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过表达胡杨PePKS5提高拟南芥耐盐性

北京林业大学学报 2024年第2期46卷 62-74页

作者：温馨殷可欣马思圆张小萌赵楠周晓阳赵瑞陈少良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 北京林业大学实验室与设备管理处北京100083

【目的】盐胁迫是影响植物生长发育的不利环境因子。蛋白激酶PKS5作为植物盐超敏感信号转导途径的重要组分,在植物响应盐胁迫过程中具有重要调节功能。本文旨在生理水平和分子水平上,探究胡杨PePKS5基因在植物耐受盐胁迫过程中的调节作... 详细信息

【目的】盐胁迫是影响植物生长发育的不利环境因子。蛋白激酶PKS5作为植物盐超敏感信号转导途径的重要组分,在植物响应盐胁迫过程中具有重要调节功能。本文旨在生理水平和分子水平上,探究胡杨PePKS5基因在植物耐受盐胁迫过程中的调节作用。【方法】克隆胡杨PePKS5基因,并在拟南芥中过表达,获得T3代转基因拟南芥纯合体。观察盐胁迫下转基因拟南芥株系的耐盐表型,测定其过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶活性及盐胁迫响应基因的表达量。利用非损伤微测技术测定转基因拟南芥株系根尖Na^(+)、K^(+)动态离子流,利用激光共聚焦显微镜观测转基因拟南芥株系根尖Na^(+)和H_(2)O_(2)含量。测定盐处理后转基因拟南芥土培幼苗的叶绿素荧光参数、光合参数等生理指标,揭示PePKS5基因在盐胁迫下对拟南芥的生理调节作用。构建亚细胞定位载体,通过瞬时转化烟草,对PePKS5蛋白进行亚细胞定位观测。【结果】(1)PePKS5基因的CDS序列编码417个氨基酸,PePKS5氨基酸序列与毛白杨PtPKS5相似度最高,并且亲缘关系最近。(2)PePKS5定位于细胞质和细胞核中。(3)NaCl处理6 h后,胡杨叶片PePKS5基因表达量上调,72 h后逐渐恢复至正常水平。(4)盐胁迫下过表达PePKS5基因的拟南芥株系(PePKS5-OE10和PePKS5-OE15)的生存率和根长均明显高于野生型(WT)和转空载体(VC)株系。(5)与WT和VC株系相比,PePKS5-OE10和PePKS5-OE15株系的POD和CAT活性增强,APX1和CAT2基因的表达量均升高。(6)盐胁迫下PePKS5-OE10和PePKS5-OE15株系的Na^(+)外排和K^(+)的内流明显高于WT和VC株系,并且在根尖中积累的Na^(+)浓度和H_(2)O_(2)浓度明显低于WT和VC株系。(7)盐胁迫下PePKS5-OE10和PePKS5-OE15株系的叶绿素相对含量、PSⅡ最大光量子效率、实际光合量子产量和相对电子传递速率均高于WT和VC株系。(8)盐胁迫下PePKS5-OE10和PePKS5-OE15的净光合速率高于WT和VC株系,而胞间CO_(2)浓度、气孔导度和蒸腾速率均低于WT和VC株系。【结论】过表达胡杨PePKS5基因能够增强拟南芥对Na^(+)的外排能力,维持植物活性氧的平衡状态,以及保持相对稳定的光合作用能力,从而提高拟南芥的耐盐能力。

关键词：胡杨蛋白激酶盐胁迫 PKS5 离子平衡活性氧

高性能TEMPO功能化木粉-聚乙烯醇/锂铝水滑石复合材料的制备及性能

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林业科学 2024年第6期60卷 111-119页

作者：龚珊珊王思卿刘涛张晔李傲李建章北京林业大学木质材料科学与应用教育部重点实验室北京100083

【目的】探究聚乙烯醇/锂铝水滑石(PVA/LDH)分散液对巴沙木加工剩余物理化性能的影响,为构建高性能木质复合材料提供理论依据,实现木材加工剩余物的高值化利用。【方法】受天然贝壳“砖-泥”有序结构启发,以巴沙木加工剩余物(木粉)为主... 详细信息

【目的】探究聚乙烯醇/锂铝水滑石(PVA/LDH)分散液对巴沙木加工剩余物理化性能的影响,为构建高性能木质复合材料提供理论依据,实现木材加工剩余物的高值化利用。【方法】受天然贝壳“砖-泥”有序结构启发,以巴沙木加工剩余物(木粉)为主要原料,经脱木素和氧化改性,获得2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)功能化改性木粉(T-WP),向其中加入不同比例PVA/LDH分散液,通过真空抽滤自组装过程将无机纳米片水滑石插层,构建天然有机聚合物与无机纳米片复合的高性能新型木质层状复合材料,基于FTIR、XPS、Zeta电位、力学性能等测试与分析,探究各组分间的相互作用及机械性能协同增强机制。【结果】1)木粉粒径100目时,纯T-WP薄膜的力学拉伸强度和韧性最大,分别为(225.25±0.82)MPa和(5.18±0.36)MJ·m^(-3)。2)PVA/LDH纳米片体系在T-WP上成功插层,并与T-WP分子链上的含氧官能团形成氢键、静电相互作用以及共价交联作用。3)对不同PVA/LDH添加量的T-WP-PVA/LDH复合材料进行力学性能分析,PVA/LDH添加量为20 wt%时,T-WP-PVA/LDH复合材料的拉伸强度和杨氏模量最大,分别为(287.29±4.91)MPa和(14.21±2.60)GPa,是纯T-WP的1.28和2.40倍。4)在相对湿度90%、温度25℃条件下放置16 h,T-WP-PVA/LDH复合材料的吸湿率为45.43%,力学拉伸强度为105.40 MPa;在湿润土壤中,T-WP-PVA/LDH复合材料表现出较好的可生物降解特性。【结论】T-WP-PVA/LDH仿生层状复合材料中,T-WP分子链上的活性含氧基团与PVA/LDH体系形成氢键、静电相互作用以及Al—O—C共价交联作用,构建协同增强体系,赋予T-WP-PVA/LDH复合材料优异的力学性能。木质层状复合材料优异的特性使其在包装、地膜、一次性餐盒等领域具有广泛应用前景,有望替代部分聚乙烯、聚丙烯等石油基产品。

关键词：木粉 TEMPO氧化锂铝水滑石力学性能增强机制界面协同

毛白杨半胱氨酸蛋白酶PtoCP1基因参与植物激素调控的叶片衰老

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科学通报 2024年第3期69卷 431-438页

作者：国洪丽陈梦圆范雅为刘涵孙蕾倩刘迪李慧王馨陆海北京林业大学生物科学与技术学院林木遗传育种全国重点实验室树木花卉育种生物工程国家林业和草原局重点实验室北京100083

半胱氨酸蛋白酶在植物不同组织中的特异性表达发挥了多种功能.本文探究了毛白杨半胱氨酸蛋白酶PtoCP1基因在激素诱导下参与叶片衰老的机制.使用脱落酸(ABA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、乙烯(ACC)对杨树叶片进行处理,不同时间段后观察叶片表型... 详细信息

半胱氨酸蛋白酶在植物不同组织中的特异性表达发挥了多种功能.本文探究了毛白杨半胱氨酸蛋白酶PtoCP1基因在激素诱导下参与叶片衰老的机制.使用脱落酸(ABA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、乙烯(ACC)对杨树叶片进行处理,不同时间段后观察叶片表型、检测叶绿素含量以及PtoCP1基因相对表达量,发现激素诱导后的叶片黄化加速,叶绿素含量下降,同时PtoCP1表达量上调,而ptocp1突变体则延缓了叶片的衰老.进一步对PtoCP1启动子元件分析发现,其含有ABA、MeJA响应元件,因此以相应的ABA、MeJA激素分别处理含ProPtoCP1-GUS-pBI121重组载体的转基因拟南芥幼苗,并观察GUS染色差异和检测报告基因GUS的相对表达量.结果显示,ABA诱导下GUS染色加深,GUS表达量上升.综上所述,PtoCP1启动子可以通过响应ABA调控基因的表达,从而使植物对外界胁迫作出反应,引起叶片衰老,该研究为进一步理解激素诱导植物半胱氨酸蛋白酶参与叶片衰老的机制提供了理论支持.

关键词： PtoCP1基因启动子激素诱导功能分析

木姜子的化学物质构成、感官特性及其生物活性研究进展

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食品工业科技 2024年第14期45卷 378-389页

作者：王佳杰马超乔泽耀刘诗琦张璐璐北京林业大学生物科学与技术学院北京100083 林业食品加工与安全北京市重点实验室北京100083

木姜子是一类落叶或常绿小乔木或灌木植物,具有调香、调味及医用等价值,然而,木姜子产业普遍存在着产品科技含量低、加工模式单一、高值化加工利用程度不足等问题。本文系统总结了木姜子中含有的挥发性香气成分(如石竹烯、柠檬烯、柠檬... 详细信息

木姜子是一类落叶或常绿小乔木或灌木植物,具有调香、调味及医用等价值,然而,木姜子产业普遍存在着产品科技含量低、加工模式单一、高值化加工利用程度不足等问题。本文系统总结了木姜子中含有的挥发性香气成分(如石竹烯、柠檬烯、柠檬醛、芳樟醇等)和非挥发性成分(如生物碱、脂肪酸、木脂素、酰胺等)及其所具有的抗菌、抗氧化、抗炎、抗关节炎等生物活性,初步明确了木姜子的呈味与花椒、胡椒具有一定的相似性,并发现酰胺化合物和丁香酚是木姜子辛辣感产生的物质基础。在此基础上,本文还总结了木姜子在食品品质保持、菜肴减盐、烟草风味改善、除草和杀虫、牙科辅助治疗等方面的研究进展并分析了其应用潜力。因此,加强木姜子基础科研力度,加快相关科技成果转化,对于促进木姜子产业链延伸和提升经济效益具有重要的现实意义。

关键词：木姜子化学物质感官特性生物活性

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黄河中游地区生态敏感性时空分异特征

环境科学 2024年

作者：曲怡饶良懿北京林业大学水土保持学院北京林业大学水土保持国家林业和草原局重点实验室

黄河中游生境脆弱，是黄河流域生态问题最为突出的地区之一。开展黄河中游生态敏感性研究，可为区域生态系统修复与保护提供参考。根据区域实际情况，选取水土流失、土地沙化和生物多样性这3个生态敏感性指数，运用空间距离指数法构建... 详细信息

黄河中游生境脆弱，是黄河流域生态问题最为突出的地区之一。开展黄河中游生态敏感性研究，可为区域生态系统修复与保护提供参考。根据区域实际情况，选取水土流失、土地沙化和生物多样性这3个生态敏感性指数，运用空间距离指数法构建综合生态敏感性指数，借助空间自相关分析、格网编码分析及地理探测器探究2005—2020年黄河中游地区生态敏感性的时空分异特征及驱动因子。结果表明：①2005—2020年黄河中游综合生态敏感性具有明显的空间分异性，总体上呈“西北高、东南低”的分布格局。从时间上看，黄河中游综合生态敏感性指数平均值从2005年的6.854持续下降至2020年的6.350，区域生态敏感性降低。②2005—2020年黄河中游综合生态敏感性具有显著的空间正相关性，空间聚集性较强。然而，随着时间的推移，空间聚集性逐渐减弱。③2005—2020年黄河中游综合生态敏感性整体变动较小，变动0次和1次的区域面积占总面积的70.79%；生态敏感性有所升高的区域主要位于关中平原和豫西北地区，长期保持高值敏感状态的区域主要位于泾河流域北部、无定河流域和鄂尔多斯高原东北部，未来需重点关注这些地区。④植被覆盖度是黄河中游综合生态敏感性空间分异的主要驱动因子，生物丰度指数是次要因子。总体上看，黄河中游地区综合生态敏感性逐渐下降，生态环境改善。研究可为黄河中游地区生态系统保护及高质量发展提供借鉴。

关键词：黄河中游生态敏感性时空分异空间距离指数法空间自相关地理探测器

毛乌素沙地土壤解磷菌的分离筛选及其解磷机制

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农业工程学报 2024年第11期40卷 109-118页

作者：周晓倩冯薇贺斌秦树高张宇清北京林业大学水土保持学院宁夏盐池毛乌素沙地生态系统国家定位观测研究站北京100083 北京林业大学水土保持国家林业和草原局重点实验室北京100083 北京林业大学林业生态工程教育部工程中心北京100083 北京林业大学林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 林木育种与生态修复国家工程研究中心北京100083

为探究毛乌素沙地土壤中可培养解磷细菌的种类、解磷能力和作用机制,该研究利用磷酸三钙为磷源的培养基,从黑沙蒿(Artemisia ordosica)林地土壤中分离出61株解磷细菌,其中变形菌门(Pseudomonadota)假单胞菌属(Pseudomonas)为优势类群。... 详细信息

为探究毛乌素沙地土壤中可培养解磷细菌的种类、解磷能力和作用机制,该研究利用磷酸三钙为磷源的培养基,从黑沙蒿(Artemisia ordosica)林地土壤中分离出61株解磷细菌,其中变形菌门(Pseudomonadota)假单胞菌属(Pseudomonas)为优势类群。最终筛选出4株高效解磷菌(命名为R1、R4、NR1和NR3),磷增量分别为501.24、67.78、55.48和800.28 mg/L。基于形态特征、生理生化特性和系统发育分析,鉴定R4和NR1为假单胞菌属,R1和NR3分别为拟无枝酸菌属(Amycolatopsis)和泛菌属(Pantoea)。这些菌株的解磷能力与其分泌的草酸、乙酸、酒石酸量及pH值显著相关。结果表明,具有较强耐盐碱性的4株高效解磷菌,通过分泌有机酸和调节pH值显著提升了有效磷含量,显示出其作为微生物菌剂在干旱地区土壤改良和植被恢复中的潜在应用价值。

关键词：解磷细菌溶磷能力无机磷有机酸毛乌素沙地

松散堆积体边坡植被分布特征及其环境因子解析

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生态与农村环境学报 2024年

作者：冷流江张艳赵廷宁史常青吴川刘佳琪北京林业大学水土保持学院北京林业大学国家林业和草原局水土保持重点实验室

松散堆积体边坡植被恢复过程复杂、难度大，微地形、植被分布和土壤特征是影响植被恢复的关键因素，该研究旨在进一步阐明各因素对植被分布的影响，为松散堆积体边坡的生态恢复提供科学依据。以黄院采石场松散堆积体边坡为对象，开展自... 详细信息

松散堆积体边坡植被恢复过程复杂、难度大，微地形、植被分布和土壤特征是影响植被恢复的关键因素，该研究旨在进一步阐明各因素对植被分布的影响，为松散堆积体边坡的生态恢复提供科学依据。以黄院采石场松散堆积体边坡为对象，开展自然恢复边坡植被调查及土壤样品采集，采用统计检验、Pearson相关性分析等方法研究植被分布特征及其环境解释。结果表明：1)松散堆积体边坡植被斑块数量多、景观形状指数大，其中阴坡和半阴半阳坡具有较大的斑块面积和最大斑块指数，最大值分别为22.37 m2和11.57%，说明植被分布相对分散，生长受环境的空间异质性强，与阳坡相比，阴坡和半阴半阳坡更利于植物聚集生长；2)植被多样性在不同坡向间差异显著，Simpson优势度指数（C）在阳坡的数值显著大于阴坡和半阴半阳坡（P物理性质的影响较大，土壤孔隙度均值为29.92%，其物理结构特性由原本的大孔隙不持水转变为通气性较差的小孔隙；4)土壤含水量和土壤有效磷含量是影响松散堆积体植被多样性的主要土壤理化因子，而坡向是影响植被变化的主要地形因子。综上可知，通过微地形的调整营造适宜植物生长的微生境对松散堆积体边坡植被生长具有重要作用，土壤含水量仍是植被恢复的关键因子，在地形营造过程中应优先考虑。

关键词：松散堆积体坡向斑块指数土壤含水量相关性分析

基于混合效应和分位数回归的温带针阔混交林树高与胸径关系研究

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北京林业大学学报 2024年第2期46卷 28-39页

作者：程雯武晓昱叶尔江·拜克吐尔汉王娟赵秀海张春雨北京林业大学国家林业和草原局森林经营工程技术研究中心北京100083 北京林业大学理学院北京100083 新疆农业大学林学与风景园林学院新疆干旱区林业生态与产业技术重点实验室新疆乌鲁木齐830052 北京林业大学生态与自然保护学院北京100083

【目的】基于非线性回归和广义模型构建不同分位数回归和混合效应的树高预测方程,并对比分析非线性模型、不同分位点(τ=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9)模型、广义模型及非线性混合效应模型的拟合效果和预测精度,为研究林分生长... 详细信息

【目的】基于非线性回归和广义模型构建不同分位数回归和混合效应的树高预测方程,并对比分析非线性模型、不同分位点(τ=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9)模型、广义模型及非线性混合效应模型的拟合效果和预测精度,为研究林分生长和收获提供理论依据。【方法】本研究以吉林蛟河地区针阔混交林的主要树种(红松、色木槭、紫椴和水曲柳)为研究对象,基于21.12 hm2样地数据,首先在11个广泛使用的树高方程基础模型中选定基础模型;其次探究林分变量对树高的影响并构建含林分变量的广义模型;最后在基础模型和广义模型的基础上,构建分位数模型,同时考虑样方效应对树高的影响,构建混合效应模型。【结果】(1)各树种均以Richards模型拟合精度更高,且具有生物学意义,选定为基础模型;考虑林分变量与树高的相关性以及模型收敛性,加入优势木高建立的广义模型能显著提高拟合效果。(2)各树种均为中位数τ=0.5时模型拟合效果最佳,且与非线性回归预测精度相近,红松、色木槭、紫椴和水曲柳最高R^(2)值分别为0.811、0.809、0.724和0.617,广义中位数回归预测能力得到进一步提高,R^(2)值分别为0.891、0.874、0.858和0.627。(3)混合效应模型相对其他模型能显著提高预测精度,其中基础混合模型略优于广义混合模型,4个树种R^(2)值达到0.937、0.919、0.906和0.643,表明包含样方效应的混合模型能得到更准确更稳定的预测结果。【结论】与传统方法建立的基础模型和广义模型以及两者的中位数回归模型相较,基于非线性混合效应构建的树高-胸径模型预测精度更高,其中基于基础混合效应构建的吉林蛟河地区混交林树高-胸径模型更具优越性和稳定性。

关键词：分位数回归树高-胸径模型混合效应模型广义模型针阔混交林

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动物拉绳测试研究进展

生态学杂志 2024年第5期43卷 1463-1470页

作者：文超王偲温俊宝北京林业大学草业与草原学院北京100083 北京林业大学林木有害生物防治北京市重点实验室北京100083 华南农业大学林学与风景园林学院广州510642

拉绳测试是比较心理学研究中最为广泛使用的行为测试之一,已经用于测试多种鸟类、哺乳动物及无脊椎动物。探索动物通过拉绳获得食物等奖励的过程,可以评估动物对空间和因果关系的理解。本文总结了动物拉绳的方法以及不同动物类群拉绳的... 详细信息

拉绳测试是比较心理学研究中最为广泛使用的行为测试之一,已经用于测试多种鸟类、哺乳动物及无脊椎动物。探索动物通过拉绳获得食物等奖励的过程,可以评估动物对空间和因果关系的理解。本文总结了动物拉绳的方法以及不同动物类群拉绳的模式和特点,并重点阐述了不同拉绳测试所涉及的认知机制。动物拉绳时会使用两种不同的方式,包括侧步(单侧肢体拉绳)和双步(肢体交错拉绳)。在拉绳测试中,绳子多水平或垂直方式排列,可以将不同数量或排列方式的绳子呈现给动物,以研究动物在解决拉绳问题时采用的认知机制。动物拉绳涉及先天行为、邻近原则、试错学习、手段-目的和感知反馈等机制。拉绳测试是研究动物认知的重要方法,有助于加深对动物认知的了解。

关键词：拉绳测试动物认知手段-目的感知反馈