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不同排水材料对轻型种植屋面土壤环境的影响

应用基础与工程科学学报 2019年第3期37卷 469-481页

作者：俞伟金雪梅江振扬袁在翔关庆伟南京林业大学生物与环境学院南方林业协同创新中心

通过构建轻型种植屋面模拟试验平台,研究了5种排水材料对种植屋面土壤温湿度的影响,以及由此导致土壤微生物学特性发生变化的原因.结果表明:在雨后初期土壤湿度主要受材料排水性能影响,材料蓄水性能对土壤湿度的影响不显著;土壤温度在... 详细信息

通过构建轻型种植屋面模拟试验平台,研究了5种排水材料对种植屋面土壤温湿度的影响,以及由此导致土壤微生物学特性发生变化的原因.结果表明:在雨后初期土壤湿度主要受材料排水性能影响,材料蓄水性能对土壤湿度的影响不显著;土壤温度在各材料处理间无显著差异.玻璃轻石和陶粒处理的土壤微生物量和微生物功能多样性均显著大于其他材料,这些差异并非由于土壤温湿度变化所引起.典范对应分析(CCA)将排水材料划归为3类:多孔材料(陶粒、玻璃轻石)、塑料类(PVC、HDPE排水板)和碎石,揭示了土壤微生物学特性的变化起因于材料自身不同的物理特性.种植屋面排水层采用多孔材料,表现出较高的生物适应性和更好的环境协调性.

关键词：种植屋面排水材料温度与湿度土壤微生物多孔材料 Biolog EcoPlateTM

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美国白蛾内参基因的鉴定及筛选

林业科学 2019年第9期55卷 111-120页

作者：陶蓉李慧孙宇航于晓航朱晗郝德君南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京林业大学林学院

【目的】为筛选美国白蛾在不同温度处理、不同发育阶段、幼虫不同组织中稳定的内参基因,为美国白蛾相关的基因定量研究奠定基础。【方法】在美国白蛾转录组测序结果中筛选出8个候选内参基因GAPDH、ACT、RPL12、RPL18a、RPS16、EF1α、EF... 详细信息

【目的】为筛选美国白蛾在不同温度处理、不同发育阶段、幼虫不同组织中稳定的内参基因,为美国白蛾相关的基因定量研究奠定基础。【方法】在美国白蛾转录组测序结果中筛选出8个候选内参基因GAPDH、ACT、RPL12、RPL18a、RPS16、EF1α、EF1β、18S rRNA,获得碱基序列。将以上序列进行克隆、测序、比对最终证明其为美国白蛾的基因且碱基序列正确,之后将其上传到NCBI获得登录号。设计以上8个候选内参基因的实时荧光定量PCR(qRT?PCR)引物,利用qRT?PCR技术测定8个候选内参基因在美国白蛾不同发育阶段(幼虫1~6龄)、不同温度处理下(-10、-5、0、25、35、40、45℃处理2 h)、幼虫的不同组织(头、肠道、脂肪体、马氏管、表皮)中的表达量,记录Ct值;然后通过ΔCt法、GeNorm、NormFinder和BestKeeper共4种方法对8个候选内参基因在不同条件下的Ct值进行统计分析,最后综合RelFinder选出最稳定的内参基因。通过GeNorm计算Vn/(n+1)最合适内参基因的数目。【结果】Ct分析表明,在不同发育阶段和在不同温度处理下表达最稳定的是RPL12;在幼虫不同组织中,最稳定的是RPS16。GeNorm分析结果与ΔCt分析结果相同。NormFinder分析表明,在不同的发育阶段和不同温度处理下最稳定的候选内参基因分别是RPL18a和EF1α;在幼虫组织中,最稳定的是ACT。BestKeeper分析认为,不同发育阶段,ACT、GAPDH不适合作为内参基因;不同温度处理下,ACT、RPL18a、RPL12、RPS16、EF1β不适合作为内参基因;在不同幼虫组织中,RPL18a、EF1α、EF1β、18S rRNA不适合作为内参基因。最后RelFinder综合评价显示,在不同的发育阶段最稳定的内参基因组合是RPL12和EF1β,最不稳定的是ACT;在不同的温度处理下,最稳定的内参基因组合是EF1α和GAPDH,最不稳定的是ACT;在不同组织中,最稳定的组合是ACT和RPS16,最不稳定的是RPL18a。经GeNorm软件计算,最合适的内参基因数目应该是2个。【结论】在美国白蛾不同发育阶段的基因定量研究中,建议以RPL12和EF1β作为内参基因;在不同温度处理的基因定量研究中,建议以EF1α和GAPDH作为内参基因;在幼虫不同组织的基因定量研究中,建议以ACT和RPS16作为内参基因。此外,亦初步说明了昆虫内参基因在不同试验条件下的不稳定性。

关键词：内参基因基因筛选 qRT-PCR

吡咯伯克霍尔德氏菌JK-SH007吲哚-3-乙酰胺IAA合成功能及其依赖途径鉴定

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林业科学 2019年第9期55卷 121-129页

作者：刘婉慧陈飞飞叶建仁王朝恩康熠付欢欢南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京林业大学林学院

【目的】探索吡咯伯克霍尔德氏菌JK-SH007(Burkholderia pyrrocinia JK-SH007)合成生长素吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid, IAA)的能力,并阐明*** JK-SH007存在色氨酸依赖型的吲哚-3-乙酰胺(indole-3-acetamide, IAM)IAA合成途径。【方法】使用Salkowski比色法和酶联免疫吸附法(ELISA)进行L-色氨酸对*** JK-SH007合成IAA能力影响的检测;以*** JK-SH007全基因组为模板,设计特异性引物克隆iaaM和iaaH基因,并使用生物信息学方法对其蛋白质和亲缘关系进行分析;通过实时荧光定量PCR方法分析*** JK-SH007中的iaaM和iaaH基因在L-色氨酸处理下的差异表达。【结果】*** JK-SH007菌株能够合成15.663μg·mL-1的IAA,在以L-色氨酸为前体的条件下其合成IAA的量显著增加,达到了44.404μg·mL-1。iaaM和iaaH基因均含有一个完整的开放阅读框,其中iaaM基因全长1 782 bp,编码593个氨基酸,属于Aminooxidase super family家族;iaaH基因全长1 368 bp,编码455个氨基酸,属于Amidase super family家族。在L-色氨酸的处理下,*** JK-SH007中的iaaM和iaaH基因的表达量均显著增加。【结论】*** JK-SH007具有合成IAA的能力,L-色氨酸对其合成IAA具有显著促进作用,且克隆得到了iaaM和iaaH基因,其在进化上具有一定的保守性,证明*** JK-SH007中存在吲哚-3-乙酰胺IAA合成途径。

关键词：吡咯伯克霍尔德氏菌吲哚-3-乙酸吲哚-3-乙酰胺途径色氨酸2-单加氧酶基因吲哚乙酰胺水解酶基因

基于无人机激光雷达的银杏人工林有效叶面积指数估测

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林业科学 2020年第1期56卷 74-86页

作者：吴项乾曹林申鑫汪贵斌曹福亮南京林业大学南方现代林业协同创新中心

【目的】精确估测银杏人工林有效叶面积指数(eLAI),以更好了解银杏人工林的生长和竞争、理解人工林生态系统的功能和生产力。【方法】基于多旋翼无人机激光雷达(LiDAR)系统获取的点云数据,结合45块地面实测样地数据,使用孔隙度模型法(... 详细信息

【目的】精确估测银杏人工林有效叶面积指数(eLAI),以更好了解银杏人工林的生长和竞争、理解人工林生态系统的功能和生产力。【方法】基于多旋翼无人机激光雷达(LiDAR)系统获取的点云数据,结合45块地面实测样地数据,使用孔隙度模型法(通过计算点云的冠层穿透率,根据Beer-Lambert定律计算有效叶面积指数)和统计模型法(首先通过地面实测的有效叶面积指数和所提取的LiDAR特征变量建模,然后借助拟合的模型估测有效叶面积指数)对我国典型银杏人工林进行样地尺度的有效叶面积指数估测。【结果】1)使用统计模型法估测eLAI时,仅利用LiDAR高度特征变量估测精度为R^2=0.38(rRMSE=54%),引入其他特征变量(冠层密度特征、冠层容积比以及强度特征变量)后精度分别达到R^2=0.64(rRMSE=26%)、R^2=0.61(rRMSE=28%)、R^2=0.74(rRMSE=23%);2)根据Cover将样地分组建模后发现,分组建模的精度优于不分组建模的精度;3)孔隙度模型法估测有效叶面积指数的精度为R^2=0.71(rRMSE=32.0%)。【结论】结合多组LiDAR特征变量估测有效叶面积指数能够充分挖掘LiDAR数据包含的冠层结构特性,从而提升估测精度;同时,使用孔隙度模型法可以有效估测银杏人工林有效叶面积指数。无人机LiDAR点云在估测银杏人工林有效叶面积指数上具有较好的潜力。

关键词：无人机激光雷达银杏人工林有效叶面积指数

仁扇舟蛾化学感受蛋白cDNA的克隆、序列分析及时空表达

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林业科学 2018年第4期54卷 67-75页

作者：李慧顾天滋陈昌宇黄开茹田朔赵旭东郝德君南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京林业大学林学院南京210037

【目的】通过克隆仁扇舟蛾化学感受蛋白(Chemosensory proteins,CSPs)覆盖编码区的cDNA序列全长并研究其特征以及在不同发育阶段、不同日龄、不同组织的表达情况,为研究该蛋白在仁扇舟蛾化学感受系统中的作用奠定基础。【方法】利用转... 详细信息

【目的】通过克隆仁扇舟蛾化学感受蛋白(Chemosensory proteins,CSPs)覆盖编码区的cDNA序列全长并研究其特征以及在不同发育阶段、不同日龄、不同组织的表达情况,为研究该蛋白在仁扇舟蛾化学感受系统中的作用奠定基础。【方法】利用转录组测序和RACE技术克隆CresCSP3的覆盖编码区的全长cDNA序列,使用在线工具预测其信号肽、等电点、分子质量和三维结构。利用Blast进行同源性对比,并用MEGA 6.0软件Neighbor-joining法构建进化树,进而分析其与鳞翅目其他12种昆虫化学感受蛋白的亲缘关系。应用qRT-PCR技术对CresCSP3在不同发育阶段,羽化后1~6日龄雌雄成虫触角以及在雌雄成虫头(不含触角)、触角、足、翅不同组织的表达情况进行分析。【结果】克隆获得仁扇舟蛾1条化学感受蛋白基因的cDNA序列全长,命名为CresCSP3。cDNA全长为545 bp,包括61 bp的5'非翻译区,100 bp的3'非翻译区以及384 bp的开放阅读框,编码127个氨基酸残基,成熟蛋白分子质量14.34 kD,等电点5.75,预测N末端含有18个氨基酸组成的信号肽。CresCSP3的三维结构由6个α-螺旋组成,形成1个疏水性的结合腔,具有化学感受蛋白家族的典型特征。氨基酸序列比较显示仁扇舟蛾化学感受蛋白氨基酸序列与棉铃虫、烟青虫及双委夜蛾比较相近,与亚洲玉米螟和小菜蛾也较为相近,与小菜蛾的CSP相似性最高,氨基酸序列相似性达到61%,而与茶尺蠖的EObl CSP2氨基酸序列的相似性只有27%。系统进化树分析表明,CresCSP3并没有与其他种类聚为一支。qRT-PCR结果表明:CresCSP3在不同发育阶段均有表达,卵期及蛹期表达量较低,并在4龄时达到高峰。CresCSP3在雌雄成虫触角均有分布,但表达情况有差异,雄虫前4天CresCSP3的表达量高于雌虫,3~4天出现高峰,而雌虫于羽化后4、5天出现表达高峰;CresCSP3在触角、头、足和翅中均有分布,相对表达量触角中均为最高,且在雄虫触角中高于雌虫触角。【结论】明确了仁扇舟蛾化学感受蛋白基因仁扇舟蛾化学感受蛋白CresCSP3的结构特征。CresCSP3与其他12种鳞翅目昆虫的CSP亲缘关系较远,表明化学感受蛋白家族的多样性。不同发育阶段CresCSP3的表达方式表明该基因参与仁扇舟蛾在幼虫取食过程中的寄主定位。不同日龄雌、雄虫触角中CresCSP3的表达量特性表明CSP3参与雄虫交配行为和配偶定位,也可能参与雌虫产卵过程中的寄主定位。CresCSP3在雌、雄成虫的触角中表达量最高,可能是因为昆虫主要通过触角感受外界挥发性气味分子,而翅、足、头部一定程度上也会参与对外界环境的感知,CresCSP3的广泛分布表明其对仁扇舟蛾识别环境中复杂的化学信号的从而使机体做出准确的反应起到重要作用。

关键词：仁扇舟蛾化学感受蛋白分子克隆序列分析时空表达

芳樟醇、桉叶油素取食胁迫下香樟齿喙象(鞘翅目:象甲科)幼虫的生长发育及抗性基因的转录表达

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林业科学 2023年第5期59卷 109-120页

作者：王璟廷李寿银左壮徐文轩郝德君南京林业大学南方现代林业协同创新中心、南京林业大学林学院南京210037

【目的】探究香樟齿喙象与香樟互作中的寄主选择和适应机制,明确香樟齿喙象幼虫对芳樟醇、桉叶油素胁迫生境下的生长发育适应性及其解毒代谢方式,以阐明香樟齿喙象专性为害香樟的潜在机制。【方法】采用人工饲料混药法,测定香樟齿喙象... 详细信息

【目的】探究香樟齿喙象与香樟互作中的寄主选择和适应机制,明确香樟齿喙象幼虫对芳樟醇、桉叶油素胁迫生境下的生长发育适应性及其解毒代谢方式,以阐明香樟齿喙象专性为害香樟的潜在机制。【方法】采用人工饲料混药法,测定香樟齿喙象初孵幼虫取食不同质量分数芳樟醇和桉叶油素3天后的死亡率,明确香樟齿喙象幼虫对2种萜类物质的敏感性。分别设定10.0、19.7 mg·g^(-1)的芳樟醇及5.0、15.2 mg·g^(-1)的桉叶油素进行长期取食处理,测定香樟齿喙象幼虫阶段的存活曲线、发育历期、体重等生长发育指标,明确香樟齿喙象幼虫对2种萜类物质的生物学响应。利用qRT-PCR技术,测定香樟齿喙象4龄幼虫取食芳樟醇和桉叶油素后的解毒酶基因(细胞色素P450酶、羧酸酯酶、UDP-葡萄糖醛酸转移酶、谷胱甘肽-S-转移酶和ABC转运蛋白)和表皮蛋白基因的相对表达量变化。【结果】芳樟醇和桉叶油素在2种处理质量分数条件长期胁迫下,对香樟齿喙象幼虫的生长发育产生显著的抑制作用,并且抑制作用随质量分数增加而增强,即发育历期延长、体重降低以及死亡率提高。此外,还表现出幼虫在蜕皮期前后出现高频死亡的特征。相较于桉叶油素,香樟齿喙象幼虫对芳樟醇表现出更强的耐受性。qRT-PCR结果显示,芳樟醇胁迫能够显著地诱导香樟齿喙象幼虫体内细胞色素P450酶和表皮蛋白的基因表达,而桉叶油素取食胁迫下仅有1条UDP-葡萄糖醛酸转移酶的基因表达量显著上调。【结论】香樟齿喙象幼虫对2种寄主植物次生物质的取食胁迫产生不同生理适应性。同时,其幼虫的解毒酶相关基因和表皮蛋白基因对2种萜类物质胁迫的表达响应模式存在差异性。香樟齿喙象幼虫能够有目的地调控不同生理适应机制,以克服不同的寄主次生物质防御,以实现寄主定殖和种群暴发。

关键词：香樟齿喙象寄主次生物质解毒酶表皮蛋白生理适应性

外源钙添加对有机物料改良滨海盐碱土固碳潜力的影响

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林业科学 2024年第2期60卷 32-41页

作者：史文竹孙禧邵旭升热由索姆王艮梅张焕朝项剑南京林业大学南方现代林业协同创新中心、南京林业大学林学院南京210037

【目的】研究外源钙添加对有机物料改良滨海盐碱土过程中土壤CO_(2)排放和土壤碳库的影响,以期为滨海盐碱土的改良利用与固碳潜力提升提供理论依据。【方法】采用室内培养试验,在施用玉米秸秆生物炭+鸡粪(BM)以及水稻秸秆+鸡粪(SM)的基... 详细信息

【目的】研究外源钙添加对有机物料改良滨海盐碱土过程中土壤CO_(2)排放和土壤碳库的影响,以期为滨海盐碱土的改良利用与固碳潜力提升提供理论依据。【方法】采用室内培养试验,在施用玉米秸秆生物炭+鸡粪(BM)以及水稻秸秆+鸡粪(SM)的基础上,以氢氧化钙和硅酸钙作为钙源,按照等钙量原则,分别设置了6种处理:不施用硅酸钙和氢氧化钙(CK)、施用12.4 g·kg^(-1)硅酸钙(Ca1)、施用24.8 g·kg^(-1)硅酸钙(Ca2)、施用7.9 g·kg^(-1)氢氧化钙(Ca3)、施用15.8 g·kg^(-1)氢氧化钙(Ca4)以及施用12.4 g·kg^(-1)硅酸钙+7.9 g·kg^(-1)氢氧化钙(Ca5),进行1个月的培养试验。【结果】培养期间外源钙的添加能显著降低CO_(2)累积排放;有机物料的施用会导致土壤有机碳(SOC)的损失,外源钙的添加不会显著影响SOC矿化但会导致土壤无机碳(SIC)含量显著增加,从而弥补SOC的损失,增加土壤的总碳量,实现土壤固碳的目的,适当增加氢氧化钙的添加量对固碳量有促进作用;外源钙添加导致的减排作用主要是通过增加吸收矿化产生的CO_(2),并转化为碳酸钙的形式而固定。【结论】在改良盐碱土的过程中,有机物料配施硅酸钙和氢氧化钙的改良措施能实现土壤固碳减排。

关键词：滨海盐碱土二氧化碳土壤固碳土壤无机碳

高光谱与高空间分辨率遥感数据的亚热带森林生物量反演

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遥感学报 2016年第6期20卷 1446-1460页

作者：申鑫曹林佘光辉南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037

精确估算森林生物量对全球碳平衡以及气候变化的研究有重要意义。以亚热带天然次生林为研究对象,借助地面实测样地数据,通过对机载LiCHy(LiDAR,CCD and Hyperspectral)传感器同时获取的高光谱和高空间分辨率数据进行信息提取和数据融合... 详细信息

精确估算森林生物量对全球碳平衡以及气候变化的研究有重要意义。以亚热带天然次生林为研究对象,借助地面实测样地数据,通过对机载LiCHy(LiDAR,CCD and Hyperspectral)传感器同时获取的高光谱和高空间分辨率数据进行信息提取和数据融合,建模反演森林生物量。首先通过面向对象分割方法进行单木冠幅提取,然后融合从高光谱数据提取的光谱特征变量和从高空间分辨率数据提取的单木冠幅统计变量,构建多元回归模型估算地上、地下生物量,最后利用地面实测生物量经交叉验证评价模型精度。结果表明,综合模型的精度(R^2为0.54—0.62)高于高光谱模型(R^2为0.48—0.57);在高光谱模型中地上生物量模型精度(R^2为0.57)高于地下生物量模型(R^2为0.48);在综合模型中地上生物量模型精度(R^2为0.62)同样高于地下生物量模型(R^2为0.54)。交叉验证结果表明,与仅使用高光谱数据(单一数据源)相比,通过集成高光谱和高空间分辨率数据的生物量反演效果有所提升,可以更加有效地估算亚热带森林生物量。

关键词：亚热带森林生物量估算遥感反演高光谱数据高空间分辨率数据

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基于苦楝转录组测序的SSR分子标记开发

林业科学 2021年第6期57卷 85-92页

作者：蔡金峰杨晓明郁万文汪贵斌曹福亮南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037

【目的】基于转录组测序数据开发苦楝SSR标记,为苦楝种质资源的选育、评价和遗传改良提供理论基础和科学依据。【方法】利用Illumina HiSeqTM 2500平台对苦楝叶片进行高通量测序,分别利用Trinity、MISA软件对转录组数据进行拼接组装、... 详细信息

【目的】基于转录组测序数据开发苦楝SSR标记,为苦楝种质资源的选育、评价和遗传改良提供理论基础和科学依据。【方法】利用Illumina HiSeqTM 2500平台对苦楝叶片进行高通量测序,分别利用Trinity、MISA软件对转录组数据进行拼接组装、序列检索及SSR分布类型和特征分析。采用Primer 3软件设计合成100对SSR引物,分别用2%琼脂糖凝胶电泳和PAGE凝胶电泳进行初步筛选和多态性筛选。【结果】共获得Unigenes 20077条,平均长度为1431.82 bp,N50为1955 bp;对Unigenes进行SSR位点的发掘和分析,发现4116条Unigenes序列中含有5469个SSR位点,SSR的发生频率为20.50%,平均分布距离为8.74 kb;单、二、三核苷酸重复单元分别占总SSR的50.23%、24.43%和22.11%;SSR重复单元以6~10次重复的最多,占总数的51.27%。筛选出16对多态性引物并进行PCR扩增,共检测到56个等位基因片段,平均每个位点含3.5个,平均有效等位基因数为2.31个,平均Shannon多样性指数I为0.861,平均多态性信息含量PIC为0.507。【结论】苦楝转录组SSR位点具有较高的出现频率和分布密度,基元类型和重复次数相对较高,具有高多态性的潜能,可以进行有目的的引物设计和开发。开发的16对SSR引物在苦楝上可检测到较高的多态信息含量,进一步丰富了楝科现有SSR标记数据库资源,可为楝科植物在基因组水平上的遗传多样性分析和分子辅助育种等提供参考。

关键词：苦楝转录组 EST-SSR 引物