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地面激光雷达扫描参数与点云简化对林木参数提取的影响

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中南林业科技大学学报 2024年 35-45页

作者：向兴龙孙华唐杰潘政尚周榕宋柯馨 1.中南林业科技大学林业遥感信息工程研究中心 2.中南林业科技大学林业遥感大数据与生态安全湖南省重点实验室 3.中南林业科技大学南方森林资源经营与监测国家林业和草原局重点实验室中南林业科技大学林业遥感大数据与生态安全湖南省重点实验室中南林业科技大学南方森林资源经营与监测国家林业和草原局重点实验室中南林业科技大学林业遥感信息工程研究中心

【目的】林木参数是森林蓄积量、森林生物量估算的基础指标，传统的人工调查方式费时费力，已难以适应新形势下数字化森林资源监测技术的要求。地面激光雷达扫描技术能够获取小尺度高分辨率的林分内部结构信息，为林分环境条件下林木胸... 详细信息

【目的】林木参数是森林蓄积量、森林生物量估算的基础指标，传统的人工调查方式费时费力，已难以适应新形势下数字化森林资源监测技术的要求。地面激光雷达扫描技术能够获取小尺度高分辨率的林分内部结构信息，为林分环境条件下林木胸径、树高提取提供一种新的思路。【方法】以芦头实验林场杉木林样地为研究对象，针对FARO Focus 3D X330三维激光扫描仪设计了7种不同的扫描组合方式对样地进行扫描，提出象限角点云简化思路进行参数提取和精度评价，探究不同扫描组合方式对林木胸径、树高参数提取精度与效率的影响。【结果】1）当扫描分辨率为1/2、质量为4X时，胸径参数提取精度最高；当扫描分辨率为1/4、质量为4X时，树高参数提取精度最高。2）在林木参数提取结果没有显著性差异的前提下，扫描分辨率为1/4、质量为4X的扫描参数工作效率最高。3）选取同时兼顾精度和效率的1/4扫描分辨率、质量4X的扫描结果，进行象限角点云简化，简化的点云能够准确地提取出林木胸径参数。【结论】研究结果对于具有相同或相似地理条件和树种的林地选择扫描参数和点云简化方式具有重要参考价值，可以提高内业工作效率，同时也为地面激光雷达野外样地调查提供方法和技术参考。

关键词：地面激光雷达林木参数点云数据扫描分辨率象限角点云简化

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嗜热蓝细菌高温适应机制及生物技术应用

生物工程学报 2024年第6期40卷 1752-1775页

作者：张婷孙绘梨齐凤霞毛绍名栾国栋吕雪峰中南林业科技大学生命科学与技术学院湖南长沙410004 中南林业科技大学林业生物技术湖南省重点实验室湖南长沙410004 中国科学院青岛生物能源与过程研究所山东省合成生物学重点实验室山东青岛266101 山东能源研究院山东青岛266101 青岛新能源山东省实验室山东青岛266101

嗜热蓝细菌是一类具有独特耐热特征的蓝细菌,可以作为研究光合生物高温适应机制的模式生物。系统解析嗜热蓝细菌的高温适应机制,有助于深入理解光合生物及其他微生物响应和适应高温环境的分子机理,同时还具有指导耐热作物培育和构建微... 详细信息

嗜热蓝细菌是一类具有独特耐热特征的蓝细菌,可以作为研究光合生物高温适应机制的模式生物。系统解析嗜热蓝细菌的高温适应机制,有助于深入理解光合生物及其他微生物响应和适应高温环境的分子机理,同时还具有指导耐热作物培育和构建微生物耐热细胞工厂的潜在应用前景。本文全面综述了嗜热蓝细菌的相关研究进展,包括其生态分布、形态特征、组学研究和耐热机制挖掘等多个方面;此外,还对嗜热蓝细菌在生物技术领域的应用前景与未来研究方向进行了展望。本文为深入了解蓝细菌光合生理与代谢特点,特别是嗜热蓝细菌在高温适应机制方面的研究提供了参考。

关键词：嗜热蓝细菌高温适应机制光合微生物抗逆资源组学特征

油茶果生刺盘孢组蛋白乙酰化转移酶Rtt109生物学功能

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菌物学报 2024年第4期43卷 40-51页

作者：王成玉姚权李河中南林业科技大学、南方人工林病虫害防控国家林业和草原局重点实验室、森林有害生物防控湖南省重点实验室、森林生物资源与有害生物综合管理湖南省普通高等学校重点实验室湖南长沙410004

炭疽病是油茶的主要病害,造成巨大经济损失。果生刺盘孢是油茶炭疽病优势致病菌。本研究旨在探讨果生刺盘孢中组蛋白乙酰化转移酶Rtt109的生物学功能,为油茶炭疽病防治提供理论依据。通过构建基因敲除载体,根据同源重组原理,敲除目标基... 详细信息

炭疽病是油茶的主要病害,造成巨大经济损失。果生刺盘孢是油茶炭疽病优势致病菌。本研究旨在探讨果生刺盘孢中组蛋白乙酰化转移酶Rtt109的生物学功能,为油茶炭疽病防治提供理论依据。通过构建基因敲除载体,根据同源重组原理,敲除目标基因CfRTT109,进一步筛选获得突变体ΔCfrtt109;构建CfRTT109基因回补质粒,转化至突变体ΔCfrtt109,通过荧光筛选回补菌株。生物学表型测定结果显示:相比于野生型,突变体ΔCfrtt109生长速率下降了51.23%,分生孢子的形成率下降了71.89%;在含有5.0mmol/L内质网胁迫剂二硫苏糖醇的PDA培养基中,突变体ΔCfrtt109的生长抑制率为50.75%,显著高于野生型和回补菌株;荧光定量PCR结果表明,与野生型和回补菌株相比,内质网相关的基因HAC1、SCJ1与PDI1基因在突变体中显著上调表达;在含有DNA损伤试剂甲基磺酸甲酯的PDA培养基中,突变体ΔCfrtt109停止生长;进一步研究发现,在甲基磺酸甲酯胁迫下,突变体ΔCfrtt109中的DNA损伤修复基因RHM52、RHM54与REV1表达量上调幅度显著低于野生型;致病力测定结果显示,突变体ΔCfrtt109在油茶叶上形成的病斑面积减小了77.60%,在苹果上减少了89.91%。综上所述,组蛋白乙酰化转移酶CfRtt109参与调控果生刺盘孢营养生长、分生孢子形成、内质网胁迫和DNA损伤胁迫应答以及致病力。

关键词：果生刺盘孢组蛋白乙酰化转移酶生长发育非折叠蛋白反应致病力

果生刺盘孢G蛋白信号调控因子CfRGS4基因的生物学功能

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菌物学报 2024年

作者：胡秋月曹凌雪李河中南林业科技大学南方人工林病虫害防控国家林业和草原局重点实验室森林有害生物防控湖南省重点实验室

果生刺盘孢Colletotrichum fructicola是油茶炭疽病的优势病原菌。研究果生刺盘孢G蛋白信号调节因子CfRGS4基因的生物学功能，为揭示病菌致病机制以及防治油茶炭疽病提供理论依据。构建CfRGS4基因敲除载体片段，利用PEG介导的原生质体... 详细信息

果生刺盘孢Colletotrichum fructicola是油茶炭疽病的优势病原菌。研究果生刺盘孢G蛋白信号调节因子CfRGS4基因的生物学功能，为揭示病菌致病机制以及防治油茶炭疽病提供理论依据。构建CfRGS4基因敲除载体片段，利用PEG介导的原生质体转化和抗性筛选及PCR电泳验证，获得果生刺盘孢CfRGS4基因敲除突变体及回补菌株。对野生型、ΔCfrgs4和ΔCfrgs4-C进行观察，结果表明：相较于野生型，突变体ΔCfrgs4-1和ΔCfrgs4-2在PDA培养基上的生长速率下降了24%和22%，在MM培养基上下降了22%和20%；分生孢子萌发率降低了65%和70%；附着孢形成率降低了24%和17%；在含有400 μg/mL CR的细胞胁迫剂上，突变体ΔCfrgs4-1和ΔCfrgs4-2的生长抑制率为14%和11%；与野生型相比，突变体菌落表现出被水浸润的现象，荧光定量PCR结果显示，突变体ΔCfrgs4中菌丝疏水相关基因CU1和MHP1基因均显著上调表达；在含有200 μg/mL ABTs的PDA平板和PDB培养基中，突变体ΔCfrgs4的胞外漆酶和过氧化物酶活性显著降低；突变体ΔCfrgs4-1和ΔCfrgs4-2在含有2.5 mol/L (30%和31%)和5 mol/L Cu2+(73%和75%)的PDA培养基上的抑制率均显著高于野生型；在致病力测定中，突变体ΔCfrgs4-1和ΔCfrgs4-2在油茶叶片上造成的病斑面积减小了40%和48%，在苹果上造成的病斑面积减小了48%和55%。综上所述，G蛋白信号调控因子CfRGS4基因参与调控果生刺盘孢的生长发育、表面疏水性、附着胞形成、胞外漆酶和过氧化物酶活性、Cu2+耐受性及致病性。

关键词：果生刺盘孢油茶 CfRGS4基因致病力

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青冈栎原花青素合成基因的鉴定与分析

中南林业科技大学学报 2024年 167-180页

作者：曹睿彬杨俊杰罗常莎姜小龙徐刚标 1.中南林业科技大学林木遗传育种实验室 2.湖南省青羊湖国有林场中南林业科技大学林木遗传育种实验室湖南省青羊湖国有林场

【目的】对青冈栎原花青素（缩合单宁）合成基因进行鉴定及生物信息学分析，可为青冈栎果实资源开发利用和品种改良奠定分子基础。【方法】基于已公布的青冈栎全基因组测序数据，利用生物信息学方法对原花青素合成基因进行鉴定，并分析... 详细信息

【目的】对青冈栎原花青素（缩合单宁）合成基因进行鉴定及生物信息学分析，可为青冈栎果实资源开发利用和品种改良奠定分子基础。【方法】基于已公布的青冈栎全基因组测序数据，利用生物信息学方法对原花青素合成基因进行鉴定，并分析其蛋白质序列、染色体定位、种间共线性、基因结构及系统发育关系。【结果】青冈栎中11种原花青素合成基因有42个家族成员，分布在11条染色体上；蛋白质理化性质在具有多拷贝数的QgPAL、QgC4H、Qg4CL、QgF3′H基因家族成员间存在差异；Qg4CL8、Qg4CL14、Qg4CL17、QgF3’H2、QgC4H4蛋白具有2～3个跨膜区域，表明这些蛋白可能在细胞内外信号转导中发挥重要作用；基因家族成员在栎属中进化比较保守，通过栎属古老的全基因组复制及串联重复和片段重复扩张；QgPAL2～QgPAL6和Qg4CL15基因分别与拟南芥中参与原花青素合成的AtPAL1～2和At4CL3聚为同一分支，可能在原花青素生物合成中发挥重要作用；Qg4CL基因家族在系统发育树中进化出新的分支，其家族成员表现出基因结构的多样性，并在4CL基因的高度保守基序中发生氨基酸位点的突变，推测这些基因可能因进化出新功能而被保留下来。【结论】青冈栎原花青素合成基因通过多种复制方式进行扩张，复制基因在栎属中相对保守，在青冈栎中表现出理化性质、蛋白结构和进化模式的多样化。采用生物信息学方法分析了原花青素合成基因的特征和进化模式，这为深入解析栎属植物单宁合成机制奠定了分子基础。

关键词：青冈栎原花青素合成基因生物信息学进化特征

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纳米硅肥在农田重金属污染修复中的应用

生态学杂志 2024年

作者：罗小飞曹旖旎李永中南林业科技大学南方林业生态应用技术国家工程实验室

中国耕地土壤资源紧缺，且耕地土壤污染区与粮食主产区高度重叠，严重影响农产品质量、威胁人类健康和生态安全，成为农田土壤污染治理的难点。硅肥在补充植物营养的同时还能缓解重金属对植物的毒害作用。纳米硅肥因其比表面积大、多微... 详细信息

中国耕地土壤资源紧缺，且耕地土壤污染区与粮食主产区高度重叠，严重影响农产品质量、威胁人类健康和生态安全，成为农田土壤污染治理的难点。硅肥在补充植物营养的同时还能缓解重金属对植物的毒害作用。纳米硅肥因其比表面积大、多微孔、利用率高、对污染物吸附性强和提升植物抗性等优势而备受关注，在污染农田治理中展现巨大潜力。本文重点探讨了传统硅肥和纳米硅肥的理化性质差异，不同类型的硅肥对土壤重金属生物有效性、作物吸收和转运重金属等作用机理、缓解重金属毒害的生理调控机制。纳米硅肥在农田重金属治理中具有广阔的应用前景，但目前仍存在一些不足，如纳米硅肥在农业应用中的最佳剂量和尺寸、缓解重金属毒害的分子机制等，未来发展需关注这些热点问题，以期更有效地推动纳米肥料在农田污染治理中的应用及绿色可持续发展，保障农田土壤健康和粮食安全利用。

关键词：纳米硅重金属土壤修复生理调控

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色彩信号在非人灵长类动物性选择中的作用

兽类学报 2024年第1期44卷 103-117页

作者：林锦煌姚辉吴锋向左甫中南林业科技大学生命科学与技术学院长沙410004 湖北神农架金丝猴保育生物学湖北省重点实验室神农架442411 中南林业科技大学林学院长沙410004

动物的多彩羽毛、毛发和皮肤不仅在种内交流、反捕食防御、体温调节等方面起到重要作用,而且在性选择中具有非常重要的意义。许多非人灵长类种类具有多色毛发和裸露皮肤,同时又拥有复杂多样的交配系统和视觉系统,因此成为研究色彩信号... 详细信息

动物的多彩羽毛、毛发和皮肤不仅在种内交流、反捕食防御、体温调节等方面起到重要作用,而且在性选择中具有非常重要的意义。许多非人灵长类种类具有多色毛发和裸露皮肤,同时又拥有复杂多样的交配系统和视觉系统,因此成为研究色彩信号在性选择中作用的代表类群。本文阐述了性选择压力下颜色信号的功能以及非人灵长类的研究优势,综合分析了颜色信号在非人灵长类性选择中的作用:(1)异性间偏好鲜艳颜色,鲜艳颜色可能意味着身体更健康;(2)同性间颜色鲜艳意味着个体等级高低及竞争烈度强弱;(3)所有研究主要以山魈(Mandrillus sphinx)和猕猴(Macaca mulatta)为对象,且多以皮肤颜色为信号,涉及毛色的研究几乎空白;(4)尽管视觉模型比光谱法及数字摄影更精准,但在现有条件下数字摄影更加方便可行;(5)表型颜色与内在生理机制联系及相关基因研究还需要进一步深入挖掘。

关键词：色彩信号非人灵长类性选择

酒石酸与农艺刈割联合辅助象草植物修复镉污染土壤的效应以及对土壤微生物群落的影响

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环境科学研究 2024年第2期37卷 359-370页

作者：马兰心唐棋辜娇峰王德正周航曾鹏廖柏寒中南林业科技大学环境科学与工程学院湖南长沙410004

针对重金属镉(Cd)污染耕地,选择适宜的经济作物并配套低生态风险辅助技术边生产边修复,对保持耕地种植属性和区域经济水平意义重大.为研究酒石酸和农艺刈割辅助象草(Pennisetum purpureum Schum)植物修复Cd重度污染的效果,在湖南东部地... 详细信息

针对重金属镉(Cd)污染耕地,选择适宜的经济作物并配套低生态风险辅助技术边生产边修复,对保持耕地种植属性和区域经济水平意义重大.为研究酒石酸和农艺刈割辅助象草(Pennisetum purpureum Schum)植物修复Cd重度污染的效果,在湖南东部地区某Cd污染农田开展象草的田间种植试验,分析酒石酸施用(单次施用0、1.25和2.5 mmol/kg)和农艺刈割(0、1和2次)单一或联合处理对土壤基本理化性质、象草Cd含量、象草生物量、象草Cd提取量和土壤微生物群落结构的影响.结果表明:①与实验田背景值相比,象草种植、酒石酸和刈割处理能够使土壤pH降低0.07~0.47个单位、土壤总Cd含量降低0.62%~39.72%,同时土壤有效态Cd含量增加1.25%~27.25%.②酒石酸施用有利于象草总生物量的增加,刈割则相反,但二者都增加了象草茎Cd含量,尤其是刈割处理,均是最后一茬收获的象草茎Cd含量较前茬更大,最高达8.94 mg/kg.③酒石酸施用量为1.25 mmol/kg且未刈割时,象草地上部位生物量最大,单位面积生物量最高达99.67 t/hm^(2)(单株达3.80 kg);同时象草地上部位Cd提取量达到最大,单位面积象草地上部Cd提取量达到213.58 g/hm^(2)(单株达8.14 mg).④酒石酸和刈割处理均对土壤微生物α-多样性无显著影响,但1.25 mmol/kg的酒石酸施用联合刈割2次的处理显著影响了土壤微生物β-多样性.研究显示:施加酒石酸和刈割均可提高象草茎和叶的Cd含量,且单一低剂量酒石酸处理下植物Cd提取量最大,同时试验处理一定程度上影响了土壤微生物群落的组成;在利用象草植物修复Cd污染土壤污染时,建议施用1.25 mmol/kg的酒石酸提升修复效率.

关键词：镉(Cd)污染土壤象草植物修复酒石酸刈割土壤微生物群落

基因CfATG6和CfATG14参与调控果生刺盘孢细胞自噬和致病力

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微生物学报 2024年第4期64卷 1289-1305页

作者：姚权李河中南林业科技大学、南方人工林病虫害防控国家林业和草原局重点实验室、森林有害生物防控湖南省重点实验室、森林生物资源与有害生物综合管理湖南省普通高等学校重点实验室湖南长沙410004

【目的】炭疽病是油茶的主要病害,由刺盘孢属的多种真菌引起,其中果生刺盘孢分布范围最广、分离率最高,是油茶炭疽病的主要致病菌。研究自噬相关蛋白CfAtg6和CfAtg14的生物学功能,为进一步揭示果生刺盘孢通过细胞自噬调控致病的分子机制... 详细信息

【目的】炭疽病是油茶的主要病害,由刺盘孢属的多种真菌引起,其中果生刺盘孢分布范围最广、分离率最高,是油茶炭疽病的主要致病菌。研究自噬相关蛋白CfAtg6和CfAtg14的生物学功能,为进一步揭示果生刺盘孢通过细胞自噬调控致病的分子机制,并为油茶炭疽病的防治提供理论基础。【方法】根据同源重组原理,通过聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)介导的方法,在果生刺盘孢中敲除基因CfATG6和CfATG14,并进一步获得回补菌株ΔCfatg6-C和ΔCfatg14-C。【结果】酵母双杂交试验结果显示,果生刺盘孢蛋白CfAtg6和CfAtg14可能存在互作关系。生物学表型测定结果表明,相较于野生型和回补菌株,突变体ΔCfatg6和ΔCfatg14均表现出营养生长速率显著减慢,附着胞形成率分别只有野生型的5%和18%;突变体ΔCfatg6和ΔCfatg14致病力均极显著减弱,造成的油茶叶片病斑面积少于野生型和回补菌株的1/3;CfATG6和CfATG14基因缺失突变体均丧失转运和降解CfAtg8蛋白的能力,并对细胞壁胁迫更敏感。突变体ΔCfatg6的分生孢子产量显著降低,仅为野生型的20%左右;氧化胁迫试验结果表明,相较于野生型和回补菌株,过氧化氢对突变体的生长抑制率升高10%左右。内质网压力胁迫试验表明,ΔCfatg14对二硫苏糖醇抑制率升高5%以上。【结论】自噬相关基因CfATG6和CfATG14参与调控了果生刺盘孢生长发育、细胞自噬和致病力。

关键词：果生刺盘孢细胞自噬 CfATG6 CfATG14 致病力