草业学报

2020, 29(1): 0-0.

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近30年中国天然草地物候时空变化特征分析

倪璐, 吴静, 李纯斌, 秦格霞, 李政, 孔婕

2020, 29(1): 1-12. DOI: 10.11686/cyxb2019003

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基于遥感的大面积长时序草地物候监测是物候生态学的重要领域,也是全球变化研究的重要方向。基于30年(1986-2015年)时间序列GIMMS 3g归一化植被指数(NDVI),利用Savitzky-Golay滤波法进行时间序列重建,并用动态阈值法提取中国天然草地物候参数[生长季始期(SOS)、生长季末期(EOS)、生长季长度(LOS)],然后以1998年为时间分界点,利用提取的3种物候参数对前后两个时间段内的草地物候特征的时间演化趋势及空间分异进行分析。结果表明:1)全国草地年平均SOS、EOS和LOS分别主要集中在第100~140天、260~290天和130~170天;2)物候趋势在30年时间尺度上没有显著变化,幅度为-0.3~0.3 d·yr^-1;3)在1998年之前,全国草地SOS平均提前速率为0.37 d·yr^-1,EOS平均推迟速率0.43 d·yr^-1,且空间差异较大,在1998年之后草地物候变化趋势出现转变,草地SOS变化幅度最大,平均推迟速率为0.28 d·yr^-1;4)高山亚高山草甸、山地草原、平地草原和高山亚高山平地草原在1998年后物候特征变化趋势出现与之前完全相反的转折。提取物候结果与观测资料和相关研究结果较为一致。

青藏高原东部高寒沼泽湿地动态变化及其驱动因素研究

侯蒙京, 高金龙, 葛静, 李元春, 刘洁, 殷建鹏, 冯琦胜, 梁天刚

2020, 29(1): 13-27. DOI: 10.11686/cyxb2019148

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20世纪中后期以来,在全球气候变化和人类活动的影响下,青藏高原湿地生态系统变的极其敏感和脆弱。运用遥感与地理信息系统技术,以Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像为主要数据源,解译了青藏高原东部甘南和川西北地区1991、2000、2010和2016年4个时期的沼泽湿地;利用转移矩阵和湿地动态度,分析了沼泽湿地的空间变化、转移方向和变化速率;采用景观指数,分析了沼泽湿地景观格局变化;结合气象数据和相关统计资料并利用灰色关联度法,分析了沼泽湿地变化的驱动因素。结果表明: 1)研究区沼泽湿地主要分布在东北部,1991-2016年4个时期的面积分别为6739.89、6231.39、5849.59和5649.35 km²,处于持续减少的状态,26年间面积共减少了1090.54 km²。2)26年来,研究区沼泽湿地的动态度从-7.54%减小至-3.42%,面积变化速率持续减慢,高寒草地是沼泽湿地转出和转入的主要类型。3)沼泽湿地的斑块数量先增加后减少,斑块密度持续增大,反映了沼泽湿地的破碎程度增高;最大斑块指数先降低后小幅升高,斑块形状指数先升高后小幅下降,反映了沼泽湿地的优势度降低,景观形状趋于复杂化;分离度指数先增大后小幅减小,聚集度持续降低,反映了沼泽湿地从单独紧凑的状态趋向离散化发展。4)人为因素是影响青藏高原东部沼泽湿地面积变化的首要原因,其次受到气候因素的影响,各因子影响力大小依次是牧业生产总值>国民生产总值(GDP)>人口数量>温度>蒸发量。沼泽湿地面积与各因子呈明显的负相关关系,面积随牧业生产总值、GDP、人口数量、温度和蒸发量的增加而减小。

祁连山东段高寒草甸土壤持水能力在小尺度不同坡面位置的分异特征

马海霞, 张德罡, 陈瑾, 郭春秀, 董永平, 马源, 康玉坤, 陈璐, 杜凯, 陈建纲

2020, 29(1): 28-37. DOI: 10.11686/cyxb2019113

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对高寒草甸不同坡面位置间土壤持水能力在小尺度下的分异特征及其主要影响因素进行了研究,以期为高寒草甸水分保持功能评价及其合理利用与保护提供参考。试验选择5个不同坡面位置,分别为2990(坡顶)、2980(坡上)、2970(坡中)、2960(坡下)、2950 m(坡脚),测定了土壤粒径、土壤湿度、土壤孔性、入渗及持水性等指标。结果表明,土壤颗粒组成中粘粒含量占8%~10%,粉粒占79%~83%,砂粒占7%~11%,坡顶到坡下以及各个土层之间变化程度均较小,而在坡脚处变化较大,砂粒含量随土层深度增加从42%增加到74%,同时粘粒和粉粒含量随土层深度的增加而减少。田间持水量与砂粒和粘粒含量呈负相关关系,与粉粒含量呈正相关关系,从坡顶到坡下,田间持水量为45%~55%,而在坡脚处由于砂粒含量较高,随土层深度的增加则从40%下降到21%。土壤总孔隙度在各坡面位置和土层间的变化趋势和田间持水量相似,其中非毛管孔隙度随坡面位置和土层的变化不明显,在总孔隙度中仅占8%。土壤入渗率从坡顶到坡脚呈增加趋势,且随土层深度的增加而减小,在坡顶,入渗试验开始5 min以后入渗率从1.2 mm·min^-1(0~10 cm)减小到0.2 mm·min^-1(30~40 cm),而在坡脚,则是从4.4 mm·min^-1(0~10 cm)下降到2.5 mm·min^-1(30~40 cm)。

内蒙古草原不同土壤pH条件下植物生物量和多样性的关系:样带调查和控制实验的比较研究

李子雁, 刘尊驰, 鄢创, 张静静, 时新荣, 袁志友

2020, 29(1): 38-49. DOI: 10.11686/cyxb2019177

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生物量与多样性的关系一直是生态学研究的热点问题,已有研究显示二者的关系受环境因子的影响,但是关于土壤pH变化对草原植物群落生物量和多样性的影响及其在样带空间调查实验与定点控制实验之间差异的研究还无报道。采用样带调查实验和控制实验相结合的方法,研究了在自然条件下内蒙古草原样带上植物群落生物量和多样性的关系变化及其与土壤pH的关系,同时通过外源添加硫酸或氢氧化钠溶液,研究人为改变土壤pH后草原植物群落生物量和多样性的关系变化,并比较样带调查实验和控制实验两种方法所得结果的差异及机制。研究结果表明:1)在样带空间梯度上,土壤pH变化主要受土壤类型、植被类型及干旱指数的影响。沿天然的pH梯度,地上生物量与土壤pH间呈现为显著的U型曲线关系,物种丰富度与土壤pH也呈显著的U型曲线关系,生物量与多样性二者之间为显著正相关关系;2)在定位的酸碱控制实验中,地上生物量与土壤pH间呈显著的上凸单峰曲线关系,物种丰富度与土壤pH之间也呈显著的单峰曲线关系,生物量与多样性的关系因植被类型而异:在荒漠草原二者为正相关,而在典型草原二者无显著相关性。可以看出,草原生物量和多样性与土壤pH密切相关,并且在样带上和控制实验中呈现出相反的结果,多样性和生物量的关系也不完全相同。两种研究方法出现差异的原因是样带观察反映的是生态系统长期适应的结果,而控制实验结果反映的是生态系统对环境变化的短期响应,这种时空尺度的差异造成了两种研究方法所得结果的不同。

黄土高原撂荒地植物群落共存种光合特性对土壤水分变化的响应

周敏, 杜峰, 张赟赟, 潘天辉

2020, 29(1): 50-62. DOI: 10.11686/cyxb2019158

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植物群落共存种的环境适应性和相对竞争能力差异是植物群落动态和演替的两个决定性因素,其中光合特性与二者都有紧密关联,因此研究群落共存种光合特性的差异对理解群落演替机理具有重要意义。以黄土丘陵区10种主要的撂荒地植物群落共存种为研究对象,测定其在不同的生长月份(8-10月)和不同水分条件下(适宜水分及中度、重度干旱胁迫)光合速率、蒸腾速率和水分利用效率等的变化,分析植物群落共存种光合特性对土壤水分变化的响应。结果表明:1)3种水分条件下,无芒隐子草、白羊草、小花棘豆和达乌里胡枝子的净光合速率日变化均呈单峰曲线,而冰草和阿尔泰狗娃花的则呈双峰曲线,有光合“午休”现象,10种群落共存种以无芒隐子草的日光合能力峰值最大,冰草的最小;2)除中华隐子草和阿尔泰狗娃花外,多数种的蒸腾速率日变化在3种水分条件下均呈单峰曲线,其中,无芒隐子草的日蒸腾能力峰值最大,小花棘豆的最小;3)日均净光合速率和日均蒸腾速率存在显著种间差异和生长月份差异(P<0.05),其中,无芒隐子草的日均净光合速率和日均蒸腾速率最大,而日均水分利用效率在不同物种和生长月份之间则无显著差异(P>0.05);4)在演替生态位置上,10种群落共存种以演替前期种的日均蒸腾速率和日均水分利用效率相对较低,而演替后期种相对较高,表明演替后期的植物水分利用性能较高。在干旱半干旱的黄土高原丘陵区,伴随演替进程的土壤环境旱化,演替后期序列种凭借其较高的水分利用能力,将在撂荒地群落中占据优势地位,从而逐渐代替演替前期种。

不同饲草型小黑麦基因型的光合生理差异

赵方媛, 刘晶, 杜文华, 田新会

2020, 29(1): 63-73. DOI: 10.11686/cyxb2019339

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为筛选光合性能强的饲草型小黑麦种质及探讨光合性能主要影响因素,采用差异分析和主成分分析法研究了6个饲草型小黑麦基因型在不同生育时期的叶绿素含量及光合生理指标的变化。结果表明,随着生育时期推移,饲草型小黑麦的光合性能指标(除气孔限制值)均为先增加后减少,叶绿素含量、蒸腾速率、光合速率、胞间二氧化碳浓度在抽穗期达到最高值,水分利用效率在开花期达到最高值;随着生育时期推移,饲草型小黑麦的气孔限制值先减少后增加,抽穗期最低。通过生育时期×小黑麦种质间光合性能指标差异分析可知,C31和C19在整个生育时期光合性能都较强,可达到高产的目的,而饲草型小黑麦C19的优势是水分利用效率较高,可进一步作为抗旱种质资源。主成分分析可知,影响饲草型小黑麦光合性能的主要因素有蒸腾速率和与气孔有关的因素。

燕麦+箭筈豌豆混播草地混播优势的测度与影响因素分析

朱亚琼, 于辉, 郑伟, 黎松松, 娜尔克孜, 刘岳含, 郝帅, 艾丽菲热

2020, 29(1): 74-85. DOI: 10.11686/cyxb2019184

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从混播牧草地上部分生长效率与种间竞争格局、地下部分根系构型与生物固氮效率角度出发,将不同混播群体结构(行距+同行/异行/异行阻隔)作为燕麦+箭筈豌豆型草地混播优势的影响因素,利用盆栽试验分析和比较混播牧草在不同混播群体结构中地上部、地下部因素对混播优势的相对贡献,以及不同混播群体结构氮素固定、转移和利用效率对混播系统生态功能的贡献,以期明确豆禾混播草地的种间竞争过程及其混播优势产生的机理。结果表明,1)豆禾异行混播+15 cm行距处理(Y₁₅)的混播群体结构具有较佳的产量优势,燕麦的竞争率和侵占力均高于与之混播的箭筈豌豆;2) 豆禾同行混播+15 cm行距处理(T₁₅)和Y₁₅均具有较高的应用生物固氮量、转氮率及豆科牧草对草地氮产量的贡献率;3)牧草产量与牧草叶片初始荧光(F_o)和单位面积捕获光能(TR_o/CS_o)均呈显著的正相关(P<0.05);牧草产量与根系形态特征参数和根系构型均呈极显著正相关(P<0.01);4)地上部和地下部因素对燕麦+箭筈豌豆混播系统混播优势的相对贡献分别为21.64%和78.36%,综合体现为地下部分贡献远大于地上部分。

三种豆科作物与玉米间作对玉米生产力和种间竞争的影响

赵建华, 孙建好, 陈亮之

2020, 29(1): 86-94. DOI: 10.11686/cyxb2019119

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合理的种间配置是间作系统中作物获取高产,种间相互作用发挥优势的关键。本研究设置蚕豆/玉米(M/F)、大豆/玉米(M/S)和豌豆/玉米(M/P) 3种豆科作物与玉米间作模式,以及相应单作种植,通过测定单间作条件下作物产量、生物量,明确3种豆科作物与玉米间作对间作玉米生产力和间作作物种间资源竞争力的影响。结果表明,3种间作模式均具有间作优势,土地当量比(LER)均大于1,两年平均土地当量比分别为1.38 (M/F)、1.19 (M/S)、1.26 (M/P);两年结果均是M/S中玉米产量最高,至收获期,与大豆间作的玉米产量可达单作玉米产量的93.6% (2017)和71.2% (2018);M/S中玉米的穗粒数显著高于M/F和M/P中;地上部生物量及采样期平均生长速率均表现为M/S>M/P>M/F;共生期内大豆相对于玉米的资源竞争力(A_sm)随共生期推进逐渐降低,而蚕豆相对于玉米的竞争力(A_fm)和豌豆相对于玉米的竞争力(A_pm)逐渐升高;玉米单独生长时期3种间作模式玉米的补偿效应(CE)无显著差异,各间作模式两年平均CE值均小于1;因此,在本试验条件下,甘肃河西走廊灌区玉米与大豆间作是保证间作玉米稳产的有效措施。

紫花苜蓿/玉米间作对紫花苜蓿结瘤固氮特性的影响

赵雅姣, 刘晓静, 童长春, 吴勇

2020, 29(1): 95-105. DOI: 10.11686/cyxb2019383

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试验采用根系分隔法将根系按不同方式进行分隔,并在不同氮素水平和生育时期下采用营养液沙培法对紫花苜蓿结瘤固氮、紫花苜蓿和玉米地上生物量以及氮积累量进行测定,以研究紫花苜蓿/玉米间作下根系互作对结瘤固氮特性的影响。结果表明紫花苜蓿结瘤固氮各指标、玉米及单位面积地上干物质重和氮积累量在各生育期和氮素水平下均表现为不分隔>尼龙网分隔>塑料分隔。其中,总根瘤数、单株根瘤重及单株固氮潜力在各生育期以及有效根瘤数、有效/总根瘤数及固氮酶活性在现蕾期和盛花期均表现为不分隔显著高于尼龙网分隔显著高于塑料分隔和紫花苜蓿单作(P<0.05)。总根瘤数在各生育期均表现为N₂₁>N₂₁₀,且在不同根系互作间的差距于盛花期最大;其他结瘤固氮指标在分枝期时表现为N₂₁<N₂₁₀,现蕾期和盛花期为N₂₁>N₂₁₀,并且N₂₁₀下单株根瘤重及单株固氮潜力在不同根系互作间的差距于盛花期最大,而N₂₁时各指标均在盛花期前最大。同时,结瘤固氮及氮代谢产物相关指标均呈极显著正相关关系,其中单株根瘤重与单株固氮潜力相关系数最大(0.993)。由此可见,紫花苜蓿与玉米的根系互作越紧密越有利于紫花苜蓿结瘤固氮;紫花苜蓿根瘤的形成随氮素浓度的降低而增大,而根瘤生长发育在分枝期时适当的氮素对其有促进作用;促进根瘤形成的氮素阈值也较根瘤生长发育的低;根系互作是结瘤固氮的主要影响因素。

控水处理对紫花苜蓿抗寒性影响的代谢组学分析

徐洪雨, 李向林

2020, 29(1): 106-116. DOI: 10.11686/cyxb2018756

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为研究控水处理对紫花苜蓿抗寒性影响的机制,本研究设置了80%和25%最大持水量[充分浇水(WW)和水分亏缺(WD)]两种水分处理,对比了处理后的苜蓿分别在常温和低温环境中的抗寒性(LT₅₀),并采用LC-MS技术分析了在试验过程中根颈内代谢物的变化。结果显示,无论是在常温还是在低温环境下,WD处理苜蓿的抗寒性都要优于WW处理的,控水处理可以提高苜蓿的抗寒性。在对渗透调节物质可溶性糖含量的分析中,WD处理中苜蓿根颈细胞内可溶性糖的含量显著高于WW处理中的。代谢组分析发现,与WW处理相比,WD控水处理提高了甘油磷脂类和脂肪酰基类物质的含量,而它们不仅是细胞膜的组成成分,还涉及到低温胁环境下细胞膜的流动性和稳定性,这对提高苜蓿抗寒性起到非常重要的作用。此外,糖类物质也是在京都基因与基因组百科全书富集分析中参与显著代谢通路的物质,鉴于可溶性糖渗透调节和冷冻保护剂的作用,控水处理下D-麦芽糖含量的上调,可能也是导致苜蓿抗寒性提高的原因。

外源水杨酸对低温胁迫下海滨雀稗抗寒生理特征的影响

张翔, 杨勇, 刘学勇, 向佐湘

2020, 29(1): 117-124. DOI: 10.11686/cyxb2019293

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为探讨水杨酸(SA)对海滨雀稗耐寒性的影响,以海滨雀稗“白金”品种为材料,分析了外源水杨酸(1 mmol·L^-1)预处理对适温(30 ℃/25 ℃,昼/夜),冷害(8 ℃/4 ℃)和冻害(2 ℃/-2 ℃)3种温度处理下海滨雀稗生长速率和草坪质量、叶片电导率(EL)和丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性、脂肪酸含量及脂肪酸不饱和指数的影响。结果表明,在冷害和冻害下,草坪质量下降,叶片EL增大,MDA含量升高,叶片SOD、POD和CAT活性升高;而外源SA预处理显著缓解低温对海滨雀稗草坪质量的伤害,降低叶片EL和MDA含量,提高SOD、POD和CAT活性。低温下叶片不饱和脂肪酸含量升高,饱和脂肪酸含量下降,而外源SA预处理将进一步显著提高不饱和脂肪酸的含量和脂肪酸不饱和指数。因此,外源SA预处理显著提高冷害和冻害胁迫下海滨雀稗叶片的不饱和脂肪酸含量和不饱和指数,从而维持低温胁迫下细胞膜的稳定性,增强抗氧化能力,缓解低温对植株的伤害而提高耐寒能力。

镉胁迫下裸燕麦幼苗对外源H₂O₂的生理响应

刘建新, 欧晓彬, 王金成, 刘瑞瑞, 贾海燕

2020, 29(1): 125-134. DOI: 10.11686/cyxb2019178

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镉(Cd)是生物毒性最强的污染物之一,为探讨外源信号分子H₂O₂对Cd胁迫下裸燕麦生理响应的调节作用,采用珍珠岩栽培,以裸燕麦品种“定莜6号”为材料。试验设4个处理:1) 叶面喷施蒸馏水,根部浇灌营养液(对照);2) 叶面喷施5 mmol·L^-1 H₂O₂溶液,根部浇灌营养液;3) 叶面喷施蒸馏水,根部浇灌含有50 mg·L^-1 Cd²⁺的营养液;4) 叶面喷施5 mmol·L^-1 H₂O₂溶液,根部浇灌含有50 mg·L^-1 Cd²⁺的营养液。研究外源H₂O₂对Cd胁迫下裸燕麦幼苗生长、活性氧代谢、光合参数和碳同化关键酶活性的影响。结果表明:喷施H₂O₂显著缓解了Cd胁迫下裸燕麦幼苗根长、株高、鲜重和干重的下降程度,降低了Cd胁迫下裸燕麦幼苗叶片中超氧阴离子、H₂O₂、丙二醛和抗坏血酸含量及过氧化氢酶活性,提高了超氧化物歧化酶和抗坏血酸过氧化物酶活性及谷胱甘肽、类黄酮、总酚和原花青素含量,而对过氧化物酶活性的影响不大。另外,喷施H₂O₂对Cd胁迫下裸燕麦叶片中叶绿素a、叶绿素b含量及叶绿素a/b、气孔导度和蒸腾速率无显著影响,但提高了类胡萝卜素含量、净光合速率及核酮糖1, 5-二磷酸羧化酶、景天庚酮糖1, 7-二磷酸酯酶和果糖1, 6-二磷酸醛缩酶和转酮醇酶活性,降低了胞间CO₂浓度。上述结果表明,外源H₂O₂能够通过调控活性氧清除系统降低Cd胁迫诱导的氧化损伤,并提高碳同化关键酶活性,减轻Cd胁迫对光合作用的抑制,从而缓解Cd对裸燕麦幼苗生长的抑制,增强裸燕麦对Cd胁迫的耐性。

干旱胁迫下水杨酸和内生真菌对多年生黑麦草的影响

马碧花, 蔺伟虎, 高敏, 王兴迪, 田沛

2020, 29(1): 135-144. DOI: 10.11686/cyxb2019103

摘要 ( 371 )

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本试验研究了温室盆栽条件下带内生真菌(E+)和不带内生真菌(E-)的多年生黑麦草喷施不同浓度水杨酸(SA)后,持续干旱胁迫15 d和对照水分两种条件下,多年生黑麦草的叶片相对含水量(RLWC)、叶绿素含量(Chl)、过氧化物酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸(Pro)和可溶性糖(SS)含量等生理指标的变化,以明确干旱胁迫下SA和内生真菌对多年生黑麦草的影响。结果表明,在干旱胁迫下,感染内生真菌的多年生黑麦草叶片相对含水量、叶绿素含量、POD活性、SS含量显著(P<0.05)高于未感染内生真菌的多年生黑麦草植株;一定浓度的 SA增加了多年生黑麦草叶片相对含水量、叶绿素含量、POD活性、SOD活性、Pro和SS含量,降低了MDA含量,且最适水杨酸浓度为0.25和0.50 mmol·L^-1;内生真菌与SA互作显著(P<0.05)提高了多年生黑麦草SOD活性、POD活性和叶绿素含量。该结果说明内生真菌与SA都能提高多年生黑麦草的抗旱性,即内生真菌和SA通过提高寄主的渗透调节和活性氧清除系统进而提高了寄主的抗旱性。

高寒退化草地委陵菜根围丛枝菌根菌(AMF)分离鉴定及促生效应

高亚敏, 罗慧琴, 姚拓, 张建贵, 李海云, 杨琰珊, 兰晓君

2020, 29(1): 145-154. DOI: 10.11686/cyxb2019185

摘要 ( 602 )

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从祁连山高寒退化草地优势植被钝裂委陵菜根围分离丛枝菌根真菌(AMF),鉴定并研究其促生效果,为农业生产和生态修复提供服务。用湿筛倾析—蔗糖离心法提取土壤AMF孢子,按形态挑出大量相同孢子并用燕麦盆栽法扩繁;通过形态学和18S rRNA基因分析鉴定;并通过燕麦盆栽试验(CK:不接菌;处理A:接种根内根孢囊霉(AMF1);处理B:接种本研究分离菌株AMF2)探寻AMF对燕麦苗期的促生作用。结果表明,分离扩繁出一株含量最多的丛枝菌根真菌AMF2,经形态学鉴定发现AMF2孢子颜色为白色、奶白色、黄棕色;孢子椭球形、球状、近球形;孢子直径在90~120 μm;18S基因测序获得有效序列长度为673 bp,并与NCBI blast比对发现AMF2与根内根孢囊霉相似度为100%,故结合两种鉴定方法鉴定为根内根孢囊霉,GenBank序列号MK311327。盆栽试验表明,处理A和B的AMF侵染率达到70%和61%,根活力较CK相比,分别提高了206%和123%;AMF2使燕麦苗期株高、茎粗、叶绿素b含量分别增加11%、21%和3%,AMF1对燕麦苗期地上部分促生作用较弱;两种根内球囊霉均能够增加燕麦根系总根长、根体积、根表面积,降低根平均直径,特别是对直径0~1.0 mm根的影响,其中AMF2对燕麦苗期生长的促生效果较好。综上,本研究筛选得到的AMF2为根内根孢囊霉,不仅丰富了我国AMF菌种库,还为高寒退化草地生态修复提供了有效途径。

AM真菌对紫花苜蓿应答蚜虫胁迫的影响

李应德, 丁婷婷, 段廷玉

2020, 29(1): 155-162. DOI: 10.11686/cyxb2019150

摘要 ( 313 )

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紫花苜蓿是优质的多年生豆科牧草,广泛种植于世界各地。豌豆蚜是紫花苜蓿的主要害虫之一,其不仅可危害植物生长,还会传播多种植物病害,从而降低牧草产量和品质,造成巨大的经济损失。丛枝菌根(AM)真菌可与80%的陆生植物根系共生形成互惠共生的菌根结构,其可促进植物对矿物营养的吸收,增强植株抗逆性。以紫花苜蓿为材料,探究AM真菌对植物应答豌豆蚜胁迫的生化机理。结果表明,AM真菌可以通过促进植物生长和养分吸收,改变植株防御性酶活性以及植物激素信号物质含量来调控植物自身对蚜虫的响应。2种AM真菌根内球囊霉和幼套球囊霉均显著提高了紫花苜蓿生物量、分枝数和植株N、P含量(P<0.05)。此外,根内球囊霉显著提高了植物过氧化物酶(POD)活性,且蚜虫处理下,较不接菌处理,根内球囊霉植株的POD、过氧化氢酶(CAT)活性以及激素信号物质水杨酸(SA)含量均显著增加(P<0.05)。在蚜虫处理下,相比不接菌处理,幼套球囊霉显著增强了植株POD活性(P<0.05)。蚜虫取食显著提高了植株SA含量,降低了超氧化物歧化酶(SOD)活性(P<0.05);且接种AM真菌后,蚜虫处理下的根系POD活性和SA含量提升程度更大,表明AM真菌可抑制蚜虫对植株造成的负效应。

黑龙江省玉米穗腐病致病镰孢菌分离鉴定及产毒基因型分析

王宝宝, 毕四刚, 肖明纲, 张冬英, 闫强, 张彦彦, 杨树龙, 朱振东, 段灿星

2020, 29(1): 163-174. DOI: 10.11686/cyxb2019198

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为全面阐明黑龙江省玉米穗腐病的主要致病镰孢菌种类及其分布特征,制定科学合理的防治措施,以控制真菌毒素对玉米籽粒的危害。2018年在黑龙江省21个玉米主产区县采集玉米穗腐病病样143 份,采用种子健康检测法进行镰孢菌分离,根据形态学和分子生物学特征进行鉴定,并对分离的镰孢菌进行产毒基因型检测。结果表明,共分离到200株镰孢菌分离物,鉴定出12种镰孢种,其中禾谷镰孢和拟轮枝镰孢的分离频率分别为30.00%和16.00%;亚粘团镰孢和层出镰孢的分离频率均为13.00%;布氏镰孢分离占比12.50%;温带镰孢分离占比7.50%;新知镰孢分离占比2.50%;变红镰孢分离占比2.00%;拟枝孢镰孢、梨孢镰孢和居群镰孢分离频率均为1.00%;亚洲镰孢占比0.50%。产毒素类型分析发现,亚洲镰孢菌为雪腐镰刀菌烯醇(NIV)产毒类型,禾谷镰孢与布氏镰孢含3种产毒类型,其中15-乙酰基-脱氧雪腐镰刀菌烯醇(15-AcDON)产毒类型最多,3-乙酰基-脱氧雪腐镰刀菌烯醇(3-AcDON)稍次之,NIV型最少;拟轮枝镰孢、层出镰孢、亚粘团镰孢、新知镰孢、变红镰孢、拟枝孢镰孢和梨孢镰孢均含有产伏马毒素的关键基因fum1,具备产伏马毒素能力,温带镰孢和居群镰孢不含有fum1基因。黑龙江玉米穗腐病致病镰孢种类较多,其中禾谷镰孢和拟轮枝镰孢为优势致病镰孢,亚粘团镰孢、层出镰孢和布氏镰孢亦分布较广,温带镰孢和新知镰孢呈现小范围分布,拟枝孢镰孢、变红镰孢、梨孢镰孢以及居群镰孢是首次在黑龙江省玉米穗腐病中分离得到,丰富了黑龙江地区玉米穗腐病致病镰孢菌的种类。

八宝景天花对三种杂草的化感作用及潜在化感物质鉴定

王宇轩, 唐宗寿, 曹梦琳, 李雅馨, 张天宝, 杜慧玲

2020, 29(1): 175-182. DOI: 10.11686/cyxb2019308

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为探讨八宝景天花潜在化感物质对稗草、反枝苋、白三叶的化感作用,采用室内生物测试法,研究八宝景天花不同相萃取物对3种杂草种子萌发及幼苗生长的影响,并运用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)对化感活性强的萃取物进行成分分析,筛选出潜在化感物质,以相应分析纯化学试剂代替,进行化感活性鉴定。结果表明:二氯甲烷相萃取物对杂草萌发和生长有较强抑制作用,随着浓度的增加抑制作用增大,浓度在10 g·L^-1时对3种受试杂草抑制率均达100%;运用GC-MS对化感活性较强的二氯甲烷相进行化学成分分析,初步鉴定有18种化合物,从中筛选出5种潜在化感物质,其中化感综合效应最弱的为邻苯二甲酸二丁酯,对白三叶的化感综合抑制效应仅为14.1%。其他4种均有较强的抑制作用,且化感活性存在显著性差异。受试植物中白三叶最敏感,棕榈酸甲酯、安息香酸和苯酚对其化感综合抑制效应达100%。可以为八宝景天花潜在化感物质生物除草剂开发提供基础。

典型草原4种优势种牧草次生代谢物对亚洲小车蝗解毒酶活性的影响

陈德霞, 刘旭, 罗林华, 黄训兵, 吕慎金, 李广阅, 张泽华

2020, 29(1): 183-192. DOI: 10.11686/cyxb2019128

摘要 ( 319 )

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亚洲小车蝗是我国北方草原重要害虫,具有特定的食物选择性和适应性。为揭示其食物选择的形成机制,测定了典型草原克氏针茅、羊草、糙隐子草和冷蒿4种优势牧草的黄酮、萜类、生物碱、酚类和单宁5种次生代谢物含量,并研究了这些次生代谢物对亚洲小车蝗生长发育及关键解毒酶活性的影响。结果表明,冷蒿、羊草中5种次生代谢物含量最高(P<0.05),克氏针茅中含量最低(P<0.05);与冷蒿、羊草处理相比,克氏针茅处理的亚洲小车蝗存活率、发育速率、生活力最高(P<0.05),氧自由簇(ROS)浓度、解毒酶活性、保护酶活性最低(P<0.05);克氏针茅作为最优食物资源,最利于亚洲小车蝗的生长发育和发生。该研究对于揭示蝗虫-植物特异性关系的形成机理,指导亚洲小车蝗的科学防控具有重要意义。

细叶百合LpWRKY20基因对非生物胁迫的响应及抗旱性分析

杨柳慧, 尹航, 黄沁梅, 张彦妮, 何淼, 周蕴薇

2020, 29(1): 193-202. DOI: 10.11686/cyxb2019318

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以细叶百合LpWRKY20基因为研究对象,通过荧光定量(qRT-PCR)分析该基因在不同非生物胁迫中的表达,结果表明,在不同非生物胁迫中该基因表达量存在差异。利用叶盘法将pBI121-LpWRKY20-GFP植物表达载体转入烟草并获得转基因株系。在干旱胁迫条件下,转基因植株的表型优于野生型;转基因植株超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性均高于野生型,且随着时间的延长这种清除体内自由基的能力在显著升高,而丙二醛(MDA)含量均低于野生型,说明转基因植株细胞膜受损程度较低,具有较强的自我修复能力。干旱条件下表型及生理指标的变化均表明转基因植株具有较强的抗旱性,初步推断LpWRKY20具有抗旱的功能。

无机氮处理对矿山生态型水蓼氮积累及根系形态的影响

卿悦, 李廷轩, 叶代桦

2020, 29(1): 203-210. DOI: 10.11686/cyxb2019117

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氮肥的过量施用,导致土壤中过量的氮易随渗漏、径流等方式进入水体,造成水体的富营养化加剧。矿山生态型水蓼为前期试验筛选的氮磷修复植物,明确根系形态变化对无机氮处理的响应特征可以为矿山生态型水蓼对氮素的吸收积累机理提供一定理论基础。采用砂培试验,以氮磷富集植物矿山生态型水蓼为研究对象,设置不同铵态氮浓度(25、50、75 mg·L^-1)和硝态氮浓度(25、50、75 mg·L^-1),研究了矿山生态型水蓼植株氮积累以及根系形态各参数的变化。结果表明,矿山生态型水蓼生物量和氮积累量均在供氮50 mg·L^-1时达到最大值。供氮浓度为50和75 mg·L^-1时,矿山生态型水蓼生物量表现为硝态氮处理显著高于铵态氮处理。矿山生态型水蓼氮含量和氮积累量均表现为铵态氮处理高于硝态氮处理。随着铵态氮浓度的增加,矿山生态型水蓼的根长、根表面积和根体积均显著减小;随着硝态氮浓度的增加,矿山生态型水蓼根长、根表面积、根体积均在供氮50 mg·L^-1时最大。在供氮为25 mg·L^-1时,矿山生态型水蓼根系形态各参数表现为铵态氮处理大于硝态氮处理,在供氮50和75 mg·L^-1时则表现为硝态氮处理显著大于铵态氮处理。适宜浓度硝态氮能促进矿山生态型水蓼的生长和侧根发育,从而促进对氮素的吸收。而铵态氮浓度过高会抑制矿山生态型水蓼的根系生长,但并不抑制其对氮素的吸收积累能力,这可能与矿山生态型水蓼根系的抗逆性有关。

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