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黄槽毛竹叶绿体基因组及毛竹种下分类群的叶绿体基因组序列比较

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浙江农林大学学报 2024年第5期41卷 1037-1046页

作者：刘萱邹龙海周明兵浙江农林大学省部共建亚热带森林培育国家重点实验室/竹子研究院浙江杭州311300

【目的】对黄槽毛竹Phyllostachys edulis ***叶绿体基因组进行组装、注释和分析,并与其他毛竹***种下分类群比较叶绿体遗传信息差异和系统进化关系。【方法】利用高通量二代测序数据组装了黄槽毛竹的叶绿体基因组序列并进行了基因结构... 详细信息

【目的】对黄槽毛竹Phyllostachys edulis ***叶绿体基因组进行组装、注释和分析,并与其他毛竹***种下分类群比较叶绿体遗传信息差异和系统进化关系。【方法】利用高通量二代测序数据组装了黄槽毛竹的叶绿体基因组序列并进行了基因结构注释,通过生物信息学分析软件进行其组成、密码子偏好性、重复序列等分析。通过序列比对和系统进化分析,比较不同毛竹种下分类群的系统进化关系和基因组序列差异。【结果】黄槽毛竹的叶绿体基因组是长度为139678 bp,包含132个基因的双环DNA;包含蛋白质编码基因85个、核糖体RNA(rRNA)8个和转运RNA(tRNA)39个。该基因组的最优密码子偏好使用以A/U碱基结尾,包含49个重复序列、55个简单重复序列(SSR)位点,其中简单重复序列最多的类型为A/T。利用叶绿体基因组序列构建的系统发育分析显示:黄槽毛竹与其他毛竹种下分类群共同组成单系分支,且与毛竹原变种*** ***亲缘关系最近。基于7个毛竹种下分类群的叶绿体基因组序列和编码基因特征分析显示:毛竹种下分类群之间存在着编码基因数量和结构差异,编码区和非编码区存在较低程度序列变异。【结论】首次对毛竹种下分类群的叶绿体基因组进行比较分析,并揭示了这些种下分类群存在着一定程度的序列差异。这些变异资料可以用于毛竹种下分类群的鉴定比较。图5表2参27.

关键词：黄槽毛竹叶绿体基因组系统进化序列变异

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木本植物形成层活动的分子调控机制

浙江农林大学学报 2024年第4期41卷 879-886页

作者：叶青青周明兵浙江农林大学省部共建亚热带森林培育国家重点实验室/竹子研究院浙江杭州311300

维管形成层位于木质部和韧皮部之间,负责诸多生长和发育过程,在木材生产上也起重要作用。开展木本植物形成层活动的内部分子机制研究,对木本植物径向生长和林木生物量的增加具有重要的理论价值。深度成像结合基因表达分析技术是一种前... 详细信息

维管形成层位于木质部和韧皮部之间,负责诸多生长和发育过程,在木材生产上也起重要作用。开展木本植物形成层活动的内部分子机制研究,对木本植物径向生长和林木生物量的增加具有重要的理论价值。深度成像结合基因表达分析技术是一种前沿研究方向,数学建模和仿真结合实时成像在模拟形成层生长和潜在的分子过程中有重要应用前景。基于该技术,总结了当前形成层活动分子层面的部分代表性成果,并对未来研究提出展望。目前植物形成层活动的分子研究主要集中在:(1)形成层活动受到植物激素信号的调控;(2)转录因子、肽受体信号调控形成层活动;(3)形成层活动受到受体激酶信号的调控。主要结论为:WOX4、WOX14、HB4、HB7、HB8、ANT等正向调控树木形成层活动,可作为木材增粗育种转基因的首选。未来通过计算机模型剖析形成层内细胞间通信联系,能够更全面地解析木本植物维管形成层发育分子机制。

关键词：维管形成层植物激素肽受体信号转录因子木本植物综述

毛竹ICE基因家族的全基因组鉴定及低温胁迫下的表达模式分析

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浙江农林大学学报 2024年第3期41卷 568-576页

作者：王书伟周明兵浙江农林大学省部共建亚热带森林培育国家重点实验室/竹子研究院浙江杭州311300

【目的】对毛竹Phyllostachys edulis ICE基因家族进行鉴定及分析,找出响应毛竹抗寒关键家族成员,研究毛竹ICE基因的生物学功能、响应低温胁迫的分子机制及遗传转化,为提高毛竹抗寒性奠定理论基础。【方法】利用生物信息学方法分析毛竹... 详细信息

【目的】对毛竹Phyllostachys edulis ICE基因家族进行鉴定及分析,找出响应毛竹抗寒关键家族成员,研究毛竹ICE基因的生物学功能、响应低温胁迫的分子机制及遗传转化,为提高毛竹抗寒性奠定理论基础。【方法】利用生物信息学方法分析毛竹ICE基因家族成员,并对4、0、−2℃低温处理0(对照)、0.5、1.0、24.0、48.0 h的毛竹生理指标和ICE基因的表达模式进行分析。【结果】共鉴定了4个毛竹ICE基因。保守结构域和多重序列比对分析表明:PeICE基因结构高度相似。系统发育关系及启动子顺式作用元件分析显示:PeICE基因与水稻Oryza sativa亲缘关系更近,同时存在大量与非生物胁迫相关的顺式作用元件。活性氧自由基(ROS)染色发现随着处理时间增长,ROS染色逐渐加深,但是其0℃处理24.0 h、−2℃处理1.0 h后染色逐渐减弱。脯氨酸(Pro)质量摩尔浓度、超氧化物歧化酶(SOD)活性显示:4和0℃条件下,Pro质量摩尔浓度和SOD活性整体增加,但−2℃时低于对照。过氧化物酶(POD)活性显示:在3个低温处理下均增加。ICE基因表达模式分析发现:4、0℃处理时PeICE表达量整体增加,且都以PeICE3增量最明显;而−2℃处理下PeICE整体表达量水平低于对照。【结论】随着温度降低和处理时间增强,毛竹受到的损伤不断增强,其内酶活系统以及ICE基因积极响应低温胁迫,其中,PeICE3对低温胁迫最为敏感,但在−2℃时,ICE基因表达量并未增加,推测该基因家族响应了寒冷胁迫而非冷冻胁迫。

关键词：毛竹低温胁迫 ICE基因家族基因鉴定表达分析

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氮、磷添加对亚热带毛竹林土壤水稳性团聚体及有机碳分布的影响

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林业科学 2024年第7期60卷 8-16页

作者：臧艳向宇轩刘娟姜培坤吴家森李永夫浙江农林大学环境与资源学院、碳中和学院亚热带森林培育国家重点实验室浙江省森林生态系统碳循环与固碳减排重点实验室杭州311300

[目的]研究氮(N)、磷(P)添加对亚热带毛竹林土壤水稳性团聚体及土壤有机碳(SOC)分布的影响,揭示毛竹林SOC对N、P添加的响应特征,为N沉降背景下毛竹林固碳增汇提供数据支持。[方法]以NH_(4)NO_(3)为N源、NaH_(2)PO_(4)为P源,设置不同N、... 详细信息

[目的]研究氮(N)、磷(P)添加对亚热带毛竹林土壤水稳性团聚体及土壤有机碳(SOC)分布的影响,揭示毛竹林SOC对N、P添加的响应特征,为N沉降背景下毛竹林固碳增汇提供数据支持。[方法]以NH_(4)NO_(3)为N源、NaH_(2)PO_(4)为P源,设置不同N、P添加量的4个处理:CK(0 kg·hm^(-2)a^(-1)N+0 kg·hm^(-2)a^(-1)P)、N(120 kg·hm^(-2)a^(-1)N)、P(120 kg·hm^(-2)a^(-1)P)和NP(120 kg·hm^(-2)a^(-1)N+120 kg·hm^(-2)a^(-1)P),3年后分析N、P添加对毛竹林土壤0~20、20~40和40~60 cm土层不同粒级(>2、0.25~2、0.053~0.25和0.25 mm)为主,各处理大团聚体含量均随土层加深而降低,微团聚体(亚热带森林土壤中,P添加可缓解N沉降引起的SOC含量降低,并在一定程度上促进SOC固定。

关键词：氮沉降磷添加水稳性团聚体有机碳

CRISPR/Cas基因组编辑在木本植物性状改良中的应用

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科学通报 2024年

作者：袁雪宁姚凤鸽安轶江成陈宁宁黄李超卢孟柱张进浙江农林大学林业与生物技术学院省部共建亚热带森林培育国家重点实验室

CRISPR是成簇的、规律间隔的短回文序列,存在于细菌、古细菌进化出的免疫防御系统中,由于其能利用RNA靶向引导Cas核酸酶对基因组中的目标序列进行编辑,成为基因组研究的重要工具.木本植物由于世代周期长,育种周期通常长达数十年,且存在... 详细信息

CRISPR是成簇的、规律间隔的短回文序列,存在于细菌、古细菌进化出的免疫防御系统中,由于其能利用RNA靶向引导Cas核酸酶对基因组中的目标序列进行编辑,成为基因组研究的重要工具.木本植物由于世代周期长,育种周期通常长达数十年,且存在近交衰退等问题,采用分子育种手段十分必要.以基因组编辑主导的分子设计育种为木本植物的遗传改良提供了新的思路.本文对目前在木本植物中涉及的CRISPR/Cas系统Cas9、Cas12、Cas13、Cas14、单碱基编辑器、引导编辑器等几种编辑技术展开描述,主要介绍了通过CRISPR/Cas9进行的单基因、多基因编辑在木本植物生长发育调控、胁迫抗性、品质调控等基因功能研究及性状改良中的应用进展,及启动子编辑、单碱基编辑器和基于dCas9的基因激活技术在木本植物性状改良中的应用潜力.此外,本文还探讨了木本植物基因组编辑技术在现阶段存在的问题及可能的解决方案.最后,对新型基因组编辑器在木本植物性状改良中的应用潜力进行了展望,旨在为木本植物分子设计育种提供参考.

关键词：木本植物性状改良基因组编辑 CRISPR/Cas系统碱基编辑器引导编辑器

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毛竹根际土壤磷组分对氮和生物炭添加的响应

生态学杂志 2024年

作者：王潇王艺雄季杭翔施曼王会来宋新章李全莲都区土肥能源发展中心浙江农林大学省部共建亚热带森林培育国家重点实验室衢州学院

毛竹(Phyllostachys edulis))林作为中国亚热带地区重要的森林资源，正面临着磷限制和氮沉降引起的氮磷失衡问题。生物炭能够改善土壤质量，但其在应对氮沉降引起的磷限制方面的作用仍不清楚。本研究以毛竹根际土壤为对象，探究了不同... 详细信息

毛竹(Phyllostachys edulis))林作为中国亚热带地区重要的森林资源，正面临着磷限制和氮沉降引起的氮磷失衡问题。生物炭能够改善土壤质量，但其在应对氮沉降引起的磷限制方面的作用仍不清楚。本研究以毛竹根际土壤为对象，探究了不同氮(0、30和90 kg N·hm-2·a-1)和生物炭(0、20和40 t·hm-2)添加及其复合作用对毛竹根际土壤磷组分(CaCl2-P、Citrate-P、Enzyme-P和HCl-P)的影响及其调控机制。结果表明：与对照相比，单独氮或单独生物炭添加显著增加了根际土壤Citrate-P、有效磷和微生物量磷含量，但显著降低了土壤pH(P<0.05)；在氮添加处理下，生物炭添加显著提高了CaCl2-P、Citrate-P和Enzyme-P含量(P<0.05)；在生物炭添加处理下，氮添加显著增加了根际土壤CaCl2-P、Citrate-P含量及其占比，但显著降低了pH(P<0.05)；相关性分析和偏最小二乘路径模型均表明，根际土壤CaCl2-P和Citrate-P含量与土壤pH呈显著负相关(P<0.05)，且酸性磷酸酶活性是影响Enzyme-P含量的关键驱动因素。综上所述，在氮添加背景下，生物炭添加提高了土壤磷的有效性，有效缓解了磷限制。这一发现为全球变化背景下毛竹林的可持续经营提供了科学依据。

关键词：毛竹林磷组分生物炭氮添加酶活性

城市化对绿地土壤团聚体稳定性及有机碳含量的影响：以江西省南昌市为例

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环境科学 2024年

作者：张佛熠蔡昌永明钟嘉琳黄菲李心李心研刘玮王琼浙江农林大学省部共建亚热带森林培育国家重点实验室江西农业大学林学院/园林与艺术学院江西省森林培育重点实验室

探究城市化对土壤团聚体稳定性和土壤有机碳（SOC）含量的影响机制，将有助于城市绿地土壤质量改善.以江西省南昌市建成区为例，按不透水率区分城市化强度，实地调查和测定184个绿地样方植被特征及其土壤性质，分析不同城市化强度土壤... 详细信息

探究城市化对土壤团聚体稳定性和土壤有机碳（SOC）含量的影响机制，将有助于城市绿地土壤质量改善.以江西省南昌市建成区为例，按不透水率区分城市化强度，实地调查和测定184个绿地样方植被特征及其土壤性质，分析不同城市化强度土壤团聚体组分（>2、1～2、0.25～1、0.053～0.25和0.05）. ②低城市化区域中>2、1～2、0.25～1和0.053～0.25 mm团聚体SOC含量显著高于高城市化区域26%～39%（P0.05）.③冗余分析和结构方程模型共同表明城市化影响土壤理化性质（降低全氮、全磷和提高容重）变化，进而间接降低团聚体中SOC积累；而较大的树高、胸径、冠幅、多样性指数和草本植物盖度则能直接或间接增加团聚体SOC含量，提高土壤团聚体稳定性.综上所述，城市化虽然可以间接降低团聚体SOC含量，但并不影响团聚体稳定性，调节土壤理化性质和植被特征指标变化可以缓解城市化对土壤团聚体SOC积累产生的负面影响，为城市绿地土壤质量提升提供理论依据.

关键词：南昌城市化强度城市绿地团聚体稳定性土壤有机碳(SOC)

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气候变化下板栗适宜性分析及分布预测

林业科学 2024年第4期60卷 109-118页

作者：刘成林郭素娟北京林业大学省部共建森林培育与保护教育部重点实验室北京100083

【目的】探究影响板栗分布的主导环境因子,模拟不同气候条件下板栗潜在分布区,为板栗种质资源保护和引种提供理论依据。【方法】基于472个板栗现有种群分布地理信息与21个环境变量,采用物种分布组合模型模拟板栗潜在适宜分布区,通过AUC... 详细信息

【目的】探究影响板栗分布的主导环境因子,模拟不同气候条件下板栗潜在分布区,为板栗种质资源保护和引种提供理论依据。【方法】基于472个板栗现有种群分布地理信息与21个环境变量,采用物种分布组合模型模拟板栗潜在适宜分布区,通过AUC与TSS值评价模型准确性。利用组合模型推测末次冰盛期、全新世中期、当前、2030年和2050年板栗适宜区分布及其变化趋势。【结果】1)10种模型中,RF、GBM、MARES和GAM预测精度最好且稳定,最终组合模型AUC和TSS值分别为0.974和0.816,精度较高。2)影响板栗地理分布的主要环境因子为最冷月极端低温、海拔、最湿季降水量、年温变化范围和最湿月降水量,累计贡献率达89.79%。3)当前气候条件下中国潜在板栗适宜区分布广泛,自末次冰盛期以来,板栗适宜区不断向高纬度地区扩张,气候越暖扩张越快。但板栗整体适宜性不断下降,南方较为突出,北方则降幅较小,高适宜区总面积逐步减少。【结论】气候和地形因子共同影响板栗的地理分布,其中气候因子中温度因子贡献最大,地形因子中海拔因子贡献最大。当前气候条件下板栗在中国适宜区分布广泛,建议在高适宜区进行引种栽植及种质资源保护,当未来气候不利于板栗生长时向高纬度适宜区进行迁移引种,减少气候变化带来的损失。

关键词：板栗物种分布模型气候适宜性分布预测

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石蒜体胚发生过程的细胞学和生理特性

浙江农林大学学报 2024年第2期41卷 243-251页

作者：陈依宁雷雪李欣高燕会浙江农林大学林业与生物技术学院省部共建亚热带森林培育国家重点实验室浙江杭州311300

【目的】探究石蒜‘梦幻少女’Lycoris chinensis×radiata‘Astro Girl’体胚发生过程中的细胞学和生理生化指标的变化规律,明确‘梦幻少女’体胚发生的特征,提高石蒜属Lycoris植物种球繁殖效率,为石蒜属新品种工厂化生产提供技术支撑... 详细信息

【目的】探究石蒜‘梦幻少女’Lycoris chinensis×radiata‘Astro Girl’体胚发生过程中的细胞学和生理生化指标的变化规律,明确‘梦幻少女’体胚发生的特征,提高石蒜属Lycoris植物种球繁殖效率,为石蒜属新品种工厂化生产提供技术支撑。【方法】采用石蜡切片、酶联免疫吸附测定技术和超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)技术,测定了0~40 d‘梦幻少女’体胚发生过程中的形态和组织学特征、体胚可溶性淀粉及总蛋白质、抗氧化酶活性和多胺等生理生化指标的变化。【结果】①体胚发生过程中,从球形胚到短暂膨大约20 d,进一步分化为心形胚、棒状胚和子叶胚,膨大的球形胚后期或心形胚时期基部会形成维管束。②体胚发生过程中,总蛋白质和淀粉、抗氧化酶活性发生显著变化,淀粉变化与球形胚的形成呈正相关,与体胚形态建成和体胚成熟呈负相关。总蛋白质、过氧化物酶(POD)活性及过氧化氢酶(CAT)活性变化与子叶胚形成呈正相关,与子叶胚的成熟发育呈负相关。超氧化物歧化酶(SOD)活性变化与球形胚、子叶胚时期呈负相关,与心形胚、棒状胚时期呈正相关,表明储能作用的淀粉、蛋白质及与植物生理密切相关的抗氧化酶对体胚发生起着重要的作用。③体胚发生过程中多胺氧化酶(PAO)活性和多胺(PAs)变化显著,腐胺(Put)、精胺(Spm)和亚精胺(Spd)的变化共同决定多胺的变化趋势,多胺和多胺氧化酶活性主要在体胚分化早期发生明显积累,与球形胚分化呈正相关;在子叶胚的形成期,精胺与亚精胺呈正相关;在子叶胚成熟期,腐胺、精胺和亚精胺3个指标呈现腐胺先下降后上升,精胺、亚精胺先上升后下降的趋势。【结论】在‘梦幻少女’体胚发生的0~40 d,体胚形态经历了原胚—球形胚—心形胚—棒状胚—子叶胚的过程。其中,生理特性变化显著,淀粉的积累或消耗可能是球形胚形成、体胚后续形态发育与成熟的重要影响因素。在子叶胚形成及成熟时期,总蛋白质、过氧化酶活性和多胺的变化可能发挥着相应密切的联合作用。多氨氧化酶活性与多胺的活跃积累可能有利于体胚早期发育。

关键词：石蒜属愈伤组织体细胞胚生理生化