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2016年  38卷  第7期

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特邀稿
摘要:
该文针对国内外社会和经济环境变化对杨树需求的影响,在分析毛白杨遗传改良的研究现状和存在的问题基础上,结合近年来毛白杨良种选育工作思考和实践结果,提出新一轮毛白杨遗传改良策略。即针对不同的栽培区和不同的生产应用需求制定育种目标,重点选育速生、优质、高抗的用材林和绿化雄株品种,以及抗寒抗旱、耐高温水湿品种。针对毛白杨分布区气候区划以及自然群体遗传分化特点,在不断充实位于分布区南部的冠县基因库的同时,增设北部基因资源保存库,实现毛白杨基因资源分区域有效保存和利用。针对毛白杨良种选育中一直未能充分利用母本效应的问题,通过基因库半同胞子代群体分析筛选育性好、一般配合力高的毛白杨母本,采用分子标记鉴定半同胞群体优良单株的父本,并通过主要目标性状指标和遗传多样性综合评价,构建适宜不同育种目标的育种亲本群体,进而通过配子染色体加倍技术选育毛白杨杂交和三倍体新品种。针对当前白杨主要通过嫁接繁殖技术环节复杂、成本高以及苗木易老化等问题,采取利用组织培养苗和根蘖苗幼化的特点,通过容器硬枝扦插和大田硬枝扦插,实现毛白杨良种低成本、高效率快速规模繁殖的技术路线等。
林学
摘要:
中链酰基辅酶A合成酶(MACS)属于腺苷酸合成酶超基因家族,催化中链脂肪酸与辅酶A结合形成相应的中链酰基辅酶A。本研究通过同源检索毛果杨基因组数据库中的4CL基因,克隆得到毛果杨PtMACS1的基因序列(基因编号:estExt_fgenesh4_pg.c_640066)。通过序列分析可知,Box I和Box II两个在4CL中保守的结构域在该蛋白中并不保守。将PtMACS1与原核表达载体 pET-30a(+) 构建融合表达载体PtMACS1- pET-30a(+),转化大肠杆菌BL21(DE3)后诱导重组蛋白进行表达。镍柱纯化重组蛋白后进行酶学活性分析,研究结果表明该蛋白对中链脂肪酸己酸、壬酸、癸酸显示出明显活性:Kcat分别为(1302.65)、(1933.46)、(2015.51) mol/(minmg),以该蛋白的最适底物癸酸测得该蛋白的最适反应温度为37 ℃,最适反应pH为7.0。该结果表明,PtMACS1属于毛果杨中链酰基辅酶A合成酶家族一员,为后续毛果杨腺苷酸合成酶超基因家族的鉴定及分类分析提供资料。
摘要:
本文利用SiteFinding-PCR方法克隆了白桦BpGT14基因起始密码子ATG上游2 169 bp序列,并通过PLACE启动子预测工具对其进行元件分析。结果表明,该启动子片段含有启动子核心元件及多种逆境及激素响应元件,同时具有植物苯丙烷及木质素生物合成的MYB类转录因子的重要结合基序。研究选取了其中含有启动子核心元件的1 156 bp片段构建了pBpGT14∷GUS植物表达载体,利用农杆菌侵染的方法将pBpGT14∷GUS报告基因瞬时转化烟草植株,鉴定该启动子在烟草中的表达活性及对非生物胁迫和激素的响应模式。对转基因烟草植株进行GUS染色,结果表明该启动子具有启动活性,且在茎段处活性较高;进一步分析非生物胁迫对烟草中GUS酶活性的影响,表明该启动子对ABA、NaCl、PEG及高温处理均有明显响应,且对于NaCl及PEG处理响应迅速。为了更好的鉴定白桦BpGT14基因启动子在白桦细胞中的启动活性及响应模式,本文构建了pBpGT14∷GFP载体并瞬时转化白桦茎段悬浮细胞,进行研究。GFP转录水平分析结果与GUS酶活性结果基本一致,但其中部分时间点仍存在差异。选取PEG处理3、6、12及24 h的转GFP基因白桦茎段悬浮细胞,在显微镜下观察其绿色荧光蛋白,以此揭示该启动子对干旱的响应模式。结果表明,该启动子在白桦茎段悬浮细胞中启动了GFP的表达,在处理初期(3 h),荧光效果明显;随着处理时间的增加,细胞脱水明显,且在细胞壁表现高亮度荧光。
摘要:
由落叶松-杨栅锈菌引起的杨树叶锈病分布广泛,危害严重。为探究杨树C14族R2R3-MYB基因在杨树抗锈菌过敏性反应中的调控作用,对接种了落叶松-杨栅锈菌E4强致病性生理小种的2种杨树叶片进行症状观察、感病指数判定并对2种杨树C14族共6条R2R3-MYB基因表达量变化情况进行分析。接种7 dpi后,弱感病性树种杂交杨叶片产生的夏孢子堆数量显著少于感病树种欧美杨。杂交杨叶片4 dpi开始出现过敏性反应症状,欧美杨未观察到类似症状。表明过敏性反应可有效阻止锈菌夏孢子堆形成,降低杨树感病性。杂交杨与欧美杨R2R3-MYB基因表达量变化趋势相反,预测杨树C14族R2R3-MYB基因为杨树与病原互作过程中调控过敏性反应的正向调控因子。本研究为进一步系统研究杨树R2R3-MYB基因与过敏性反应的调控机理及杨树抗病育种工作提供理论依据。
摘要:
在植物中,胞外ATP(eATP)作为一种重要的信号分子,调控植物的生长、发育及逆境响应等多种生命活动。这些植物细胞的生命活动与囊泡运输密切相关,然而,eATP是否对植物细胞的囊泡运输具有调控作用尚不清楚。本文利用能够标记囊泡运输的荧光染料FM1-43研究了eATP对胡杨细胞囊泡运输的影响。FM1-43染色结果显示,50 mol/L eATP对胡杨细胞胞吞作用不明显,而高浓度的eATP(200、400 mol/L)则会抑制其胞吞作用,其抑制作用与eATP浓度呈正相关。高浓度的eATP(200、400 mol/L)同样抑制胡杨细胞胞吐作用。而不同浓度的ADP(50、200、400 mol/L)处理则对胡杨细胞囊泡运输无明显影响。这说明高浓度eATP对胡杨细胞囊泡运输的抑制作用不是源于eATP的水解产物,而是来自于其本身的信号作用。药理学实验发现,ATP受体抑制剂PPADS(100 mol/L)能抑制高浓度eATP对胡杨细胞囊泡运输的限制作用,说明eATP是通过嘌呤受体介导的信号通路调控囊泡运输过程。但值得注意的是,嘌呤受体的另一种抑制剂suramin(100 mol/L)却对eATP的抑制作用不明显,因为suramin处理胡杨细胞后eATP(200 mol/L)仍能抑制囊泡运输。这说明在胡杨细胞中某一类与P2X同源的受体介导了高浓度eATP对囊泡运输的抑制作用。综上,eATP作为信号分子可调控胡杨细胞的囊泡运输,并且高浓度eATP对胡杨细胞的囊泡运输具有负调控作用。
摘要:
栓皮栎是北京山区分布范围较广的典型阔叶树种,揭示其在生长季内不同土壤水分条件下的水分利用策略具有重要意义。本研究通过测定分析生长季内栓皮栎枝条水、土壤水和地下水的D和18O值,并利用多元混合模型(Iso-source软件)计算栓皮栎对土壤水或地下水的利用比例,再结合叶片水势、气孔导度(Gs)、光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)等生理生态因子同步观测,了解北京山区优势乔木树种栓皮栎在生长季内的水分来源及生理生态适应。结果表明:栓皮栎对不同深度土壤水分利用比例具有季节变化特征,46月,栓皮栎主要利用表层0~30 cm土壤水、深层80~100 cm土壤水和地下水,且对3者的水分利用较为均衡;进入78月,栓皮栎的水分来源从表层土壤水逐步转向深层土壤水和地下水,对表层的土壤水利用较少;雨季过后进入降雨较少的910月,栓皮栎的水分来源又从深层土壤水和地下水逐步转向表层土壤水。生长季内土壤水分的季节波动明显影响栓皮栎的叶片气体交换过程,林地水土条件较好时,栓皮栎较高的气孔导度使其水分利用效率较低;当林地水分条件变差,栓皮栎能通过降低气孔导度减少水分损失来获得较高的碳同化速率,维持较高的水分利用效率来适应干旱生境,表现出较强的适应能力。
摘要:
大兴安岭是我国林火高发区,林火对森林土壤的化学性质有着直接或间接的影响。为探明林火与土壤pH值和土壤养分的关系,本文以我国大兴安岭呼中林业局偃松-兴安落叶松林火烧迹地为研究对象,采用双因素方差分析法研究了不同火烧时间、不同火烧强度对土壤pH值和土壤养分的影响。结果表明:火烧时间相同,土壤pH值随火烧强度的增强而增大。火烧强度相同,火烧后时间越长,土壤pH值越小,但火烧迹地的土壤pH值大于未火烧的对照组;在相同火烧强度条件下,不同火烧时间(1996、2010年和未火烧)偃松-兴安落叶松林迹地的土壤养分含量不同,但未达到显著水平(P0.05);火烧时间相同,不同火烧强度条件下偃松-兴安落叶松林的土壤有机质和全氮含量存在差异(P0.05)。土壤有机质含量在轻度、中度和重度火烧条件下彼此间差异显著(P0.05),并且中度、重度火烧与未火烧之间差异显著(P0.05);未火烧、轻度火烧的土壤全N含量分别与中度、重度火烧相比差异显著(P0.05)。不同火烧时间和火烧强度下土壤pH值、全磷、全钾含量和C/N值差异不显著(P0.05)。火烧后5年(2010年火干扰)、19年(1996年火干扰)后,偃松-兴安落叶松林并未恢复至火烧前生长水平。本研究旨在找到不同火烧时间和火烧强度下土壤pH值和土壤养分的变化规律,为火烧后大兴安岭偃松-兴安落叶松林生态系统的快速有效恢复提供理论依据。
摘要:
东北阔叶红松林及其次生林是我国重要的森林碳库,土壤中储存着大量的有机碳。本研究调查了纬度梯度上的4个典型地点(长白山、蛟河、五营和胜山)不同演替阶段(杨桦林、硬阔叶林、红松近熟林和成熟林)的土壤有机碳密度(SOCD),并分析了总SOCD(0~60 cm)、表土层SOCD(0~20 cm)与演替、气候等因素的关系。结果表明:各研究地点的总SOCD、表土层SOCD和表土层占总SOCD的比例随演替的进展并没有一致的变化趋势。总SOCD与纬度、最冷月均温、年降水量和温暖指数无显著关系;表土层SOCD、表土层/总SOCD比例随纬度增加而显著降低,随最冷月均温升高而显著上升。多元分析表明,气候因子本身对表土层SOCD的解释力高于对总SOCD的解释力,演替阶段对3个SOCD变量的解释力均不显著,但演替阶段与温度指标(最冷月均温或温暖指数)的交互作用对总SOCD和表土层/总SOCD比例影响显著。此外,坡位对总SOCD和表层SOCD都有显著影响。研究表明,表土层SOCD可能主要受气候梯度和小地形影响;总SOCD的异质性较强、影响因素复杂,气候因子自身对总SOCD的影响较弱,群落特征(生活型、蓄积量)和小地形、以及演替与气候的交互作用对总SOCD的影响显著。
摘要:
洞庭湖越冬水鸟具有种类多、种群数量大、密集度高的特点。因洞庭湖在迁徙水鸟保护方面的重要意义,该区共有3块湿地被指定为国际重要湿地。由于三峡大坝的运行,洞庭湖越冬水鸟的生态安全受到严重威胁。准确掌握洞庭湖越冬水鸟分布和栖息地质量信息是越冬水鸟保护科学决策的基础。本研究依据洞庭湖保护区的边界,将洞庭湖湿地分为3块区域:东洞庭湖、南洞庭湖和西洞庭湖。以20082012年洞庭湖环湖鸟类同步调查数据为基础,分析了3块区域越冬水鸟的丰富度,包括:物种数、种群大小和珍稀濒危水鸟种群数量。此外,以2013年1月环境小卫星在洞庭湖区的影像为基础,运用遥感技术解译研究区内越冬水鸟栖息地分布数据。将3块区域的越冬水鸟丰富度和栖息地质量数据进行对比发现:东洞庭湖区域水鸟栖息地保存最为完好,越冬水鸟丰富度最高;而大规模的杨树林和芦苇种植则导致西洞庭和南洞庭栖息地破碎化严重,是西洞庭和南洞庭水鸟物种单一和种群丰富度低的主要原因。在此基础上提出现存良好的候鸟栖息地是洞庭湖越冬水鸟仅存的庇护所,应当严格保护。对于洞庭湖区一些已经被开发利用的洲滩湿地,应采取合理规划措施逐步恢复其原有的水文过程和湿地生态功能,以促进洞庭湖越冬水鸟及其栖息地的保护。研究结果可为洞庭湖越冬水鸟保护工作提供参考。
摘要:
利用红外相机对北京松山国家级自然保护区旅游线路周边野生动物分布规律进行调查。于2013年11月至2014年11月,在20个位点布设红外相机,拍摄到有效照片1 558张,共鉴定出物种35种,其中兽类12种、鸟类23种。兽类中拍摄率最高的前4种分别为岩松鼠、猪獾、狗獾、豹猫,鸟类中拍摄率最高的前4种分别为雉鸡、红嘴蓝鹊、斑鸫、紫啸鸫。拍摄到危险野生动物野猪9次,且多在傍晚和夜间,基本不会对白天活动的游客安全构成威胁,但对露营的游客构成潜在危险。红外相机在不同海拔区间以及不同月份的拍摄率不同,低海拔拍摄率高于中海拔和高海拔拍摄率;9月份拍摄率最高,达到53.64%,12月份最低,为3.71%。另外,不同野生动物在每日不同时间段的出现频率不同。表明野生动物在旅游路线周边的空间和时间上具有一定分布规律。本研究对红外相机监测旅游线路周边野生动物资源的实际意义进行了讨论,同时有助于保障松山国家级自然保护区的旅游安全,提高防控预警能力。
摘要:
利用国产高分一号(GF-1)卫星遥感影像,综合神农架川金丝猴已有科考数据和相关研究成果,以地理信息系统为主要分析手段,选取植被类型、海拔、坡度、坡向、水源和人类干扰等作为评价因子,快速进行神农架川金丝猴秋季生境适宜性评价,首次将GF-1卫星影像应用于野生动物生境评价。评价结果表明:在不考虑人类活动影响时,川金丝猴潜在的最适宜生境和适宜生境面积分别为56.876和305.156 km2,分别占保护区面积的7.77%和41.69%;由于居民区和公路等的影响,神农架自然保护区川金丝猴实际适宜生存面积变小,实际最适宜生境和适宜生境面积分别为46.935和214.617 km2,分别占保护区总面积的6.41%和29.32%。将基于GF-1卫星遥感影像得到的川金丝猴生境适宜性评价结果,与基于Landsat8遥感影像得到的生境评价结果对比,二者评价结果符合度达91.7%,表明在野生动物生境研究领域国产GF-1卫星影像可以有效地替代国外Landsat影像,利用GF-1卫星影像进行野生动物生境评价是可行的。GF-1卫星突破了在野生动物研究领域普遍依赖国外数据的局面。GF-1卫星影像具有高空间分辨率、高时间分辨率、低成本和数据来源可靠等特点,无疑是我国野生动物生境遥感应用研究中可供选择的新的数据源。由于GF-1是我国高分辨率对地观测系统的第一颗卫星,开展GF-1数据的应用验证具有十分重要的科学意义。目前,利用GF-1开展此类研究国内外尚未见类似报道,本研究对于在林业实际业务中开展国产高分卫星遥感数据应用同样具有指导作用。
林业工程
摘要:
为了开发新型阻燃木质壁纸,采用复合阻燃剂(组成包括聚磷酸铵、季戊四醇、磷酸胍和纳米有机蒙脱土)对壁纸的面层装饰薄木和底层无纺纸分别进行超声浸渍处理,制成阻燃木质壁纸(FRWW)。采用锥形量热仪、扫描电镜和电子能谱、傅里叶红外光谱分别表征FRWW的阻燃性、表面微观结构和元素种类及含量、化学反应官能团。采用CIE1976(L*a*b*)色空间表色系统对阻燃前后木质壁纸的色差进行表征。结果表明:1)与PVC壁纸相比,FRWW的点燃时间延迟了2倍,热释放速率和有效燃烧热分别减少了8.88%和30.79%,总烟释放量和比消光面积分别减少了28.02%和53.09%,但FRWW的总热释放量、质量损失率及CO释放量与PVC壁纸的相差不大;2)FRWW比PVC壁纸的燃烧增长速率指数降低81.93%、火灾性能指数提高2.17倍,显示出前者具有更好的消防安全性;3)阻燃剂以不规则微米级粒状分布于FRWW表面,元素组成主要为C(31.15%)、O(42.07%)、N(19.77%)、P(5.67%)和其他微量元素;4)FRWW中的阻燃活性官能团(仲氨—NH和P—O—Ar)吸收峰位置在1 042和1 015 cm-1处;5)FRWW的色差值ΔE*ab仅为1.734,表明阻燃处理对木质壁纸的装饰效果影响较小。
摘要:
慈竹作为一种富含纤维素、分布广泛的草类资源,是生产纤维素燃料乙醇的潜在原料。本文采用碱性亚硫酸盐法与低压蒸汽爆破相结合对慈竹原料进行预处理,在保留碳水化合物的同时能够有效脱除大量木质素进而提升后续的纤维素酶水解效率。通过正交试验确定最优工艺条件为反应温度140 ℃、亚硫酸盐用量40%、氢氧化钠用量15%。水解试验中加入质量分数5%的最优工艺条件预处理慈竹原料72 h,纤维素酶解生成葡萄糖得率达到88.54%。在此基础上将碱性亚硫酸盐与低压蒸汽爆破预处理相耦合,有效简化了预处理工艺并降低成本,可实现慈竹原料“一步法”高效预处理,纤维素保留率为89.25%,葡萄糖得率达87.25%。
摘要:
为了提高履带式林木采育机的林地越障能力,在履带式林木采育机的基础上加装越障工作小臂。基于D-H法建立采育机杆系的运动学模型,通过计算获得加装工作小臂条件下林木采育机的理论越障高度。在ADAMS环境下进行动态仿真,对各仿真相关的运动学参数进行分析,并将理论、仿真数据与实测采育机越障高度数据进行比较,验证林木采育机杆系运动学模型的正确性及其越障能力的提升程度。结果表明:在斗杆全收回状态,采育机整机抬升角度为13°,越障高度为693 mm;在斗杆全伸开状态,采育机整机提升角度为6.3°,越障高度为330 mm。加装越障工作小臂的履带式林木采育机能够满足林区越障要求,为实现和满足其上山入林作业,更有效地翻越障碍物提供了理论依据。
摘要:
实木板材外观特性影响着消费者对产品的喜好,在一定程度上决定着产品的价格和销量。实木板材表面的颜色与纹理存在随机性与相异性,因此采用统计特征进行分选具有一定的局限性。针对板材表面特点,本文提出了面向用户视觉特征的板材分选方法。该方法将用户的视觉喜好转化为对颜色和纹理的量化分析,然后挖掘样本数据所表达的特征及状态信息完成样本优选,最后利用压缩感知分类器进行信息整合及板材分选。颜色方面,提取L*a*b*颜色空间下的9个特征,通过区间整合得出颜色分选范围;纹理方面,提取基于人类视觉心理的Tamura纹理特征6个参量和基本统计特征。由于Tamura特征的6个参量对应于心理学角度上纹理的6种属性,这些特征可以将用户视觉心理和基本统计信息相融合,更为准确、完整地表达板材表面的视觉特性。此外,通过遗传非线性映射算法对两类纹理的训练样本进行优选,提高了后期的分选精度。最后,针对用户视觉需求,设计了板材表面压缩感知分类器,构建由L*a*b*颜色特征、Tamura纹理特征和基本统计特征组成的过完备字典,通过求解最小l1范数的方法,找出测试样本的特征数据与过完备字典中相匹配的类别向量,完成分类。实验结果表明该方法的识别精度为90.56%,方法具有实用性。