在胡杨(Populus euphratica)逆境胁迫中的响应和调控机制,利用PCR技术从胡杨中克隆了PeNAC121基因的启动子序列,并采用生物信息学工具对该启动子的结构特征进行了分析,最后利用该启动子驱动GUS报告基因在三倍体毛白杨(Populus tomentosa)中表达,并对获得的转基因植株采用不同胁迫处理后进行了GUS染色和酶活性定量分析。结果表明,克隆获得的PeNAC121基因的启动子长度为1997 bp(起始密码子ATG上游),启动序列中除了含有大量的光响应元件,还含有多个与非生物逆境胁迫和激素响应相关的元件,如低温响应元件LTR、干旱响应元件MBS、防卫和胁迫响应元件TC-rich repeats、脱落酸(ABA)响应元件、以及赤霉素(GA)响应元件等。基因的组织表达模式检测结果显示,PeNAC121基因主要在茎中表达,在根和叶中的表达较少。GUS组织化学染色和酶活性检测结果表明,胡杨PeNAC121启动子显著受到NaCl、甘露醇、ABA和4℃低温的诱导表达。由上述结果推测PeNAC121基因与胡杨的逆境胁迫应答密切相关,表明该基因的启动子是一个能够应答多种逆境胁迫的诱导型启动子。本研究为阐明PeNAC121基因在胡杨逆境响应和调控中的作用机制提供理论参考。

关键词：胡杨 PeNAC121启动子逆境响应诱导型启动子

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胡杨对叶锈菌侵染的生理响应

植物生理学报 2023年第2期59卷 353-361页

作者：曾乙张胜宋海凤四川大学生命科学学院生物资源与生态环境教育部重点实验室成都610065

胡杨叶锈病是严重危害胡杨幼苗、幼林的真菌病害之一,对胡杨(Populus euphratica)人工林造成影响,目前国内外鲜有对胡杨感染叶锈菌松杨栅锈菌(Melampsora larici-populina)后生理响应的报道。本研究以胡杨为材料,喷施松杨栅锈菌,对照喷... 详细信息

胡杨叶锈病是严重危害胡杨幼苗、幼林的真菌病害之一,对胡杨(Populus euphratica)人工林造成影响,目前国内外鲜有对胡杨感染叶锈菌松杨栅锈菌(Melampsora larici-populina)后生理响应的报道。本研究以胡杨为材料,喷施松杨栅锈菌,对照喷施蒸馏水,在感染7、14和21 d后取感病叶片和对照叶片,测定叶片活性氧(ROS)含量、抗氧化酶活性、激素和酚类等物质含量的变化,以探究胡杨对叶锈菌的防御机制。结果表明:(1)随着胡杨感病时间增加,ROS含量在感病叶片中下降;感病叶片中硝酸还原酶(NR)活性在14d时上升至133.91 mU·g^(-1),且活性均高于未感病植株;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)及抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性在感病后都有不同程度的升高,其中POD和APX活性在感病21 d时比未感病植株分别提高87%和1.17倍,且NR活性在感病后与POD正相关性增强。(2)叶片中脱落酸(ABA)和水杨酸(SA)含量在感病后增加,在感病14 d时的叶片中分别达到463.63 ng·g^(-1)和39.51μg·g^(-1)。(3)感病叶片中肉桂酸-4-羟化酶(C4H)和无色花色素还原酶(LAR)活性在14 d时分别在达到1.31 kU·g^(-1)·min^(-1)和54.70 U·g^(-1)·min^(-1)后下调;总酚和黄烷醇含量变化趋势一致,在14 d时分别在降低至2.18 mg·g^(-1)和90μg·g^(-1)后上升,且总酚和黄烷醇含量呈显著正相关。胡杨通过提高抗氧化酶活性清除ROS以提高对病原菌的防御能力;ABA和SA在感病叶片中发挥防御作用并与抗氧化酶活性的提高密切相关,且可能连同NR介导的NO信号途径共同调控植物对病菌的防御过程;苯丙烷途径产生的次级代谢物总酚、黄烷醇等也在防御过程中发挥重要作用。本研究为胡杨对叶锈菌侵染的防御机制研究提供参考。

关键词：胡杨松杨栅锈菌活性氧抗氧化酶激素次级代谢物

胡杨叶片纤维素质量分数及含水率对春尺蠖择食程度的影响

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东北林业大学学报 2023年第9期51卷 120-125,132页

作者：黄倩倩阿不都拉·阿不力孜玉米提·哈力克田奥磊程生媛绿洲生态教育部重点实验室(新疆大学) 乌鲁木齐830017 新疆历史文化旅游可持续发展重点实验室(新疆大学)

以择食胡杨(Populus euphratica)叶片的食叶昆虫春尺蠖(Apocheima cinerarius)为研究对象,在塔里木河上游沙雅地区、中游英巴扎地区、下游阿拉干地区各选取与河道距离不同的5个监测样地(距离河道20、200、400、600、800 m)采集胡杨叶片... 详细信息

以择食胡杨(Populus euphratica)叶片的食叶昆虫春尺蠖(Apocheima cinerarius)为研究对象,在塔里木河上游沙雅地区、中游英巴扎地区、下游阿拉干地区各选取与河道距离不同的5个监测样地(距离河道20、200、400、600、800 m)采集胡杨叶片样本,结合野外观察和室内分析,探究叶片纤维素质量分数及含水率对春尺蠖择食的影响。结果表明:胡杨叶片纤维素质量分数与春尺蠖择食程度的相关性显著,但与叶片含水率的相关性不显著。春尺蠖取食胡杨叶片时,表现出明显的“雄株叶偏食性”(即喜欢吃雄株叶片),受虫害脱叶的雄性胡杨占胡杨总量的52%,雌性胡杨仅占5%。3个地区未受虫害胡杨的叶片纤维素质量分数、剩余叶片百分比(PRF)高于受虫害胡杨。中游英巴扎样地的受虫害程度较高、范围较广,叶片纤维素质量分数水平为7.60%~15.30%。受虫害胡杨的叶片纤维素质量分数及剩余叶片百分比随离河道距离的增加而增加,即虫害分布呈明显的河流廊道效应。上游沙雅样地的虫害分布与河道距离呈正比,离河道越远,胡杨叶片受虫害的程度越高。

关键词：胡杨纤维素含水率春尺蠖