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标记停留时间对水稻及其生物质炭的^(13)C和^(15)N丰度的影响

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土壤学报 2024年第1期61卷 77-85页

作者：张芳超卢伟伟查全智南京林业大学生物与环境学院南京210037

稳定同位素技术是研究土壤元素循环的重要技术手段。研究同位素标记后的停留时间对水稻地上和地下部分及利用其制备的生物质炭的13C丰度(δ^(13)C)和^(15)N丰度(δ^(15)N)的影响,可为深入研究生物质炭对土壤碳、氮过程的影响提供基础。... 详细信息

稳定同位素技术是研究土壤元素循环的重要技术手段。研究同位素标记后的停留时间对水稻地上和地下部分及利用其制备的生物质炭的13C丰度(δ^(13)C)和^(15)N丰度(δ^(15)N)的影响,可为深入研究生物质炭对土壤碳、氮过程的影响提供基础。以水稻为材料,利用^(13)C-CO_(2)脉冲标记和15N-尿素叶面喷施的方法对水稻进行了13C和15N双标记,15N标记结束后设置4h、6h和24h三个停留时间,将标记后的水稻分为地上和地下部分,分别在300℃和500℃下制备成生物质炭,利用同位素质谱仪测定水稻及其生物质炭的δ^(13)C和δ^(15)N。结果表明,随着停留时间的延长,水稻地上部分的δ^(13)C由872‰逐渐降低至578‰,而地下部分的δ13C由226‰逐渐升高至869‰。与δ^(13)C不同,水稻地上部分δ^(15)N呈现先增加后降低的趋势,停留时间6 h时δ^(15)N最大(1764‰),而地下部分的δ15N呈现先降低后增加的趋势。整体而言,与水稻原料相比,生物质炭的δ^(13)C和δ^(15)N分别降低了52.1%和15.9%。而且,生物质炭的δ^(13)C和δ^(15)N均在停留时间为24h时最高,300℃生物质炭表现得更加明显。随着停留时间的延长,300℃生物质炭的热水可提取有机碳的δ^(13)C比残留固体的δ^(13)C降低的比例由4.14%提高到11.0%,而对于500℃生物质炭则由32.3%降低到18.9%,表明延长停留时间分别降低和提高了300℃和500℃生物质炭的^(13)C均匀性。综上所述,本研究发现标记后的停留时间对水稻δ^(13)C和δ^(15)N的影响不同,并且这种影响没有延续至生物质炭,停留时间和制备温度共同影响水稻生物质炭的13C均匀性。

关键词： 13C和15N双标记叶面施肥停留时间 13C均匀性水稻生物质炭

基于香气与滋味物质特征分析不同干燥方式美味牛肝菌的风味差异

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食品科学 2024年第11期45卷 163-174页

作者：李为兰杨豪资璐熙徐柠檬郭磊西南林业大学生物与食品工程学院云南昆明650224

为了解不同干燥方式美味牛肝菌干制品的风味与滋味特征,探究不同干制方法之间的风味差异,对热风干燥、真空冷冻干燥及真空干燥美味牛肝菌的挥发性风味物质与非挥发性滋味物质进行测定分析。气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography-ion ... 详细信息

为了解不同干燥方式美味牛肝菌干制品的风味与滋味特征,探究不同干制方法之间的风味差异,对热风干燥、真空冷冻干燥及真空干燥美味牛肝菌的挥发性风味物质与非挥发性滋味物质进行测定分析。气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS)和气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)分别定性64、85种挥发性有机物;指纹图谱分析结果表明,不同干制方法处理组间存在较大差异,真空干燥组的差异特征最为显著;正交偏最小二乘判别分析从GC-IMS结果中筛选出17个差异特征标记物,GC-MS中筛选出22个,结合相对气味活度值进一步分析可知,1-辛烯-3-醇为关键挥发性有机物。非挥发性滋味物质分析结果表明,游离氨基酸与5’-核苷酸在热风干燥组中含量最大,分别为234.57 mg/g和27.870 mg/g;16种游离氨基酸中谷氨酸是呈鲜味的主要成分。综上,热风干燥更有利于美味牛肝菌中滋味物质的积累,真空干燥更利于风味物质的产生和积累。本研究表征3种干制方法的风味特征,可为新鲜美味牛肝菌采后干制加工工艺的选择提供参考。

关键词：美味牛肝菌干燥方式挥发性有机物指纹图谱滋味物质

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功能作图的混合效应模型开发

北京林业大学学报 2024年第5期46卷 163-172页

作者：王子健叶梅霞张涵邬荣领北京林业大学生物科学与技术学院计算生物学中心北京100083

【目的】以大肠杆菌菌株丰度和功能作图模型为研究基础,通过在功能作图模型中引入群体的固定效应和个体间亲缘关系造成的随机效应,探究混合效应对功能作图模型性能的影响。【方法】本研究在功能定位框架基础上,使用大肠杆菌动态培养的... 详细信息

【目的】以大肠杆菌菌株丰度和功能作图模型为研究基础,通过在功能作图模型中引入群体的固定效应和个体间亲缘关系造成的随机效应,探究混合效应对功能作图模型性能的影响。【方法】本研究在功能定位框架基础上,使用大肠杆菌动态培养的生长数据作为实际案例,将亚群和SNP基因型作为固定效应的来源,将固定效应因素融入定位模型,提出了Q矩阵模型的扩展;在保留使用方差–协方差模型对随机残差建模的前提下,使用Legendre模型对随机效应建模,开展了固定效应加一般性的随机效应的混合效应模型分析(模型1);利用限制性似然估计的方法推导其方差–协方差参数、随机效应和固定效应,开展了固定效应和亲缘关系造成随机效应的混合模型(模型2)分析;利用Zwald检验法推导各标记位点p值的计算方法。【结果】(1)2种模型中,95%的标记呈现出p值与期望值相吻合的特点,p值分布在QQ图中的上翘结果满意。(2)模型2相比模型1检测到了更多的SNP位点,表明模型2对亲缘关系造成的随机效应解释性更强。(3)计算机模拟结果显示:样本量较小、遗传力较低时,模型假阳性率为4.77%;当样本量为800,遗传力为1%时,模型对QTL的发现率可超过70%;或当样本量为400,遗传力超过1.5%时,QTL发现率也可超过70%。【结论】本研究提出的在功能作图模型中引入固定效应和亲缘关系造成的随机效应的混合模型的方法较好地完善了功能定位理论,对固定效应中的协变量因素具有较好的校正功能,可有效剖分随机效应与剩余残差;为后续完善功能定位,开发固定效应加亲缘关系(Q+K)模型的软件包奠定了良好基础。

关键词：功能作图关联分析混合效应限制性最大似然估计数量性状位点

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食用菌中砷、汞富集特征与吸收机制研究进展

食品科学 2024年第15期45卷 338-350页

作者：王翠婷张玉康阮若涵瞿福刘雪西南林业大学生态与环境学院云南昆明650224

食用菌包括人工菌和野生菌,极易从土壤中吸收并富集重(类)金属。汞(Hg)、砷(As)是土壤中典型高毒性重(类)金属元素,易被食用菌吸收,并通过食物链传递、富集,最终进入人体,具有潜在食品安全风险。食用菌(特别是野生菌)中As、Hg富集特征... 详细信息

食用菌包括人工菌和野生菌,极易从土壤中吸收并富集重(类)金属。汞(Hg)、砷(As)是土壤中典型高毒性重(类)金属元素,易被食用菌吸收,并通过食物链传递、富集,最终进入人体,具有潜在食品安全风险。食用菌(特别是野生菌)中As、Hg富集特征及潜在风险已引起广泛关注,但目前关于食用菌As、Hg污染特征及其吸收机制的系统性综述较少。据此,本文对食用菌(人工菌和野生菌)中As、Hg含量与分布特征(菌盖、菌柄)进行综述,重点阐述食用菌对As、Hg的富集能力、转运能力及吸收方式(细胞表面被动吸附、细胞内主动吸收),可为对比分析人工菌和野生菌对As、Hg吸收、富集、分配差异提供基础信息,并为深入研究食用菌吸收富集重金属的过程机制提供理论依据,对食用菌重金属风险阻控和保障食用菌食品安全具有一定的现实意义。

关键词：人工菌野生菌砷汞生物富集食品安全

不同生态类群蚯蚓对凋落物源碳在土壤团聚体中的分配的影响

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林业科学研究 2024年第1期37卷 102-109页

作者：张雪莲顾宇晨王国兵南京林业大学生物与环境学院江苏南京210037

[目的]通过研究不同生态型蚯蚓作用下凋落物源碳在土壤中的转化与分配规律,揭示凋落物源碳在土壤中的去向,为深入探究蚯蚓对杨树人工林土壤固碳增汇潜力的影响提供理论依据和数据支撑。[方法]应用脉冲标记法标记富集^(13)C的杨树幼苗叶... 详细信息

[目的]通过研究不同生态型蚯蚓作用下凋落物源碳在土壤中的转化与分配规律,揭示凋落物源碳在土壤中的去向,为深入探究蚯蚓对杨树人工林土壤固碳增汇潜力的影响提供理论依据和数据支撑。[方法]应用脉冲标记法标记富集^(13)C的杨树幼苗叶片;接种3种不同生态型蚯蚓,通过室内短期培养试验(室温25℃,培养120 d),研究不同生态型蚯蚓作用下凋落物源碳在粗大团聚体(d>2 mm)、细大团聚体(2 mm≥d>0.25mm)、微团聚体(0.25 mm≥d>0.053 mm)和粉-黏团聚体(d≤0.053 mm)4个粒径级别的水稳性团聚体中的分配。[结果]接种蚯蚓后,显著促进了凋落物源碳向土壤中的并入与分配,土壤δ^(13)C值显著提高,单独接种表栖型蚯蚓提升的幅度最低,表栖型和表-内栖型共同作用提升的幅度最高;不同粒级土壤水稳性团聚体的δ^(13)C值在蚯蚓的作用下均显著升高;4种土壤团聚体的δ^(13)C值,都是粉-黏团聚体的最低,粗大团聚体和细大团聚体中最高,接种赤子爱胜蚓对凋落物向土壤团聚体中并入作用效果低于接种皮质远盲蚓和威廉环毛蚓。[结论]120 d的短期培养内,不同生态型蚯蚓作用显著促进凋落物源碳向土壤中的并入与分配,更是显著增加了凋落物源碳在粗大团聚体和细大团聚体中的积累,且在表-内栖型蚯蚓和深栖型参与作用下,更显著提高了凋落物源碳向团聚体中的分配。建议可以在林业生产经营过程中适当增加林木凋落物残体的施用,同时考虑不同生态型蚯蚓之间的协同和竞争作用,接种多种类型蚯蚓以改善或增强蚯蚓调节林业生态系统中土壤有机碳(SOC)动态的潜能,加速土壤中外源有机质向土壤中的并入与分配。

关键词：蚯蚓生态类群土壤团聚体凋落物源碳 δ^(13)C

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长期氮添加对苏北杨树人工林碳储量的影响

水土保持研究 2024年第2期31卷 27-32,42页

作者：安宇超顾宇晨张茜王国兵南京林业大学生物与环境学院南京210037

[目的]量化分析氮添加对南方杨树人工林碳储量分配格局的影响,为进一步提升我国杨树人工林在实现“双碳”战略目标中的作用,进而为我国“双碳”战略新时代背景下杨树人工林生产经营模式优化及技术集成提供理论支撑。[方法]基于东台林场... 详细信息

[目的]量化分析氮添加对南方杨树人工林碳储量分配格局的影响,为进一步提升我国杨树人工林在实现“双碳”战略目标中的作用,进而为我国“双碳”战略新时代背景下杨树人工林生产经营模式优化及技术集成提供理论支撑。[方法]基于东台林场杨树人工林长期氮添加样地,采用随机区组设置5个不同浓度氮处理:N_(0)〔0 g/(m^(2)·a)〕、N_(1)〔5 g/(m^(2)·a)〕、N_(2)〔10 g/(m^(2)·a)〕、N_(3)〔15 g/(m^(2)·a)〕、N_(4)〔30 g/(m^(2)·a)〕,研究长期氮添加对杨树人工林乔木层、土壤层、凋落物层、林下植被层碳储量的影响。[结果](1)与对照相比,杨树人工林乔木层碳储量在N_(3),N_(4)处理下显著增加,在N_(3)处理下最为显著,提高了21.6%;(2)各处理均显著提高了0—15 cm土层的土壤碳储量,但对30—45 cm土层的土壤碳储量没有显著影响;(3)N_(2),N_(3),N_(4)对凋落物层碳储量影响显著,N_(3)对其影响最强,提高了49.7%;各处理均降低了林下植被层碳储量,但差异不显著;(4)相关性分析结果表明:杨树人工林各层碳储量与土壤中TN,MBN,DON,DOC呈正相关,与pH,C/N呈负相关。[结论]在N_(3)处理下,即15 g/(m^(2)·a)对东台杨树人工林碳储量的影响最大,有利于其生态系统碳储量快速且稳定积累。

关键词：碳储量氮添加杨树人工林苏北沿海地区

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玉米与叶际微生物组的互作遗传机制

植物生态学报 2024年第2期48卷 215-228页

作者：程可心杜尧李凯航王浩臣杨艳金一何晓青北京林业大学生物科学与技术学院北京100083

为了解玉米(Zeamays)和其定植微生物组之间的相互作用,探究玉米与叶际微生物组之间的互作遗传机制,该研究采用数学模型量化微生物之间相互作用的4种方式:互利共生、拮抗、侵略、利他,分析230份玉米叶际微生物组数据,利用网络作图研究玉... 详细信息

为了解玉米(Zeamays)和其定植微生物组之间的相互作用,探究玉米与叶际微生物组之间的互作遗传机制,该研究采用数学模型量化微生物之间相互作用的4种方式:互利共生、拮抗、侵略、利他,分析230份玉米叶际微生物组数据,利用网络作图研究玉米与叶际微生物组之间的互作遗传机制。结果表明:在微生物互作网络中确定了67个中心节点微生物,通过网络作图筛选到玉米405个显著单核苷酸多态性(SNPs)位点,最终定位到23个枢纽基因,发现其在促进植物生长、抵御病原菌侵染、耐受非生物胁迫方面起到重要作用。研究结果有助于在作物遗传育种以及构建新型菌剂促进植物生长方面提供思路。

关键词：玉米叶际微生物组网络作图中心节点微生物显著单核苷酸多态性(SNPs)位点

模拟干旱下杨树树干液流特征及其对环境因子的响应

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水土保持研究 2024年第2期31卷 84-91页

作者：张星宇杨金艳阮宏华张瑞婷南京林业大学生物与环境学院南京210037

[目的]研究干旱对杨树人工林树干液流的影响,可以深入理解杨树人工林对全球降水格局改变的响应。[方法]于2018年9月—2020年11月以东台林场10年生杨树(Populus deltoides)人工林为对象,采用穿透雨移除法模拟干旱处理:CK(对照)、D_(1)(30... 详细信息

[目的]研究干旱对杨树人工林树干液流的影响,可以深入理解杨树人工林对全球降水格局改变的响应。[方法]于2018年9月—2020年11月以东台林场10年生杨树(Populus deltoides)人工林为对象,采用穿透雨移除法模拟干旱处理:CK(对照)、D_(1)(30%穿透雨移除)、D_(2)(50%穿透雨移除),利用热扩散探针技术连续测定杨树人工林的液流变化,结合同步监测的环境因子,揭示杨树人工林对环境因子的响应规律。[结果](1)3个处理下杨树人工林树干液流年变化曲线呈现单峰型,与饱和蒸汽压差、光合有效辐射的年际变化曲线相似。树干液流速率在夏季达到峰值,接着随着时间推移逐渐下降,到达林木休眠期时液流密度趋近于0;(2)模拟干旱下,随着截流程度增大,树干液流随之降低。D_(1)和D_(2)生长季液流密度平均值比对照组显著下降了24%~39%(p<0.05);(3)混合效应模型表明饱和蒸汽压差和土壤温度与液流变化极显著相关(p<0.01),大气温度,降雨量和土壤温度与液流变化显著相关(p<0.05)。[结论]移除30%的穿透雨提高了各环境因子对液流变化的解释程度,即干旱条件下会提高树干液流对环境变化的敏感性,其中土壤含水量对液流变化的解释率最高。未来仍需继续探讨树木自身性状对环境的响应。

关键词：干旱树干液流密度土壤体积含水量热扩散探针技术

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雪落樱花芽形态分化探究

分子植物育种 2024年

作者：周华近张志敏王贤荣朱兆青伊贤贵南京林业大学生物与环境学院

为明确雪落樱花芽形态分化时期以及各时期花芽分化特征，本研究以雪落樱花芽为试验材料，在传统石蜡制片基础上，基于雪落樱花芽小、芽鳞厚等特点，对软化、脱水、透明、浸蜡等传统石蜡切片步骤进行具体改良，以获取组织完整、结构清晰... 详细信息

为明确雪落樱花芽形态分化时期以及各时期花芽分化特征，本研究以雪落樱花芽为试验材料，在传统石蜡制片基础上，基于雪落樱花芽小、芽鳞厚等特点，对软化、脱水、透明、浸蜡等传统石蜡切片步骤进行具体改良，以获取组织完整、结构清晰、易于观测的切片为目标，总结出适合樱属植物花芽切片具体制作方法，以供后续相关研究参考使用。实验结果表明：使用15%的氢氟酸溶液、乙醇甘油试剂和沸水煮浴分别对花芽进行软化处理，其中沸水煮浴0.5 h软化效果最好；8月前采集的花芽样品最佳脱水、透明时间为3 h，则8月之后采集的花芽最佳处理时间为2 h；最佳粘片剂为明胶甘油粘片剂。根据所制切片观察所得，可将雪落樱花芽形态分化划分为6个阶段，按花芽分化的先后顺序包括始分化、花序原基分化、萼片分化、花瓣分化、雄蕊分化和雌蕊分化期，花芽分化从6月上旬一直持续到9月上旬，整个分化大致历时102 d，雄蕊分化和雌蕊分化时间较长，继雌蕊9月中旬分化基本完成后，花芽停止分化，叶片开始零星飘落，植株逐渐进入休眠期，经过一定需冷量后，次年，花芽萌动，花芽完成在最后时期的分化，进行开花结实。

关键词：雪落樱花芽分化石蜡切片显微观察