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2021年 第57卷 第9期 刊出日期:2021-09-25
目次
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林业科学. 2021, 57(9):  0-0. 
摘要 ( 145 )   PDF (7634KB) ( 149 )  
相关文章 | 多维度评价
论文与研究报告
平泉油松建筑材林立地类型划分及立地质量评价
张晓文,于青军,罗桂生,贾茜,吴丹妮,贾忠奎
林业科学. 2021, 57(9):  1-12.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210901
摘要 ( 341 )   HTML ( 22 )   PDF (10168KB) ( 229 )  
数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目的: 对河北省平泉市油松人工林进行立地类型划分和立地质量评价,并将立地质量分级,以期筛选出适合培育油松建筑材林的林地。方法: 以河北平泉油松人工林为研究对象,基于92块固定样地数据和42株解析木数据,采用主导因子分析法筛选主导因子,并划分立地类型。采用相对优势高法编制立地指数表,根据立地指数表进行立地质量评价。选取林龄、密度一致,立地质量不同的9块样地,伐取优势木,分析油松木材物理力学性质。结果: 由平泉油松人工林立地类型分布图可知,中土层油松人工林最多,占油松人工林总面积的65.5%,薄土层次之,占油松人工林总面积的27.9%,厚土层最少,占油松人工林总面积的6.6%;阴坡油松人工林分布较多,占油松人工林总面积的76.6%,阳坡分布较少,占油松人工林总面积的23.4%。由立地指数分布图知,立地指数为9、10的地块占地面积14 277.665 hm2,占总面积的28.1%;立地指数为6、7、8的地块占地面积33 648.51 hm2,占总面积的66.1%;立地指数为4、5的地块占地面积2 973.63 hm2,仅占总面积的5.8%。结论: 河北平泉地区立地质量处于中等偏上水平,适合培育油松建筑材林,黄土梁子镇和柳溪满族乡为最佳地点。

由巨桉人工林转型的13年生青冈栎天然林特征
王金池,黄清麟,严铭海,黄如楚,郑群瑞
林业科学. 2021, 57(9):  13-20.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210902
摘要 ( 417 )   HTML ( 17 )   PDF (2200KB) ( 335 )  
数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目的: 分析由巨桉人工林转型的13年生青冈栎天然林特征,为探究中亚热带人工林成功转型为天然阔叶林的基本条件、人工林的植被控制、天然阔叶林的保护和乡土阔叶树的发展提供科学依据。方法: 在福建省永安市由巨桉人工林转型的青冈栎天然林内设置3块20 m×20 m样地,每块样地分割成4个10 m×10 m样方,对样方乔木层林木进行每木调查,并在每块样地内选择1个有代表性的样方进行灌木层调查,同时在每块样地中心各设置1个4 m×4 m的小样方进行草本植物调查。选用物种重要值、常用生物多样性指标和主要测树因子分析乔木层、灌木层的树种组成和多样性以及林分结构和生长状况等林分特征。结果: 由巨桉人工林转型的13年生青冈栎天然林的平均胸径、平均树高、密度和蓄积量分别为6.2 cm、9.5 m、6 308株·hm-2和94.43 m3·hm-2,林木高径比为41~380,平均高径比为155;直径和树高结构均表现出异龄林特征;林分内36.99%的林木为萌生林木,萌生林木中青冈栎最多,分别占萌生林木总株数和青冈栎总株数的57.86%和66.12%;巨桉以枯立木或枯倒木形式存在,枯立木密度为966株·hm-2;乔木层有45个树种,Shannon-Wiener指数、均匀度和生态优势度分别为3.74、0.68和0.14;乔木层内乔木和灌木树种分别有34和11种,重要值分别为88.65%和11.35%;常绿和落叶树种分别有30和15种,重要值分别为67.38%和32.62%;常绿阔叶乔木的株数、树种数和重要值均明显高于落叶阔叶乔木,常绿阔叶乔木是乔木层的主体;青冈栎是乔木层的优势种,其相对多度(32.36%)、相对频度(7.69%)、相对优势度(16.75%)和重要值(18.94%)均为层内最高;灌木层有27个树种,Shannon-Wiener指数、均匀度和生态优势度分别为3.69、0.78和0.13;乔木和灌木树种分别有15和12种,但灌木树种的株数占比(69.85%)和重要值(60.87%)均明显高于乔木树种(株数占比和重要值分别为30.15%和39.13%);常绿树种的株数、树种数和重要值均远高于落叶树种,灌木层的主体是常绿阔叶灌木,茶是灌木层的优势种;13年生青冈栎天然林特征与相近年龄的青冈栎天然林无本质区别,属典型的幼林阶段中亚热带天然阔叶林;林分乔木层和灌木层内均有不少珍贵或高价值用材树种。结论: 巨桉人工林已经成功转型为郁闭度高、株数密度大、林木高径比高、树种多样性丰富、异龄林特征明显的13年生青冈栎天然林,该林分与相近年龄的青冈栎天然林特征无本质区别,属典型的幼林阶段中亚热带天然阔叶林,是中亚热带人工林成功转型天然阔叶林的典型案例。

利用经验-过程混合建模方法优化华山松过程模型的参数
薛海连,田相林,曹田健
林业科学. 2021, 57(9):  21-33.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210903
摘要 ( 288 )   HTML ( 7 )   PDF (2012KB) ( 138 )  
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目的: 以基于碳平衡的过程模型CROBAS为例,提出一种结合经验模型与过程模型的混合建模方法,优化华山松过程模型CROBAS-PA的参数,探索在建模数据不足情况下预估复杂过程模型参数的有效途径。方法: 参数优化模型的目标函数设为过程模型CROBAS-PA与经验模型QUASSI 1.0在树高和生物量预测上的离差,优化模型的决策变量选取过程模型中10个随气候和树种调整的参数(树冠树叶分形维数、消光系数、比叶面积、最大光合速率、树叶衰老率、叶表面积密度、自然整枝参数、树枝边材率、树干边材衰老率和树枝边材衰老率),约束条件为过程模型参数的可行域。选用差分演化算法,采用Sobol一阶灵敏度和全局灵敏度系数进行参数敏感性分析与评估,利用平均误差(ME)、平均绝对误差(MAE)和平均相对误差(MRE)进行模型检验。结果: 经参数优化后的华山松过程模型CROBAS-PA的有效预测时间可达20年,树高和胸径预测值平均绝对误差分别小于1.03 m和1.19 cm,平均相对误差分别低于5.59%和2.59%。灵敏度分析显示,最大光合速率、比叶面积、消光系数、树冠树叶分形维数对树高和胸径的生长变化有明显影响,而叶表面积密度对胸径和树高的生长变化影响较小。结论: 经参数优化后的华山松过程模型CROBAS-PA可以较准确预测华山松的树高和胸径生长以及林木各器官中的碳分配,基于经验-过程混合建模方法在复杂过程模型参数预估中具有一定应用潜力。

覆盖下雷竹笋箨叶性状和食味品质的变化及其相关性
徐森,谷瑞,陈双林,郭子武,杨丽婷
林业科学. 2021, 57(9):  34-41.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210904
摘要 ( 322 )   HTML ( 6 )   PDF (3096KB) ( 293 )  
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目的: 雷竹是优良的散生笋用竹种,有机材料林地覆盖可以促使竹笋早出,显著提高经济效益。覆盖会造成雷竹林地下鞭系生长环境的剧烈变化,探究覆盖下竹笋箨叶性状与食味品质的变化及其之间的关系,对于揭示竹笋食味品质形成基础有重要意义。方法: 以经营水平基本一致的覆盖雷竹林和自然经营雷竹林为研究对象,测定分析雷竹覆盖笋和自然笋的箨叶性状和食味品质指标。结果: 1)与雷竹自然笋相比,覆盖笋箨叶的厚度、含水率、长宽比和长宽比可塑性指数及类胡萝卜素、花青素含量均显著提高,升幅分别为317.65%、29.82%、22.90%、26.32%、567.59%和193.93%,而箨叶单叶的干质量、含水率、长度、面积和周长的可塑性指数及叶绿素(a、b、a+b)含量均显著降低,降幅分别为69.44%、68.18%、17.65%、21.13%、20.83%、94.92%、76.15%和92.76%,说明覆盖对雷竹笋箨叶形态总体上影响并不明显,但对形态可塑性指数和色素含量有重要影响。2)雷竹覆盖笋较自然笋可溶性糖含量、糖酸比和甜味氨基酸含量及其比例均显著提高,升幅分别为43.68%、89.55%、128.57%和125%,而总酸、草酸、纤维素、苦味氨基酸和芳香类氨基酸的含量及鲜味氨基酸的含量和比例则相反,说明覆盖能显著降低竹笋的苦涩味和粗糙度,而明显提高竹笋的甜味。3)冗余分析显示,雷竹笋箨叶叶绿素(a、b、a+b)对竹笋食味品质具有显著的负效应,而箨叶厚度、长宽比、含水率、类胡萝卜素和花青素具有显著的正效应。结论: 雷竹笋可通过箨叶形态可塑性指数和色素含量等性状的适应性变化来应对覆盖条件下温度、湿度和光照等环境的明显变化,覆盖下竹笋食味品质明显改善,而且箨叶色素含量与竹笋食味品质关系密切,箨叶可能是通过光信号传导影响竹笋食味品质的重要器官。

外源IAA对马尾松幼苗茎干次生生长的影响
周紫晶,范付华,尚先文,覃慧娟,王聪慧,丁贵杰,谭健晖
林业科学. 2021, 57(9):  42-51.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210905
摘要 ( 332 )   HTML ( 11 )   PDF (6597KB) ( 179 )  
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目的: 对2年生马尾松幼苗进行不同浓度IAA喷施处理,结合生理生化、形态解剖结构及转录组水平变化等综合分析,揭示外源IAA对马尾松苗期茎干次生生长的影响机制,为阐明马尾松苗期茎干次生生长的分子调控机制奠定基础,可以为培育速生高产的马尾松新品系提供一定的理论参考。方法: 对2年生马尾松幼苗进行不同浓度IAA(0、1、50、100 mg·L-1)喷施处理,处理160天后进行生长指标、解剖结构、生理生化指标的测定;通过高通量转录组测序鉴定差异表达基因,对差异表达基因进行GO和KEGG功能分析。结果: IAA处理对2年生马尾松的地径、细胞生长(木质部、韧皮部厚度以及木质部细胞层数)、木材主要成分(木质素、纤维素及半纤维素含量)及内源激素含量(生长素、赤霉素及油菜素内酯)具有显著的促进作用(P<0.05);通过Illumina测序技术对对照组和IAA处理的6个cDNA文库进行测序,最终得到IAA处理后差异表达基因778个(包括482个上调表达基因和296个下调表达基因),GO分析表明这些差异基因主要富集于细胞成分、分子功能和生物过程中共计22个类别,KEGG分析表明它们参与了64种不同的途径,并筛选出与马尾松次生生长相关的差异表达基因(BRL1GASA6CADCESA2等)。结论: IAA处理能够改变内源激素含量,促进细胞分裂,增加木质素、纤维素和半纤维素积累,从而促进马尾松茎干的次生生长。

毛白杨次生维管系统再生过程的基因表达
唐芳,赵树堂,王丽娟,宋学勤,卢孟柱
林业科学. 2021, 57(9):  52-65.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210906
摘要 ( 278 )   HTML ( 7 )   PDF (8015KB) ( 161 )  
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目的: 次生维管系统再生能够在树干维管系统丧失后通过去分化、再分化或转分化等组织修复手段实现维管组织的再生。为了鉴定和研究次生维管系统发育相关的重要基因和调控元件,本文利用毛白杨次生维管再生系统,分析了不同再生时期的基因表达模式,为进一步揭示木材形成的基因调控机制奠定基础。方法: 将4年生毛白杨无性系在形成层活动旺盛期进行环剥取样。对剥皮后的树皮内侧和树干表面的样本,以及再生第7、10、14、18和21天5个不同时期获取的再生材料进行高通量转录组分析,并利用基因共表达分析(WGCNA)方法,得到与不同再生时期密切相关的模块,并对这些特异表达的基因进行表达网络和生物学功能分析。结果: 将第0天(剥皮当天)树皮内侧样本与树干表面样本、再生第7天样本与树干表面样本,以及相邻再生时期的样本进行表达差异分析。对得到的14 202个差异基因进行WGCNA分析,构建基因共表达网络,获得与维管再生过程相关的10个共表达模块。其中,Grey60模块的基因在再生第7天样本和树皮内侧样本中特异表达,主要涉及DNA复制、有丝分裂、细胞分裂和微管运动等功能;该模块还含有大量与表观遗传调控、细胞周期相关的基因,它们在再生第7天的高表达可能激活了脱分化木质部细胞的增殖和组织类型的改变,使其获得再分化能力。此外,Pink模块的基因在第0天成熟维管组织样本中的表达量极低,但在再生过程中表达呈上升趋势,到第21天达到最高值;这些基因主要参与细胞分裂、细胞壁修饰、韧皮部发育、碳水化合物代谢、DNA的转录调控等相关的生物学途径。Pink模块中与韧皮部分化相关的标记基因,比如APLNAC45/86DOFBSPAPP2SUS的表达被重新激活,与调节形成层细胞增殖和分化的CLE41/44CLV1一样,表达量都是从再生第10天开始逐渐增加。到次生维管系统再生后期的第18天和第21天,形成层已经完成了结构重构并能进行细胞的分裂、分化,此时木质部标记基因和次生壁调控因子有较高的表达。结论: 毛白杨次生维管系统再生早期,脱分化的木质部细胞通过表观遗传和细胞周期调控重新获得细胞分生能力;之后,韧皮部的细胞分化程序被启动,再生形成层开始细胞增殖和分化;到再生后期,通过相关基因调控,形成层再分化木质部和韧皮部。通过对次生维管组织再生过程中基因的表达分析和调控模块的鉴定,进一步验证了次生维管再生的遗传调控基础,也可为揭示植物维管组织再生的调控机制奠定基础。

ZY3立体像对和机载LiDAR抽样数据协同估测森林平均高
赵俊鹏,赵磊,陈尔学,万祥星,徐昆鹏
林业科学. 2021, 57(9):  66-75.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210907
摘要 ( 394 )   HTML ( 8 )   PDF (15282KB) ( 101 )  
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目的: 探索一种适用于已具备林下地形,可协同利用少量实测样地数据、抽样式采集的机载激光雷达(LiDAR)条带数据和区域全覆盖的资源三(ZY3)立体像对数据有效估测区域森林平均高的方法,为提高森林资源调查效率和精度提供技术支撑。方法: 以广西高峰林场2个分场为研究区,2018年获取覆盖整个研究区的机载LiDAR、ZY3立体像对和少量实测样地数据。将LiDAR数据提取的DEM作为历史已存在的林下地形,从全覆盖的LiDAR数据中抽取12条飞行条带的LiDAR数据"模拟"抽样式采集的LiDAR数据,形成"林下地形+LiDAR抽样+ZY3立体像对+样地"数据集;以样地和LiDAR数据提取出LiDAR抽样数据对应的森林平均高为模型建立的参考数据(因变量Y),以ZY3立体像对提取的数字表面模型(DSM)减去数字高程模型(DEM)得到的CHMZY3为自变量(X),采用普通最小二乘(OLS)模型、k-邻近(KNN)模型和回归克里格(RK)模型估测森林平均高,并对其估测效果进行比较评价。结果: OLS和KNN模型的均方根误差(RMSE)分别为1.88和1.96 m,估测精变(EA)分别为87.18%和86.64%;RK模型估测精度相对较高,RKOLS模型的RMSE=1.84 m,EA=87.42%;RKKNN模型的RMSE=1.86 m,EA=87.32%。结论: 本研究中2类4种模型均可有效估测森林平均高,回归克里格模型(RKOLS、RKKNN)优于非空间模型(OLS、KNN),RKOLS模型估测精度最高;在林下地形已知时,协同利用少量实测样地数据、抽样式采集的机载LiDAR条带数据和区域全覆盖的ZY3立体像对数据能够实现区域森林平均高的高效、高精度估测。

基于林分内部状态与邻域环境的油松林稳定性评价
刘文桢,袁一超,张连金,赵中华
林业科学. 2021, 57(9):  76-86.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210908
摘要 ( 280 )   HTML ( 7 )   PDF (4642KB) ( 294 )  
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目的: 构建林分内部状态与邻域环境相结合的林分稳定性综合评价方法,为林分经营和可持续管理提供理论依据。方法: 在北京、陕西、甘肃和山西等油松分布较广且具有代表性的区域设置油松林固定样地,使用全站仪对样地内胸高直径大于5 cm的林木进行每木定位,调查林分组成、结构、更新特征和相邻环境类型,采用单位圆法分析林分内部状态特征;基于林分空间结构分析"结构单元"原理,定义邻域环境指数(NEI)。将林分内部状态与邻域环境评价方法整合,提出林分稳定性综合评价方法,并应用该方法评价不同类型油松林的稳定性。结果: 林分内部状态单位圆分析结果表明,甘肃小陇山天然油松林内部状态最好,其次为山西运城中条山天然油松林、陕西铜川玉华宫天然油松林、山西太原东山人工油松林和北京九龙山人工油松林,林分内部状态值(FIS)分别为0.605、0.515、0.479、0.453和0.311;甘肃小陇山天然油松林NEI最高(0.75),其次为陕西铜川玉华宫天然油松林(0.40),山西运城中条山天然油松林和北京九龙山人工油松林NEI均为0.25,山西太原东山人工油松林为负效应(-0.25)。林分稳定性综合评价指数(FCS)天然林高于人工林,其中,甘肃小陇山天然油松林的稳定性最高(0.653),山西太原东山人工油松林的稳定性最差(0.235),其他林分类型的稳定性介于二者之间。结论: 基于林分内部状态与邻域环境的林分稳定性综合评价方法既可表达林分内部状态特征的差异,也可体现邻域环境对林分稳定性的影响,并能够明确反映出天然林林分稳定性高于人工林的一般规律,评价结果更加清晰、直观,为林分稳定性评价提供了一种新思路,对森林可持续经营具有一定指导意义。

基于贝叶斯模型平均法和逐步回归法构建杉木单木胸径生长模型
鲁乐乐,王震,张雄清,张建国
林业科学. 2021, 57(9):  87-97.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210909
摘要 ( 319 )   HTML ( 9 )   PDF (3481KB) ( 258 )  
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目的: 探索杉木人工林单木胸径生长量变化的驱动因子,比较不同驱动因子的重要性,构建不确定性单木胸径生长模型,为杉木经营管理者科学经营管理杉木人工林提供参考。方法: 以福建省邵武市卫闽林场杉木密度试验林为研究对象,采用贝叶斯模型平均法(BMA)和逐步回归法(SR)分析杉木单木胸径生长量与内部因子(林分变量因子)和气候因子的关系,构建杉木单木胸径生长模型。结果: 杉木单木胸径年均生长量受气候因子影响较小,主要受竞争因子和单木大小因子影响。单木胸径生长量随林分密度、林分平方平均胸径、大于对象木的断面积和、年龄、冬季平均最低温度增加而减小,随期初胸径、胸高断面积、优势木平均高、最冷月平均温度、最热月平均温度、年均降雨量增加而增加。基于SR获得模型的后验概率小于BMA获得最佳模型(最高后验概率)或SR模型不在BMA模型空间前几个后验概率高的模型中。结论: 杉木单木胸径生长量随竞争增加而减小,随温度和降雨增加而增加。贝叶斯模型平均法考虑所有可能变量的组合,能够反映出模型的不确定性。

枫香根际丛枝菌根真菌多样性
宋娟,吴祝华,翁行良,赵邢,杨学祥,唐荣林,曹兵,巫昱,沈厚宇,任嘉红,陈凤毛
林业科学. 2021, 57(9):  98-109.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210910
摘要 ( 281 )   HTML ( 8 )   PDF (5841KB) ( 198 )  
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目的: 为探明湖北、安徽两省20个典型采样地枫香根际丛枝菌根真菌(AMF)多样性,对枫香根际土壤中AMF种类、分布、菌根侵染等状况进行调查,初步了解该地区枫香林区AMF资源情况,为进一步探究当地枫香林地AMF群落结构及其生理生态功能提供参考。方法: 以10、20、50和100年生枫香为对象,采集枫香根际5~25 cm土壤样品,测定土壤理化性质。试验基于形态特征对分离的AMF孢子进行分类鉴定,利用KOH脱色锥虫蓝染色法观察20个采样地枫香根系的AMF侵染状况。冗余分析(RDA)探讨枫香根际丛枝菌根真菌与土壤因子的关系。结果: 1)20个样本中97.65%的枫香根样均检测到了AMF侵染,侵染率为49.43%~73.84%,平均侵染率为62.07%,安徽稽灵山枫香根样侵染率最高(73.84%),湖北九峰山森林公园枫香根样侵染率最低(49.43%)。根内真菌丛枝和泡囊较多,呈均匀分布,表明枫香容易被AMF侵染,但不同采样点之间无显著差异(P>0.05)。2)取样地土壤中分离出AMF孢子数为[86~275个·(50 g)-1]土,平均孢子密度为166个·(50 g)-1土,表现为安徽稽灵山最高[275个·(50 g)-1土],安徽黄山最低[86个·(50 g)-1土]。3)通过形态学鉴定,共分离AM真菌11属46种,其中球囊霉属12种、无梗囊霉属13种、盾巨孢囊霉属5种,为取样地区枫香根际土壤AM真菌的优势属。4)土壤总球囊霉素和易提取球囊霉素含量分别在1.01~2.01 mg·g-1和0.62~0.84 mg·g-1之间。5)不同取样点枫香根际土壤AM真菌的属数、Shannon(香农)和Simpson多样性指数呈显著性差异(P < 0.05),并发现黄山林科院AMF的均匀度指数(1.04 ±0.03)和香农指数(3.55 ±0.04)最高。6)RDA分析可知枫香根际土壤过氧化氢酶活性、土壤有机质、土壤pH值和土壤蔗糖酶活性与AMF多样性呈显著相关(P < 0.05)。其中土壤pH和土壤过氧化氢酶活性对AMF多样性影响最大,土壤蔗糖酶活性和总球囊霉素含量呈显著正相关(R=0.705,P < 0.05)。结论: 湖北、安徽两省的20个样地人工林和天然林枫香根际均可形成丛枝菌根,根际土壤中的AMF孢子多样性丰富,球囊霉属为优势菌群。本研究结合AMF在生态系统中的分布特点,为开发枫香专用AMF肥料提供了丰富的菌种资源。

油茶炭疽病菌果生刺盘孢效应子的筛选
陈星州,周国英,陈行钢,江玲玉,包安华,刘君昂
林业科学. 2021, 57(9):  110-120.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210911
摘要 ( 269 )   HTML ( 5 )   PDF (6925KB) ( 139 )  
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目的: 采用生物信息学研究方法,筛选分析果生刺盘孢效应子,并验证其功能,为其致病相关基因研究提供理论依据,同时为油茶病害管理提供参考。方法: 对果生刺盘孢非侵染期(分生孢子)和侵染时期(油茶叶片病斑组织)进行RNA-seq测序,并利用生物信息分析软件BUSCA、Target P、big-PI Predictor和GO、KEGG、PHI数据库分析转录组数据,选出符合条件的候选效应子,再利用qRT-PCR技术对效应子进行相对定量分析; 克隆候选效应子全长基因,通过烟草瞬时表达系统和DAB染色验证相应基因功能。结果: 1) 转录组结果数据显示,侵染时期相对于非侵染时期有7 850个差异表达基因。对差异表达基因的编码蛋白进行预测分析,345个为经典分泌蛋白,占总数的4.39%。经典分泌蛋白氨基酸长度在各区间段分布较为均匀,而符合效应子筛选条件(< 300 aa)的蛋白约占经典分泌蛋白总数的36%,数量相对较少。信号肽长度集中在18~20 aa(占48.7%),信号肽切割位点以SPase I型为主(占88.41%)。KEGG功能富集分析得到164条Pathway信息,多为真菌代谢途径、次生代谢产物、淀粉和蔗糖代谢相关的通路。PHI致病菌数据库同源比对结果表明,在经典分泌蛋白中含有80条与真菌致病力相关的基因,其中包括1个已知效应子。以氨基酸长度 < 300和半胱氨酸残基数≥4为筛选条件,并过滤已经注释过功能的蛋白后,在果生刺盘孢中筛选出17个候选效应子。2)随机抽样选取9个候选效应子做qRT-PCR分析,结果显示9个基因均为上调表达,与转录组数据结果相符。3)克隆出4个候选效应子,并通过烟草瞬时表达系统和DAB染色,验证出4个候选效应子均能引起植物细胞坏死。结论: 果生刺盘孢在侵染油茶时期有多个效应子表达,而在分生孢子时期此类蛋白多为不表达或少量表达,这验证了效应子是植物与病原菌相互作用的关键因素。

腐烂病菌、溃疡病菌侵染早期新疆杨叶片组织光合响应特征的比较
邢军超,张一南,石焱,李金鑫,李敏,申宛娜,王黎,赵嘉平
林业科学. 2021, 57(9):  121-129.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210912
摘要 ( 250 )   HTML ( 8 )   PDF (1737KB) ( 232 )  
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目的: 研究杨树腐烂病菌和溃疡病菌胁迫下新疆杨的光合响应特征,探讨新疆杨在2种病菌胁迫下的响应差异,为阐明杨树腐烂病和溃疡病发生的病理生理机制提供理论依据,也为杨树溃疡类病害的控制提供参考。方法: 以1年生新疆杨为植物材料,采用枝干表皮微环割方法接种杨树腐烂病菌及溃疡病菌,研究接种后3~9天的新疆杨叶片气体交换特征及叶绿素荧光特征,比较2种病害真菌胁迫下的光合响应特征、水分利用效率(WUE)的差异。采用回归分析方法分析净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度等指标之间的关系。结果: 接种后3~9天,腐烂病菌、溃疡病菌均显著抑制新疆杨叶部组织净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、光系统Ⅱ的最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率、电子传递效率以及光化学淬灭系数等生理参数。腐烂病菌胁迫显著降低新疆杨水分利用效率,但是溃疡病菌胁迫对水分利用效率没有影响。腐烂病菌改变新疆杨的气孔导度-胞间CO2浓度的相关关系,在气孔导度极低的情况下诱导胞间CO2浓度显著增加,腐烂病菌主要以非气孔限制方式抑制新疆杨的光合作用。溃疡病菌不改变新疆杨的气孔导度-胞间CO2浓度的相关关系,胞间CO2浓度与气孔导度正相关,溃疡病菌以气孔限制方式抑制光合作用。结论: Fv/Fm并不能反映植物遭受的所有生物胁迫,Fv/Fm为0.75~0.85也不能作为植物未受到环境胁迫的确切标准。杨树腐烂病、溃疡病发生早期,新疆杨气体交换及叶绿素荧光特征具有显著差别。相比较于溃疡病菌,腐烂病菌胁迫对新疆杨光合作用具有更大的抑制作用,腐烂病菌显著降低而溃疡病菌胁迫不改变新疆杨叶片WUE,这可能是腐烂病害比溃疡病害更易于在干旱地区发生以及该地区腐烂病危害更为严重的重要生理原因。

白蜡窄吉丁气味结合蛋白AplaOBP2的定位、配体结合特性及配体活性
宋玄,王泽华,虞国跃,王凡,单双,张永军,王山宁
林业科学. 2021, 57(9):  130-139.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210913
摘要 ( 252 )   HTML ( 5 )   PDF (7103KB) ( 110 )  
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目的: 研究白蜡窄吉丁气味结合蛋白AplaOBP2在触角中的表达定位,解析AplaOBP2重组蛋白的配体结合特性及配体活性,旨在通过气味结合蛋白筛选白蜡窄吉丁新的信息化合物。方法: 原核表达白蜡窄吉丁气味结合蛋白AplaOBP2,采用免疫组织化学技术研究AplaOBP2在白蜡窄吉丁触角中的表达定位,通过荧光竞争结合试验分析AplaOBP2重组蛋白与58种化合物的结合特性,并进一步通过触角电位仪和"Y"型嗅觉仪测定AplaOBP2的配体对白蜡窄吉丁成虫的活性。结果: 在原核表达系统中成功表达AplaOBP2重组蛋白。免疫定位结果显示AplaOBP2在触角嗅觉感器——锥形感器Ⅰ的淋巴液表达。荧光竞争结合试验结果表明,AplaOBP2蛋白能够与反-2-己烯醛、反-2-庚烯醛、苯甲醛、4'-乙基苯乙酮、3',4'-二甲氧基苯乙酮和β-紫罗兰酮6种配体结合,其解离常数KD值分别为4.44,4.17,5.20,2.91,3.45和0.63 μmol·L-1。白蜡窄吉丁雌雄成虫对10 mg·mL-1的6种配体均有触角电位反应。行为学试验表明,在10 mg·mL-1刺激剂量条件下,反-2-己烯醛对雌成虫有显著引诱作用,β-紫罗兰酮对雌虫表现出明显的趋避作用。结论: 白蜡窄吉丁气味结合蛋白AplaOBP2在嗅觉感器表达,能够选择性结合醛类和酮类物质,推测其在嗅觉识别中发挥功能。气味结合蛋白可作为靶蛋白,鉴定对白蜡窄吉丁具有吸引或趋避活性的信息化合物。

入侵性致瘿害虫桉树枝瘿姬小蜂(膜翅目: 姬小蜂科)EST-SSR开发及隐种鉴定
彭欣,王瀚棠,郭春晖,杨振德,周静,王雪,丁芷柔
林业科学. 2021, 57(9):  140-151.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210914
摘要 ( 299 )   HTML ( 12 )   PDF (3822KB) ( 206 )  
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目的: 对入侵性致瘿害虫桉树枝瘿姬小蜂(膜翅目:姬小蜂科)进行EST-SSR引物开发和隐种鉴定,为桉树枝瘿姬小蜂种群遗传学研究及其防治提供理论依据。方法: 采用Illumina HiSeqTM 2000测序平台对3个地理种群的桉树枝瘿姬小蜂雌性成虫进行转录组测序,利用MISA和Primer Premier 3软件进行EST-SSR标记的搜索、挖掘和引物设计。选取400对EST-SSR引物,结合国外报道的14对多态性G-SSR引物,应用1%琼脂糖凝胶电泳检测扩增效率,并用8%变性聚丙烯酰胺凝胶电泳验证引物多态性。基于桉树枝瘿姬小蜂COI基因序列数据对我国14个地理种群320个桉树枝瘿姬小蜂雌性成虫样本进行隐种鉴定。结果: 1)共获得277 048 525条clean reads,包括82.86 G个核苷酸,组装后得到44 878个unigene,平均长度1 082.76 bp,N50为1 976 bp;利用MISA软件搜索到EST-SSR位点14 190个,其中主要重复类型是单核苷酸重复(占总EST-SSR的69.63%),其次是二核苷酸重复和三核苷酸重复(分别占总EST-SSR的16.17%、13.51%)。2)400对EST-SSR引物中有205对引物可有效扩增出目的片段,扩增效率51.25%,国外报道的14对G-SSR引物均能扩增出目的片段;3)用8%变性聚丙烯酰胺凝胶电泳验证SSR引物多态性,最终筛选出10对多态性良好的EST-SSR引物,国外报道的14对G-SSR引物中仅有LiSS2、LiSS5、LiSS13在我国桉树枝瘿姬小蜂样本中存在多态性;4)从我国14个桉树枝瘿姬小蜂地理种群中共获得320条605 bp的COI基因序列,基于桉树枝瘿姬小蜂COI基因序列构建的NJ系统发育树表明,我国仅存在A、B 2种类型的桉树枝瘿姬小蜂隐种,样本比例约为1:2。结论: 筛选出10对适合我国桉树枝瘿姬小蜂种群遗传学研究的EST-SSR引物。我国存在A、B 2种类型的桉树枝瘿姬小蜂隐种,其中隐种A首次在我国发现,桉树枝瘿姬小蜂的隐种鉴定可为该害虫在生物防治中采用正确的生物型提供依据。

iWood: 基于卷积神经网络的濒危珍贵树种木材自动识别系统
何拓,刘守佳,陆杨,张永刚,焦立超,殷亚方
林业科学. 2021, 57(9):  152-159.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210915
摘要 ( 368 )   HTML ( 19 )   PDF (7091KB) ( 186 )  
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目的: 构建基于卷积神经网络的木材识别系统,实现木材树种在多场景条件下的自动精准识别,为我国提升CITES履约执法能力、加强林产品产业链监管以及保障木材安全提供科技支撑。方法: 采集15种黄檀属和11种紫檀属木材标本横切面构造特征图像,建立图像数据集Rosewood-26;构建AlexNet、VGG16、DenseNet-121和ResNet-50共4种卷积神经网络模型,基于ImageNet图像数据集对模型进行迁移学习,采用Rosewood-26图像数据集训练、测试和比较模型,优选识别性能较好的卷积神经网络模型,并进行木材树种分类;在此基础上,构建包含15种黄檀属和11种紫檀属树种的木材自动识别系统iWood,利用市场木材样品对系统进行应用测试和评价。结果: 在构建的4种卷积神经网络模型中,ResNet-50模型表现出最高的识别精度(98.33%)、最少的权重数量和较低的模型复杂性,适用于木材树种准确快速识别;ResNet-50模型对9种黄檀属和3种紫檀属木材的识别精度达100%,并可成功鉴别构造特征极其相似的檀香紫檀和染料紫檀;基于ResNet-50模型构建的木材自动识别系统iWood,在"属"和"种"水平的识别精度分别为91.8%和77.3%。结论: 基于卷积神经网络的木材识别系统iWood适用于海关执法、木材贸易和质量监督检验等多场景下的木材自动精准识别,能够为我国提升CITES履约执法能力、加强林产品产业链监管以及保障木材安全提供科技支撑。

综合评述
木材干燥应力研究现状与趋势
付宗营,蔡英春,周永东
林业科学. 2021, 57(9):  160-167.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210916
摘要 ( 291 )   HTML ( 11 )   PDF (969KB) ( 455 )  
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木材干燥应力相关研究是木材科学的重要组成部分,对木材实际加工过程具有重要指导作用,也是制定和优化干燥工艺的依据。本文从木材干燥应力研究的主要试验手段和模型方法2方面入手,对比分析各种方法的优势和不足,系统总结干燥应力研究现状,以期为木材干燥应力相关研究提供借鉴,推动干燥应力研究向更深层次发展,为木材高质量干燥奠定基础。试验研究方面,传统的叉齿法和切片法依旧是木材干燥应力、应变检测的常规试验方法,数字图像、近红外光谱等现代化技术手段为干燥应力、应变研究提供了新的契机,但至今仍没有一种方法具备绝对的检测精度和实际推广应用条件。模型研究方面,木材流变学理论模型日趋完善成熟,对干燥应力的模拟进入一个瓶颈阶段。随着计算机技术的不断发展以及数值分析软件的逐渐强大,有限元法被用于木材干燥应力的模拟研究,该方法在处理木材这种各向异性材料方面具有一定优势,目前处于快速发展阶段。根据现阶段木材干燥应力研究现状,试验手段和模型方法对于干燥应力研究均具有不可替代的作用,二者结合是全面研究干燥应力的关键,试验探寻能够快速、精准、连续检测木材干燥应力的新装置或新技术依然是未来的研究重点。有限元法是木材干燥应力模型研究最具潜力的数值分析方法,未来适用性广泛的模型构建要立足于木材自身的多尺度、多层级结构特征,利用先进仪器设备获取精准的模型参数,并将所建模型纳入干燥设备控制系统,指导和服务于实际生产。

植物纤维/热塑性聚合物预浸料在汽车轻量化领域的应用进展
王翠翠,李明鹏,王戈,顾少华,程海涛
林业科学. 2021, 57(9):  168-180.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210917
摘要 ( 373 )   HTML ( 15 )   PDF (5987KB) ( 237 )  
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作为一种天然高分子材料,植物纤维来源丰富,成本低廉,密度小,比强度、比模量高,被认为是最具前景的生物可降解再生资源,其增强复合材料利用价值高、环保无污染,既可显著减少化石燃料的使用,也可降低温室气体排放量,具有巨大的市场价值和发展前景,如何高效利用植物纤维资源、开发高附加值实用产品、拓宽应用领域已成为科研界和工业界的研究焦点。在汽车轻量化趋势下,以植物纤维替代玻璃纤维等增强复合材料,不仅能降低生产成本、减少加工能耗,还有利于汽车零部件产品绿色循环低碳生命体系的构建,从而有效推动汽车工业的可持续发展。预浸料作为先进复合材料产品的中间体,对汽车轻量化的发展具有举足轻重的作用。本研究从植物纤维/热塑性聚合物预浸料着手,概述对其研究的必要性,并介绍增强相连续植物纤维的制备技术以及连续植物纤维/热塑性聚合物预浸料常用制备技术的优缺点和关键技术难点,重点从熔融浸渍、挤出-压延、薄膜层叠、熔融沉积成型等方面阐述连续植物纤维/热塑性聚合物预浸料的新兴制备技术,同时总结植物纤维/热塑性聚合物复合材料在汽车轻量化领域的应用,对比分析汽车传统门饰板和保险杠与薄壁化门饰板和保险杠的质量和生产成本,以期为连续植物纤维/热塑性聚合物预浸料在汽车轻量化领域占据一席之地提供理论支撑。最后,对连续植物纤维/热塑性聚合物预浸料的研究趋势进行几点展望,指出在以后研究工作中,可重点研究连续植物纤维的制备技术和均匀分散,有助于更薄预浸料的开发,从而消除纤维屈曲,提高结构可设计性,进一步降低制品成本;为实现低孔隙率、质量上乘、性能优异的连续植物纤维/热塑性聚合物预浸料的稳定生产,可有效联用现有制备技术,扬长避短,还可理论实践相结合进一步研制新的制造设备,改进生产工艺,实现材料、设备和工艺的一体化发展;同时,为促进连续植物纤维/热塑性聚合物预浸料的良性发展,有必要加快建立标准化评价体系以规范市场。

研究简报
基于射线分割的林木应力波断层成像算法
刘涛,李光辉
林业科学. 2021, 57(9):  181-192.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210918
摘要 ( 281 )   HTML ( 7 )   PDF (32303KB) ( 97 )  
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目的: 提出一种基于射线分割的林木应力波断层成像算法,研究应力波在林木横截面上的信号分布情况,提高应力波断层成像精度,准确反映林木内部缺陷的位置、大小和腐朽程度。方法: 选取4株原木样本(松树、乌桕)和4株活树样本(香樟、圆柏、柳树)进行应力波断层成像试验,利用FAKOPP应力波检测仪采集样本横截面应力波数据。首先校正采集的应力波速度,绘制应力波传播射线图,对成像区域进行网格划分;然后分割每一条应力波传播射线,基于已知射线传播速度估算待分割射线上多条线段的速度,增加应力波信号量,得到改进的应力波传播射线图;最后根据改进的应力波传播射线图估算成像区域内网格单元的速度,结合图像处理方法,生成断层图像。为验证算法的可行性,使用Resistograph微钻阻力仪评估活树内部健康状况。结果: 基于射线分割的林木应力波断层成像算法能够较准确地重建4株原木样本的断层图像。使用Resistograph微钻阻力仪对活树进行多路径钻探,与阻力曲线图相比发现,基于射线分割的林木应力波断层成像算法生成的断层成像具有较高精度。结论: 基于射线分割的林木应力波断层成像算法可提高初始网格单元速度的准确性和相关性,能够实现林木内部缺陷的高精度成像,适用于林木无损检测。