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尖孢镰刀菌对秀丽隐杆线虫生物学特性及表达转录组的影响

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华南农业大学学报 2024年第3期45卷 381-389页

作者：易杏盈肖月张东华刘丽闫晓慧伍建榕西南林业大学生物多样性保护学院/云南省高校森林灾害预警控制重点实验室云南昆明650224 西南林业大学林学院/西南地区生物多样性保育国家林业局重点实验室云南昆明650224

【目的】探讨尖孢镰刀菌Fusarium oxvsporum对秀丽隐杆线虫Caenorhabditis elegans生物学特征的影响,明确线虫响应尖孢镰刀菌侵染的关键通路。【方法】将尖孢镰刀菌活性孢子和灭活孢子分别与秀丽隐杆线虫共培养,测定C.elegans寿命、体... 详细信息

【目的】探讨尖孢镰刀菌Fusarium oxvsporum对秀丽隐杆线虫Caenorhabditis elegans生物学特征的影响,明确线虫响应尖孢镰刀菌侵染的关键通路。【方法】将尖孢镰刀菌活性孢子和灭活孢子分别与秀丽隐杆线虫共培养,测定C.elegans寿命、体长、运动能力、繁殖力以及咽泵运动速率等基本生物学特征;进行全基因组测序,通过GO和KEGG分析明确线虫响应尖孢镰刀菌侵染的关键通路和生物学功能。【结果】尖孢镰刀菌活性分生孢子与线虫共培养可导致线虫寿命下降,虫体显著缩短,线虫繁殖力显著降低;但共培养并未对线虫的咽泵运动速率及运动能力产生明显影响。GO分析发现,差异表达基因富集在先天免疫反应和氧化还原酶活性等生物学功能方面;KEGG分析发现,差异表达基因富集在药物代谢−细胞色素P450、代谢外源性物质的细胞色素P450和脂肪酸代谢等通路。【结论】尖孢镰刀菌对秀丽隐杆线虫的基本生命活动有不利影响,这为深入探讨线虫响应尖孢镰刀菌的天然免疫机制及与植物免疫的相似性,从而寻找植物相关抗病基因奠定了基础。

关键词：尖孢镰刀菌秀丽隐杆线虫生物学特征天然免疫转录组致病机制

PEG模拟干旱胁迫对加拿大飞蓬种子萌发及幼根生长的影响

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生物安全学报（中英文） 2024年第1期33卷 32-37页

作者：吴生海王玉莹杨春波李黎明张一杜凤国北华大学林学院吉林吉林132013 长白山特色森林资源保育与高效利用国家林业局重点实验室吉林吉林132013

【目的】研究干旱胁迫对加拿大飞蓬种子萌发及幼根生长的影响,为科学防控加拿大飞蓬入侵提供依据。【方法】以当年生加拿大飞蓬成熟种子为材料,分别用蒸馏水(CK)和不同浓度5%、10%、15%、20%、25%的聚乙二醇溶液(PEG)(分别表示轻度、中... 详细信息

【目的】研究干旱胁迫对加拿大飞蓬种子萌发及幼根生长的影响,为科学防控加拿大飞蓬入侵提供依据。【方法】以当年生加拿大飞蓬成熟种子为材料,分别用蒸馏水(CK)和不同浓度5%、10%、15%、20%、25%的聚乙二醇溶液(PEG)(分别表示轻度、中度、重度、极度和极重度干旱胁迫强度)对加拿大飞蓬种子进行处理。测定日相对发芽率、发芽率、发芽势等指标,分析加拿大飞蓬种子萌发情况;测定幼苗根系宽、根系高、根平均直径、根面积、总根尖数及根分叉数,分析其幼苗根生长情况;并测定种子恢复萌发情况。【结果】无干旱胁迫的加拿大飞蓬种子萌发指标最高,随着干旱胁迫强度增加,种子萌发指标减小,极重度干旱胁迫下加拿大飞蓬种子不萌发。与CK相比,轻度干旱胁迫和重度干旱胁迫对加拿大飞蓬根平均直径影响不显著,但会促进侧根与不定根生长;重度干旱胁迫下,加拿大飞蓬的总根尖数和分叉数显著增加。加拿大飞蓬种子在PEG浓度为20.13%的干旱胁迫下不发芽。种子在极度和极重度干旱胁迫下不萌发,但当水分条件充足时,种子依然具有萌发的能力。【结论】建议在加拿大飞蓬种子尚未成熟前进行人工拔除,或在加拿大飞蓬入侵地种植耐旱强、生长快、根系发达、竞争性强的植物,以控制加拿大飞蓬的生长发育。

关键词：加拿大飞蓬干旱胁迫种子萌发幼根生长 PEG溶液

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黄心梓木与滇楸生长性状及材性差异分析

西北农林科技大学学报(自然科学版) 2024年 1-11页

作者：赵智佳于晓池肖遥杨桂娟张明刚易飞张鹏王军辉麻文俊中国林业科学研究院林业研究所国家林业局林木培育重点实验室林木遗传育种全国重点实验室东北林业大学林学院贵州省林业科学研究院

【目的】比较黄心梓木与滇楸生长、解剖结构及材性的差异,评价黄心梓木材质的优异性,为黄心梓木材性改良和加工利用提供科学依据。【方法】采集同一生境下树龄25 a的滇楸和黄心梓木各3株,通过树干解析获取解析圆盘直径等生长数据,使用... 详细信息

【目的】比较黄心梓木与滇楸生长、解剖结构及材性的差异,评价黄心梓木材质的优异性,为黄心梓木材性改良和加工利用提供科学依据。【方法】采集同一生境下树龄25 a的滇楸和黄心梓木各3株,通过树干解析获取解析圆盘直径等生长数据,使用显微镜观测黄心梓木与滇楸的木材微观构造特征,测定两树种心材（第10年轮）、边材（倒数第2个年轮）的纤维长度、纤维宽度、双壁厚、壁腔比、腔径比等解剖结构指标,并按照国家标准（GB/T1927.2-2021）测定木材材性指标,即物理性质指标（密度、干缩性）、力学性质指标（硬度、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、抗劈力、抗剪强度、冲击韧性）及颜色指标（亮度值L*及色相值a*、b*）,使用SPSS和Sigma Plot进行数据整理与分析。【结果】（1）树龄25 a的黄心梓木与滇楸同处于速生期,黄心梓木生长速度较滇楸慢。黄心梓木心材呈黄褐色,滇楸心材呈灰白色,二者心材在树高0～8 m处占比均大于75%。（2）根据木材微观构造特征,黄心梓木与滇楸均为环孔材,黄心梓木与滇楸的心材纤维长度分别为805.58和824.21μm,纤维长宽比均大于35,壁腔比均小于1,黄心梓木纤维形态指标优于滇楸。（3）黄心梓木与滇楸的气干密度分别为0.47和0.46 g/cm3,体积干缩系数分别为0.37%和0.33%,顺纹抗压强度分别为43.11和40.09 MPa,抗弯弹性模量分别为11.03和10.00GPa,抗弯强度分别为70.56和64.11 MPa,冲击韧性分别为54.70和49.88 k J/m2,黄心梓木材性整体优于滇楸。【结论】黄心梓木生长速度较滇楸慢,木材材性优于滇楸,其心材率高且为黄褐色,具有较高的经济价值。

关键词：黄心梓木滇楸生长性状木材材性解剖结构

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北京山区典型植被土壤水分对次降雨的响应

生态学报 2024年第6期44卷 2561-2571页

作者：王坤悦李旭红余新晓贾国栋张益党毅北京林业大学国家林草局水土保持重点实验室北京100083

为了揭示北京山区不同植被类型土壤水分对不同强度降雨的响应过程,选取北京山区内侧柏、荆条灌丛、荒草地为研究对象,基于2022年6—10月降雨和土壤水分的连续观测数据,分析土壤水分对不同降雨事件的响应特征。结果表明:(1)观测期内研究... 详细信息

为了揭示北京山区不同植被类型土壤水分对不同强度降雨的响应过程,选取北京山区内侧柏、荆条灌丛、荒草地为研究对象,基于2022年6—10月降雨和土壤水分的连续观测数据,分析土壤水分对不同降雨事件的响应特征。结果表明:(1)观测期内研究区降雨事件主要由小雨构成,小雨事件的总降雨量占总降雨量的14.78%,小雨事件对土壤水分的响应深度可达到40—60 cm土层;中雨、大雨、暴雨事件的总降雨量占总降雨量的85.52%,中雨、大雨、暴雨事件对土壤水分的响应深度均可达到60—80 cm土层;大降雨事件对土壤水分的补给作用更明显,降雨量越大,降雨能补给的土层深度越深,土壤水分补给效果越好。(2)三种植被平均土壤水分补给速率大小依次为荒草地>侧柏>荆条灌丛,说明降雨对荒草地的补给效果最好;土层活跃程度对植被土壤水分有影响,土层越活跃,土壤水分波动越大,三种植被平均土壤水分变异系数大小依次为荒草地>荆条灌丛>侧柏,而三种植被平均土壤储水量大小则依次为侧柏>荒草地>荆条灌丛,说明侧柏的土壤水分最为稳定。(3)荒草地、荆条灌丛剖面上各层土壤水分逐渐减少,侧柏则增加,说明土壤水分剖面分布受植被类型影响;侧柏、荆条灌丛、荒草地平均最大补给速率均发生在20—40 cm土层,说明降雨对浅层土壤水分的补给最为明显,对0—40 cm土层土壤水分的补给效果要更好。研究成果进一步解释了北京山区生态系统水分运动规律,为易干旱生态脆弱地带生态环境建设提供依据。

关键词：北京山区植被类型土壤水分降雨

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云南松不同苗龄平茬生物量异速生长关系分析

西北林学院学报 2024年

作者：胡兆柳顾雪莎贺斌王丹成思丽陈林唐军荣陈诗许玉兰蔡年辉西南林业大学西南山地森林资源保育与利用教育部重点实验室西南林业大学西南地区生物多样性保育国家林业局重点实验室云南交通职业技术学院

探讨云南松不同苗龄平茬苗木各构件间生物量相对生长关系,为适宜平茬苗龄的选择提供依据,适宜平茬苗龄对云南松优质穗条的获得具有重要的应用价值。本研究以不同苗龄(6月龄,10月龄,14月龄,18月龄,30月龄)云南松苗木为研究对象,统一留茬... 详细信息

探讨云南松不同苗龄平茬苗木各构件间生物量相对生长关系,为适宜平茬苗龄的选择提供依据,适宜平茬苗龄对云南松优质穗条的获得具有重要的应用价值。本研究以不同苗龄(6月龄,10月龄,14月龄,18月龄,30月龄)云南松苗木为研究对象,统一留茬高度(5 cm)进行平茬,平茬后分阶段测定苗木各构件生物量,分析不同苗龄平茬处理后苗木构件生物量异速生长规律。平茬后180 d、420 d、480 d,T5(30月龄平茬处理云南松)生长速率显著大于其余处理并显著大于1.0,即地下生物量有较大生产力;萌条与单株生物量在平茬后60 d,所有处理萌条生物量生长速率均大于单株生物量,生长速率较快。除平茬后60 d、180 d、240 d,以T1(6月龄平茬处理云南松)萌条生长速率较大;不同苗龄平茬后,各处理苗木构件间生物量的生长速率大小不同。随平茬苗龄增加,生长速率由萌条生物量占优势逐渐转换为主根生物量占优势;不同苗龄平茬处理后,各处理萌条质量差异主要来自萌条枝及其针叶生物量间的异速生长关系,苗龄较小的处理萌条针叶生物量生长速率较快,苗龄较大的处理萌条枝生物量生长速率较快。随着苗龄增加,萌条枝的代谢能能力会下降,木质化程度也随之增加。在本研究中,随着平茬苗木苗龄增加,萌条生物量占比减少,萌条枝的代谢能力减弱。T1在测定期间有较大萌条生长速率,萌条枝代谢能力强,能生产大量高质量萌条。因此,苗龄较小的处理平茬效果较好,以T1萌条长势最好,是较适宜的平茬苗龄。

关键词：云南松苗龄平茬萌条

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中华猕猴桃AcNOD基因的生物信息学分析

分子植物育种 2024年第12期22卷 3864-3870页

作者：王素杰杨彦萍师万源赵文娟员楠张汉尧西南林业大学国家林业局西南地区生物多样性保育重点实验室昆明650224 西南林业大学西南山地森林资源保育与利用教育部重点实验室昆明650224

结瘤素(nodulin,NOD)是一类主要存在于根瘤细胞中并参与共生固氮作用的植物基因产物,在豆科植物的其他组织细胞中以及非豆科植物体内都有发现。为了探究NOD基因在中华猕猴桃这类非豆科植物中的作用和功能,本研究对其编码序列进行生物信... 详细信息

结瘤素(nodulin,NOD)是一类主要存在于根瘤细胞中并参与共生固氮作用的植物基因产物,在豆科植物的其他组织细胞中以及非豆科植物体内都有发现。为了探究NOD基因在中华猕猴桃这类非豆科植物中的作用和功能,本研究对其编码序列进行生物信息学分析。结果显示,该基因编码蛋白的分子式为C_(432)H_(715)N_(131)O_(120)S_(3),含有94个氨基酸残基,等电点pI为10.68,属于疏水蛋白。带正电的残基(Arg+Lys)11个,带负电的残基(Asp+Glu)3个,不稳定系数为14.00,脂肪系数为107.23,总平均亲水性系数为0.395;AcNOD蛋白含有一个ENOD93保守结构域;二级结构显示该蛋白主要由59.57%的α-螺旋、17.02%的无规卷曲、15.96%的延伸链和7.45%的β-转角所组成;三级结构的预测结果显示该蛋白扭曲和折叠较多,亚细胞定位于内质网中,存在4个糖基化位点的12个磷酸化位点,不存在信号肽序列,有两个跨膜区域。进化树分析表明该蛋白与豆科植物结瘤素的同源性很高,初步推测他们有相似或相同的功能。本研究结果为后续深入了解NOD基因在中华猕猴桃乃至其他非豆科植物中的作用机制和生物学功能提供基础资料。

关键词：中华猕猴桃 AcNOD基因蛋白结构生物信息学

2001—2020年全球植被对极端气候的响应

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应用生态学报 2024年

作者：焦鹏华牛健植苗禹博李君宜王迪北京林业大学水土保持学院林木资源高效生产全国重点实验室水土保持与荒漠化防治国家林业局重点实验室北京林业大学林业生态工程教育部工程研究中心国家林业和草原局林草调查规划院

探究全球植被与极端气候的时空变化和响应特征，对于应对全球气候变化和提高生态系统的稳定性具有重要意义。本研究基于欧洲中期天气预报中心的ERA5气候数据和MODIS归一化植被指数（NDVI）数据，运用Sen’s趋势分析、相关性分析和随机... 详细信息

探究全球植被与极端气候的时空变化和响应特征，对于应对全球气候变化和提高生态系统的稳定性具有重要意义。本研究基于欧洲中期天气预报中心的ERA5气候数据和MODIS归一化植被指数（NDVI）数据，运用Sen’s趋势分析、相关性分析和随机森林回归模型等方法，探究2001—2020年全球5种植被类型（北方森林和温带森林、热带森林、其他木本植被、草原、农田）NDVI对23个极端气候指数的响应特征。结果表明：研究期间，全球NDVI总体呈增长趋势，增长趋势最显著的植被类型为北方森林和温带森林，最不显著的是农田。极端气候指数方面，除少部分极端高温和低温指数呈降低趋势外，其余指数均呈增长趋势。在不同植被区，对NDVI影响最大的极端气候指数不同。相关性分析结果表明，在北方森林和温带森林、热带森林、其他木本植被、草原和农田区域，对NDVI影响最大的指数分别为冷昼日数、结冰天数、年降水总量、年降水总量、年降水总量；随机森林结果显示，对各植被区NDVI影响最大的指数分别为冷昼日数、热夜日数、霜冻天数、暖昼日数和寒冷时间持续指数。两种方法结果不同的原因在于相关性分析只反映变量间的线性关系，而随机森林回归模型可以捕捉更复杂的非线性关系。以上研究结果体现了全球植被对极端气候的响应具有显著的区域差异性和复杂性，这种差异性和复杂性可能是不同气候因子交互作用的结果。

关键词：极端气候全球植被归一化植被指数随机森林相关分析

基于Mask R-CNN和迁移学习的无人机遥感影像杉木单木树冠提取

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北京林业大学学报 2024年第3期46卷 153-166页

作者：谢运鸿孙钊丁志丹罗蜜李芸孙玉军北京林业大学森林资源和环境管理国家林业和草原局重点实验室北京100083

【目的】利用无人机遥感影像对树冠进行自动化提取,获取高精度树冠信息。【方法】该研究提出一种基于Mask RCNN和迁移学习的无人机影像单木树冠提取方法。首先,选用在Faster R-CNN基础上改进优化的Mask R-CNN实例分割模型,特征提取网络... 详细信息

【目的】利用无人机遥感影像对树冠进行自动化提取,获取高精度树冠信息。【方法】该研究提出一种基于Mask RCNN和迁移学习的无人机影像单木树冠提取方法。首先,选用在Faster R-CNN基础上改进优化的Mask R-CNN实例分割模型,特征提取网络在ResNet50残差网络和ResNet101残差网络二者间选取最优。其次,引入迁移学习与Mask RCNN一起训练,联合迁移学习的导向作用降低训练时间,提高训练精度。【结果】Mask R-CNN模型的总体精度为93.59%,用户精度为65.46%,F1分数为76.05%,平均精度均值为0.31;载入迁移学习后的Mask R-CNN模型在同等训练条件下比原模型的用户精度提升29.53%,F1分数提升19.63%,平均精度均值提升0.21;分别以ResNet50和ResNet101为特征提取网络的Mask R-CNN模型中,ResNet50+Mask R-CNN模型的总体精度、用户精度、F1分数、平均精度均值各为96.94%、95.57%、96.17%、0.54,ResNet101+Mask R-CNN模型的总体精度、用户精度、F1分数、平均精度均值各为96.20%、94.41%、95.19%、0.49;其中载入迁移学习的ResNet50+Mask R-CNN模型在预测东西冠幅、南北冠幅、树冠面积与样方郁闭度的预测决定系数分别为0.87、0.84、0.93和0.83。【结论】本研究提出的基于Mask R-CNN和迁移学习的方法得到了较为精准的树冠参数结果,为无人机遥感影像评估树木资源提供了一种快速高效的解决方案。

关键词：无人机遥感影像深度学习 Mask R-CNN 迁移学习树冠提取

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基于分层叠加的机载LiDAR点云单木分割

林业科学 2024年第3期60卷 87-99页

作者：孔丹庞勇梁晓军杜黎明白羽中国林业科学研究院资源信息研究所国家林业和草原局林业遥感与信息技术重点实验室北京100091

【目的】提出一种基于分层叠加的单木分割算法,以充分利用高密度激光雷达点云信息,提高林分中下层单木分割精度。【方法】区别于传统将冠顶点作为聚类种子点的单木分割算法,基于分层叠加的单木分割算法以点云水平切片后各层的局部最大... 详细信息

【目的】提出一种基于分层叠加的单木分割算法,以充分利用高密度激光雷达点云信息,提高林分中下层单木分割精度。【方法】区别于传统将冠顶点作为聚类种子点的单木分割算法,基于分层叠加的单木分割算法以点云水平切片后各层的局部最大值为种子点进行分层聚类,并通过分层叠加与迭代优化,减少枝杈等因素导致的过分割现象,在保证上层树单木分割精度的同时提高对中下层单木的提取能力。【结果】基于分层叠加的单木分割算法在不同密度落叶松林分均有较高单木分割精度,提取单木与实测单木总体匹配成功率最高达94%,在中高密度林分匹配成功率最高达92%,相较其他算法,对中下层单木的匹配率可提高20%~40%;在单木树高提取精度方面,单木提取树高与实测树高相关系数为0.8,相对均方根误差为8.45%,提取冠幅与实测冠幅相关系数最高为0.83,相对均方根误差为16.5%。【结论】通过分层聚类、聚类种子点优化选取,充分利用林分各层次点云信息,可提高单木分割精度,为森林经营管理提供高精度数据支持。

关键词：机载激光雷达落叶松树冠下层单木分层叠加单木分割聚类种子点优化